氮沉降下纳帕海草甸植被与土壤变化对微生物生物量碳氮的影响

为探明高原草甸土壤微生物对短期氮沉降的响应,以纳帕海典型高寒草甸云雾薹草群落为对象,野外原位布设低氮(5 g N·m^-2·a^-1)、中氮(10 g N·m^-2·a^-1)和高氮(15 g N·m^-2·a^-1)3种施氮处理,研究氮沉降引起高寒草甸植物多样性及土壤性质变化对微生物生物量碳氮的影响。结果表明：氮添加显著增加土壤微生物生物量碳氮及其熵值,中氮处理下微生物生物量碳增量最高,达139.3%;微生物生物量碳氮的垂直变化表现为沿土层显著降低,降幅为24.1%～75.1%。氮添加显著提高群落地上生物量,降低Shannon和Simpson多样性,变幅达6.6%～65.4%;氮添加显著降低土壤pH,增加土壤有机质、全氮、铵态氮和硝态氮含量,且在中氮处理下变幅(7.0%～511.1%)最大;土壤pH随土层加深而增大,而其他理化指标则沿土层加深而显著减少,变幅达19.5%～91.2%。结构方程模型表明,土壤铵态氮、硝态氮和有机质对微生物生物量起促进作用,而土壤pH和植...     

氮添加对内蒙古温带典型草原土壤的酸化效应及水分的影响

氮(N)沉降增加带来的土壤酸化问题已经得到广泛的关注,然而土壤酸化是否受到未来降水格局改变的影响研究相对匮乏.本研究基于内蒙古温带典型草原5年(2013—2017年)的N添加(10和40 g N·m^-2·a^-1)和增雨(增雨量80 mm,分2 mm×40次、5 mm×16次、10 mm×8次、20 mm×4次、40 mm×2次5种处理)控制试验分析了水分对N添加后土壤酸化的影响.结果表明: 40 g N·m^-2·a^-1 N添加在土壤酸化出现的时间、酸化程度以及酸化随时间的变化速率上均大于10 g N·m^-2·a^-1 N添加.40 g N·m^-2·a^-1 N添加一年后即在各层土壤中观测到了显著的土壤pH降低,而10 g N·m^-2·a^-1 N添加只有土壤表层(0～5 cm)在N添加一年后出现显著的土壤pH降低,5～10和10～20 cm土层显著的土壤pH降低分别出现在氮添加4年和5年后.氮添加后土壤pH的降低幅度随氮添加年限的延长而增加,40 g N·m^-2·a^-1 N添加土壤pH随时间的降低速率大于10 g N·m^-2·a^-1 N添加.增雨不改变氮添加后土壤pH降低的结果,但中小强度增雨方式(2～20 mm)在干旱年份有缓解10 g N·m^-2·a^-1 N添加处理土壤酸化的趋势,而所有增雨方式在湿润年份均有加剧氮添加(10和40 g N·m^-2·a^-1)后土壤酸化的趋势,尤其是表层土壤,但缓解和加剧的程度均不显著.高强度增雨方式后(10～40 mm)土壤无机氮的淋溶可能是增雨加剧氮添加后土壤酸化的一个重要原因.本研究将为预测草原生态系统对未来氮沉降和降水格局改变的响应提供科学依据.     

