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蚯蚓对土壤微生物残留物的影响研究评述与展望

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生态学报 2023年第13期43卷 5260-5269页

作者：廖家辉李媛媛倪娟平任婷婷阮宏华南京林业大学生态学系南方林业协同创新中心南京210037 南京晓庄学院食品科学学院南京211171

蚯蚓如何影响土壤有机碳的固持是土壤生态学的关键科学问题之一。蚯蚓能同时促进土壤有机碳分解和稳定,这种两面作用带来的不确定性被研究者称为“蚯蚓困境”。研究证据和新兴的“土壤微生物碳泵”概念模型表明土壤微生物残留物是土壤... 详细信息

蚯蚓如何影响土壤有机碳的固持是土壤生态学的关键科学问题之一。蚯蚓能同时促进土壤有机碳分解和稳定,这种两面作用带来的不确定性被研究者称为“蚯蚓困境”。研究证据和新兴的“土壤微生物碳泵”概念模型表明土壤微生物残留物是土壤有机质的主要贡献者。为系统了解蚯蚓对土壤微生物残留物的影响与可能的机制,研究分析和总结了已有的国内外蚯蚓与微生物残留物(氨基糖)的相关研究成果,表明:(1)过往的研究忽略了蚯蚓对微生物残留物的影响,导致这一方向的研究严重滞后;(2)蚯蚓对土壤微生物残留物影响的方向和大小仍有很大的不确定性,可供量化分析其驱动机制的研究还很缺乏。研究尝试将蚯蚓整合到“土壤微生物碳泵”概念框架中,分析蚯蚓影响土壤微生物残留物3个方面的可能机制,即:(1)改变土壤微生物量、群落结构,(2)改变微生物生理特性,(3)改变土壤团聚体结构等,影响土壤有机碳的积累。同时,本文提出了未来相关研究的6个重点方向,包括:(1)蚯蚓对微生物的选择性取食,(2)肠道介导的微生物“涨落”现象,(3)蚯蚓对矿质结合有机物的“破坏”与“重组”,(4)蚯蚓引起的“激发”和“续埋”效应,(5)多生态型相互作用,(6)全球变化背景下的蚯蚓生态学等,以期为进一步揭示蚯蚓—微生物相互作用影响土壤有机碳累积与稳定性的机制提供参考。

关键词：微生物坏死物蚯蚓困境土壤动物氨基糖土壤微生物碳泵土壤有机碳

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马尾松非结构性碳库大小及分配的纬向变化

林业科学 2022年第8期58卷 41-52页

作者：倪妍妍简尊吉徐瑾曾立雄阮宏华雷蕾肖文发李迈和中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所国家林业和草原局森林生态环境重点实验室北京100091 南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京210037 瑞士联邦森林、雪与景观研究所苏黎世8903 东北师范大学地理科学学院长白山地理过程与生态安全教育部重点实验室长春130024

【目的】研究马尾松非结构性碳水化合物(NSC)存储及分配的纬向变化规律,探讨生长环境对其影响作用,为准确理解和模拟气候变化背景下树木生长和碳存储提供机制依据。【方法】以马尾松成熟林为对象,在其分布区内沿纬向梯度(23.0°~33.5°N... 详细信息

【目的】研究马尾松非结构性碳水化合物(NSC)存储及分配的纬向变化规律,探讨生长环境对其影响作用,为准确理解和模拟气候变化背景下树木生长和碳存储提供机制依据。【方法】以马尾松成熟林为对象,在其分布区内沿纬向梯度(23.0°~33.5°N)选择9个典型人工林,测定林分标准木不同器官的NSC含量并估算其生物量,计算NSC库大小。【结果】马尾松整株的NSC库及其组分库(可溶性糖和淀粉)的大小均随纬度增加而降低;枝、干和根中NSC库和淀粉库以及枝和根中可溶性糖库的大小均随纬度增加而降低。NSC库以淀粉为主,且淀粉所占比例随纬度增加而增加;NSC库、可溶性糖库和淀粉库在各器官中的分配比例存在差异,但均主要存储在干和根中。NSC库、可溶性糖库和淀粉库在枝中的存储比例随纬度增加而降低,而可溶性糖库和淀粉库在叶中的存储比例随纬度增加而增加。整株马尾松的NSC库、可溶性糖库和淀粉库与气候因子(年平均温度、年降雨总量、年均最冷月最低温和年均最热月最高温)和土壤因子(全氮含量和氮磷比)正相关;气候因子和土壤因子对NSC及其组分库大小变化的解释率分别为26.2%和7.6%,共同作用的解释率为36.7%。【结论】马尾松NSC库以淀粉储存为主,NSC及其组分库在根和干中分配比例最高;马尾松整株和各器官中的NSC及其组分库的大小均呈现出显著的纬向趋势;气候对马尾松NSC储存的影响高于土壤。

