模拟氮沉降和接种丛枝菌根真菌对杉木幼苗生长和光合作用的影响

【目的】探究根系共生真菌对杉木响应氮沉降的调节作用,为全球氮沉降增加背景下提高杉木人工林生产力提供参考。【方法】以温室盆栽杉木幼苗为研究对象,采用不加氮(N0,0 kg·hm^(-2)·a^(-1))、低氮(N30,30 kg·hm^(-2)·a^(-1))、高氮(N60,60 kg·hm^(-2)·a^(-1))3个模拟氮沉降水平和不接种、接种根内球囊霉(Glomus intradices)、接种摩西球囊霉(G.mosseae)3个接种处理的交互试验,研究模拟氮沉降下接种丛枝菌根真菌对杉木的生长以及光合作用的影响。【结果】模拟氮沉降条件下,两种丛枝菌根真菌对杉木根系的侵染率均较高。模拟低氮沉降和接种丛枝菌根真菌对杉木的生长均有一定的促进作用,且摩西球囊霉的促进作用更强;模拟高氮沉降使得杉木地下生物量降低,而接种摩西球囊霉显著增加了高氮下杉木的地上生物量和总生物量的积累(P<0.05)。植株根冠比在模拟氮沉降下表现出下降的趋势,但接种降低了高氮对杉木根系的影响,其交互组根冠比的变化不显著(P>0.05)。在模拟氮沉降下接种丛枝菌根真菌的杉木幼苗叶绿素含量、叶绿素相对含量(SPAD值)、净光合速率、气孔导度以及电子传递速率均得到显著提高(P<0.05),其中,低氮和接种丛枝菌根真菌共同处理使杉木净光合速率和叶绿素含量达到最大。【结论】丛枝菌根真菌能有效侵染杉木根系;接种丛枝菌根真菌促进了氮沉降下杉木幼苗的生长,其中,摩西球囊霉的促进作用更强;且接种丛枝菌根真菌能够缓解高氮沉降对植株的影响,提高植株的光合作用。

紫外线B辐射增强和酸氮沉降复合作用对杉木凋落物分解的影响

为了探究不同环境因子复合作用对杉木(Cunninghamia lanceolata)凋落物分解机制的影响,以杉木人工林凋落物为研究对象,采用野外环境控制试验方法,通过设置不同紫外线B辐射增强、酸沉降和氮沉降试验处理,进行紫外线B辐射增强与酸氮沉降复合作用对杉木凋落物分解过程处理1年的定位研究。结果表明:不同试验处理后,杉木凋落物的分解速率从大到小依次为氮沉降处理(0.69)、紫外线B辐射增强与氮沉降复合处理(0.64)、紫外线B辐射增强与酸氮沉降复合处理(0.59)、酸沉降与氮沉降复合处理(0.58)、对照(0.56)、紫外线B辐射增强处理(0.55)、酸沉降处理(0.54)、紫外线B辐射增强与酸沉降复合处理(0.52)。氮沉降处理、紫外线B辐射增强与氮沉降复合处理会促进凋落物分解,缩短凋落物分解的周期;酸沉降处理会减缓杉木凋落物分解的速率。紫外线B辐射增强、紫外线B辐射增强和酸沉降复合处理、酸沉降和氮沉降复合处理、酸沉降氮沉降和紫外线B复合处理,对杉木凋落物分解的速率没有明显的影响。

