若尔盖湿地高寒草甸退化过程中土壤有机碳含量变化及成因分析

土壤碳输入与输出之间的收支差决定土壤有机碳(SOC)含量。若尔盖湿地高寒草甸退化过程中, 土壤碳输入和输出哪个过程对SOC含量的影响占主导作用还不明确。该研究用空间序列代替时间序列的方法研究了若尔盖湿地高寒草甸不同退化阶段(高寒草甸(AM)、轻度退化高寒草甸(SD)和重度退化高寒草甸(HD)) SOC含量变化及原因。首先, 通过测定高寒草甸退化阶段上主要的土壤理化性状、微生物生物量、植物生物量和功能群组成的变化, 分析了退化阶段上土壤碳输入量的变化及原因; 其次, 结合室内土壤碳矿化培养实验结果和研究区的月平均气温以及土壤呼吸温度敏感性(Q₁₀)估算了该区域土壤碳输出, 并分析了其变化原因; 最后, 分析了造成SOC含量变化的主要原因和过程。结果表明: 在退化梯度上, 土壤含水量(SWC)、SOC和全氮(TN)含量、微生物生物量碳氮含量降低; 植物群落组成逐渐从莎草科、禾本科占优势过渡到杂类草占优势, 且植物生物量降低; SOC矿化量降低; 有机碳潜在积累量降低(与AM阶段相比, SD和HD阶段有机碳潜在输入量、输出量和积累量分别降低了16%、18%、15%和59%、63%、41%)。SWC降低引起土壤容重、SOC含量、TN含量、全磷含量、C:N的改变, 进而导致植物功能群分布模式和土壤微生物的变化, 最终引起SOC输入和输出量的降低。SWC降低导致的植物碳潜在输入量的降低是若尔盖湿地高寒草甸退化过程中SOC含量下降的主要原因。     

鄱阳湖苔草湿地甲烷释放特征

2009年5月-2010年4月在鄱阳湖南矶湿地国家级自然保护区选择以灰化苔草为建群种的洲滩,设置土壤-植物系统(TC)、剪除植物地上部分 (TJ)2个试验处理,利用密闭箱-气相色谱法测定了鄱阳湖典型苔草湿地的甲烷(CH₄)释放通量。结果表明:1)TC、TJ 2个试验处理CH₄释放速率变化范围分别为-0.094-17.75 mg · m^-2 · h^-1、-0.122-19.16 mg · m^-2 · h^-1,均表现出明显的季节变化规律;2)地表未淹水期间,剪草处理CH₄释放显著高于非剪草处理(t=2.69, P<0.05);地表淹水达到15 cm后,剪草处理CH₄释放明显低于非剪草处理。3)土壤5 cm温度、土壤水分与2处理非淹水期间CH₄释放速率均呈显著正相关,是非淹水期间CH₄通量变化的主要控制因子,2因子能够共同解释非淹水期苔草湿地65%-74%的CH₄通量变异;4)试验期间,苔草湿地CH₄释放量约为12.77 gC/m²,相当于同期土壤有机质分解碳排放量的4%,甲烷释放的碳消耗不足苔草湿地年NPP的1%。     

生物炭添加对不同水氮条件下芦苇生长和氮素吸收的影响

生物炭能改良土壤从而促进植物生长和氮素吸收,但其作用效果是否受水氮条件的影响尚不清楚。以湿地植物芦苇为研究对象,在3种氮添加水平（无添加,30 kg hm^-2 a^-1和60 kg hm^-2 a^-1）和两种水分（淹水和非淹水）条件下分别进行生物炭添加和不添加处理,结果表明：（1）生物炭添加能促进芦苇根系生长,在非淹水条件下根系生物量增加了40.5%,在淹水条件下根系生物量增加了20.1%。（2）生物炭添加能促进非淹水条件下芦苇的氮素吸收,能提高淹水条件下芦苇的氮素生产力。（3）生物炭添加加剧了土壤氮素损失,且在非淹水高氮条件下作用最强,可能是由于生物炭促进了芦苇的氮素吸收。芦苇氮素吸收速率与土壤氮损失之间存在显著的正相关关系。因此,在添加生物炭时,需要考虑土壤水分状况和氮素富集程度以及植物的氮素吸收偏好。该研究结果可为生物炭在湿地生态系统中的应用提供参考。     

