土壤微生物呼吸是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,受大气氮沉降显著影响。华北地区是我国高氮沉降地区,研究该地区森林土壤微生物呼吸及其温度敏感性(Q_(10))对氮沉降的响应非常重要。在燕山北部山地的华北落叶松人工林设置7个水平...土壤微生物呼吸是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,受大气氮沉降显著影响。华北地区是我国高氮沉降地区,研究该地区森林土壤微生物呼吸及其温度敏感性(Q_(10))对氮沉降的响应非常重要。在燕山北部山地的华北落叶松人工林设置7个水平氮添加处理(0、5、10、20、40、80、160 kg N hm^(-2)a^(-1)的施氮量)模拟氮沉降,施肥两年后采集土壤样品,在15℃和25℃下进行土壤呼吸培养实验,采用冗余分析、结构方程模型等方法研究氮添加对华北落叶松人工林土壤微生物呼吸及其温度敏感性的影响及机理。结果表明:(1)15℃和25℃培养下,土壤微生物呼吸速率均随氮添加量增加呈降低趋势,与对照相比,160 kg N hm^(-2)a^(-1)处理的微生物呼吸速率在15℃和25℃下分别降低23.94%和21.64%;(2)Q_(10)的范围为2.60—4.92,随氮添加增加整体呈现先降低后增加的趋势,于80 kg N hm^(-2)a^(-1)水平氮添加下达到最高值;(3)冗余分析发现氮添加后土壤呼吸速率变化的主要影响因素是土壤惰性有机碳(NLC)与硝态氮(NO_(3)^(-)⁃N),而不同温度下土壤呼吸速率的影响因素也存在差异;(4)氮添加可通过增加土壤氮有效性及改变土壤碳稳定性来提高Q_(10)。研究结果表明随着氮添加量的增加华北落叶松人工林土壤微生物呼吸呈降低趋势,而土壤微生物呼吸的Q_(10)则呈现先降低后升高的趋势,研究可为大气氮沉降背景下的森林生态系统土壤碳动态研究提供科学依据。展开更多
氮沉降改变森林生态系统养分平衡,影响土壤中营养元素循环和微生物养分代谢过程。五大连池火山熔岩台地由于自身养分匮乏,植被恢复受到养分条件的制约,但土壤微生物与植物养分限制的协同响应机制仍缺乏深入研究。本研究以香杨(Populus k...氮沉降改变森林生态系统养分平衡,影响土壤中营养元素循环和微生物养分代谢过程。五大连池火山熔岩台地由于自身养分匮乏,植被恢复受到养分条件的制约,但土壤微生物与植物养分限制的协同响应机制仍缺乏深入研究。本研究以香杨(Populus koreana)矮曲林为研究对象,模拟5个氮添加梯度,分别为CK(0 g N m^(-2)a^(-1))、N1(2 g N m^(-2)a^(-1))、N_(2)(4 g N m^(-2)a^(-1))、N_(3)(8 g N m^(-2)a^(-1))和N4(16 g N m^(-2)a^(-1)),施肥两年后测定土壤养分和微生物C、N、P含量及胞外酶活性,采用生态酶化学计量学方法,揭示微生物代谢对碳、氮、磷的限制模式,旨在探究外源氮添加对土壤微生物代谢限制产生的影响。结果表明,(1)添加氮后土壤中C-获取酶,N-获取酶和P-获取酶的活性均显著升高,随着氮添加量的递增,三种酶的活性变化趋势表现为呈先上升后下降,N_(3)处理C-获取酶和P-获取酶活性最高,而N_(2)处理N-获取酶活性最高;(2)土壤胞外酶的EEA_(C∶P)和EEA_(N∶P)呈先升高后降低的趋势,N_(2)处理达到最高,而EEA_(C∶N)呈先降低后增加再降低的趋势,N_(3)处理最高;(3)矢量模型分析发现所有氮处理土壤矢量角度均大于45°,随着氮添加量的增多呈先减少后增加的趋势;(4)冗余分析发现土壤养分是影响胞外酶活性和胞外酶化学计量比的关键因子,TP与矢量长度和矢量角度均呈显著正相关关系(P<0.05)。结果表明,氮沉降可以提高土壤胞外酶活性,影响土壤微生物的养分限制,促进土壤生物化学循环,研究结果为气候变化下森林生态系统的适应性管理提供重要科学依据。展开更多