高氮负荷森林生态系统对大气氮沉降降低的响应研究进展

大气氮沉降对全球生物多样性和生态系统功能构成严重威胁。过去50多年,由于减排措施的实施,欧美国家率先出现大面积区域的氮沉降降低,中国从2010年开始趋于稳定,氮沉降的未来变化趋势可能因全球各地而异。本研究采用文献检索方法和综合分析方法,综述了国内外氮沉降恢复的方法,分析了森林生态系统土壤(酸化和溶液化学)、结构(植被-微生物多样性)与功能(生产力和碳吸存)对氮沉降降低的响应。随着氮沉降的降低,植被物种组成、土壤微生物群落和土壤过程可能恢复缓慢,而一些土壤参数(如pH、硝酸盐和铵浓度等)对氮输入减少的响应相对较快。当氮沉降降低时,可在某种程度上减轻土壤酸化,促进树木生长,但也可能因环境氮沉降速率依然很高并保持土壤酸化,林木的活力仍在恶化。植被多样性的恢复可能存在恢复障碍并在短期内难以维持富营养化的恢复,但促进了贫营养型物种的增加。森林生态系统恢复响应对减排政策存在延迟,且氮沉降增加存在遗留效应,致恢复相当缓慢,但恢复只是时间问题。因此,高氮负荷生态系统的恢复是一个长期缓慢的过程,进一步加强减排尤为重要。

氮沉降对城市森林凋落物养分元素含量及其耦合性的影响

目前,氮沉降增加呈现全球化趋势,影响森林生态系统生物地球化学循环过程,已成为生态和环境研究的热点内容之一。为探讨氮沉降增加对城市森林凋落物养分含量的影响,进一步认识城市森林养分循环过程,为区域城市化进程的生态风险评估提供科学依据,本研究以安徽省合肥市蜀山国家森林公园凋落物为研究对象,在连续3年模拟氮沉降实验后(氮添加设置3种水平,分别为对照组:0 kg·hm^(–2)·a^(–1)、CK;低氮:50 kg·hm^(–2)·a^(–1)、LN;高氮:100 kg·hm^(–2)·a^(–1)、HN),研究氮沉降对城市森林凋落物(枝叶果碎)养分元素含量及其耦合性的影响。结果表明:(1)不同施氮水平下,凋落果内CK与HN中C元素含量,凋落叶中CK与LN、碎中LN与HN两组中N元素含量差异显著(P<0.05)。(2)凋落物不同组分间,N沉降显著影响Ca元素含量(P<0.05),对C元素含量无显著影响;凋落枝组分间K含量差异显著(P<0.05),凋落叶与其他各组间N含量差异显著(P<0.05),凋落果与其他各组间P含量差异显著(P<0.05);凋落叶与凋落果间Mg元素差异显著。(3)N沉降对各组分间的C/N、C/P、N/P等生态化学计量比无显著性影响,但对凋落叶、凋落果中C/N值有显著抑制作用(P<0.05)。(4)N沉降显著影响C、N间相关性及Ca、Mg间相关性,且均表现为LN显著增强相关性,HN显著抑制相关性;N沉降显著增强了P、K间的相关性,而显著降低了K与Ca、Mg的相关性。(5)N沉降对C/N与N/P、C/P与N/P间的耦合性有显著影响,且均表现为LN显著增强生态化学计量比间的耦合性,HN显著降低二者耦合性。研究结果为城市森林凋落物养分循环过程对N沉降的响应提供了理论依据。

氮沉降对4个树种外生菌根群落结构和酶活性功能的影响

【目的】氮沉降水平不断上升对森林生态系统产生了不同程度的影响。过量的有效氮输入导致植物根系对养分获取策略发生变化,从而改变了土壤重要微生物,如树木根系外生菌根ECM群落的结构和生态功能。了解和确定森林主要树种根系微生物群落活动受氮沉降影响的变化阈值,对于研究森林养分循环特征和可持续经营管理具有重要的指导意义。【方法】采用室内盆栽试验,选取马尾松、华山松、湿地松和火炬松4个树种进行5个梯度的氮施加(0、15、30、60、150 kg·hm^(-2)·a^(-1)),通过检测树苗的养分含量、ECM根尖酶活性,以及提取鉴定DNA,分析不同松树在氮沉降水平下外生菌根群落结构和酶活性功能的动态变化。【结果】1)大多数松科树苗的菌根胞外酶活性在氮浓度30 kg·hm^(-2)·a^(-1)时达到了阈值;以分解纤维素为主的G酶在华山松、湿地松和火炬松中随着N浓度增加而持续提高,即便施氮水平达到当地氮沉降水平的10倍(150 kg·hm^(-2)·a^(-1)),酶活性仍未达到阈值;2)对菌根群落进行分析得出,棉革菌属Tomentella在4个树种中都为优势物种,而须腹菌属Rhizopogon、深色内隔菌Phialocephala会因宿主不同呈现不同的侵染丰度;3)华山松和火炬松的ECM菌根群落酶活性在不同氮浓度间无明显差异,即呈现生态冗余。【结论】在长期氮输入水平升高的情况下,ECM群落组成会因宿主植物和氮沉降水平的变化发生调整,而这一过程中会以变化阈值作为判断标准,该过程对于土壤养分循环中碳氮磷循环以及森林经营管理具有重要的指导意义。