水分和温度对若尔盖湿地和草甸土壤碳矿化的影响

土壤碳矿化及其温度和水分敏感性是研究生态系统碳循环的重要指标。本文以若尔盖高寒湿地和草甸为对象,在不同水分（70%,100%,130%饱和含水量（SSM））和温度（5,10,15,20,25℃）培养下定期测定土壤碳矿化速率（或土壤微生物呼吸速率）,探讨水分和温度对高寒湿地和草甸土壤碳矿化的影响,为揭示未来暖干化对若尔盖地区碳贮存及其碳汇功能的潜在影响提供科学依据。实验结果表明：增温显著促进了高寒湿地和草甸土壤碳矿化,而水分过高会抑制土壤碳矿化;此外,高寒湿地土壤碳矿化速率高于高寒草甸。土壤水分和草地类型对土壤碳矿化温度敏感性（Q10）的影响比较复杂。高寒草甸Q10随水分升高而显著升高,培养7天时的Q10变化趋势为70% SSM（1.21）< 100% SSM（1.76）< 130% SSM（2.80）,培养56天的Q10从1.17上升为4.53。高寒湿地的Q10在培养7天差异不显著,但整个56天培养期内Q10随水分升高而显著增加。在评估暖干化对若尔盖地区碳贮量和碳汇功能的影响时,应更加重视高寒草甸和高寒湿地Q10对水分和温度变化的不同响应。     

湿地土壤微生物功能多样性及碳氮组分对长期氮输入的响应

氮输入对湿地生态系统碳氮循环具有重要影响,研究湿地土壤微生物功能多样性及碳氮组分对氮输入的响应,对于明确湿地土壤碳氮循环微生物驱动机制具有重要意义。依托长期野外氮输入模拟试验,利用Biolog-ECO微平板技术,分析不同浓度氮输入:N1(6 g N m^-2 a^-1)、N2(12 g N m^-2 a^-1)和N3(24 g N m^-2 a^-1)对湿地土壤表层(0-15 cm)和亚表层(15-30 cm)微生物碳源代谢活性、功能多样性和碳氮组分的影响。结果表明:N2处理显著提高了亚表层土壤微生物碳源代谢活性和McIntosh指数,N3处理显著降低了表层土壤微生物Shannon指数和Shannon-evenness指数。随氮输入浓度增加湿地表层土壤微生物对糖类的利用率显著降低,N3处理表层土壤微生物对胺类的利用率以及亚表层土壤微生物对醇类的利用率显著提高。N1处理显著提高了湿地表层土壤全氮和微生物量碳含量;N2、N3处理显著提高了土壤铵态氮、硝态氮含量;N3处理显著降低了土壤pH值。湿地土壤pH、总碳、溶解性有机碳含量是影响微生物碳源代谢活性和功能多样性的重要因素,土壤溶解性有机碳、铵态氮、全氮含量、含水率是影响微生物碳源利用变化的主要因子。     

模拟氮沉降对湿地植物生物量与土壤活性碳库的影响

在两种水分条件下(W₁:非淹水,W₂:淹水)分4个氮处理(分别相当于氮沉降率0、1、3、5 g N·m^-2·a^-1)模拟了三江平原典型湿地植物湿草甸小叶章(Deyeuxia angustifolia)植株及土壤活性碳库对氮沉降的响应.结果表明：模拟氮沉降下小叶章的生物量(总生物量、地上生物量、根生物量)均高于对照,其中根生物量的增长程度最大;根中碳含量及分配比例均显著提高,而地上部位的碳含量则显著降低(P<0.05).氮沉降对土壤活性碳库具有显著影响,各活性碳库含量均以5 g N·m^-2·a^-1处理最高,氮沉降对各活性碳库的影响程度依次为CHC(碳水化合物碳)＞LBC(易氧化有机碳)＞DOC(水溶性有机碳)＞MBC(微生物量碳),氮沉降与淹水条件的耦合作用有利于活性碳的释放;回归分析表明,土壤活性碳库与小叶章相关参数间存在显著相关性.氮沉降显著提高了小叶章植株生物量及土壤的活性碳含量.     

