草地土壤有机质不同组分氮库对长期氮添加的响应

土壤氮库对生态系统的养分循环至关重要。目前多数研究主要关注氮沉降对土壤总氮的影响, 而对土壤不同有机质组分的氮库对氮沉降响应的研究较为缺乏。该研究基于内蒙古典型草地的长期多水平施氮(0、8、32、64 g·m^-2·a^-1)实验平台, 利用土壤密度分级方法, 探究氮添加处理13年后典型草地中两种土壤有机质组分(颗粒态有机质(POM), 矿质结合态有机质(MAOM))氮含量的变化及调控机制。结果显示: 土壤总碳含量、POM和MAOM的碳含量在施氮处理间均没有显著差异。土壤总氮含量则随着施氮水平增加呈显著增加的趋势, 同时施氮处理下POM的氮含量显著上升, 而MAOM的氮含量没有变化。进一步分析发现, 施氮促进植物地上生物量积累, 增加了凋落物量及其氮含量, 从而导致POM的氮含量增加。由于MAOM主要通过黏土矿物等吸附土壤中小分子有机质形成, 其氮含量受土壤中黏粒与粉粒含量影响, 而与氮添加水平无显著相关关系。该研究结果表明长期氮添加促进土壤氮库积累, 但增加的氮主要分布在稳定性较低的POM中, 受干扰后容易从生态系统中流失。为了更准确地评估和预测氮沉降对陆地生态系统的氮循环过程的影响, 应考虑土壤中不同有机质组分的差异响应。     

海拔和坡向对唐古拉山土壤胞外酶活性的影响

土壤胞外酶够将大分子有机质分解成可以被微生物利用的小分子化合物,在土壤有机质分解与转化过程中起着重要的作用。因此,土壤中酶促反应往往成为陆地生态系统中土壤有机质分解的限速步骤。然而,土壤酶活性的地理分布格局,尤其是其随着不同海拔和坡向的分布特征和驱动机制,仍不明确。为探讨土壤胞外酶的空间分布特征及影响因素,我们沿海拔梯度（2980-5120 m）在青藏高原唐古拉山的南北坡选取了6个样点,测定了参与碳、氮、磷循环的6种水解酶的活性和土壤理化性质,并结合植被和气象数据进行分析。结果显示,随海拔梯度的升高,年均温度（MAT）、土壤碳氮比（C：N）降低,年均降水量（MAP）、紫外线辐射（UV）、归一化植被指数（NDVI）、土壤碳含量（TC）、土壤氮含量（TN）升高;南坡的MAP、UV、NDVI、TC、TN显著高于北坡,而C：N显著低于北坡。不同类型的土壤胞外酶对海拔和坡向的响应不同,碳获取酶α-葡萄糖苷酶（AG）、β-葡萄糖苷酶（BG）、β-木糖苷酶（BX）,以及氮获取酶N-乙酰-氨基葡萄糖苷酶（NAG）活性均随海拔梯度的升高而升高,且都在南坡显著高于北坡;磷获取酶酸性磷酸酶（AP）和氮获取酶亮氨酸氨基肽酶（LAP）活性在不同海拔和坡向的分布上并没有显著差异。模型平均和相对重要性分析表明,NDVI、RB和TC是驱动碳获取酶（AG、BG、BX）活性随海拔梯度和坡向分布格局的主要因子;NDVI是驱动参与氮获取酶（NAG）活性变化的主要因子。我们的研究结果表明,不同海拔和坡向上植被和土壤特征的差异驱动了土壤胞外酶活性的空间分布,从而可能对碳循环和养分循环产生不同的影响,为预测土壤胞外酶的空间地理格局提供了科学依据。     

施肥措施对铅污染土壤中雪里蕻光合特性的影响

通过盆栽试验研究了铅污染土壤上施用有机肥、磷肥和柠檬酸对雪里蕻光合特性的影响.结果表明:不同施肥处理显著提高了雪里蕻的产量、叶绿素含量和对光强的适应范围,均使净光合速率(Pn)、光饱和点(LSP)和表观量子效率(AQY)显著升高,而使光补偿点(LCP)降低;适宜的施肥调控措施可以保持较高的Pn、LSP和AQY,其中施用磷肥获得了最大的Pn、LSP和AQY值.各施肥处理下Fv/Fm的值均大于0.8,均未引起作物光抑制;在不同施肥处理中,高量有机追肥处理可以使叶片PSⅡ的潜在量子效率和PSⅡ原初光能转换效率保持在最高水平.可见,适宜的施肥措施可以显著改善铅污染土壤上雪里蕻的光合特性而促进其生长.     

草地生态系统生物量在不同气候及多时间尺度上对氮添加和增雨处理的响应

生产力是草地生态系统重要的服务功能, 而生物量作为生态系统生产力的主要组成部分, 往往同时受到氮和水分两个因素的限制。在全球变化背景下, 研究草地生态系统生物量对氮沉降增加和降水变化的响应具有重要意义, 但现有研究缺乏对其在大区域空间尺度以及长时间尺度上响应的综合评估和量化。本研究搜集了1990-2017年间发表论文的有关模拟氮沉降及降水变化研究的相关数据, 进行整合分析, 探讨草地生态系统生物量对氮沉降和降水量两个因素的变化在空间和时间尺度上的响应。结果表明: (1)氮添加、增雨处理以及同时增氮增雨处理都能够显著地提高草地生态系统的地上生物量(37%, 41%, 104%)、总生物量(32%, 23%, 60%)和地上地下生物量比(29%, 25%, 46%)。单独增雨显著提高地下生物量(10%), 单独施氮对地下生物量影响不显著, 但同时增雨则能显著提高地下生物量(43%); (2)氮添加和增雨处理对草地生态系统生物量的影响存在明显的空间变异。在温暖性气候区和海洋性气候区的草地生态系统中, 氮添加对地上、总生物量及地上地下生物量比的促进作用更强, 而在寒冷性气候区和温带大陆性气候区的草地生态系统中, 则增雨处理对地下、总生物量的促进作用更强; (3)草地生态系统生物量对氮添加和增雨处理的响应也存在时间格局上的变化, 地下生物量随着氮添加年限的增加有降低的趋势, 地上、总生物量及地上地下生物量比则有增加的趋势。增雨年限的增加对总生物量没有明显的影响, 但持续促进地上生物量和地下生物量, 增加地上地下生物量比, 可见长期增氮、长期增雨对地上生物量的促进作用更明显。