不同频率氮添加对内蒙古典型草原植物叶绿素的影响

大气氮沉降会影响植物功能性状的变异和进化,进而作用于植物个体和生态系统功能。研究草地生态系统植物功能性状在不同氮添加模式下的响应差异,对更准确地评估植物对环境变化的适应性至关重要。基于内蒙古草原野外长期氮沉降模拟实验平台,研究氮添加频率对优势物种羊草和冰草叶绿素含量的影响,结果表明每年一次氮添加使羊草叶绿素含量增加最多(15.21%),而每月一次氮添加对冰草叶绿素含量影响最大(增加了14.74%)。氮添加尤其是每年一次氮添加显著增加了土壤铵态氮、硝态氮和无机氮含量,并使土壤pH显著降低。这些结果表明:羊草叶绿素含量对低频率氮添加响应更明显,而高频率氮添加对冰草叶绿素含量的影响更显著,这两类物种间养分吸收策略存在明显差异。启示低频率氮添加可能高估了氮沉降对羊草叶绿素含量的影响,而低估了对冰草叶绿素含量的影响,这对准确预测植物叶片功能性状对大气氮沉降的变异具有重要意义,并将有助于应用到植物功能性状预测生态系统功能和过程响应未来全球变化的模型中。

典型草原植物叶片金属元素吸收对氮添加的响应

为深入探讨氮沉降影响草原植物金属养分吸收及其与土壤养分的耦合关系,以内蒙古典型草原4种主要物种为研究对象,设置0、5、10、15 g N/(m^(2)·yr)4个氮添加处理,分析不同施氮量对草原物种及群落水平植物叶片盐基、微量元素含量和储量的影响。结果表明:(1)杂类草比禾本科植物具有更高的养分浓度;(2)不同金属养分对氮沉降的响应具有高度的物种特异性;植物群落叶片盐基元素含量对氮添加无显著响应且与土壤盐基离子相关性较低;随氮添加量的增加,叶片中Mn、Cu含量增加,但Fe含量降低,草原植物微量元素失衡严重主要受土壤微量养分有效性和元素拮抗作用的影响;(3)植物金属元素地上储量的饱和阈值出现在10 g N/(m^(2)·yr);优势物种地上生物量对氮添加的非线性响应是驱动植物元素地上储量变化的主要机制。

氮添加对燕麦/豌豆间作体系碳氮磷化学计量特征的影响

为分析无机氮肥对燕麦(Avena sativa)/豌豆(Pisum sativum)间作体系主要营养元素吸收的影响,本研究以燕麦和豌豆为试验材料,设置单播、隔行间作、同行混合间作3种种植方式和对照(0 kg·ha^(-1))、低氮(50 kg·ha^(-1))、高氮(200 kg·ha^(-1))3个氮添加水平,探究不同间作种植方式和氮添加水平对燕麦、豌豆茎叶及根系碳(C)、氮(N)和磷(P)含量和C/N、C/P、N/P的影响。结果表明:豌豆和燕麦茎叶、根系碳、氮、磷含量及其化学计量比在不同种植方式和氮添加水平下均表现不同;不同种植方式和氮添加水平下,豌豆和燕麦生长受N和P共同限制;RDA分析表明,间作种植方式和氮添加水平与二者茎叶、根系碳、氮、磷含量及其化学计量比存在正负相关。因此,可通过植物组织养分含量变化特征揭示其养分利用状况,进而为高寒区草地退化修复和畜牧业可持续发展提供理论基础。