若尔盖高寒湿地干湿土壤条件下微生物群落结构特征

土壤水分含量的空间异质性是引起湿地生态系统结构和功能空间变异的关键因素。目前有关低纬度高寒湿地土壤水分对微生物群落结构影响的研究较少。于2007年4月(冷季)和8月(暖季)采集若尔盖高寒湿地常年淹水和无淹水两种水分条件的土壤样品,利用磷脂脂肪酸方法分析其微生物群落结构。结果表明,土壤微生物总生物量、细菌生物量、革兰氏阳性细菌及革兰氏阴性细菌生物量均表现为常年淹水土壤高于无淹水土壤,且4月份高于8月份;与土壤通气量关系密切的真菌、放线菌,其生物量表现为无淹水土壤显著高于常年淹水土壤;反映群落组成的真菌:细菌磷脂脂肪酸比值也表现为无淹水土壤显著高于常年淹水土壤。磷脂脂肪酸的主成分分析表明,水分条件不同的两种土壤中微生物群落结构显著不同,季节变化并未引起土壤微生物群落结构的改变。     

Effects of the hummock–depression microhabitat on plant communities of alpine marshy meadows in the Yellow River Source Zone,China

黄河源区丘-洼微生境对高寒沼泽草甸植物群落的影响 黄河源区高寒沼泽草甸中有许多不均匀的小丘和洼地,形成了独特的微生境,深刻影响着植物特性和土壤养分含量。通过研究高寒湿地冻融丘和洼地空间异质性对植物群落和土壤性质的影响,可以深入了解微地形水文条件对丘-洼微生境空间波动的影响。本研究在黄河源区高寒沼泽湿地的冻融丘 (淹水和无淹水)和洼地(蓄水和无蓄水)共设置36个样地(1 m × 1 m),采集了45个植物样和225个土壤样, 并采用比较法评价高寒沼泽湿地是否存在“肥岛效应”。研究结果显示,冻融丘的存在增加了微生境的 空间异质性,促进了藏嵩草群落的物种多样性和土壤肥力。淹水和无淹水的冻融丘生境下的植物高度、 盖度、地上生物量、物种丰富度和多样性均显著高于湿地外围的高寒草甸。与高寒草甸相比,高寒沼泽 湿地丘-洼复合体为莎草科植物的生长提供了有利的微生境。另外,湿地丘-洼微生境与周围高寒草甸 在0–50 cm土层之间的比较表明,土壤有机碳和全氮距离地表越近含量越高。在深层次土壤中,丘洼微生 境与高寒草甸土壤养分之间的差距变小。因此,湿地丘-洼微生境形成了一个富饶的“肥沃岛”格局。这些研究结果有助于加深对高寒沼泽草甸生态系统恢复的认识。     

若尔盖不同地下水位泥炭湿地土壤有机碳和全氮分布规律

以若尔盖典型泥炭湿地为研究对象,选择不同地下水位的样地,对各样地不同土壤剖面的土壤有机碳含量、全氮含量的分布规律及土壤容重、pH等影响因素进行了研究.结果表明:0 ～ 50 cm土层范围内,土壤有机碳含量和全氮含量与地下水位呈指数相关,随着水位的降低,土壤有机碳含量和全氮含量减少,且变异系数呈显著增加趋势,表明泥炭地排水、降低地下水位是泥炭地土壤有机碳和全氮丧失的重要原因.土壤有机碳和全氮含量间存在显著正相关,但与土壤pH和容重均呈极显著负相关.4个水位梯度下的土壤碳氮比的变动幅度在15.76 ～18.16,相对较低,表明在若尔盖气候条件下有机碳的分解速度较慢,而土壤碳氮比并没有受到地下水位和pH值的显著影响.     