3种苔藓植物对模拟大气氮沉降的生理响应

苔藓植物是地表生态系统的重要组分,研究苔藓植物对氮沉降的生理响应可以在机理机制上探讨如何科学合理利用苔藓指示大气氮沉降。以西北地区3种苔藓植物——齿肋赤藓(Syntrichia caninervis),真藓(Bryum argenteum)和尖叶匐灯藓(Plagiomnium acutum)为研究对象,设置0、2、4、6 g·m^(-2)4个不同氮素处理梯度(分别计为N_(0)、N_(2)、N_(4)、N_(6)),研究氮素增加对不同苔藓植物叶绿素、渗透调节物质含量和抗氧化酶活性的影响。结果表明(:1)4个氮素处理水平均能促进尖叶匐灯藓的叶绿素a和叶绿素b合成,尤以N_(4)处理的促进作用最佳,而N_(2)处理对齿肋赤藓和真藓的叶绿素a和叶绿素b具有明显的抑制作用(对齿肋赤藓的抑制作用更强)。(2)苔藓体内可以产生脯氨酸(Pro),可溶性糖(SS)和可溶性蛋白(SP)来调节细胞渗透平衡。不同氮素处理均促进了真藓和尖叶匐灯藓Pro,SS和SP的含量,但N_(2)处理下齿肋赤藓的3种物质含量开始下降,说明其对氮较为敏感。(3)在设定的氮素添加处理下,低浓度氮素促进3种苔藓植物的抗氧化酶活性,但高浓度氮素抑制苔藓植物的抗氧化酶活性。(4)齿肋赤藓的抗氧化系统调节中起主要作用的是超氧化物歧化酶(SOD),而真藓和尖叶匐灯藓的抗氧化系统调节中起主要作用的是过氧化氢酶(CAT)。综上所述,3种苔藓植物中,齿肋赤藓对氮素增加最为敏感,其次是真藓和尖叶匐灯藓,据此可将齿肋赤藓作为大气氮沉降的指示植物。

基于Cite Space的氮沉降对全球草地生态系统碳、氮和磷化学计量特征影响的可视化分析

【目的】全面分析氮沉降对全球天然草地生态系统碳、氮和磷化学计量学影响的现状、发展趋势和研究热点。【方法】基于文献计量分析方法,利用Cite Space可视化软件对Web of Science Core Collection数据库2000-2021年收录的14912篇有关氮沉降的论文进行分析。【结果】2000-2021年该领域的研究成果在国外期刊的发文量逐年上升;美国的论文数量位居前列(4199篇),中国发文量排名第2(3831篇);文献作者聚类分析参数为Q=0.4380(>0.3)、S=0.7865(>0.7),表明存在重要的聚类结构;共同引用的参考文献网络分析的模块化Q值和平均轮廓值均大于0.6,第1个大规模聚类被命名为"#0 nitrogen deposition",同时,Q=0.6792(>0.3)和S=0.8705(>0.7)。【结论】土壤温度敏感性和碳汇等主要内容是未来的研究热点。日后的研究应关注氮沉降驱动土壤微生物活动、制约土壤碳循环、多层网络稳定性机制、土壤微生物碳利用效率等方面。