放牧、氮添加对荒漠草原植物和土壤碳氮的影响

为了探究放牧和氮添加对内蒙古荒漠草原植物—土壤碳、氮循环的影响,在禁牧(UG,0只羊单位·hm^(-2))和重度放牧(HG,1.74只羊单位·hm-2)样地进行氮添加处理,各处理水平为:对照(CK,0 g·m^(-2)·a^(-1))、低氮(LN,5 g·m^(-2)·a^(-1))、中氮(MN,10 g·m^(-2)·a^(-1))和高氮(HN,20 g·m^(-2)·a^(-1))。通过对短花针茅(Stipa breviflora)叶片和土壤全碳(Total carbon, TC)、全氮(Total nitrogen, TN)、稳定碳同位素(Stable carbon isotopes, δ13C)、稳定氮同位素(Stable nitrogen isotopes, δ15N)及土壤有机碳(Soil organic carbon, SOC)、速效氮(Available nitrogen, AN)的测定分析,结果表明:放牧显著增加土壤TC、TN和AN含量(P<0.05);放牧使短花针茅叶片δ13C,δ15N值显著减小(P<0.05);氮添加使短花针茅叶片δ15N值显著减小(P<0.05)。放牧和氮添加在一定程度上均加速了短花针茅和土壤的养分循环,同时氮添加对短花针茅的氮吸收及分馏效应有一定影响,对退化草地恢复起重要作用。

升温、光周期和氮添加变化对兴安落叶松幼苗叶黄期的影响

物候是气候变化敏感指标,是陆地生态系统模型的关键参数。目前关于气候变化对物候影响的研究较多,但关于多环境因子交互作用对秋季物候影响的研究尚不充分,制约着物候变化机制的认知与模型发展。以兴安落叶松幼苗叶黄期为研究对象,采用控制实验研究叶黄期对升温、光周期和氮添加变化及其交互作用的响应。结果表明:(1)升温对兴安落叶松幼苗叶黄期的影响较显著,升温使叶黄始期和叶黄普期显著提前,完全变色期不显著推迟;(2)光周期变化对叶黄期的影响极显著,光周期延长使叶黄始期和叶黄普期显著提前,完全变色期显著推迟;(3)叶黄期与氮添加量相关性不显著;(4)升温、光周期和氮添加变化双因子交互作用对叶黄始期和叶黄普期的影响均极显著且均存在极值,但对完全变色期的影响均不显著:升温与光周期延长交互作用使叶黄始期和叶黄普期提前,且在升温1.5℃、光周期14h时最显著;光周期延长与氮添加交互作用使叶黄始期和叶黄普期提前,且在施低氮(5g N m^(-2) a^(-1))、光周期10h时最显著;升温与氮添加交互作用使叶黄始期和叶黄普期提前,且在施高氮(20g N m^(-2) a^(-1))、升温1.5℃时最显著;(5)升温、光周期和氮添加变化交互作用对叶黄始期和叶黄普期影响极显著,对完全变色期的影响不显著。这表明,升温、光周期延长和氮添加将延长兴安落叶松幼苗叶黄期,从而增加兴安落叶松幼苗的固碳时间。研究结果可为物候模型发展以及森林生态系统碳估算提供依据。

赖草草地叶片养分、碳组分和防御性化合物对氮添加的响应

本研究依托山西右玉黄土高原赖草(Leymus secalinus)草地2017年建立的氮(Nitrogen, N)添加梯度试验平台(0~32 g·m^(-2)·a^(-1)),探究N添加对优势植物赖草叶片养分[N、磷(Phosphorus, P)、钾(Potassium, K)]、非结构性碳水化合物、结构性碳水化合物和防御性化合物含量的影响。结果表明:N素输入显著提高叶片N,K含量和N∶K和N∶P比值,降低叶片P含量和P∶K比值;N素输入显著降低叶片非结构性碳水化合物和结构性碳水化合物含量;N素输入显著增加叶片总酚、单宁和黄酮类化合物含量;PCA分析表明低N(≤8 g·m^(-2)·a^(-1))和高N(>8 g·m^(-2)·a^(-1))输入下赖草叶片性状存在显著差异,土壤无机N含量、土壤有效N∶P和N∶K是其主要影响因子。以上结果表明N素输入改变了盐渍化草地赖草叶片养分-碳组分-防御性化合物的分配策略。