白洋淀湿地区土壤有机碳密度及储量的空间分布特征

湿地生态系统碳储量是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,提供重要的生态系统服务功能。白洋淀湿地是国家重要生态湿地和华北平原最大的淡水湿地,同时是雄安新区的核心水系,湿地区土壤碳储量的估算研究将为湿地生态系统服务评估和湿地生态恢复提供数据支撑。研究通过对白洋淀湿地7种不同地类的105个土壤剖面进行分层取样,揭示了其湿地土壤有机碳密度及储量的空间分布特征,结果表明：（1）白洋淀湿地区土壤有机碳含量整体偏低,在各层土壤中,淹水芦苇湿地的有机碳含量均显著高于其他植被类型,约为其他类型土壤碳含量的3倍左右。（2）在各植被类型中土壤有机碳含量均以表层（0-20 cm）最高,其分配比例均集中在30%左右,随着土壤剖面深度的增加,湿地土壤的有机碳含量逐渐减少。（3）不同植被类型土壤有机碳含量与土壤有机碳密度的差异显著,具体表现为：乔木园地 < 旱地 < 常绿针叶林 < 落叶阔叶林 < 水田 < 台田芦苇 < 淹水芦苇。（4）根据估算,白洋淀湿地区的土壤有机碳储量约为5816.77×10³Mg。随着雄安新区环境治理工作的推进,白洋淀湿地区生态系统固碳将呈现持续向好态势,结合生态恢复和土地布局优化,尽量减少雄安新区建设中土地流转带来的碳排放影响,对提高区域生态效益具有重要意义。     

华西雨屏区常绿阔叶林不同深度土壤氮矿化及酶活性对模拟氮沉降的响应

在森林土壤中,无机氮的垂直移动速率较快,因此大气氮沉降极有可能对下层森林土壤造成较大影响,且表层土壤往往与下层土壤的物理化学特性和所处环境差异较大,因此土壤剖面中不同深度的土壤对大气氮沉降的响应可能存在较大差异。以往研究表明,"华西雨屏"区的年均氮湿沉降量高达95 kg N hm^-2 a^-1,处于中国最高水平,该森林生态系统出现一定氮饱和特征。基于以上背景,研究华西雨屏区常绿阔叶林不同深度土壤氮矿化及相关酶活性对模拟氮沉降的响应,从2014年1月起进行野外定位模拟氮沉降试验,分别设置对照（CK,+0 g N hm^-2 a^-1）、低氮（LN,+5 g N hm^-2 a^-1）和高氮（HN,+15 g N hm^-2 a^-1）3个氮添加水平。在氮沉降进行5年后进行土壤采样,测定不同深度土壤（上层0-15 cm、中层15-30 cm、下层30-45 cm）全氮（TN）、硝态氮（NO₃^--N）、铵态氮（NH₄⁺-N）含量及氮矿化相关酶活性。结果表明：（1）该常绿阔叶次生林不同深度土壤TN有显著差异;（2）模拟氮沉降对该系统土壤氮矿化总体表现出极显著抑制作用,其中中层土壤抑制作用最为强烈,净氮矿化速率主要受硝化过程的影响;（3）氮矿化相关酶活性均随土壤深度的加深而降低,模拟氮沉降对土壤脲酶活性有极显著促进作用,对土壤硝酸还原酶活性有显著抑制作用。由于无机氮在土壤剖面中的高度可移动性,深层土壤氮循环和特征对氮沉降的响应需要更加密切的关注。     

Available soil nitrogen in relation to fractions of soil nitrogen and other soil properties

The available N of 27 soils from England and Wales was assessed from the amounts of N taken up over a 6-month period by perennial ryegrass grown in pots under uniform environmental conditions. Relationships between availability and the distribution of soil N amongst various fractions were then examined using multiple regression. The relationship: available soil N (mg kg^–1 dry soil)=(N_min×0.672)+(N_inc×0.840)+(N_mom×0.227)–5.12 was found to account for 91% of the variance in available soil N, where N_min=mineral N, N_inc=N mineralized on incubation and N_mom=N in macro-organic matter. The N mineralized on incubation appeared to be derived largely from sources other than the macro-organic matter because these two fractions were poorly correlated. When availability was expressed in terms of available organic N as % of soil organic N (N_ao) the closest relationship with other soil characteristics was: N_ao=[N_inc×(1.395–0.0347×CN_mom]+[N_mom×0.1416], where CN_mom=CN ratio of the macro-organic matter. This relationship accounted for 81% of the variance in the availability of the soil organic N.The conclusion that the macro-organic matter may contribute substantially to the available N was confirmed by a subsidiary experiment in which the macro-organic fraction was separated from about 20 kg of a grassland soil. The uptake of N by ryegrass was then assessed on two subsamples of this soil, one without the macro-organic matter and the other with this fraction returned: uptake was appreciably increased by the macro-organic matter.     