氮沉降对滇中亚高山云南松林土壤酶活性及其化学性质的影响

【目的】探究氮沉降下土壤酶活性、化学性质的变化,了解滇中高原森林土壤养分的循环状况。【方法】以滇中亚热带云南松(Pinus yunnanensis)林为研究对象,设置对照(CK,氮沉降为0),以及低氮(LN,10 g·m^(-2)·a^(-1)氮沉降)、中氮(MN,20 g·m^(-2)·a^(-1)氮沉降)和高氮(HN,25 g·m^(-2)·a^(-1)氮沉降)3个处理,进行氮沉降模拟试验。【结果】LN、MN、HN处理的蔗糖酶(invertase,Inv)活性提高了7.45%~14.04%,脲酶(urease,Ure)活性下降11.16%~27.17%,酸性磷酸酶(acid phosphatase,ACP)活性下降5.18%~16.67%,过氧化氢酶(catalase,CAT)活性下降7.22%~23.35%;土壤酶活性均呈显著的时间梯度变化(P<0.05),Inv和Ure分别在氮沉降时间为31、29月时达到最低值和最高值;ACP和CAT活性均在氮沉降时间为33月时达到最高值。随着氮沉降水平的提高土壤pH值,有机碳、全磷含量分别下降1.59%~4.79%、21.25%~45.96%和17.68%~46.15%;土壤全氮和硝态氮含量分别在MN、HN处理达到最高值。不同土层土壤酶活性和土壤化学性质的分布特征均表现为0~5 cm土层>5~10 cm土层>10~20 cm土层;氮沉降下不同土壤酶活性之间的相关性较高(P<0.05);土壤pH、氨态氮与Inv活性呈显著正相关(P<0.05);土壤有机碳和全磷含量与Ure、ACP和CAT活性呈显著正相关(P<0.05)。【结论】氮沉降增强了土壤酶活性之间的相关性,改变了土壤的环境因子,进而改善了土壤中养分元素的循环状况。

中小型土壤动物群落对华西雨屏区常绿阔叶林氮沉降的响应

【目的】掌握氮沉降对土壤动物群落特征的影响,为亚热带常绿阔叶林的可持续发展提供数据支撑。【方法】自2014年1月起在华西雨屏区进行模拟氮沉降试验,于2021年7月开始进行为期1年的季度采样试验。设置对照0 g/(m^(2)·a)、低氮5 g/(m^(2)·a)和高氮15 g/(m^(2)·a)3个施氮水平,采用干生漏斗对中小型土壤动物进行分离鉴定,研究土壤动物群落特征。【结果】试验共捕获中小型土壤动物8 390只,属2门5纲8目40科,优势类群为弹尾目等节(虫兆)科,占中小型土壤动物总密度的31.05%。土壤动物群落垂直分布表现出明显的表聚性特征。多样性特征均无显著变化。土壤动物功能类群以菌食性、腐食性和捕食性土壤动物为主。【结论】模拟氮沉降在一定程度降低了中小型土壤动物平均密度,增加了土壤动物类群数。氮沉降浓度的增加,不利于中小型土壤动物的生存发展。

模拟氮沉降对猫儿山亚热带常绿阔叶林土壤细菌多样性和群落结构的影响

为了解大气氮沉降下猫儿山土壤细菌群落的变化规律,以猫儿山亚热带常绿阔叶林为对象,设置4种不同施氮处理[0(CK)、50(Ⅱ)、100(Ⅲ)和150(Ⅳ)g·m^(-2)·a^(-1)],采用高通量测序技术研究不同施氮量对土壤细菌多样性和群落结构的影响。结果表明,处理Ⅲ的特有土壤细菌OTU数量最多。随施氮量增加,辛普森指数降低,处理Ⅱ的辛普森指数最高;随施氮量增加,香农和Chao 1指数均呈先升后降的趋势,处理Ⅲ的香农和Chao 1指数均最高。土壤细菌群落以酸杆菌门(Acidobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、厚壁菌门(Firmicutes)、疣微菌门(Verrucomicrobia)和放线菌门(Actinobacteria)为主。NMDS和聚类分析表明,不同施氮处理未造成细菌群落结构明显分离。LDA分析表明,处理Ⅲ的差异性物种数量最多,绿弯菌门可作为氮添加后的指示性物种。100 g·m^(-2)·a^(-1)施氮量最有利于土壤细菌生长,150 g·m^(-2)·a^(-1)施氮量对土壤细菌生长有一定抑制作用。