氮添加对华北落叶松根际与非养分的影响

[目的]大气氮沉降对森林根际与非根际土壤养分有重要影响。华北地区是我国氮沉降高值区之一,然而目前关于氮沉降对该地区森林土壤养分影响的阈值及其是否引起其它养分限制还不清楚。[方法]本研究以河北省木兰林场国有林场的华北落叶松人工林为研究对象,通过多水平氮添加实验(0、5、10、20、40、80、160 kg N·ha^(-1)·yr^(-1)),分析氮添加对根际和非根际土壤在全量养分、速效养分及其生态化学计量的差异影响,旨在揭示氮添加对华北落叶松人工林根际效应的影响。[结果]研究表明:1)根际土壤有机碳(SOC)、总氮(TN)、硝态氮(NO_(3)^(-)-N)和有效氮(AN)含量随氮添加水平呈上升趋势,且都在氮添加为80 kg N·ha^(-1)·yr^(-1)时达到最高值,与对照组相比增加了39.55%、36.27%、56.69%、44.02%。2)非根际土壤NO_(3)^(-)-N在氮添加为160 kg N·ha^(-1)·yr^(-1)时达到最大,与对照组存在显著性差异,不同氮添加水平下SOC、TN、TP含量等均无显著变化。3)随着氮添加水平的增加,根际土壤的C∶P、N∶P呈上升趋势,非根际土壤的C∶P、N∶P呈下降趋势。4)相对于对照组,氮添加后土壤SOC、TN、NO_(3)^(-)-N、AN、AP、C∶P、N∶P的根际效应呈增加趋势。[结论]本研究表明,氮添加会增强根际效应,提高华北落叶松人工林根际土壤SOC、TN、NO_(3)^(-)-N、AN的含量,且阈值均在80 kg N·ha^(-1)·yr^(-1),而且氮添加会改变土壤磷元素平衡,华北落叶松人工林生长未来可能会面临土壤磷限制。本研究可为大气氮沉降或施肥措施下华北落叶松人工林的养分调控提供理论和科学依据。

氮添加土壤微生物群落结构影响微生物碳利用效率

尽管近年来中国氮(N)沉降水平逐渐趋于稳定,但中国东南地区N沉降相比于其他地区仍处于较高水平。N沉降对陆地生态系统碳循环过程的影响不容忽视。微生物碳利用效率(CUE)是指微生物将吸收的碳转化为生物量碳的效率,高微生物CUE意味着高土壤有机碳存储潜力。因此,探究N沉降背景下微生物CUE的变化将有助于进一步认识陆地生态系统土壤碳存储的变化。然而,目前关于N沉降下微生物群落结构的变化如何影响微生物CUE鲜有报道。在福建省泉州市戴云山国家级自然保护区的罗浮栲林通过N添加模拟N沉降。实验共包括三个N添加处理:对照(CT,+0 kg hm^(-2)a^(-1))、低氮(LN,+40 kg hm^(-2)a^(-1))和高氮(HN,+80 kg hm^(-2)a^(-1))。测定不同处理土壤基本理化性质、微生物生物量、酶活性和CUE,并使用高通量测序对微生物群落结构和多样性进行测定。结果表明,N添加显著影响微生物CUE,随着N添加水平的增加,CUE逐渐增加;相反,土壤pH、可提取有机碳(EOC)和微生物生物量碳(MBC)均呈现下降趋势。N添加对土壤微生物群落α多样性总体上无显著影响。非度量多维度尺度(NMDS)分析表明,N添加显著改变了微生物的群落结构。尤其对于真菌而言,不同N添加处理的真菌群落明显分开为三簇。微生物CUE分别与土壤pH、EOC和真菌NMDS1呈显著的负相关关系,与矿质氮含量呈现显著正相关关系。随机森林分析表明,N添加下影响微生物CUE的类群主要是富营养菌(如变形菌门和子囊菌门)。研究表明N添加下,微生物CUE不仅受土壤养分有效性和pH的调控,同时还受土壤微生物群落结构的影响。未来进一步探究N添加下土壤微生物关键类群的变化可能有助于揭示森林生态系统碳存储过程。