[目的]为探究在全球长期氮沉降的背景下,高寒湿地草甸土壤可溶性氮组分的变化规律。[方法]选取青藏高原东北缘尕海湿地草甸土壤为研究对象,3年氮添加处理试验平台[CK(未添加氮)、N1(4.14 g NH_(4)NO_(3))、N_(2)(6.12 g NH_(4)NO_(3))]...[目的]为探究在全球长期氮沉降的背景下,高寒湿地草甸土壤可溶性氮组分的变化规律。[方法]选取青藏高原东北缘尕海湿地草甸土壤为研究对象,3年氮添加处理试验平台[CK(未添加氮)、N1(4.14 g NH_(4)NO_(3))、N_(2)(6.12 g NH_(4)NO_(3))],研究土壤可溶性氮组分对氮添加的响应特征。[结果]1)与CK相比,N1处理显著提高土壤硝态氮(NO_(3)^(-)-N)的质量分数(15.76%),N_(2)处理显著提高土壤铵态氮(NH_(4)^(+)-N)的质量分数(19.19%)(p<0.05)。2)不同氮添加处理下均表现为土壤可溶性有机氮(SON)密度最大(106.14kg/hm^(2))、NO_(3)^(-)-N密度次之(92.41 kg/hm^(2))、NH_(4)^(+)-N密度最低(91.18 kg/hm^(2))。3)N1处理下的NO_(3)^(-)-N、NH_(4)^(+)-N、SON密度占全氮(TN)比例变化较N_(2)处理下变化更为显著,N1处理能更好地提升土壤氮素供应潜力。4)PCA分析显示,氮添加对尕海高寒湿地草甸土壤可溶性氮组分特征有重要影响,N1处理下土壤可溶性氮组分主要受TN的调节,N_(2)处理下土壤可溶性氮组分主要受SOC及MBC的调节。[结论]3 a氮添加处理下低氮处理提高高寒湿地草甸的可溶性氮组分,促进土壤氮素转化,高氮添加则反之。展开更多
增温和氮沉降会影响青藏高原高寒草甸的功能和结构,生态化学计量学有助于揭示植物与土壤之间养分流动的生物地球化学特征。本试验通过在青海高寒草甸进行不同水平增温及氮沉降处理,增温水平分别为W0(不增温)、W1(空气温度增加0.47℃,土...增温和氮沉降会影响青藏高原高寒草甸的功能和结构,生态化学计量学有助于揭示植物与土壤之间养分流动的生物地球化学特征。本试验通过在青海高寒草甸进行不同水平增温及氮沉降处理,增温水平分别为W0(不增温)、W1(空气温度增加0.47℃,土壤温度增加0.61℃)、W2(空气温度增加0.92℃,土壤温度增加1.09℃)、W3(空气温度增加1.44℃,土壤温度增加1.95℃),施氮水平分别为不施氮、16 kg N/(hm^(2)·a)、32 kg N/(hm^(2)·a),探究植物、土壤及酶碳氮磷化学计量变化及其相互之间的关系。结果表明:与不增温相比,增温显著增加植物地上部全氮、土壤全氮、土壤有机碳、土壤氮磷比及土壤酶氮磷比,显著降低植物地上部碳氮比、土壤酶碳氮比及土壤酶碳磷比。与不施氮相比,氮沉降显著增加植物地上部和根系全氮、土壤有机碳、土壤全氮、土壤酶碳氮比,显著降低根系碳氮比及土壤酶氮磷比。氮沉降及增温的交互作用显著影响土壤有机碳含量及土壤酶碳氮磷化学计量比。通过计算植物组织对土壤元素和酶活性响应的化学计量动态平衡指数,发现增温及氮沉降下植物组织化学计量稳态指标属于严格内稳态。土壤全氮、碳氮比、β-1,4-木糖苷酶对植物营养元素及其化学计量有显著影响。综上所述,短期增温及氮沉降处理下青藏高原高寒草甸土壤及酶化学计量会影响植物对养分的获取能力。展开更多
文摘土壤微生物呼吸是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,受大气氮沉降显著影响。华北地区是我国高氮沉降地区,研究该地区森林土壤微生物呼吸及其温度敏感性(Q_(10))对氮沉降的响应非常重要。在燕山北部山地的华北落叶松人工林设置7个水平氮添加处理(0、5、10、20、40、80、160 kg N hm^(-2)a^(-1)的施氮量)模拟氮沉降,施肥两年后采集土壤样品,在15℃和25℃下进行土壤呼吸培养实验,采用冗余分析、结构方程模型等方法研究氮添加对华北落叶松人工林土壤微生物呼吸及其温度敏感性的影响及机理。结果表明:(1)15℃和25℃培养下,土壤微生物呼吸速率均随氮添加量增加呈降低趋势,与对照相比,160 kg N hm^(-2)a^(-1)处理的微生物呼吸速率在15℃和25℃下分别降低23.94%和21.64%;(2)Q_(10)的范围为2.60—4.92,随氮添加增加整体呈现先降低后增加的趋势,于80 kg N hm^(-2)a^(-1)水平氮添加下达到最高值;(3)冗余分析发现氮添加后土壤呼吸速率变化的主要影响因素是土壤惰性有机碳(NLC)与硝态氮(NO_(3)^(-)⁃N),而不同温度下土壤呼吸速率的影响因素也存在差异;(4)氮添加可通过增加土壤氮有效性及改变土壤碳稳定性来提高Q_(10)。研究结果表明随着氮添加量的增加华北落叶松人工林土壤微生物呼吸呈降低趋势,而土壤微生物呼吸的Q_(10)则呈现先降低后升高的趋势,研究可为大气氮沉降背景下的森林生态系统土壤碳动态研究提供科学依据。
