高寒灌丛生长季土壤转化酶与脲酶活性对增温和植物去除的响应

对青藏高原东缘窄叶鲜卑花土壤转化酶与脲酶活性对增温(0.6～1.3 ℃)和植物去除的响应进行研究,以了解气候变暖和植被干扰对高寒灌丛生长季不同时期土壤生态过程的影响.结果表明: 增温在整个生长季节使去除/不去除植物处理土壤转化酶活性显著增加了3.7%～13.3%.增温除在生长季末期对不去除植物处理土壤脲酶活性影响不显著以外,在其他时期使去除/不去除植物处理土壤脲酶活性显著增加10.8%～56.3%.去除植物处理对土壤转化酶与脲酶活性的影响因增温与生长季节而存在显著差异.去除植物显著降低了不增温样方生长季初期和末期与增温样方整个生长季节土壤转化酶活性,而没有显著影响生长季中期不增温样方土壤转化酶活性.去除植物仅在生长季末期使不增温样方土壤脲酶活性显著降低了10.5%;而在增温样方,去除植物仅在生长季初期和中期使土壤脲酶活性显著降低16.0%～18.7%.以上结果有利于全面认识高寒灌丛生态系统土壤碳氮循环过程.     

模拟增温对高寒灌丛生长季土壤呼吸的影响

以青藏高原东部窄叶鲜卑花高寒灌丛为对象,研究了高寒灌丛生长季土壤呼吸不同组分对开顶式生长室(OTC)模拟增温的响应.结果 表明:模拟增温使窄叶鲜卑花高寒灌丛空气温度和土壤温度平均增加了0.6℃和1.2℃,使土壤水分含量显著降低了2.7个百分点;模拟增温在灌丛生长季分别使土壤总呼吸、异养呼吸、根源呼吸、细根呼吸和根际微生...     

青藏高原东缘窄叶鲜卑花灌丛生长季土壤无机氮对增温和植物去除的响应

为了揭示气候变暖背景下高寒灌丛土壤氮转化过程, 该文研究了青藏高原东缘窄叶鲜卑花(Sibiraea angustata)灌丛生长季节土壤硝态氮和铵态氮含量对增温和去除植物的响应。结果表明: 窄叶鲜卑花灌丛土壤硝态氮和铵态氮含量具有明显的季节动态。整个生长季节, 土壤硝态氮含量呈先增加后降低的趋势, 而铵态氮含量均表现为一直增加的趋势。在生长季初期和中期, 各处理土壤硝态氮含量均显著高于铵态氮含量, 而在生长季末期土壤硝态氮含量均显著低于铵态氮含量, 说明该区域土壤氮转化过程在生长季初期和中期以硝化作用为主, 而在生长季末期以氨化作用为主。不同时期土壤硝态氮和铵态氮含量对增温和去除植物的响应不同: 增温对硝态氮的影响主要发生在生长季中期和末期, 且因植物处理的不同而有显著差异, 增温仅在生长季中期使不去除植物样方铵态氮含量显著升高。去除植物对土壤硝态氮的影响仅表现在对照样方(不增温), 去除植物显著提高了生长季初期和中期土壤硝态氮含量, 显著降低了生长季末期土壤硝态氮含量; 同时去除植物显著降低了增温样方生长季中期土壤铵态氮含量。灌丛植被在生长季初期和中期可能主要吸收土壤硝态氮, 其吸收过程不受土壤增温的影响。     