氮添加对稀土尾砂地猴樟幼苗根系生长、生物量分配及非结构性碳水化合物的影响

为探究氮添加对稀土矿尾砂地猴樟(Cinnamomun bodinieri)幼苗生长及非结构性碳水化合物(NSC)含量的影响,以1年生猴樟扦插苗为研究对象,选用硝酸铵钙作为氮肥(含N 15%),设置3种氮肥水平(CK(0)、N1(1.8 g·株^(-1))、N2(3.6 g·株^(-1))),分析不同氮添加水平下猴樟幼苗根系生长、生物量分配和NSC等指标的差异,探讨稀土尾砂地猴樟对氮添加的响应。结果发现:稀土尾砂地氮添加均增加了猴樟幼苗不同组织的生物量积累,其中N1处理下叶生物量、冠层生物量分别较N2处理下显著提升了44.75%、57.43%(P<0.05);N2处理下叶比重分别较CK、N1处理显著提升了123.53%、15.85%(P<0.05)。不论是粗根(直径>2 mm),还是细根(直径≤2 mm),氮添加均显著增加了植物的根长和根表面积(P<0.05),其中N1处理的促进效果最显著(P<0.05);N2处理下的比根长、比表面积均高于CK与N1,且与CK显著差异(P<0.05)。对NSC来说,N1处理提升了叶、茎中的可溶性糖质量分数,而N2处理下细根NSC质量分数分别比CK、N1显著降低了46.49%、28.61%。综上,在稀土矿尾砂地植被恢复过程中,宜选用1.8 g·株^(-1)硝酸铵钙氮肥对猴樟幼苗进行施肥管理。

氮添加对色季拉山急尖长苞冷杉林土壤呼吸的影响

西藏氮沉降相对较低,但是近些年随着工业的建设和发展,西藏氮沉降也呈现出上升趋势。氮沉降对西藏森林土壤呼吸产生了较大影响,从而影响土壤生态环境和森林生态环境。对西藏色季拉山急尖长苞冷杉(Abiesgeorgeivar.smithii)林,通过设置对照(CK,0kg·hm^(-2)·a^(-1))、低氮(LN,10kg·hm^(-2)·a^(-1))、中氮(MN,15kg·hm^(-2)·a^(-1))和高氮(HN,20kg·hm^(-2)·a^(-1))4种氮添加梯度试验组,评估氮沉降对土壤呼吸和生态环境的影响。在2020-2023年期间,持续进行施氮肥试验,并定期检测土壤呼吸指标。结果表明:1年期各梯度的氮添加对土壤呼吸均有抑制作用,并且抑制作用:HN>MN>LN。1年期CK、LN、HN添加的土壤呼吸速率均在9月最大,MN添加的土壤呼吸速率则在6月最大。1年期各梯度的氮添加均降低了各月间土壤呼吸的变化幅度,且具有显著差异性。1年期氮添加的单日土壤呼吸速率总体上在12:00-16:00较大,在2:00-4:00较小,但是在不同时刻的变化幅度不大,不具有显著差异性。4年期HN添加对土壤呼吸的抑制作用明显减弱,MN添加甚至会在6月促进土壤呼吸,对土壤呼吸的总体抑制作用:HN>LN>MN。与1年期相比,4年期的各梯度氮添加处理的土壤呼吸速率在10月下降幅度显著增大,单日土壤呼吸速率变化的单峰分布趋势增强,并且个别时刻出现了土壤呼吸速率与平均值偏离较大的现象。此外,4年期的氮添加会提升土壤酶活性,并且显著增加土壤温度与土壤呼吸的指数相关性,4年期LN、HN添加还会显著增加土壤呼吸的Q10值。总体而言,长期氮添加减弱了对土壤呼吸的抑制作用。该研究为了解高海拔地区土壤呼吸和氮沉降之间的关系,以及保护高原山地生态系统提供了理论依据。

氮添加对青藏高原高寒草甸丛枝菌根真菌群落的影响

丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)能与大部分高等植物的根系形成共生关系,进行重要的物质和能量交换,而氮添加会对AMF产生一系列影响。本试验以高寒草甸为研究对象,探究4个不同氮添加水平下土壤AMF群落的变化特征及土壤驱动因子。研究表明:(1)N5和N10处理下,土壤pH值显著降低,N10处理下,土壤硝态氮含量显著上升。(2)在N5和N15处理下,多样孢囊霉科(Diversisporaceae)群落相对丰度显著降低,(3)在N5和N10处理下,Chao1指数显著降低,在N10和N15处理下,β多样性有显著变化。(4)土壤铵态氮,硝态氮和有机碳含量是影响AMF群落结构的关键因子。因此,氮添加会影响青藏高原高寒草甸土壤AMF群落,且群落结构和丰度与土壤特性显著相关,研究结果对于预测全球大气氮沉降背景下青藏高原高寒草甸土壤AMF多样性的未来变化具有重要意义。