氮添加对盐渍化草地根际土壤理化性质的影响

为探究氮输入和根际效应对盐渍化草地土壤理化性质的影响,对8个水平氮添加处理下(0、1、2、4、8、16、24和32 g N·m^-2·a^-1)晋北盐渍化草地根际和非根际土壤理化性质进行研究。结果表明: 氮添加显著降低根际土壤pH,显著增加根际和非根际土壤Ca²⁺、NO₃^--N和无机氮含量;随氮添加量的增加,根际和非根际土壤Ca²⁺、NO₃^--N、无机氮含量以及根际土壤全氮含量呈逐渐升高的趋势,而根际土壤Na⁺、K⁺、Mg²⁺、NH₄⁺-N和氨基酸含量以及非根际土壤全氮含量呈先升高后降低的趋势。主成分分析表明,根际土壤理化性质对低氮(≤8 g·m^-2·a^-1)和高氮添加(>8 g·m^-2·a^-1)的响应具有明显差异。根际土壤pH、有机酸和氨基酸含量分别比非根际土壤低0.71、44.3%和9.8%,而K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、NH₄⁺-N、无机氮、全碳和全氮含量分别比非根际土壤高51.0%、47.6%、20.8%、215.5%、139.3%、31.7%和65.3%,表明根际效应对盐渍化草地土壤理化性质的影响大于氮输入的影响。     

模拟氮沉降对华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤微生物生物量碳和氮的影响

为理解模拟氮沉降对华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤微生物生物量碳(MBC)和氮(MBN)的影响,通过一年野外模拟氮(NH₄NO₃)沉降试验,氮沉降水平分别为对照(CK, 0 g N·m^-2·a^-1)、低氮沉降(L, 5 g N·m^-2·a^-1)、中氮沉降(M, 15 g N·m^-2·a^-1)和高氮沉降(H, 30 g N·m^-2·a^-1),研究了氮沉降对天然常绿阔叶林土壤MBC和MBN的影响.结果表明: 氮沉降显著降低了0～10 cm土层MBC和MBN,且随氮沉降量的增加,下降幅度增大;L和M处理对10～20 cm土层MBC和MBN无显著影响,H处理显著降低了10～20 cm土层土壤MBC和MBN;氮沉降对MBC和MBN的影响随土壤深度的增加而减弱.MBC和MBN具有明显的季节变化,在0～10和10～20 cm土层均表现为秋季最高,夏季最低.0～10和10～20 cm土层土壤微生物生物量C/N分别介于10.58～11.19和9.62～12.20,表明在华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤微生物群落中真菌占据优势.     

亚热带杉木林土壤有机碳及其活性组分对氮磷添加的响应

通过野外氮、磷添加,分析N₀(0 kg N·hm^-2·a^-1)、N₁(50 kg N·hm^-2·a^-1)、N₂(100 kg N·hm^-2·a^-1)、P(50 kg P·hm^-2·a^-1)、N₁P和N₂P等6种处理3年后对亚热带杉木人工林土壤有机碳(SOC)、颗粒有机碳(POC)和水溶性有机碳(WSOC)的影响.结果表明:氮、磷添加对0～20 cm土层SOC含量无显著影响.磷添加显著降低0～5 cm土层POC含量,与无磷处理相比,加磷处理POC含量降低26.1%.WSOC含量对氮、磷添加的响应主要表现在0～5 cm土层,低水平氮添加和磷添加显著提高WSOC含量.在0～5 cm土层,氮添加对POC/SOC值无显著影响,而与无磷添加相比,POC/SOC值在磷添加处理下显著降低15.9%.在5～10和10～20 cm土层,氮、磷添加处理对POC/SOC值无显著影响.在亚热带地区,森林土壤碳稳定性主要受磷含量的调控,短期磷添加易导致表层土壤活性有机碳分解,增加土壤碳稳定性.     

短期氮沉降对纳帕海高寒退化疏花早熟禾草甸土壤呼吸干湿季变化的影响

为探究氮沉降增加背景下高寒草甸土壤呼吸干湿季变化及其与环境因子的耦合关系,选择纳帕海典型退化草甸疏花早熟禾群落,设置对照(0 g·m^-2·a^-1)、低氮(5 g·m^-2·a^-1)、中氮(10 g·m^-2·a^-1)和高氮(15 g·m^-2·a^-1)4个水平的氮沉降模拟试验,分析氮沉降引起的地上生物量、植物多样性及土壤理化性质变化对土壤呼吸的影响。结果表明：不同氮沉降处理均显著促进草甸土壤呼吸,干季和湿季土壤呼吸速率相较于对照分别增加了21.9%～53.9%和27.3%～51.2%,且在中氮处理下增幅最大。氮沉降显著提升草甸地上生物量(增幅达52.2%～66.4%);植物多样性随氮添加总体呈降低趋势,湿季最大降幅(13.5%～24.2%)出现在高氮处理。氮沉降显著增加土壤铵态氮、有机质、微生物生物量碳氮、温度和含水率(增幅为14.3%～333.5%),氮沉降显著降低土壤pH(减幅达9.0%～34.6%)。结构方程表明...     

