多年模拟氮沉降对华西雨屏区苦竹人工林土壤节肢动物的影响

土壤动物在生态系统养分循环中扮演着重要角色,其中土壤节肢动物在凋落物破碎和土壤团聚体形成中起着决定性作用。为探究多年模拟氮沉降对苦竹人工林土壤节肢动物的影响,于2007年11月起在华西雨屏区苦竹人工林进行了每月1次的模拟氮沉降试验,以硝酸铵为氮源,设对照(0 g N·m~(-2)·a~(-1))、低氮(5 g N·m~(-2)·a~(-1))、中氮(15 g N·m~(-2)·a~(-1))和高氮(30 g N·m~(-2)·a~(-1)) 4个处理。在施氮6.5年后分别于2014年1月、10月,2015年1月采集凋落物层和0～15 cm土层样品带回实验室分离鉴定。结果显示:本试验共观察到土壤节肢动物1852只,隶属于3门7纲18目;凋落物层土壤节肢动物个体数和类群数随施氮浓度的升高而增加,且高氮处理显著高于对照;土壤层土壤节肢动物个体数和类群数随施氮浓度的升高而减少,但与对照相比均不显著;模拟氮沉降对凋落物层和土壤层土壤节肢动物多样性指数、均匀度指数和丰富度指数均无显著影响。     

模拟氮沉降对华西雨屏区苦竹林土壤有机碳和养分的影响

从2007年11月至2009年10月, 对华西雨屏区苦竹(Pleioblastus amarus)人工林进行了模拟氮(N)沉降试验, N沉降水平分别为对照(CK, 0 g N·m^-2·a^-1)、低N (5 g N·m^-2·a^-1)、中N (15 g N·m^-2·a^-1)和高N (30 g N·m^-2·a^-1)。在N沉降进行1年后, 每月采集各样方0-20 cm的土壤样品, 连续采集12个月, 测定其土壤总有机C、微生物生物量C、浸提性溶解有机C、活性C、全N、微生物生物量N、NH₄⁺-N、NO₃^--N、有效P和速效K。结果表明: N沉降显著增加了土壤总有机C、微生物生物量C、全N、微生物生物量N、NH₄⁺-N和有效P含量, 对其余几个指标无显著影响。土壤微生物生物量C和微生物生物量N的季节变化明显, 并与气温极显著正相关。土壤有效P、速效K与微生物生物量C、微生物生物量N呈极显著负相关关系。N沉降提高了土壤中C、N、P元素的活性, 并通过微生物的转化固定作用使得C、N、P元素在土壤中的含量增加。苦竹林生态系统处于N限制状态, 土壤有机C和养分对N沉降呈正响应, N沉降的增加可能会提高土壤肥力并促进植被的生长, 进而促进生态系统对C的固定。     

华西雨屏区苦竹林土壤酶活性对模拟氮沉降的响应

2007年11月—2009年5月,对华西雨屏区苦竹人工林进行了模拟氮沉降试验,氮沉降水平分别为：对照(0 g N·m^-2·a^-1)、低氮(5 g N·m^-2·a^-1)、中氮(15 g N·m^-2·a^-1)和高氮(30 g N·m^-2·a^-1).在氮沉降进行半年后,每月采集各样方0～20 cm土壤样品,测定其土壤酶活性,连续测定1年.结果表明：苦竹人工林样地中6种土壤酶活性的季节变化较明显,蔗糖酶、纤维素酶和酸性磷酸酶活性的高峰期出现在春季,脲酶活性高峰期出现在秋季,而过氧化物酶和多酚氧化酶活性高峰期出现在冬季;氮沉降增加了苦竹林土壤中木质素分解酶和碳、氮、磷分解相关酶（多酚氧化酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶和脲酶）的活性,抑制了纤维素酶活性,而对过氧化物酶的影响不显著;苦竹林生态系统处于一种氮限制状态,氮沉降刺激了微生物 酶系统对土壤有机质的分解.     