氮添加对芦苇根系分泌及土壤硝化作用的影响

为探究人类活动引起的氮输入对植物根系分泌物释放及土壤硝化过程的影响,采集黄河三角洲芦苇湿地的土壤和幼苗进行加富培养实验,对根系分泌物释放、硝化速率及相关理化指标进行了测定和分析.结果发现,不同形态含氮营养物质添加对芦苇湿地土壤的理化因子具有不同影响,其中NH_(4)Cl对土壤微生物量碳、氮和NH_(4)^(+)-N含量的促进作用最显著,KNO_(3)添加能显著提高土壤NO_(3)^(-)-N含量,而芦苇凋落物对土壤有机碳和总氮的促进作用较强.在根际区和非根际区,氨氧化速率(V_a)平均值分别为(5.16±1.37)和(3.62±0.80)μmol/(kg·d),与NH_(4)^(+)-N含量均呈显著正相关,而亚硝酸盐氧化速率(V_(n))平均值为(6.01±1.42)和(4.45±1.08)μmol/(kg·d),与土壤NO_(3)^(-)-N呈显著正相关.土壤SOC和TN与V_(a)均呈显著正相关,主要与有机质的矿化作用为氨氧化过程提供反应底物有关.其中,氮平衡指数在有机氮添加组显著高于其余组可间接证明有机质对矿化过程的促进作用.与对照组相比,不同外源氮均能促进芦苇根系对总酸、总糖和氨基酸的分泌,其平均释放速率分别为(169.75±31.83),(116.72±21.76)和(9.52±3.31)μg/(g·d),而对酚类和类黄酮却表现出显著抑制或无明显作用.根系分泌的酚类物质与V_(a)呈显著负相关关系,可能归因于酚类物质对氨氧化细菌的选择性抑制.而氨基酸与V_(a)和V_(n)均呈显著正相关,氨基酸可为硝化细菌代谢提供能量和营养物质,从而促进了硝化过程的进行.总体上,营养物质添加一方面直接改变了土壤的理化性质,为硝化细菌提供了适合的生长环境;另一方面,营养物质添加能刺激芦苇根系分泌物的释放,使土壤中的营养及活性物质含量增加,促进硝化过程的进行.

宁夏东部杨柴生态修复区短期水氮添加对草本植物群落的影响

为研究短期水氮添加对杨柴生态修复区草本植物群落数量特征及其多样性的影响,在宁夏白芨滩国家级自然保护区杨柴生态修复区进行水氮添加试验,采用随机区组设计试验,每个区组设置4个水添加梯度(W0:未添加水分;W1:添加多年平均降水量的33%;W2:添加多年平均降水量的66%;W3:添加多年平均降水量的100%)和4个氮添加梯度(氮添加量分别为N0:未添加氮素;N1:5 g·m^(-2)·a^(-1);N2:10 g·m^(-2)·a^(-1);N3:20 g·m^(-2)·a^(-1))两两随机组合的16个水氮添加处理,共4个区组。结果表明:(1)不同水氮添加使植物群落结构发生了显著变化,与对照(W0N0)相比,草本层优势种狗尾草的重要值在中氮不施水(W0N2)、低水耦合高氮(W1N3)、中水不施氮(W2N0)、中水耦合中氮(W2N2)几种处理下达到最大值,其峰值为0.46,狗尾草集群分布明显,表明在中度水平的单一水、氮或中度水平的水氮耦合措施下群落聚集效应明显。(2)在不同水氮添加处理下,从不施氮(N0)到高氮水平(N3),草本植物群落物种丰富度、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数以及Pielou均匀度指数均随着氮水平的增加呈先增大后减小的趋势,且都在中水耦合低氮(W2N1)处理下有最大值。(3)氮添加对于生态修复区植物的物种丰富度、Simpson优势度指数以及Shannon-Wiener多样性指数均有显著影响(P<0.05)。综上,适量的水和氮添加更有利于生态修复区植被恢复,W2N1处理能够最好地改善杨柴生态修复区草本层植物群落物种多样性,从而有效地促进了沙漠化逆转进程。