增温对高寒灌丛根际和非根际土壤微生物生物量碳氮的影响

本文对青藏高原东缘窄叶鲜卑花高寒灌丛生长季根际和非根际土壤微生物生物量碳和氮对增温的响应进行研究.结果表明: 窄叶鲜卑花灌丛生长季初期根际和非根际土壤微生物生物量碳和氮均显著高于生长季中期和末期.在多数时期,增温对根际土壤微生物生物量碳和氮的影响不显著.在非根际土壤中,增温对土壤微生物生物量碳和氮的影响因不同生长季节而不同: 增温使生长季初期土壤微生物生物量碳显著降低,而使土壤微生物生物量氮显著提高;生长季中期增温使土壤微生物生物量碳和氮显著提高;而在生长季末期增温对土壤微生物生物量碳和氮的影响不显著.土壤微生物生物量碳和氮的根际效应也因不同生长季节而不同: 土壤微生物生物量碳和氮在生长季初期表现为负根际效应,而在生长季中期表现为正根际效应;在生长季末期,土壤微生物生物量碳表现为负根际效应,土壤微生物生物量氮则表现为正根际效应.增温在生长季初期使土壤微生物生物量碳和氮的根际效应显著提高,而在生长季中期和末期使土壤微生物生物量碳和氮的根际效应降低.本研究初步阐明了气候变暖背景下高寒灌丛根际和非根际土壤生物学过程变化机理.     

增温对青藏高原高寒沼泽草甸不同时期土壤酶活性的影响

为研究青藏高原多年冻土区土壤酶活性对气候变暖的响应特征,选择北麓河地区高寒沼泽草甸为研究对象,利用开顶式生长室(OTC)进行模拟增温试验,在7月份、12月份分别对增温和对照样地土壤进行分层取样,并对不同深度土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和磷酸酶的活性进行分析测定。结果表明:在夏季7月份,增温作用下近地表月平均气温升高4.55℃,不同深度的土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和磷酸酶活性均有降低趋势,但未达到显著水平(P>0.05)。土壤蔗糖酶活性与土壤水分和根系生物量呈显著相关关系;在冬季12月份,增温作用下近地表月平均温度升高6.64℃,不同深度的土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和磷酸酶活性均有所提高,且在20—50 cm深度的土壤蔗糖酶和磷酸酶活性和40—50cm深度的土壤脲酶和过氧化氢酶活性变化均达到显著水平(P<0.05)。四种土壤酶活性与土壤温度和水分均呈显著相关关系。在深度变化上,夏季增温样地四种土壤酶活性总体随土层深度增加而降低,而冬季随土层深度增加而显著升高(P<0.05)。增温处理下,不同土层深度冬季四种土壤酶的活性总体均大于夏季,且在40—50 cm深度上差异显...     

土壤含水量调控高寒草原生态系统N_2O排放对增温的响应

土壤氧化亚氮(N_2O)排放是大气N_2O不可忽视的来源。然而,目前学术界在气候变暖对土壤N_2O排放影响方面的认识仍存在较大争议,且调控土壤N_2O排放的微生物机制尚不明确。为此,该研究以青藏高原高寒草原生态系统为研究对象,使用透明开顶箱(OTCs)模拟气候变暖,并基于静态箱法测定了2014和2015年生长季(5–10月)的土壤N_2O通量,同时利用定量PCR技术测定了表层(0–10 cm)土壤中氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)的基因丰度。结果显示:增温处理导致2014和2015年生长季表层(0–10 cm)土壤温度分别升高了1.7℃和1.6℃,土壤体积含水量下降了2.5%和3.3%,其他的土壤理化性质没有发生显著变化。土壤N_2O通量呈现年际差异,2014和2015年生长季的平均值分别为3.23和1.47μg·m~(–2)·h~(–1),然而,增温处理并没有显著改变土壤N_2O通量。2014年生长季主导硝化作用的AOA和AOB的基因丰度分别为5.0×10~7和4.7×10~5拷贝·g~(–1),2015年为15.2×10~7和10.0×10~5拷贝·g~(–1)。尽管基因丰度存在显著的年际差异,但在两年中与对照相比并未发生显著变化。在生长季尺度上,增温导致的土壤N_2O变化量与其引起的土壤水分变化量之间显著正相关,而与土壤温度的变化量之间没有显著相关关系。以上结果表明,增温导致的土壤干旱会抑制土壤N_2O通量对增温的响应,意味着未来评估气候变暖情景下土壤N_2O排放量时需考虑增温引发的土壤干旱等间接效应。     