天竺桂凋落叶对凤仙花生长和光合特性的影响

采用盆栽实验,通过向土壤(每盆8kg)中添加0g·pot-1(CK)、20g·pot-1(L)、40g·pot-1(M)和80g·pot-1(H)天竺桂(Cinnamomum japonicum)凋落叶,模拟其自然分解对凤仙花(Impatiens balsamina)生长和光合特性的影响。结果显示:(1)添加天竺桂凋落叶M和H处理下,凤仙花生物量和地径均显著降低,而株高无明显变化;其叶绿素含量受到显著抑制,净光合速率(Pn)和水分利用效率(WUE)显著低于CK,而气孔导度(Gs)、胞间二氧化碳浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)3个气体交换参数显著高于CK。(2)Pn-PAR曲线和Pn-Ci曲线拟合表明,凤仙花在光饱和以及CO2饱和状态下的最大净光合速率(Pn max)、表观量子效率(AQY)、暗呼吸速率(Rd)、RuBP羧化效率(CE)和光呼吸速率(Rp)均随添加天竺桂凋落叶处理量的增加而呈下降趋势。(3)添加天竺桂凋落叶36d和67d时对凤仙花生长影响不明显,而处理58d时有明显抑制作用。研究表明,在模拟天竺桂凋落叶自然分解的土壤环境中,凤仙花的光合色素含量降低,抑制了其光合能力,对环境适应能力降低,导致凤仙花的生长受到抑制。     

天竺桂凋落叶添加对凤仙花生理特性的影响

采用盆栽试验,通过向土壤(每盆8kg)中添加0(CK)、20(L20)、40(L40)和80g·pot-1(L80)天竺桂(Cinnamomum japonicum)凋落叶,模拟其自然分解对凤仙花(Impatiens balsamina)生理特性的影响。结果显示:(1)天竺桂凋落叶处理显著增加了凤仙花现蕾前期和现蕾期叶片H2O2含量,同时显著抑制了凤仙花现蕾前期、现蕾期和盛花期超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性。(2)凋落叶添加处理显著增加了凤仙花现蕾前期抗坏血酸(ASA)含量,但现蕾期和盛花期ASA含量却显著下降。(3)添加凋落物处理显著降低了现蕾前凤仙花叶片MDA含量,但显著增加了现蕾期MDA含量,而盛花期MDA含量在L20、L80处理下显著降低,在L40处理下则显著增加。(4)天竺桂凋落叶添加对可溶性蛋白和可溶性糖两种渗透调节物质含量影响不显著。(5)凋落叶处理显著抑制了凤仙花地径生长和地上生物量积累。(6)天竺桂凋落叶中主要化感物质可能有香豆素、桉叶油醇、肉桂醛、反式石竹烯和松油醇等。研究认为,非酶促活性氧清除系统可能在凤仙花抵御化感物质氧化胁迫过程中发挥着比酶促系统更为重要的作用,其中的ASA在氧化胁迫的早期过程扮演着重要角色;天竺桂凋落叶添加处理所造成的氧化胁迫可能超过了两类活性氧清除系统的清除能力,对凤仙花膜系统造成明显伤害,导致其地径和生物量积累显著降低。     

瓦屋山常绿阔叶次生林建群种扁刺栲的细根分布及其碳氮特征

四川瓦屋山国家森林公园是我国西部的中亚热带湿性常绿阔叶林的典型代表,具有四川现存的较为完好的扁刺栲(Castanopsis platyacantha)-华木荷(Schima sinensis)群系,该研究利用土钻法探讨了该群系内主要建群种扁刺栲标准木的细根分布及其碳氮特征。结果表明:(1)扁刺栲细根总生物量为173.62 g·m~(-2),其中活根生物量为135.29 g·m~(-2)。(2)随着土层深度的增加,扁刺栲细根生物量、根长密度、根系表面积和比根长呈下降趋势,0~30 cm土层所占比例分别为67.23%、69.53%、69.48%和57.20%;根长密度、根系表面积和比根长均随细根直径的增加而显著下降,直径小于1 mm的根系所占比例分别为58.84%、52.59%和51.36%。(3)扁刺栲细根生物量、根长和表面积消弱系数β均随根系直径的增加而增加。(4)根系C含量在第Ⅰ土层中随细根直径的增加而显著增加,在其他土层则无显著差异;直径小于2 mm的根系C含量在第Ⅰ土层中显著低于其他土层,大于2 mm的根系C含量在各土层间的差异不大。(5)根系N含量随根系直径和土层深度的增加而减少,C/N值则与之相反。该研究结果在一定程度上反映了该次生林地下细根的垂直分布及养分特征,为揭示该生态系统地下生态过程及今后在该生态系统研究环境变化对地下生态过程的影响提供了基础数据。     