氮添加对森林土壤有机碳库固存及CO_(2)排放的影响研究进展

氮添加会引起土壤理化性质和养分有效性的改变。受此影响,森林植物的地上碳同化能力和地下碳分配格局也会相应地发生变化,总体表现为促进植物生长固碳,增加凋落物和植物根系沉积碳输入土壤,并改变上述植物源有机质的数量和化学成分。与此同时,土壤微生物的群落结构和生态功能也会受到氮添加的影响,由于土壤中的有机碳分解、转化和稳定等过程均受到微生物的驱动,因此,氮添加所引起的底物供应差异和微生物响应会影响森林土壤有机碳的矿化,并最终影响森林土壤有机碳库固存、稳定和CO_(2)排放。但目前关于氮添加对森林土壤有机碳库固存能力和CO_(2)排放特征的影响机制仍不清楚,为此,以森林土壤的碳循环过程为线索,综述了氮添加对底物供应、土壤有机碳激发效应、微生物碳代谢等过程的影响,并尝试梳理在氮添加影响下森林土壤有机碳分解、转化和稳定的微生物驱动机制。这有助于预测氮添加对森林土壤“氮促碳汇”的实际效果,以便研究人员在未来氮沉降日益严重背景下更好地预测森林土壤的碳循环特征,寻找提高森林土壤有机碳库固存能力和降低CO_(2)排放相关途径提供参考。同时,还分析了目前相关研究中存在的问题,并对该领域未来的研究热点进行了展望。

东北阔叶红松林4种树木幼苗光合荧光特征对氮添加的响应

【目的】从光合荧光角度探究阔叶红松林不同演替阶段的4个主要树种幼苗对氮添加的响应差异,为氮沉降加剧背景下东北地区人工造林树种应用提供一定参考,并对未来氮沉降浓度增加情况下森林演替做出推测。【方法】选取阔叶红松林4个演替阶段的代表树种白桦、蒙古栎、紫椴、红松为研究对象,在吉林省舒兰市地区人工造林,设置空白对照(0 kg/(hm^(2)·a)),低氮(50 kg/(hm^(2)·a))和高氮(100 kg/(hm^(2)·a))3种氮梯度模拟自然氮沉降,测定不同氮处理下植株光合参数、光谱反射参数、荧光参数等指标,进行方差分析与均值多重比较。【结果】白桦的净光合速率在不同氮条件下均保持最高,且各项数值受氮影响较小;蒙古栎的净光合速率在低氮下由于叶绿素含量上升而显著提高,在高氮下受气孔、电子传递能力减弱等限制显著下降;紫椴最大光化学效率Fv/Fm较低,电子传递受阻,受到光抑制较强,净光合速率在不同氮条件下均最低,且不同氮处理下无显著差异;红松的净光合速率在施氮条件下由于电子传递速率减弱而下降。【结论】因此推测在低氮浓度下蒙古栎的生长会占据很大优势;氮浓度过高时阔叶红松林前期仍以白桦为主,而中期蒙古栎会受到抑制,紫椴占据优势,后期红松的生长会受到高氮抑制。

