施氮对亚热带樟树林土壤呼吸的影响

人类活动引起全球范围内大气氮沉降量的升高,增加了陆地生态系统氮输入,从而影响土壤CO2排放.为揭示生态系统氮输入升高对土壤呼吸的影响,2010年6月至2012年1月,对亚热带樟树林(Cinnamomum camphora)进行模拟氮添加试验,每月上、下旬采用红外分析法测定4种氮输入水平(CK,0 gm-2a-1;低氮LN,5gm-2a-1;中氮MN,15 g m-2 a-1;高氮HN,30gm-2a-1)下的土壤呼吸速率.结果表明:(1)樟树林土壤呼吸存在明显的季节动态,最高值出现在6月,最小值出现在1月.氮添加处理显著抑制了樟树林的土壤呼吸,LN、MN、HN处理土壤呼吸年累积量分别较对照CK下降37.66％、30.62％、38.95％,各施氮处理间无显著差异,施氮对土壤呼吸的抑制作用随时间推移而减弱;(2)氮添加不影响土壤呼吸昼夜波动特征,但显著抑制土壤呼吸速率;(3)土壤呼吸与土壤温度间存在极显著的指数关系,与土壤湿度相关性不显著,CK、LN处理Q10相近,MN处理最小:(4)氮添加处理促进了土壤中氮的淋失,且随施氮水平的升高而增大.     

基于GA-BP人工神经网络的樟树林土壤呼吸对施氮响应的研究

目前开展的施氮对土壤呼吸影响研究大多基于实验观测结果,受实验地自然条件的限制,不能研究在一定条件范围内土壤呼吸对施氮响应的连续变化。通过喷洒NH_4NO_3水溶液,设置对照(C,no N added),低氮(L,5 gNm~(-2)a~(-1)),中氮(M,15gNm~(-2)a~(-1)),高氮(H,30 gNm~(-2)a~1)4种处理水平,使用GA-BP人工神经网络建立樟树林土壤呼吸对施氮响应的模型,并将模拟结果使用响应曲面法展示,研究土壤呼吸对施氮响应的变化。研究结果表明,施氮对樟树林土壤呼吸既有抑制作用又有促进作用,其程度是由土壤温湿度条件决定的,总体上使得施氮对土壤呼吸在低土壤湿度的条件下主要表现为促进作用,在高土壤湿度条件下主要表现为抑制作用,在一部分土壤温湿度组合下表现为无明显作用。GA-BP人工神经网络模型以其特性,可以模拟土壤呼吸对施氮响应的连续变化,并在一定程度上解释了施氮量、土壤呼吸、土壤温度和土壤湿度之间复杂的数学关系。     

氮添加量和施氮频率对温带半干旱草原土壤呼吸及组分的影响

日益加剧的氮沉降已经对陆地生态系统生产力和碳循环过程产生了显著影响。草原生态系统近90%的碳储存在土壤中, 明确土壤呼吸及其组分对氮添加的响应对评估大气氮沉降背景下草原生态系统碳平衡和土壤碳库稳定性是非常重要的。以往关于草原土壤呼吸对氮沉降响应的理解多是基于短期(<5年)和低频(每年1-2次)氮添加实验研究, 而关于长期氮添加和不同施氮频率对土壤呼吸及其组分的影响尚缺乏实验证据。该研究基于2008年建立在内蒙古半干旱草原的长期氮添加实验平台, 包括6个氮添加水平和2个施氮频率处理, 通过连续两年(2018-2019年)土壤呼吸及其组分的测定, 发现: 1)氮添加显著降低了土壤总呼吸速率(R_s), 且R_s下降程度随着氮添加量的增加而增强。土壤异养呼吸速率(R_h)的显著下降是R_s下降的主要原因。2)不同氮添加频率并未显著影响土壤呼吸及其组分对氮添加处理的响应。3)长期氮添加造成的土壤酸化降低了土壤微生物活性并改变了微生物群落结构(真菌/细菌比), 进而导致土壤呼吸及其异养组分呈现显著的负响应。以上结果表明, 长期(>10年)氮添加对土壤地下碳循环过程的抑制作用非常明显, 特别是异养呼吸组分的下降会降低土壤有机碳分解速率, 有助于土壤碳库稳定性的维持。同时, 随着氮添加处理时间的延长, 不同施氮频率影响效应的差异减弱, 表明目前长期的低频氮添加实验监测数据可以为评估自然生态系统对大气氮沉降的响应提供较为可靠的参考。     

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)。     

城市生态环境质量评价方法

城市生态环境质量评价是城市生态学研究的重要领域,是城市区域规划、生态管理的基础,研究从城市生态系统结构、城市生态效能与城市环境各个方面出发,基于科学性、目的性、系统性与可操作性原则,提出了生态服务用地指数、人均公共绿地指数、物种丰富指数、非工业用地指数等10类城市生态环境质量评价指数,根据专家经验赋权重方法,建立了城市生态环境质量评价指标.研究选择青岛、上海、长春等7个城市作为评价对象,进行了城市生态环境质量评价,结果表明,青岛城市生态环境质量优,昆明、上海、成都、长春、重庆城市生态环境质量较好,乌鲁木齐城市生态环境一般,生态环境质量评价结果与现状基本相符,可为城市规划、城市生态环境整治和城市生态环境管理提供重要基础.     