滇中高原云南松林土壤微生物群落结构及其多样性对氮沉降的响应

[目的]探究氮沉降下滇中高原云南松土壤化学性质及土壤微生物群落多样性和结构组成的变化特征,并分析土壤微生物与土壤化学性质的相关关系,为了解氮沉降下森林土壤生态系统养分循环变化趋势及观测土壤微生态变化提供科学依据。[方法]选取滇中高原云南松林土壤为研究对象,以CO(NH_(2))_(2)为N源,设置对照CK[N 0 g/(m^(2)·a)]、低氮LN[N 10 g/(m^(2)·a)]、中氮MN[N 20 g/(m^(2)·a)]和高氮HN[N 25 g/(m^(2)·a)]4个不同梯度进行模拟N沉降试验,测定分析土壤细菌、真菌群落结构及多样性和土壤pH、有机碳(TOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、铵态氮(NH^(+)_(4)-N)和硝态氮(NO^(-)_(3)-N)的变化特征。[结果](1)在不同季节下,与CK相比各氮处理下土壤pH、TOC含量均降低,TN均升高,NH^(+)_(4)-N和NO^(-)_(3)-N均在MN、HN处升高;(2)细菌和真菌α多样性雨季均高于旱季;与CK相较细菌α多样性在2个季节下LN处上升,而真菌α多样性则在旱季LN处上升;(3)在旱季和雨季细菌优势菌门均为变形菌门、酸杆菌门和放线菌门,真菌优势菌门为担子菌门、子囊菌门和被孢菌门;(4)在旱季和雨季,细菌和真菌优势菌属与pH、TOC、TN、NO^(-)_(3)-N呈显著相关关系。[结论]氮沉降可以为土壤微生物提供NH^(+)_(4)-N和NO^(-)_(3)-N等有效养分,但由于氮沉降导致土壤酸化使土壤TOC含量降低,影响土壤微生物群落结构。

模拟氮沉降对木荷和卷荚相思种子萌发的影响

【目的】研究氮沉降对2种林木种子萌发的影响,为南方森林的经营管理提供参考。【方法】以木荷和卷荚相思种子为试验材料,采用室内试验,选择2,6和12 g/L硝态氮(KNO 3)、铵态氮((NH_(4))_(2)SO_(4))、混合氮(NH 4NO 3)进行氮沉降模拟试验,以蒸馏水为对照(CK),测定各处理木荷和卷荚相思种子的发芽率、相对发芽率、发芽指数、活力指数和发芽抑制率,在此基础上采用主成分分析综合评价不同处理对种子萌发的影响。【结果】随着KNO 3、(NH_(4))_(2)SO_(4)、NH 4NO 3质量浓度的升高,木荷和卷荚相思种子的发芽率、相对发芽率、发芽指数和活力指数均呈下降趋势,而发芽抑制率逐渐提高。由上述5种发芽指标可知,同一氮源下,其不同质量浓度对木荷和卷荚相思种子萌发的促进作用均表现为2 g/L>6 g/L>12 g/L;同一质量浓度下,3种氮源中以(NH_(4))_(2)SO_(4)对木荷和卷荚相思种子萌发的促进作用最佳。主成分分析结果显示,木荷和卷荚相思均以主成分1能够反映原始变量80%以上的信息,因此选择主成分1对不同处理进行综合排名,结果在木荷和卷荚相思种子各处理中综合排名第1的均为2 g/L(NH_(4))_(2)SO_(4)处理。【结论】当质量浓度为2~12 g/L时,3种氮源对木荷和卷荚相思种子萌发的影响有差异,但最适宜的处理均为2 g/L(NH_(4))_(2)SO_(4)。