土壤微生物和氮添加对柠条根际微生境及根系形态的调控作用

【目的】探究氮沉降背景下土壤微生物对柠条根际微生境特征的影响,探明微生境变化对柠条根系形态构建的调控规律,为脆弱生态系统的生态修复提供理论依据。【方法】在土壤灭菌处理(灭菌土和非灭菌土)基础上,对1年生柠条盆栽苗木进行接菌和未接菌试验,并设置3个氮添加[不施氮(0N)、低氮(LN)和高氮(HN)]处理。生长季结束后,对比分析各处理的土壤微生物生物量、土壤养分转化相关酶和土壤养分等指标以及苗木细根形态变化,探究微生态环境变化与根系形态构建的关联性。【结果】1)在不施氮和低氮处理中,非灭菌土处理的柠条根际土壤微生物生物量碳含量均显著高于灭菌土处理;在高氮处理中,灭菌土处理的柠条非菌根苗土壤微生物生物量碳含量最低。在不同氮添加处理中,灭菌土处理的柠条菌根苗根际土壤碳转化相关酶活性均高于非菌根苗(P<0.05),而非灭菌土处理和接菌处理交互作用下的柠条根际土壤可溶性碳含量高于单一处理(P<0.05)。2)在不同氮添加处理中,非灭菌土处理下柠条非菌根苗根际土壤微生物生物量氮含量显著高于灭菌土处理(P<0.05);非灭菌土处理和接菌处理交互作用下的柠条根际土壤氮转化相关酶活性显著高于单一处理(P<0.05)。在低氮和高氮处理下,土壤灭菌处理的非菌根苗根际有效氮含量显著高于其他处理(P<0.05)。3)在高氮处理中,非灭菌土处理和接菌处理交互作用下的柠条根际土壤微生物生物量磷含量和碱性磷酸酶活性显著高于其他处理(P<0.05),且柠条根际土壤有效磷含量介于非灭菌土处理和接菌处理的单一作用之间。4)在高氮处理中,灭菌土处理的柠条菌根苗各根系形态指标最大;而不施氮处理中,非灭菌土处理的柠条非菌根苗各根系形态指标最小。5)冗余分析表明,影响苗木根系形态的关键因子中解释度最大的为微生物生物量碳含量,且为正调控作用。多元线性回归分析表明,对苗木根系形态影响最大的是碱性磷酸酶活性,且表现为负调控作用。【结论】在外源氮输入背景下,非灭菌土处理和苗木接菌处理协同作用有利于维持植物根际微生境的平衡,且高氮处理中根际微生境的限制因子转化为磷元素;接菌处理促进柠条根系生长,土壤灭菌限制根系生长。根系生长与土壤碳、磷元素循环关系密切,土壤微生物生物量正调控根系形态构建,磷转化相关酶表现为负调控根系形态构建。

氮添加对水杉防护林生长的影响

[目的]在我国大气氮沉降量逐年增加背景下,厘清外源氮素输入对水杉防护林生长的影响,有助于为防护林健康生长开展养分管理提供科学指导。[方法]以江苏省东台市泥质海岸12年生水杉(Metasequoia glyptostroboides)防护林为研究对象,通过设置4个水平的连续8 a氮添加处理,即对照(CK,0 kg·hm^(-2)·a^(-1))、低氮(LN,56 kg·hm^(-2)·a^(-1))、中氮(MN,168 kg·hm^(-2)·a^(-1))和高氮(HN,280 kg·hm^(-2)·a^(-1)),研究氮添加对水杉及其大小树(根据初始平均胸径划分)胸径年生长量的影响。[结果]氮添加水平和年份及其交互作用显著影响水杉胸径年生长量。氮添加对水杉胸径年生长量呈非线性影响,中氮添加的促进作用强于低氮和高氮。年际间水杉胸径生长量的变化趋势一致:初期氮添加促进作用逐渐增强(1—3年氮添加),然后促进逐渐减弱(4—6年氮添加),继而转变为抑制作用(7—8年氮添加)。在同水平氮添加处理下,径级和年份显著影响水杉生长,但无交互作用。对于小树,氮添加水平和年份及其交互作用显著影响胸径生长。对于大树,仅氮添加年份显著影响胸径生长。水杉小树的胸径年生长量低于大树,而生长量响应比则高于大树。[结论]同水平氮添加处理下,水杉大树胸径生长量高于小树,但氮添加对小树胸径生长的促进作用强于大树,表明小树生长更易受外源氮输入的调控。同时,随着年份增加,氮添加对水杉胸径生长表现出先促进后抑制,表明长期氮沉降将不利于泥质海岸水杉防护林生长。