增温和降雨减少对杉木幼林土壤酶活性的影响

土壤酶在土壤过程中扮演着一个重要的角色,其通过参与凋落物和土壤有机质的分解过程从而驱动着土壤养分循环和碳循环,而影响这个过程的因素很多,主要包括温度和土壤含水量。本研究在中亚热带杉木人工幼林进行对照、增温、隔离降雨以及增温+隔离降雨联合处理实验,探究温度和水分变化对土壤胞外酶活性的影响,包括参与碳循环的β-葡萄糖苷酶(βG)、纤维素水解酶(CBH)、酚氧化酶(PHO)、过氧化物酶(PEO),和参与氮循环的β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)以及参与磷循环的酸性磷酸酶(AP)。结果表明:增温和隔离降雨以及两者的交互作用使土壤含水量、微生物生物量氮、可溶性有机氮和可溶性有机碳(DOC)显著下降(P0.05)。此外,增温显著增加了铵态氮(NH_4~+-N)和硝态氮含量(P0.05),以及βG、CBH和NAG酶活性(P0.05);隔离降雨在一定程度上对βG、CBH和NAG(P 0. 05)酶活性起到促进作用;而增温+隔离降雨处理下,βG、CBH、NAG、PHO、PEO酶活性都略微上升(P 0.05); AP酶活性在各个处理后均剧烈下降(P 0.05)。冗余分析结果显示,全氮、NH_4~+-N和DOC是驱动土壤酶活性变化的主要影响因子。研究表明,参与碳、氮循环的土壤酶在温度升高和降水减少下响应较为积极,酶活性有所上升,从而加速了土壤碳分解,但参与磷循环的土壤酶活性却显著下降,未来该地区的磷限制情况将进一步加剧。本研究将为未来气候变暖和降水减少下对预测养分循环和碳循环提供一定的科学依据。     

增温和牦牛排泄物输入对沼泽土壤酶活性的影响

选取滇西北高原纳帕海沼泽土壤为研究对象,采用室内模拟实验,研究增温(13℃、19℃、25℃)和牦牛排泄物(粪便、尿液)输入对沼泽土壤理化性质和酶活性的影响。结果表明:(1)增温会显著降低土壤pH(P0.05),19℃时显著降低无机氮含量(P0.05),对其他土壤理化性质无显著影响(P0.05);增温对不同排泄物处理下的土壤酶活性影响存在差异。(2)排泄物输入显著影响沼泽土壤理化性质。牦牛粪便输入显著提高土壤含水率、pH、总有机碳(Total organic carbon,TOC)和有效磷含量(P0.05),显著降低土壤硝态氮含量(P0.05);牦牛尿液显著提高土壤含水率和土壤无机态氮含量(P0.05)。牦牛粪便输入显著提高蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶活性(P0.05);牦牛尿液显著提高脲酶活性(P0.05)。(3)增温和排泄物输入交互作用对TOC(P0.05)、pH和无机态氮(P0.01)影响显著,对蔗糖酶(P0.05)、脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性(P0.01)均影响显著。本研究阐明了增温、牦牛排泄物输入及二者交互作用对沼泽土壤理化性质和酶活性的影响,为气候变暖背景下湿地放牧干扰研究提供理论基础。     