氮肥形态对冬小麦根际土壤氮素生理群活性及无机氮含量的影响

采用大田盆栽方法研究了硝态氮肥、铵态氮肥、酰胺态氮肥3种氮肥形态对冬小麦品种豫麦50生育中后期(拔节期、开花期、花后14 d、花后28 d)根际土壤氮转化相关微生物活性、酶活性和根际土壤NH+4离子、NO-3离子含量的影响。结果表明:随着生育期的推进,除脲酶外,氨化细菌、硝化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌和蛋白酶活性变化的均为"倒V"型变化特征,以花后14 d活性最强;而脲酶活性在拔节期最强,并且其活性远大于其它微生物及酶。氮肥形态对根际土壤氮素生理群及无机氮的影响不同。酰胺态氮肥促进了根际氨化细菌、反硝化细菌、脲酶、蛋白酶的活性,而硝化细菌、亚硝化细菌在硝态氮肥条件下活性较强。除拔节期外,土壤中NH+4离子在铵态氮肥处理下含量较高,NO-3离子在酰氨态氮肥处理下含量较高。因此,酰胺态氮能够促进小麦根际土壤有机氮的分解,硝态氮肥可以促进土壤中氨的转化,以利于小麦根系的吸收与利用。氮肥形态主要是通过影响土壤中氮素生理类群及酶的活性,从而影响土壤中无机氮的含量。     

土壤微生物生物量氮及其在氮素循环中作用

简述了土壤微生物生物量氮的含量及其影响因素,阐述了其在土壤氮素循环中的重要作用,着重讨论了其与可矿化氮、矿质氮、有机氮和固定态铵之间的关系,指出土壤微生物生物量氮与供氮因子间的关系在氮素循环研究中有非常重要的作用,可为调控土壤氮素的供应状况,减少氮素损失,提高氮肥利用率提供科学依据,并提出了需要深入研究的问题。     

川西亚高山森林土壤呼吸和微生物生物量碳氮对施氮的响应

随着全球大气氮沉降的明显增加,将有可能显著影响我国西部地区受氮限制的亚高山森林生态系统。土壤微生物是生态系统的重要组成部分,是土壤物质循环和能量流动的重要参与者。由于生态系统类型、土壤养分、氮沉降背景值等的差异,土壤呼吸和土壤生物量碳氮对施氮的响应存在许多不确定性。而施氮会不会促进亚高山森林生态系统中土壤呼吸和微生物对土壤碳氮的固定?基于此假设,选择了川西60年生的四川红杉(Larix mastersiana)亚高山针叶林为研究对象,通过4个水平的土壤施氮控制试验(CK:0 g m~(-2) a~(-1)、N1:2 g m~(-2)a~(-1)、N2:5 g m~(-2) a~(-1)、N3:10 g m~(-2)a~(-1)),监测了土壤呼吸及土壤微生物生物量碳氮在一个生长季的动态情况。结果表明:施氮对土壤呼吸各指标和土壤微生物碳氮都有极显著的影响,施氮能促进土壤全呼吸、自养呼吸、异养呼吸通量和土壤微生物生物量碳氮的增长,施氮使土壤呼吸通量提高了11%—15%,土壤微生物量碳提高了5%—9%,土壤微生物量氮提高了23%—34%。在中氮水平下(5 g m~(-2) a~(-1))对土壤呼吸的促进最显著。相关分析发现,土壤呼吸与微生物生物量碳氮和微生物代谢商极呈显著正相关,微生物量碳氮与土壤温度呈极显著的正相关,与土壤湿度呈极显著负相关。通过一般线性回归拟合土壤呼吸速率与土壤10 cm温湿度的关系,发现土壤呼吸速率与土壤温度呈极显著的正相关,与土壤湿度极显著负相关(P0.001),中氮水平下土壤温度敏感性系数Q_(10)值(7.10)明显高于对照(4.26)。     