模拟氮沉降对华西雨屏区苦竹林细根特性和土壤呼吸的影响

细根在森林生态系统地下碳循环过程中具有核心地位.2007年11月—2009年11月,对华西雨屏区苦竹人工林进行了模拟氮沉降试验.氮沉降水平分别为对照(CK,0 g N.m-2.a-1)、低氮(5 g N.m-2.a-1)、中氮(15 g N.m-2.a-1)和高氮(30 g N.m-2.a-1)处理,研究氮沉降对苦竹人工林细根和土壤根际呼吸的影响.结果表明:不同处理氮沉降下,1 mm和1～2 mm细根特性差异较大,与1 mm细根相比,1～2 mm细根的木质素、磷和镁含量更高,而纤维素、钙含量更低;氮沉降显著增加了2 mm细根生物量,对照、低氮、中氮和高氮处理的细根生物量分别为(533±89)、(630±140)、(632±168)和(820±161)g.m-2,氮、钾、镁元素含量也明显增加;苦竹林各处理年均土壤呼吸速率分别为(5.85±0.43)、(6.48±0.71)、(6.84±0.57)和(7.62±0.55)t C.hm-2.a-1,氮沉降对土壤呼吸有明显的促进作用;苦竹林的年均土壤呼吸速率与2 mm细根生物量和细根N含量呈极显著线性相关.氮沉降使细根生物量和代谢强度增加,并通过增加微生物活性促进了根际土壤呼吸.     

扁刺栲不同根序细根形态和化学特征及其对短期氮添加的响应

研究川西亚热带次生常绿阔叶林优势树种扁刺栲1～5级细根形态和化学特征,及其对氮添加的响应.结果表明: 随根序等级的增加,扁刺栲根直径、根组织密度、K含量增加,而比根长、比表面积及N、P、Mg含量降低.氮添加显著增加了扁刺栲细根N含量,降低了Mg含量和C/N,使细根Ca含量呈下降趋势,对根序C、P、K、Na、Al、Mn、Fe含量无显著影响.氮添加未显著影响扁刺栲细根直径、比根长、比表面积和根组织密度.在所有处理中,细根P含量均与各形态特征呈显著线性回归关系.氮添加处理下,细根Mg含量与形态特征之间的线性关系由不显著变为显著,而细根N含量与形态特征之间的线性关系由显著变为不显著.氮添加会影响根系营养元素含量,并增强植物对P和Mg的需求.     

模拟氮沉降对华西雨屏区撑绿杂交竹林土壤呼吸的影响

2008年1月至2009年2月,对华西雨屏区撑绿杂交竹(Bambusa pervariabilis×Den-drocala mopsi)人工林进行模拟氮沉降试验,氮沉降水平分别为对照(CK,0 g N·m-2·a-1)、低氮(5 g N·m-2·a-1)、中氮(15 g N·m-2·a-1)和高氮(30 g N·m-2·a-1),采用红外CO2分析法测定土壤呼吸速率.结果表明:杂交竹林土壤呼吸呈明显的季节变化,7月最高,1月最低.对照样方土壤呼吸年累积量为(389±34)g C·m-2·a-1.土壤呼吸速率与10 cm土壤温度和气温呈极显著正指数关系,与微生物生物量碳、氮呈极显著正线性关系.模拟氮沉降显著促进了土壤呼吸,低氮、中氮处理与对照之间差异达显著水平,但高氮处理与对照之间差异不显著.自然状态下,杂交竹林土壤表层微生物生物量碳和氮分别为0.460和0.020 mg·g-1,而所有氮处理中土壤微生物生物量碳和氮均显著增加.杂交竹林土壤表层(0～20 cm)细根密度为388 g·m-2,模拟氮沉降对杂交竹林细根密度的影响不显著.基于土壤10 cm深度温度和空气温度计算的杂交竹林土壤呼吸Q10值分别为2.66和1.87,短期模拟氮沉降并未显著影响土壤呼吸温度敏感性.杂交竹林土壤呼吸变异主要受温度和微生物生物量的控制,模拟氮沉降可能通过增加土壤微生物生物量促进了该系统土壤CO2排放.     

模拟氮沉降对华西雨屏区苦竹林凋落物基质质量的影响

凋凋落物基质质量是影响凋落物分解速率的决定性因子之一,本研究旨在探究模拟氮沉降对苦竹林凋落物基质质量的影响。2007年11月至2010年12月每月一次连续对华西雨屏区苦竹人工林进行了模拟氮沉降试验,施氮水平分别为：低氮（5 g N?m–2?a–1）,中氮（15 g N?m–2?a–1）和高氮（30 g N?m–2?a–1）。在施氮2 a后,于2010年1月开始收集各样方的凋落物样品,连续收集12个月,分析测定凋落物基质质量。结果表明：施氮显著增加了凋落叶中N、P元素含量,中氮处理显著增加了凋落枝中N元素含量,中氮和高氮处理均显著增加了凋落枝中P元素含量;施氮对凋落物中C元素含量影响很微弱,显著降低了凋落叶中的C/N,中氮处理显著降低了凋落枝中的C/N,对木质素和纤维素含量均未造成显著影响。由于模拟氮沉降增加了苦竹凋落物的N、P含量,降低了其C/N,因此氮沉降可能会促进苦竹凋落物的初期分解速率。