山地森林表层土壤酶活性对短期增温及凋落物分解的响应

为了探究贡嘎山地区暗针叶林表层土壤酶活性对增温及凋落物分解的响应,采用开顶式生长箱(open top chamber)和加热电缆(OTC-cable)联合增温的方式模拟增温,同时定位监测实验小区地表空气、表层土壤温湿度的变化;不同类型(A:75%峨眉冷杉针叶+25%杜鹃荚蒾灌木叶凋落物,B:55%峨眉冷杉针叶+45%杜鹃荚蒾灌木叶凋落物)凋落物在模拟增温和自然对照条件下分解4年,研究土壤过氧化氢酶、多酚氧化酶和脲酶活性的变化。结果表明:增温使得地表空气和表层土壤温度分别增加了2.84℃和1.83℃;使得空气相对湿度和土壤含水量分别降低了5.27%和1.55%。针叶比例高会抑制凋落物分解,约13%;增温促进凋落物分解且对针叶比例高的促进作用更加明显,增幅均超过10%。增温总体上降低了土壤过氧化氢酶和脲酶活性,而对多酚氧化酶活性的影响表现为增大。针叶比例降低的凋落物分解对3种土壤酶活性的影响大致趋势是增大,幅度在15%以上。增温和凋落物类型之间的交互作用显著。随着土壤深度增加,土壤过氧化氢酶和多酚氧化酶活性增大,而脲酶活性降低。增温和不同类型凋落物分解对表层土壤酸碱性无显著作用。在土壤含水量较低的情况下,土壤水分对酶活性影响较大。贡嘎山峨眉冷杉林表层土壤酶对温度的敏感性不仅因酶类型、土壤深度而存在差异,也随增温时间、土壤水分条件而有所不同。     

北京东灵山地区常见灌丛生长及凋落物生产对氮添加的响应

我国北方灌丛土壤瘠薄,近几十年来的氮沉降显著提高了北方灌丛土壤的可利用氮水平。灌木生长是灌丛碳吸存的重要组成部分,凋落物在土壤和植物间充当着至关重要的纽带作用,是陆地生态系统养分与能量循环的关键,灌丛生长和凋落物生产受氮添加的影响很大。然而,大气氮沉降对灌丛碳吸存和凋落物生产的影响人们知之甚少。该研究以荆条(Vitex negundo var.heterophylla)和绣线菊(Spiraea salicifolia)灌丛为例,通过0(N0)、20(N1)、50(N2)、100(N3)kg N·hm~(–2)·a~(–1)施氮实验,研究了短期(2012~(–2)013年)氮添加对东灵山地区典型灌丛生长及凋落物生成的影响。研究结果显示:在4种氮添加处理中,荆条灌丛灌木基径年增长率分别为1.69%、2.78%、2.51%和1.80%,相应处理中,绣线菊灌丛灌木基径年增长率分别为1.38%、1.37%、1.59%和2.05%;与之对应的株高年增长率分别为8.36%、8.48%、9.49%和9.83%(荆条灌丛)和2.12%、2.86、2.36%、2.52%(绣线菊灌丛)。虽然处理之间的差异没有达到显著性水平,但N沉降在一定程度上促进了灌木的生长。不同处理间,荆条地上生物量增加了0.19、0.23、0.14、0.15 t C·hm~(–2)·a~(–1),绣线菊灌丛地上生物量增加了0.027、0.025、0.032、0.041 t C·hm~(–2)·a~(–1)。在自然条件下,荆条和绣线菊灌丛2013年凋落物的年产量分别为135.7和129.6 g·m~(–2)。短期氮沉降对凋落物及组分的年产量有一定的促进作用,但处理之间的差异没有达到显著性水平。研究结果表明施肥时间短、土壤含水量低等因素导致土壤可利用氮的利用效率很低,从而使灌丛对施肥的响应比较缓慢。     

Responses of soil inorganic nitrogen to increased temperature and plant removal during the growing season in a Sibiraea angustata scrub ecosystem of eastern Qinghai-Xizang Plateau