土壤易矿化有机态氮和微生物态氮作为土壤氮素生物有效性指标的评价

通过盆栽试验研究了土壤易矿化有机态氮和土壤微生物态氮与土壤净矿化氮及植物吸氮量之间的关系。结果表明,种植前土壤易矿化有机态氮和土壤微生物态氮以及种植前后土壤易矿化有机态氮的变化量均与土壤氮素净矿化量和植物吸氮量之间存在显著的相关性。在盆栽试验条件下,土壤易矿化有机态氮和种植前土壤微生物态氮能够较好地反映土壤氮素的矿化和供应能力,可以作为土壤氮素的生物有效性指标。     

黄土高原不同土壤微生物量碳、氮与氮素矿化势的差异

以采自于黄土高原差异较大的25个农田石灰性耕层土壤为供试土样,对黄土高原主要类型土壤中微生物量碳(Bc)、微生物量氮(BN)和氮素矿化势(NO)的差异性进行了比较研究.结果表明,Bc、BN和NO在不同类型土壤间存在显著差异,由关中平原至陕北风沙区,BC、Bn和NO总体呈现下降趋势,其中以土垫旱耕人为土最高,简育干润均腐土最低,黄土正常新成土和干润砂质新成土居中:土垫旱耕人为土、简育干润均腐土、黄土正常新成土和干润砂质新成土等各土类平均BC分别为305.2μg·g-1,108.4μg·g-1,161.7μg·g-1和125.4μg·g-1,BN分别为43.8μg·g-1,20.3μg·g-1,26.0μg·g-1和30.6μg·g-1,NO分别为223μ·g-1,75μg·g-1,163μg·g-1和193μg·g-1.土壤氮素矿化速率(k)则以简育干润均腐土最大,干润砂质新成土最低,土垫旱耕人为土和黄土正常新成土居中:土垫旱耕人为土、简育干润均腐土、黄土正常新成土和干润砂质新成土的k分别为0.039w-1,0.044w-1,0.031w-1和0.019w-1.不同类型土壤BC、BN与NO的差异,主要与土壤形成过程、输入土壤的植物同化产物和土壤有机质的差异等有关,从较大尺度进一步证明了在黄土高原,土壤有机质是影响BC、BN的主要因子.研究结果对分析黄土高原土壤生产力形成过程具有一定参考价值.     

氮硅添加对青藏高原高寒草甸土壤氮矿化的影响

为了解全球气候变化背景下氮沉降对土壤氮矿化的影响及硅添加对土壤氮矿化的促进作用, 该试验设置不同浓度的氮肥单独添加(0、20、40、60 g·m ^-2, 分别为对照CK、N20、N40、N60)以及与硅肥配施(硅酸4 g·m ^-2, Si4), 测定不同处理下0-20、20-40、40-60 cm土层土壤硝态氮含量、铵态氮含量、净硝化速率、净氨化速率以及净矿化速率。结果显示: (1)单独添加氮肥, 各土层土壤硝态氮和铵态氮含量均随处理浓度的增加而增加, 0-20 cm土层N20、N40、N60处理下土壤硝态氮和铵态氮分别较CK增加63.48%、126.04%、247.03%和80.66%、152.52%、244.56%; 随着土层深度增加, 土壤硝态氮、铵态氮含量均有下降, 20-40、40-60 cm土层较0-20 cm土层硝态氮含量分别平均减少53.90%、76.05%, 铵态氮含量分别平均减少48.62%、68.23%。(2)土壤净硝化速率、净氨化速率及净矿化速率随着氮肥浓度增加均呈上升趋势。相同氮肥添加浓度下, 土壤净硝化速率、净氨化速率和净矿化速率随着土层深度增加逐渐下降(除CK外)。(3)与单独添加氮肥比较, 氮硅肥配施, 土壤氮含量有显著提高, 在0-20 cm土层硝态氮和铵态氮较CK分别增加98.78%、192.62%、330.16%和99.96%、195.82%、306.32%, 20-40、40-60 cm土层也有类似趋势。同时, 氮硅配施促进了土壤氮矿化行为, 在0-20 cm土层, N60Si4处理下的土壤净硝化速率、净氨化速率较单独施氮时分别增加35.88%、27.41%。以上结果表明, 与单独氮肥添加相比, 氮硅配施不但能提高土壤氮含量, 而且能促进土壤氮的矿化作用, 对大气氮沉降有一定的缓解作用。     