文摘氮沉降改变森林生态系统养分平衡,影响土壤中营养元素循环和微生物养分代谢过程。五大连池火山熔岩台地由于自身养分匮乏,植被恢复受到养分条件的制约,但土壤微生物与植物养分限制的协同响应机制仍缺乏深入研究。本研究以香杨(Populus koreana)矮曲林为研究对象,模拟5个氮添加梯度,分别为CK(0 g N m^(-2)a^(-1))、N1(2 g N m^(-2)a^(-1))、N_(2)(4 g N m^(-2)a^(-1))、N_(3)(8 g N m^(-2)a^(-1))和N4(16 g N m^(-2)a^(-1)),施肥两年后测定土壤养分和微生物C、N、P含量及胞外酶活性,采用生态酶化学计量学方法,揭示微生物代谢对碳、氮、磷的限制模式,旨在探究外源氮添加对土壤微生物代谢限制产生的影响。结果表明,(1)添加氮后土壤中C-获取酶,N-获取酶和P-获取酶的活性均显著升高,随着氮添加量的递增,三种酶的活性变化趋势表现为呈先上升后下降,N_(3)处理C-获取酶和P-获取酶活性最高,而N_(2)处理N-获取酶活性最高;(2)土壤胞外酶的EEA_(C∶P)和EEA_(N∶P)呈先升高后降低的趋势,N_(2)处理达到最高,而EEA_(C∶N)呈先降低后增加再降低的趋势,N_(3)处理最高;(3)矢量模型分析发现所有氮处理土壤矢量角度均大于45°,随着氮添加量的增多呈先减少后增加的趋势;(4)冗余分析发现土壤养分是影响胞外酶活性和胞外酶化学计量比的关键因子,TP与矢量长度和矢量角度均呈显著正相关关系(P<0.05)。结果表明,氮沉降可以提高土壤胞外酶活性,影响土壤微生物的养分限制,促进土壤生物化学循环,研究结果为气候变化下森林生态系统的适应性管理提供重要科学依据。
文摘[目的]为探究在全球长期氮沉降的背景下,高寒湿地草甸土壤可溶性氮组分的变化规律。[方法]选取青藏高原东北缘尕海湿地草甸土壤为研究对象,3年氮添加处理试验平台[CK(未添加氮)、N1(4.14 g NH_(4)NO_(3))、N_(2)(6.12 g NH_(4)NO_(3))],研究土壤可溶性氮组分对氮添加的响应特征。[结果]1)与CK相比,N1处理显著提高土壤硝态氮(NO_(3)^(-)-N)的质量分数(15.76%),N_(2)处理显著提高土壤铵态氮(NH_(4)^(+)-N)的质量分数(19.19%)(p<0.05)。2)不同氮添加处理下均表现为土壤可溶性有机氮(SON)密度最大(106.14kg/hm^(2))、NO_(3)^(-)-N密度次之(92.41 kg/hm^(2))、NH_(4)^(+)-N密度最低(91.18 kg/hm^(2))。3)N1处理下的NO_(3)^(-)-N、NH_(4)^(+)-N、SON密度占全氮(TN)比例变化较N_(2)处理下变化更为显著,N1处理能更好地提升土壤氮素供应潜力。4)PCA分析显示,氮添加对尕海高寒湿地草甸土壤可溶性氮组分特征有重要影响,N1处理下土壤可溶性氮组分主要受TN的调节,N_(2)处理下土壤可溶性氮组分主要受SOC及MBC的调节。[结论]3 a氮添加处理下低氮处理提高高寒湿地草甸的可溶性氮组分,促进土壤氮素转化,高氮添加则反之。
文摘增温和氮沉降会影响青藏高原高寒草甸的功能和结构,生态化学计量学有助于揭示植物与土壤之间养分流动的生物地球化学特征。本试验通过在青海高寒草甸进行不同水平增温及氮沉降处理,增温水平分别为W0(不增温)、W1(空气温度增加0.47℃,土壤温度增加0.61℃)、W2(空气温度增加0.92℃,土壤温度增加1.09℃)、W3(空气温度增加1.44℃,土壤温度增加1.95℃),施氮水平分别为不施氮、16 kg N/(hm^(2)·a)、32 kg N/(hm^(2)·a),探究植物、土壤及酶碳氮磷化学计量变化及其相互之间的关系。结果表明:与不增温相比,增温显著增加植物地上部全氮、土壤全氮、土壤有机碳、土壤氮磷比及土壤酶氮磷比,显著降低植物地上部碳氮比、土壤酶碳氮比及土壤酶碳磷比。与不施氮相比,氮沉降显著增加植物地上部和根系全氮、土壤有机碳、土壤全氮、土壤酶碳氮比,显著降低根系碳氮比及土壤酶氮磷比。氮沉降及增温的交互作用显著影响土壤有机碳含量及土壤酶碳氮磷化学计量比。通过计算植物组织对土壤元素和酶活性响应的化学计量动态平衡指数,发现增温及氮沉降下植物组织化学计量稳态指标属于严格内稳态。土壤全氮、碳氮比、β-1,4-木糖苷酶对植物营养元素及其化学计量有显著影响。综上所述,短期增温及氮沉降处理下青藏高原高寒草甸土壤及酶化学计量会影响植物对养分的获取能力。
