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
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
[目的]探究渭北旱塬区不同年限撂荒地的土壤养分、胞外酶活性及其化学计量的变化特征及影响因素,以期为渭北旱塬区撂荒地的改善与管理提供一定的理论依据。[方法]以渭北旱塬不同年限(5 a, 10 a, 20 a, 25 a和33 a)的撂荒地为研究对象,...[目的]探究渭北旱塬区不同年限撂荒地的土壤养分、胞外酶活性及其化学计量的变化特征及影响因素,以期为渭北旱塬区撂荒地的改善与管理提供一定的理论依据。[方法]以渭北旱塬不同年限(5 a, 10 a, 20 a, 25 a和33 a)的撂荒地为研究对象,测定了土壤养分和参与土壤碳(C)、氮(N)和磷(P)循环的5种胞外酶活性,随后利用单因素方差分析、土壤胞外酶化学计量学模型和主坐标分析(PCoA)研究不同撂荒年限下土壤养分和胞外酶活性及其生态化学计量的变化规律及影响因子。[结果]随着撂荒年限的增加,土壤C和N获取酶活性显著减小,而P获取酶活性显著增加;土壤C、N和P含量变化与酶活性变化趋势相反。随撂荒年限延长,土壤微生物的C限制得到缓解,P限制逐渐加强。PCoA拟合环境因子分析结果显示:土壤可溶性有机碳(DOC)、总磷(TP)、速效氮(AN)和速效磷(AP)含量是驱动酶活性及其计量比变化的关键因子。[结论]撂荒对土壤养分状况具有显著改善作用,但随撂荒时间延长(20 a以上)会加剧微生物P限制,因此对经过长年撂荒的土地应当适量施用磷肥,以改善其土壤状况。展开更多
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。
文摘[目的]探究渭北旱塬区不同年限撂荒地的土壤养分、胞外酶活性及其化学计量的变化特征及影响因素,以期为渭北旱塬区撂荒地的改善与管理提供一定的理论依据。[方法]以渭北旱塬不同年限(5 a, 10 a, 20 a, 25 a和33 a)的撂荒地为研究对象,测定了土壤养分和参与土壤碳(C)、氮(N)和磷(P)循环的5种胞外酶活性,随后利用单因素方差分析、土壤胞外酶化学计量学模型和主坐标分析(PCoA)研究不同撂荒年限下土壤养分和胞外酶活性及其生态化学计量的变化规律及影响因子。[结果]随着撂荒年限的增加,土壤C和N获取酶活性显著减小,而P获取酶活性显著增加;土壤C、N和P含量变化与酶活性变化趋势相反。随撂荒年限延长,土壤微生物的C限制得到缓解,P限制逐渐加强。PCoA拟合环境因子分析结果显示:土壤可溶性有机碳(DOC)、总磷(TP)、速效氮(AN)和速效磷(AP)含量是驱动酶活性及其计量比变化的关键因子。[结论]撂荒对土壤养分状况具有显著改善作用,但随撂荒时间延长(20 a以上)会加剧微生物P限制,因此对经过长年撂荒的土地应当适量施用磷肥,以改善其土壤状况。