模拟氮沉降对云南中部亚高山华山松林土壤酶活性的影响

[目的]探讨亚热带华山松(Pinus armandii)林土壤酶活性的动态规律及其与化学性质关系,为亚热带地区氮沉降研究提供参考。[方法]本研究以滇中亚热带华山松林为研究对象,设置对照〔CK,0 g/(m^(2)·a)〕,低氮〔LN,10 g/(m^(2)·a)〕,中氮〔MN,20 g/(m^(2)·a)〕和高氮〔HN,25 g/(m^(2)·a)〕4个氮梯度处理,分析土壤酶活性对氮沉降的响应及其与土壤化学性质之间的关联性。[结果]①氮沉降促进了蔗糖酶(16.94%~34.00%)和酸性磷酸酶(23.42%~40.09%)的活性,抑制了脲酶(8.70%~27.18%)和过氧化氢酶(9.26%~23.36%)的活性,且呈现出显著的时间变化(p<0.05);蔗糖酶和脲酶活性分别在氮沉降后第25,27个月(2021年8月,10月)达到最高,酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性则在氮沉降后第33个月(2022年6月)达到最高。②土壤pH值、有机碳和全磷含量随氮沉降水平增加而降低,土壤全氮含量则相反,土壤硝态氮和氨态氮含量在MN提高,而在HN降低。③土壤化学性质和酶活性均表现为0-5 cm>5-10 cm>10-20 cm的垂直土层分布特征;氮沉降下不同土壤酶活性之间协同效应较高(p<0.05);在影响土壤酶活性的环境因子中,土壤全氮是影响蔗糖酶活性的主要敏感因子,土壤有机碳、全磷和氨态氮是影响脲酶和过氧化氢酶活性的主要敏感因子。[结论]氮沉降持续增加的情况下,加强了土壤酶之间的协同效应,改变了森林土壤的环境因子,促进或抑制土壤酶活性,进而改变了土壤养分循环。

降水、氮沉降对尖喙牻牛儿苗隔代生理可塑性的影响

隔代可塑性是后代免受环境胁迫的有效方式,通过增加子代与环境匹配的可能性来缓冲环境变化对子代的影响,提高子代对所处环境的适应度。因此,本研究以生长发育快、对环境响应敏感的一年生短命植物优势种尖喙牻牛儿苗(Erodium oxyrhinchum)作为研究材料,结合增水、增氮处理,从短命植物生理生化指标角度分析短命植物代际间对气候因子的响应差异,尝试明确气候因子对荒漠短命植物隔代生理可塑性的影响。结果表明:(1)增水处理显著提高了两代植株的可溶性糖(SS)含量、其余生理指标呈代际差异性,增水处理下可溶性蛋白(SP)、可溶性糖(SS)、过氧化物酶(POD)呈隔代适应性。(2)增氮处理显著抑制亲代植株的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、丙二醛(MDA)含量,对子代植株过氧化氢酶(CAT)、活性氧(ROS)含量呈抑制作用,增氮处理下可溶性蛋白(SP)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)呈隔代适应性。(3)水氮互作处理显著促进亲代植株的过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、活性氧(ROS)含量,但显著抑制超氧化物歧化酶(SOD)含量。对子代植株超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)含量呈促进作用,过氧化氢酶(CAT)、丙二醛(MDA)、活性氧(ROS)含量呈抑制作用,水氮互作处理下可溶性蛋白(SP)、过氧化物酶(POD)呈隔代适应性。总体而言,降水、氮沉降对尖喙牻牛儿苗隔代生理可塑性具有显著影响,尖喙牻牛儿苗生理生化指标对增水、增氮以及水氮互作处理呈现不同的响应差异。未来降水、氮沉降的增加可能改变尖喙牻牛儿苗后代的生态适应能力和策略,进而改变其种群未来发展趋势。