铁岭市城市生态环境质量评价

铁岭市城市生态环境质量评价李新生（铁岭市环境保护局１１２０００）ＱｕａｌｉｔａｔｉｖｅＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆＵｒｂａｎＥｃｏ－ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｆＴｉｅｌｉｎｇＭｕｎｉｃｉｐａｌｉｔｙ￥．ＬｉＸｉｎｓｈｅｎｇ（ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｌｅｃｔｉｏｎＡｇｅｎｃｙｏｆＴｉｅｌｉｎｇＭｕｎｉｃｉｐａｌｉｔｙ,ＬｉａｏｎｉｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅ１１２０００）．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｃｏｌｏｇｙ,１９９３．１２（３）：５９－６２．Ｕｓｉｎｇｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｎｉｃｈｅｔｈｅｏｒｙ,ｔｈｉｓｐａｐｅｒｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙｅｖａｌｕａｔｅｓｔｈｅｕｒｂａｎｅｃｏ－ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｆＴｉｅｌ－ｉｎｇｍｕｎｉｃｉｐａｌｉｔｙｆｒｏｍａｓｐｅｃｔｓｏｆｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ,ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅ,ｌｉｖｉｎｇａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｎｉｃｈｅｓ．ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｎｉｃｈｅ,ｕｒｂａｎｅｃｏ－ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．城市是人类进步、经济发展和社会文明的结晶,是加工物质、提供信息的高效场所。城市在其发展过程中,由于人口增长和人类生活方式、消费水平的变化,带来     

氮添加对东北人工幼龄混交林土壤呼吸的影响

测定并比较短期氮添加下土壤总呼吸、异养呼吸和自养呼吸速率,分析环境条件对幼龄林土壤异养呼吸和自养呼吸速率的影响,以期揭示未来氮沉降对东北地区幼龄林的土壤呼吸及碳循环影响。以东北舒兰人工混交幼龄林为研究对象,设计了3种模拟氮添加处理:对照(CK,0 kg/hm²)、低氮(LN,50 kg/hm²)及高氮(HN,100 kg/hm²),于2021-2023年生长季测定土壤呼吸速率、土壤pH值及细根生物量密度,分析不同氮添加条件下土壤呼吸及其组分的呼吸速率与土壤温度、土壤pH值、细根生物量密度之间的关系。研究结果:(1)氮添加水平对土壤呼吸组分有显著影响,但未显著改变异养呼吸和自养呼吸的贡献率。其中低氮处理对土壤呼吸及其组分的呼吸速率都有促进作用,高氮处理则主要通过加强土壤酸化制约土壤异养呼吸速率来抑制土壤总呼吸速率。(2)氮添加改变了土壤环境(如土壤温度、土壤5 cm体积含水量、土壤pH值等)和植物细根的生长。低氮处理显著促进了幼树的生长,增加了土壤中的细根生物量密度,而高氮则呈现出相反的作用。不同氮添加处理均能提高土壤酸化程度,但高氮处理较低氮处理的作用更强。(3)土壤温度、细根生物量密度以及土壤pH值都与土壤呼吸速率显著正相关,其中土壤温度与土壤总呼吸及土壤异养呼吸速率呈显著指数相关关系,解释了土壤呼吸速率变异的20.2%-45.4%,是土壤呼吸速率的主要影响因子。研究结果强调了氮添加通过影响土壤环境及植物细根生物量密度而显著作用于土壤呼吸速率的驱动机制。不同氮添加处理中,低氮处理下土壤呼吸速率显著增加,高氮处理则降低,表明了未来氮沉降的改变会对土壤碳循环产生巨大影响。实验期内,土壤体积含水量的变化对土壤呼吸速率解释较差,氮添加作用下土壤酸化加重,与以往的研究结论不一致;氮添加、土壤pH值及细根生物量密度对土壤异养呼吸的贡献率都未产生显著影响,未来需要做进一步地探索和解释。     