为了揭示气候变暖背景下高寒灌丛土壤氮转化过程, 该文研究了青藏高原东缘窄叶鲜卑花(Sibiraea angustata)灌丛生长季节土壤硝态氮和铵态氮含量对增温和去除植物的响应。结果表明: 窄叶鲜卑花灌丛土壤硝态氮和铵态氮含量具有明显的季节动态。整个生长季节, 土壤硝态氮含量呈先增加后降低的趋势, 而铵态氮含量均表现为一直增加的趋势。在生长季初期和中期, 各处理土壤硝态氮含量均显著高于铵态氮含量, 而在生长季末期土壤硝态氮含量均显著低于铵态氮含量, 说明该区域土壤氮转化过程在生长季初期和中期以硝化作用为主, 而在生长季末期以氨化作用为主。不同时期土壤硝态氮和铵态氮含量对增温和去除植物的响应不同: 增温对硝态氮的影响主要发生在生长季中期和末期, 且因植物处理的不同而有显著差异, 增温仅在生长季中期使不去除植物样方铵态氮含量显著升高。去除植物对土壤硝态氮的影响仅表现在对照样方(不增温), 去除植物显著提高了生长季初期和中期土壤硝态氮含量, 显著降低了生长季末期土壤硝态氮含量; 同时去除植物显著降低了增温样方生长季中期土壤铵态氮含量。灌丛植被在生长季初期和中期可能主要吸收土壤硝态氮, 其吸收过程不受土壤增温的影响。     

Time budgets of Tibetan eared pheasants during the non-breeding season in an alpine scrub habitat

Time allocations of the group-living Tibetan eared pheasants Crossoptilon harmani with and without supplementary food were investigated by full-day sampling from winter through spring in an alpine scrub zone,south Tibet.At a flock scale,both the different food-supply flocks displayed similar daily patterns of activity,foraging in the morning and evening,and resting around midday.In terms of individual activity,either foraging or resting was highly synchronous with the flock's.Non-provisioned birds spent mor...     

Responses of soil extracellular enzyme activities to experimental warming and CO2 enrichment at the alpine treeline

Plant and Soil - Climate warming and elevated CO2 can modify nutrient cycling mediated by enzymes in soils, especially in cold-limited ecosystems with a low availability of nutrients and a high...     

Differential effects of N addition on the stoichiometry of microbes and extracellular enzymes in the rhizosphere and bulk soils of an alpine shrubland

Plant and Soil - Biological invasions have historically been addressed mostly from an aboveground perspective, so little is known about the impacts of belowground invasions. We studied the impact...     

Resilience of planktonic bacterial community structure in response to short-term weather deterioration during the growing season in an alpine lake

Hydrobiologia - The disturbing effect of a short-term cooling period during summer on planktonic bacterial community structure of an alpine lake was investigated using 16S rDNA pyrosequencing....     

高寒草甸根际土壤化学计量特征对草地退化的响应

为深入理解高寒草甸退化过程中根际和非根际土壤中碳(C)、氮(N)和磷(P)的化学计量特征和土壤养分的变化规律,并获得退化草地土壤养分和微生物养分限制的信息,本研究以祁连山东缘4个不同退化程度高寒草甸为对象,通过采集优势植物根际土(0~2 mm)和非根际土(0~10 cm)的土壤样品,分析了土壤C、N、P浓度和比例,土壤中可提取的C、N、P(Ext-C、Ext-N、Ext-P)的浓度和比例,参与C、N、P循环的胞外酶(β-1,4-葡萄糖苷酶、N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶、亮氨酸基肽酶、酸性磷酸酶)的活性和比例,以及土壤微生物生物量碳、氮、磷(MBC、MBN、MBP)的含量及比例.结果表明: 高寒草甸退化过程中优势植物根际养分含量高于非根际养分.随着高寒草甸退化程度的加剧,其土壤的C∶N∶P发生重大改变,表现出C∶N的严重失调,表明草地退化程度越高受到N的限制越严重.不同退化程度的高寒草甸中,经过对数转化的根际C-、N-和P-胞外酶的比例均偏离了在全球生态系统分析中获得的1∶1∶1比例,表明高寒草甸退化主要受到强烈的N限制,P次之.高寒草甸地区土壤全量养分含量较高,土壤中的速效养分较低,成为阻碍牧草生长的限制因子.