氮沉降对闽楠幼苗生长和生理特性的影响

为了探讨不同氮沉降处理对闽楠生理生态过程的影响,揭示闽楠对不同形态氮沉降的形态和生理响应机制,选用闽楠幼苗为研究对象,选择氮源和氮浓度2个试验因素,氮源设硝态氮、铵态氮和混合氮3种形态,每种形态的氮素均设4个氮浓度水平[低氮沉降(30 kg/hm^(2),LN)、中氮沉降(60 kg/hm^(2),MN)和高氮沉降(90 kg/hm^(2),HN)和无氮沉降对照(0 kg/hm^(2),CK)],开展不同形态氮沉降对闽楠幼苗生长和生理生态学特性的影响研究。结果表明,不同形态氮沉降显著影响闽楠幼苗生长及其生理学过程。不同形态氮沉降能明显影响闽楠苗高和地径生长,引起闽楠幼苗各器官生物量积累的差异,改变闽楠幼苗叶片和根的形态。不同形态氮沉降对闽楠幼苗生理学过程有显著影响。随氮沉降浓度的增加,闽楠幼苗净光合速率、光系统的光化学反应降低。闽楠对不同形态氮沉降的适应性表现为铵态氮>混合氮>硝态氮,总体表现出“低促高抑”的趋势,即在低浓度范围内,能促进闽楠生长;超过一定阈值,闽楠幼苗净光合速率、光系统的光化学反应降低。说明闽楠在氮沉降条件下可通过生长和生理学过程的改变来适应氮沉降。研究结果可为制定闽楠人工林的经营对策提供科学依据。

氮沉降对土壤呼吸影响的研究进展

氮沉降作为土壤生态系统中的一个关键生态因子,显著影响生态系统的结构和功能。为系统阐述氮沉降对土壤呼吸的影响,综述了氮沉降对土壤根系、土壤微生物、土壤动物呼吸以及土壤含碳矿物质化学氧化的影响,分析了不同氮沉降量梯度对土壤呼吸的具体影响,并对土壤呼吸领域未来的研究方向作出展望,以期为后续深入监测、研究土壤呼吸及相关生命活动提供理论参考。

基于WRF-CMAQ的中国典型湖泊大气氮沉降特征

采用WRF-CMAQ模型模拟了2018年中国4个典型湖泊的不同形态氮(总氮TN、氧化态氮OXN、还原态氮REDN、硝酸盐氮NO-3-N、铵盐氮NH+4-N)的大气沉降通量。2018年青海湖、乌梁素海、东湖与太湖全年氮沉降通量分别为3.02、4.38、64.25、21.67 kgN/hm 2,大气氮沉降贡献的氮负荷分别占乌梁素海、东湖与太湖总氮负荷的0.9%、22.3%、11.3%,东湖与太湖受大气氮沉降的影响程度显著高于青海湖和乌梁素海,表明大气氮沉降对发达地区湖泊的影响更应受到关注。通过敏感性试验分析大气氮沉降量的影响因子,结果显示含氮污染物的沉降速率对湖泊氮沉降通量的影响不明显,而含氮污染物排放速率降低20%,可使4个湖泊总氮沉降通量下降11%~22%,表明相对氮沉降速率、氮排放变化是影响氮沉降量的主要因素。本研究为进一步厘清大气氮沉降对湖泊总氮负荷的作用并制定有效控制措施提供了科学依据。

模拟氮沉降对尕海湿地土壤化学计量特征的影响

【目的】在全球氮沉降增加背景下,通过模拟研究氮沉降对湿地土壤化学计量特征的影响,有助于探明湿地生态系统土壤元素循环过程及平衡反馈机制。【方法】以青藏高原东部尕海湿地为研究对象,利用均匀喷洒法于2019年5月开展模拟氮沉降下野外控制试验,设置4种氮沉降处理,分别为空白对照CK(0 g/m^(2))、N5(5 g/m^(2))、N10(10 g/m^(2))和N15(15 g/m^(2))。分析不同处理下土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量以及C∶N、C∶P、N∶P的变化。【结果】不同施氮量处理下土壤SOC、TN、TP含量主要表现为N10处理最高,N15处理最低。在土壤垂直剖面上,土壤SOC、TN含量随着土层的加深逐渐减小,土壤TP含量则先增大后减小。土壤SOC和TN含量随氮沉降质量浓度的增大呈先升高后降低的趋势,而TP含量呈先降低后升高的趋势。土壤化学计量比值(C∶N、C∶P、N∶P)均在0~10 cm土层最高,且显著高于其他土层(P<0.05)。在0~40 cm土层,N10处理下土壤C∶N最高,显著高于N5(21.18%)和N15(6.84%)处理;N5处理下土壤C∶P和N∶P最高,显著高于N5(14.85%、33.38%)和N10(32.27%、42.64%)处理。【结论】氮沉降增加显著影响湿地土壤碳、氮、磷含量及其计量比,P可能是本地区限制植物生长的一个主要因素,N处于相对平衡的状态。