鼎湖山亚热带常绿针阔叶混交林凋落物及矿质氮输入对土壤有机碳分解的影响

2010年7-12月,选取鼎湖山国家级自然保护区亚热带针阔叶混交林,采用全因子控制试验,研究不同类型的凋落物(针叶和阔叶凋落物)添加及氮处理(加氮模拟氮饱和、减氮模拟根吸收)对表层(0～10 cm)和下层(20～30 cm)土壤有机质分解(呼吸)的影响.结果表明： 2010年7-11月间,两种凋落物的添加使土壤-凋落物系统的呼吸速率显著增加,但这种影响在12月消失.减氮和加氮处理均显著增加了土壤-凋落物系统的呼吸.叶凋落物短期内完全分解,对土壤碳分解和积累的影响十分有限,可能不是该系统中土壤有机质的主要来源.通过减少土壤可利用氮模拟根系对氮的吸收能够明显促进土壤有机质的分解.     

氮添加对多伦草原土壤微生物呼吸及其温度敏感性的影响

人类活动导致氮和磷输入到草原生态系统,对土壤有机碳循环产生影响,但是土壤微生物呼吸(Soil microbial respiration,Rs)及其温度敏感性(Q₁₀)对于氮沉降和磷有效性增加的响应还存在争议。因此,依托多伦草原氮添加样地(0、50 kg N hm^-2 a^-1和100 kg N hm^-2 a^-1),并添加磷进行室内恒温培养(10℃和15℃),研究氮添加和磷有效性增加对Rs及其Q₁₀的影响。结果发现:氮添加显著降低胞壁酸含量和显著增加真菌丰富度(Fungal richness, F-richness)。与N0处理相比,N50和N100处理使累积呼吸量显著降低了61.2%和67.1%,但Q₁₀显著升高了32.7%和50.8%;磷有效性增加没有对累积呼吸量及其Q₁₀产生显著影响。逐步回归结果表明,F-richness和pH值分别是累积呼吸量及其Q₁₀最重要的影响因子。研究表明氮添加...     

氮添加对高寒草甸土壤微生物呼吸及其温度敏感性的影响

土壤氮素的可利用性是控制土壤微生物呼吸的重要因素之一,大量研究已经表明增加土壤活性氮的含量可以降低微生物呼吸,但是土壤氮输入对土壤微生物呼吸温度敏感性的影响还不清楚。以青藏高原高寒草甸为研究对象,通过野外施氮试验和室内控制试验相结合的方式,在5℃、15℃和25℃条件下对3种施氮水平的土壤(对照,0g N m~(-2)a~(-1);低氮,5g N m~(-2)a~(-1);高氮,15g N m~(-2)a~(-1))进行培养,探讨土壤微生物呼吸及其温度敏感性对不同氮添加水平的响应情况。结果表明:(1)3个温度培养下的土壤微生物呼吸速率和累积碳释放量均随施氮量的增加而显著降低(P0.05);(2)氮添加对5℃和15℃培养条件下的微生物呼吸温度敏感性没有显著影响,但显著地增加了15℃和25℃培养条件下的微生物呼吸温度敏感性(P0.05);(3)线性相关分析表明,土壤累积碳释放量与土壤有机碳的难降解性显著负相关(P0.05),而15℃和25℃培养条件下的微生物呼吸温度敏感性与土壤有机碳的难降解性显著正相关(P0.05)。结果表明,在全球气候变暖的背景下,土壤氮输入将增加预测青藏高原高寒草甸地区土壤碳排放的不确定性。     

氮磷添加对亚热带常绿阔叶林土壤氮素矿化的影响

设计了2种处理(即氮添加,100 kg N·hm-2·a-1;氮磷添加,100 kgN·hm-2·a-1+50kgP·hm-2·a-1),研究了氮磷添加对亚热带北部常绿阔叶林土壤无机氮和氮素矿化的影响.结果表明,不同处理0 ～ 10 cm和10 ～ 20 cm土层无机氮(铵态氮+硝态氮)含量年平均值分别为:对照7.27和6.80 mg·kg-1、氮添加13.94和8.92 mg·kg-1、氮磷添加11.20和7.13 mg·kg-1,其中铵态氮分别占90.66％和91.15％、65.78％和72.85％、84.64％和85.08％.不同处理0～10 cm和10 ～20 cm土层的净氨化、净硝化和净氮矿化速率具有相似的季节性变化规律,即夏季氮素净转化速率最高,冬季氮素净转化速率最低,春季和秋季氮素净转化速率有一定差异,但不显著.研究表明,养分添加使土壤年平均净氮矿化速率下降,氮添加使土壤硝化速率下降,氨化速率上升;而氮磷添加使硝化速率上升,氨化速率下降.养分添加对森林生态系统的氮动态影响效应尚需长期定位观测.