施氮对荒漠化草原土壤理化性质及酶活性的影响

以腾格里沙漠东南缘的荒漠化草原为对象,设置添加0、1.75、3.5、7和14 g N·m^-2·a^-1 5个氮素水平,研究了施氮对该地区土壤理化性质和土壤酶活性的影响.结果表明: 施氮导致表层(0～10 cm)和下层(10～20 cm)土壤中总氮、NO₃^--N、NH₄⁺-N和有效氮的累积,土壤pH下降,对土壤有一定的酸化作用.施氮明显抑制了土壤酶活性,且不同酶活性在氮素投加水平、土层深度和年际间有所差异.土壤酶活性与土壤氮素水平、土壤pH及土壤水分之间存在显著相关关系.     

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.     

氮添加对湿地松林土壤水解酶和氧化酶活性的影响

通过3个水平野外氮添加控制试验(0、40、120 kg N·hm^-2·a^-1),研究氮添加对亚热带湿地松林土壤水解酶和氧化酶活性的影响.结果表明: 氮添加显著抑制了土壤有机质中碳、氮、磷水解酶和氧化酶的活性,导致β-1,4-葡糖苷酶(BG)、纤维素二糖水解酶(CBH)、β-1,4-乙酰基-葡糖胺糖苷酶(NAG)、过氧化物酶(PER)活性下降16.5%～51.1%,并且高水平氮添加对酶活性抑制效果更明显;氮添加导致α-1,4-葡糖苷酶(aG)、β-1,4-木糖苷酶(BX)、酸性磷酸酶(AP)、多酚氧化酶(PPO)活性降低14.5%～38.6%,不同水平氮添加处理间差异不显著.土壤酶活性存在明显的季节性差异,BG、NAG、BX、CBH、AP、PPO活性表现为3月>6月>10月,aG、PER活性表现为10月>3月>6月.多数土壤水解酶和氧化酶与pH呈显著正相关,与NO₃^--N含量呈显著负相关,表明氮添加导致pH降低和土壤中硝化作用增强,抑制了土壤水解酶和氧化酶活性.氮添加不利于亚热带土壤有机质的矿化和周转,并且随着氮添加量的增加,效果更明显.     

不同石漠化草地根系对土壤有机碳的贡献

根系是草地生态系统土壤有机碳库的主要供给者。以潜在、中度和强度石漠化草地群落为研究对象, 采用连续土钻取样法、土柱法和分解袋法, 研究不同石漠化草地根系和土壤有机碳的垂直分布、季节动态、有机碳储量及与土壤因子的关系。结果表明: 潜在、中度和强度石漠化草地的根系生物量差异显著, 分别为 3 355.65 g·m^-2、2 944.02 g·m^-2和 1 806.80 g·m^-2。土壤有机碳含量表现为强度石漠化草地>中度石漠化草地>潜在石漠化草地。根系和土壤有机碳均趋于土壤表层分布, 0—10 cm 土层根系生物量占总根系生物量的 57.66%—81.02%, 0—10 cm 土层土壤有机碳占总有机碳含量的 43.00%—65.60%。潜在、中度和强度石漠化草地的土壤有机碳储量分别为 3.48 Mg、3.93 Mg 和 3.32 Mg, 通过根系分解补充到土壤的有机碳分别为 40.69 g·m^-2·a^-1、154.79 g·m^-2...     