氮沉降形态对西南岩溶区森林土壤有效磷来源的影响

森林生态系统氮和磷之间具有密切的耦合关系,阐明氮沉降形态对中国西南岩溶区森林土壤有效磷不同来源的影响,对推动全球环境变化条件下岩溶区退化森林植被恢复具有重要意义。以广西桂林岩溶区典型森林为研究对象,在野外模拟不同形态氮沉降(无氮沉降(CK)、氧化态氮沉降(Oxi)、还原态氮沉降(Red)和氧化还原态氮沉降(RO)),在模拟氮沉降1.5a后通过连续监测各季节凋落物、植物根系和雨水磷输入量,结合土壤全磷和有效磷的季节变化特征,探究氮沉降形态对中国西南岩溶区森林土壤有效磷不同来源的影响。结果表明:Oxi和Red处理显著提高了土壤有效磷含量,而RO处理对土壤有效磷含量的影响因季节不同而存在差异,所有氮沉降处理对土壤全磷含量的影响均不显著;CK处理凋落物磷年输入量为10.64kg·hm^(-2),植物根系磷年输入量为12.65 kg·hm^(-2),雨水磷年输入量为0.78 kg·hm^(-2);所有氮沉降处理均显著增加了凋落物磷年输入量,而Oxi和Red处理均显著降低了植物根系磷年输入量,RO处理对植物根系磷年输入量没有显著影响。结构方程模型表明,Oxi处理增强了季节对土壤有效磷含量的直接影响;Red处理增强了季节、凋落物磷输入量、雨水磷输入量以及土壤理化性质对土壤有效磷含量的直接影响。综上分析,中国西南岩溶区森林土壤有效磷主要来源为植物根系,其次是凋落物,雨水对土壤有效磷的贡献较小;氮沉降形态不同程度地改变了土壤磷不同来源的输入量和磷的有效性,可在一定程度上缓解森林土壤磷限制,有利于岩溶区退化森林生态系统植被恢复。

大气氮沉降对云南亚热带森林地表草本层植物生长的影响

[目的]研究不同浓度大气氮沉降条件下云南亚热带常绿阔叶林生态系统地表草本层植被的生长情况,探讨大气氮沉降对森林生态系统植被组成和结构功能的影响。[方法]以云南亚热带常绿阔叶林生态系统为研究对象,设置0、1、5、10、15和30 g/(m^(2)·a)共6个施氮梯度,采用每30 d 1次林冠下人工喷施的方式对野外样地连续进行2年施氮处理,观察2年后试验样地内地表草本层植被的多样性、丰富度、株高和生物量等生长特征。[结果]随着施氮浓度的增大,植物丰富度、株高和生物量也逐渐增大,在年均30 g/(m^(2)·a)浓度梯度样地中,上述各项数据均达到最大值;而植物多样性则在5 g/(m^(2)·a)浓度梯度样地中达到最大值,为(13±3)种/m^(2)。植物地上部生物量占其总生物量比重较大,为(0.69±0.06)~(0.77±0.09),且呈随着施氮浓度的增大而逐渐降低趋势;植物地下部生物量占其总生物量比重相对较小,为(0.23±0.03)~(0.32±0.04),且呈随着施氮浓度增大而逐渐增加的趋势。[结论]证明了大量大气氮沉降对森林生态系统植物物种多样性的消极影响,明确了不同浓度大气氮沉降对地表草本层植物地上部和地下部之间生物量分配规律的影响,为受大气氮沉降干扰严重的森林生态系统的科学管理及合理开发利用提供理论依据和实际参考。