模拟氮沉降对温带阔叶红松林地土壤氮素净矿化的影响

以长白山阔叶红松混交林为研究对象,于2006—2008年原位模拟不同形态氮((NH4)2SO4、NH4Cl和KNO3)沉降水平(22.5和45kgN·hm-2·a-1),利用树脂芯法技术(resin-core incubation technique)测定了表层(有机层0～7cm)和土层(0～15cm)土壤氮素净矿化、净氨化和净硝化通量的季节和年际变化规律。同时,结合前人报道的有关林地碳、氮过程及其环境变化影响的结果,力求有效预估森林生态系统中氮素年矿化通量对大气氮沉降量和水热条件等因子变化的响应。结果表明,长白山阔叶红松林地土壤氮素年净矿化通量为1.2～19.8kgN·hm-2·a-1,2008年不同深度的土壤氮素年净矿化通量均显著高于2006和2007年(P<0.05)。随着模拟氮沉降量增加,土壤氮素净矿化通量也随之增加,尤其外源NH4+-N输入对净矿化通量的促进作用更为明显(P<0.05),但随着施肥年限的延长,这种促进作用逐渐减弱。与林地0～15cm土壤相比,氮沉降增加对0～7cm有机层氮素净氨化和净矿化通量的促进作用更为明显,尤其NH4Cl处理的促进作用更大。结合前人报道的野外原位观测结果,土壤氮素年净矿化通量随氮素沉降量的增加而增大,氮沉降量对不同区域森林土壤氮素净矿化通量的贡献率约为52%;氮沉降量(x1)和pH值(x2)可以解释区域森林土壤氮素年净矿化通量(y)变化的70%(y=0.54x1-18.38x2-109.55,R2=0.70,P<0.0001)。前人研究结果仅提供区域年均温度,未考虑积温的影响,这可能是造成年净矿化通量与温度无关的原因。今后的研究工作应该加强区域森林土壤积温观测,进而更加准确地预估森林土壤氮素的年净矿化通量。     

Effects of exotic plant invasion on soil nitrogen availability

外来植物入侵对土壤氮循环和氮有效性的影响是入侵成功或进一步加剧的重要原因。通过对比相同研究地点入侵区域和无入侵区域的土壤原位氮状态差异, 探讨了外来植物入侵对土壤氮有效性的影响程度和生理生态学机制。基于107篇相关研究文献数据的整合, 发现植物入侵区域相对于无入侵区域土壤总氮、铵态氮、硝态氮、无机氮、微生物生物量氮含量显著增加, 增幅分别为(50 ± 14)%、(60 ± 24)%、(470 ± 115)%、(69 ± 25)%、(54 ± 20)%。土壤硝态氮含量增幅较大反映硝化作用增强, 这可能增加入侵植物硝态氮利用以及喜硝植物的共存。温带地区植物入侵后土壤的硝态氮含量增幅显著高于亚热带地区。固氮植物入侵后土壤的总氮和无机氮含量增幅均显著高于非固氮植物入侵。木本和常绿植物入侵后土壤的总氮含量增幅分别高于草本和落叶植物入侵; 而土壤铵态氮含量的增幅没有显著差异且与固氮入侵植物占比无明显关系; 然而硝态氮含量的增幅普遍较高且与固氮入侵植物占比显著正相关。外来入侵植物固氮功能以及凋落物质量和数量是影响土壤氮矿化和硝化过程的关键因素。该研究为理解外来植物入侵成功和加剧的机制以及入侵植物功能性状与土壤氮动态之间的关系提供了新的见解。