氮添加和采脂对湿地松林土壤酶活性及酶化学计量比的影响

大气氮沉降和采脂会引起树木生长和代谢的变化,从而影响土壤养分循环和酶活性.土壤酶和酶化学计量可以揭示土壤碳、氮循环和微生物生长代谢过程的养分限制,但目前亚热带湿地松人工林土壤酶和酶化学计量对氮添加和采脂的响应还不清楚.以亚热带北缘的湿地松人工林为研究对象,设置采脂(resin tapping,RT)和未采脂(no re...     

氮添加对黄河三角洲高潮滩芦苇生长和土壤理化性质的短期效应

氮富集会影响到全球生态系统的植物生长繁殖和土壤理化性质.然而,目前关于氮富集对潮汐湿地生态系统植物生长和土壤理化性质的影响研究相对较少.通过氮添加野外控制实验,研究了4个氮添加水平(CK:0 g·m-2·a-1、N1:5 g·m-2·a-1、N2:20 g·m-2·a-1、N3:50 g·m-2·a-1)对黄河三角洲高...     

九连山次生阔叶林幼苗生长对氮磷添加的响应

以亚热带森林的幼苗群落为对象,设置对照(CK)、氮添加(100 kg N·hm^-2·a^-1)、磷添加(50 kg P·hm^-2·a^-1)和氮+磷添加(100 kg N·hm^-2·a^-1+50 kg P·hm^-2·a^-1)4种处理的施肥样地,测定幼苗的株高、地径、冠幅、比叶面积、死亡率等指标,研究氮磷添加下幼苗的生长与群落结构的变化及其驱动力。结果表明: 与未施肥相比,磷添加下幼苗的株高增长率、地径增长率分别显著下降45.1%和30.3%;主要建群树种死亡率受到施肥的影响,氮添加显著增加米槠幼苗死亡率至25.1%,氮磷施肥显著提高丝栗栲死亡率至25.1%~31.3%,而氮添加、磷添加显著降低了木荷和润楠的死亡率;施肥显著降低了幼苗群落中木荷和丝栗栲的重要值,氮添加、磷添加显著增加了润楠幼苗的重要值。氮+磷添加显著降低了幼苗群落的Shannon指数、Simpson指数;幼苗生长主要受到土壤铵态氮、有效磷、全氮、林冠开度及比叶面积的影响,而幼苗死亡率主要受到土壤铵态氮、有效磷和林冠开度的影响。综合来看,氮磷添加主要通过调控土壤氮磷速效养分,进而改变叶片功能性状来影响幼苗的生长;加速外生菌根树种(米槠和丝栗栲)的死亡,改变幼苗群落建群种的重要值,降低物种多样性, 最终可能改变亚热带次生阔叶林成年树的群落结构。     

养分和水添加对弃耕草地土壤无机磷组分的影响

合理的养分和水分管理措施是提高退化草地生产力和生物多样性的有效途径,但养分和水添加对弃耕草地土壤无机磷组分的影响研究较少.本文依托内蒙古多伦县2005年建立的养分(N∶ 10 g·m-2·a-1、P∶ 10g·m-2·a-1)和水分(植物生长季增水180 mm)添加田间试验,研究了表土(0～10 cm)无机磷组分及有效...     

Effects of short-term nitrogen addition on fine root biomass,lifespan and morphology of Castanopsis platyacantha in a subtropical secondary evergreen broad-leaved forest