氮添加下丛枝菌根真菌对羊草生长及养分吸收的影响

为了解氮添加和丛枝菌根真菌对羊草生长及养分吸收的影响,本研究以干旱区羊草为对象,采用苯菌灵抑制土著AMF水平,测定5个氮水平(0、2.5、5.0、10.0、20.0 g N/m^(2))下的羊草菌根侵染率、土壤孢子密度、生物量、株高、光合特性、植株碳、氮及磷含量。结果表明,苯菌灵处理(-AMF处理)显著降低羊草菌根侵染率和土壤孢子密度(P<0.05),降低幅度分别为33.02%~71.36%和48.03%~57.14%。氮和AMF显著增加了羊草地上部生物量(P<0.05),同时羊草地下生物量也表现增加趋势,但对株高和根冠比无显著影响。氮添加对羊草净光合速率、蒸腾速率和气孔导度有一定影响,但不同氮添加水平下-AMF处理对羊草光合特性无显著影响。-AMF处理降低了羊草植株碳、氮及磷含量。通径分析表明,氮添加是影响植株氮和磷含量的主要因素,其次是植株碳含量,最后是AMF。综上所述,AMF通过显著影响羊草植株碳含量从而对氮和磷含量产生影响。

长期降水变化和氮添加对青藏高原高寒草原物种多样性和生产力的影响

在全球气候变化背景下,降水变化和氮添加草地物种多样性和生产力,但高寒草原研究较少,尤其是长期水氮控制试验。为此,本试验于青海省三角城种羊场紫花针茅高寒草原开展降水变化和氮(N)添加野外控制试验,从植被盖度、物种多样性指数及地上生物量进行测定,研究高寒草原长期降水变化和N添加对其物种多样性及生产力的影响。降水增加处理使群落盖度显著增加,而降水减少使群落盖度显著降低;N添加使高寒草原物种多样性指数均显著降低;N添加与降水增加处理对地上生物量有显著的促进作用,但降水减少对地上生物量的影响则相反;地上生物量与物种多样性指数呈极显著的负相关关系(P<0.01)。本研究将为我国草原生态系统的保护及草原管理提供科学依据,同时也为后续的生态模型的建立和科学的预测提供理论依据。

基于DNDC模型分析氮添加对内蒙古草甸和荒漠草地碳动态的影响

[目的]确定内蒙古不同草地类型在氮沉降背景下植物生物量碳和土壤有机碳的变化,探究DNDC模型对该区域草地碳动态模拟的适用度,对减缓气候变化和实现“双碳”目标具有重要意义。[方法]通过调查内蒙古草甸和荒漠草地对氮沉降的响应,并利用DNDC模型进行模拟验证。设置不同氮添加梯度[0,5,10,15,20,25,30 gN/(m^(2)·a)],分析了氮添加对不同草地碳库的影响,评估了DNDC模型对其模拟的差异。[结果](1)与空白对照相比,氮添加对草甸草地和荒漠草地地上生物量碳具有促进作用,平均分别增加了72.68%和66.52%,草甸草地在N_(5)处理下地下生物量碳达到最大值(240.93 gC/kg),荒漠草地则在N_(4)处理下增幅最大(129.67 gC/kg);(2)相对于对照组,氮添加对两种草地地下生物量碳没有显著影响,与地上生物量碳的响应不同,但整体而言,地下碳量表现为草甸草原>荒漠草原;(3)氮添加对两种草地土壤有机碳含量的影响均不显著,且不同氮添加处理间也没有显著性差异,总体而言,草甸草地土壤有机碳含量高于荒漠草地;(4) DNDC模型能够较好地模拟研究区草甸草地和荒漠草地的地上、地下生物量碳和土壤有机碳,模型的模拟值与实测值基本一致,决定系数R^(2)分别为0.9426,0.756 8,0.825 7,0.523 8,0.909 9,0.955 2,0.861 0,0.732 4,模型效率系数E分别为0.834 5,0.674 8,0.799 4,0.428 8,0.873 1,0.926 5,0.716 8,0.538 1,点位模拟效果整体良好,但对于生物量碳的模拟吻合程度更好,且对荒漠草原的模拟优于草甸草地。[结论]氮添加促进了不同干旱类型草地的固碳能力,DNDC模型能较好反映氮沉降对内蒙古两种类型草地的影响,因此模型可用于模拟内蒙古草地生态系统的生物量碳和土壤有机碳。