Aims Fine roots are the principal parts for plant nutrients acquisition and play an important role in the underground ecosystem. Increased nitrogen (N) deposition has changed the soil environment and thus has a potential influence on fine roots. The purpose of this study is to reveal the effect of N deposition on biomass, lifespan and morphology of fine root.Methods A field N addition experiment was conducted in a secondary broad-leaved forest in subtropical China from May 2013 to September 2015. Three levels of N treatments: CK (no N added), LN (5 g·m^-2·a^-1), and HN (15 g·m^-2·a^-1) were applied monthly. Responses of fine root biomass, lifespan, and morphology of Castanopsis platyacantha to N addition were analyzed by using a minirhizotron image system from April 2014 to September 2015. Surface soil sample (0-10 cm) was collected in November 2014 and soil pH value, and concentrations of NH₄⁺-N and NO₃^--N were measured.Important findings The biomass and average lifespan of the fine roots of C. platyacantha were 128.30 g·m^-3 and 113-186 days, respectively, in 0-45 cm soil layer. Nitrogen addition had no significant effect on either fine root biomass or lifespan in 0-45 cm soil layer. However, LN treatment significantly decreased C. platyacantha root superficial area in 0-15 cm soil layer. HN treatment significantly decreased soil pH value. Our study indicated that short-term N addition influences soil inorganic N concentration and thus decreased pH value in surface soil, and thereafter affect fine root morphology. Short-term N addition, however, did not affect the fine root biomass, lifespan and morphology in subsoil.     

氮磷添加对长白山温带森林土壤微生物群落组成和氨基糖的影响

在长白山阔叶红松林中设置氮添加(N,50 kg N·hm^-2·a^-1)、磷添加(P,25 kg P·hm^-2·a^-1)和氮磷添加(NP,50 kg N·hm^-2·a^-1+25 kg P·hm^-2·a^-1)试验,分析氮磷添加对有机层和矿质层土壤微生物群落组成和氨基糖的影响。结果表明: 在有机层土壤中,N、P添加使总微生物生物量显著降低19.5%和24.6%,P添加还使细菌和真菌生物量分别显著降低23.8%和19.3%;在矿质层土壤中,N、P和NP添加使总微生物生物量显著增加94.8%、230.9%和115.0%,细菌和真菌生物量在施肥处理下显著增加。N添加下有机层土壤真菌与细菌生物量比值(F/B)显著增大,而NP添加使矿质层土壤F/B显著减小。革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌比对N、P和NP添加有显著正响应。土壤氨基糖对不同处理的响应不同。在有机层土壤中,N、P和NP添加使氨基葡萄糖含量分别减少41.3%、48.8%和36.4%,而N和NP添加分别使胞壁酸含量显著增加43.0%和71.1%;在矿质层土壤中,氨基葡萄糖和胞壁酸含量在N添加下无显著变化,而在P和NP添加下显著增加。在施肥处理下,有机层土壤中氨基葡萄糖与胞壁酸比值显著减小,表明N、P添加增加了细菌对土壤有机碳积累的相对贡献。N、P添加后土壤氨基糖含量的变化与微生物群落组成的变化密切相关,且二者均受到土壤化学性质变化的影响。     

芨芨草叶片养分特征对氮磷不同添加水平的响应

植物叶片氮(N)、磷(P)养分特征受土壤可利用性N、P含量和N、P相对比例(N:P)的共同影响, 研究其作用机制有助于解释和评估土壤养分变化对植物养分利用策略的影响。该研究通过盆栽实验, 探讨芨芨草(Achnatherum splendens)养分化学计量学特征和叶片养分回收特征对不同剂量的养分添加(低、中、高3个N添加水平: 1.5、4.5、13.5 g·m^-2·a^-1)及不同土壤N:P (5、15、25)的响应。结果表明: 养分添加水平的提高显著增加了成熟叶片P含量和衰老叶片N、P含量, 显著降低了叶片N、P养分回收效率(NRE, PRE)。土壤N:P的升高显著降低了衰老叶片P含量和叶片NRE, 但增加了成熟和衰老叶片N:P和叶片PRE。相同养分添加水平条件下, 土壤N:P与叶片PRE显著正相关, 但与叶片NRE无显著相关性; 相同N:P条件下, 养分添加水平与NRE负相关, 但与PRE无显著相关性。植物NRE:PRE可以有效地反映环境变化所导致的植物对N、P需求的改变。土壤养分添加水平和N:P共同影响着芨芨草的叶片养分生态化学计量学特征和养分回收。