关键词：马尾松非结构性碳水化合物库碳分配纬向分布

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土壤生物对地上生物的反馈作用及其机制

生物多样性 2008年第4期16卷 407-416页

作者：王邵军阮宏华南京林业大学江苏省林业生态工程重点实验室南京210037

长期以来对陆地生态系统的研究主要集中于地上部分。由于测度上的困难,人们对地下部分(belowground)的认识还处于相当模糊的状态。当今的生态学家已经越来越强烈地认识到,地上生态系统与地下生态系统存在着不可分割的相互联系。100多年... 详细信息

长期以来对陆地生态系统的研究主要集中于地上部分。由于测度上的困难,人们对地下部分(belowground)的认识还处于相当模糊的状态。当今的生态学家已经越来越强烈地认识到,地上生态系统与地下生态系统存在着不可分割的相互联系。100多年来的研究表明,作为地下生态系统最活跃部分的土壤生物,是联结地上部分与地下部分物质循环和能量流动的纽带,对地上部分的结构、功能及过程起着重要的反馈调控作用。土壤生物受资源的时空异质性、营养的可获得性以及非生物因素的选择性所驱动,通过直接作用于根系,或通过改变养分的矿化速率及其在土壤中的空间分布,改变植物根际的激素状况以及土壤环境等间接作用方式,对地上生物产生正、负反馈作用。因此,从土壤生物和地上生物的相互作用过程、土壤生物功能群及土壤食物网等角度分析土壤生物反馈作用的时空尺度、生物组织形式、方式、模型、驱动因素及其机制,能为理解地下生态学过程、维持生态系统稳定性以及制定生物多样性保护策略提供参考,并有助于理解全球变化下陆地生态系统结构及功能的动态和响应过程。

关键词：土壤生物功能群反馈作用方式机制

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林业碳汇提升的主要原理和途径

南京林业大学学报（自然科学版） 2022年第6期46卷 167-176页

作者：邹晓明王国兵葛之葳谢友超阮宏华吴小巧杨艳南京林业大学生物与环境学院江苏南京210037 Department of Environmental Science University of Puerto RicoSan Juan PR 00936USA 南京林业大学中国特色生态文明建设与林业发展研究院碳中和研究中心江苏南京210037 江苏省林业局江苏南京210036

降低大气CO_(2)含量、缓解气候变暖,已成为当今科学界和国际社会广泛关注的前沿热点问题。林业碳汇作为基于自然解决方案实现“碳达峰、碳中和”的一个重要途径,在应对全球气候变化方面发挥着基础性、战略性、独特的作用。林业碳汇不仅... 详细信息

降低大气CO_(2)含量、缓解气候变暖,已成为当今科学界和国际社会广泛关注的前沿热点问题。林业碳汇作为基于自然解决方案实现“碳达峰、碳中和”的一个重要途径,在应对全球气候变化方面发挥着基础性、战略性、独特的作用。林业碳汇不仅是森林碳汇,林产品碳汇也起着不可忽视的重要作用。林业碳汇潜力提升是一个森林生态系统净碳收支平衡和全产业链林产品碳汇的调控过程,主要包括无机碳的植物固定(光合过程、净生产力等)、土壤有机碳的周转与固定(动植物和微生物残体分解与黏土固定)、林产品碳的固持(林产品产量、木材转换效率、种类和使用寿命等)等3方面的调控原理。笔者从森林碳汇和林产品碳汇两个维度阐述了提升林业碳汇的主要原理、方法或途径。提升林业碳汇潜力的主要途径包括:①通过适地适树、适钙适树人工造林,以增加森林面积;②以完善森林经营措施来增加森林净生产力;③利用矿质黏土对有机碳的保护来增加森林土壤碳汇;④提升林产品产量和改进林产品用途以增加其寿命。在全球尺度上,增加森林面积或提高森林净生产力3.4%,或用可再生能源替换薪炭木材,再将薪炭木材用于制造锯材和人造板,都可以连续30 a每年增加1 Pg的碳汇量。减少全球森林火灾面积1/4或增加森林土壤有机碳含量0.23%,也可以增加碳汇1 Pg。此外,林业固碳还有巨大潜力可以挖掘。

关键词：林业碳汇森林碳汇林产品碳汇森林生产力全球气候变化土壤有机碳

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全球变化背景下森林生态系统碳循环及其管理

南京林业大学学报（自然科学版） 2011年第2期35卷 113-116页

作者：王邵军阮宏华西南林业大学环境科学与工程系云南昆明650224 南京林业大学江苏省林业生态工程重点实验室江苏南京210037

森林生态系统碳循环及其管理是全球变化研究的重要主题,同时也是人类维持全球生态系统的物质、能量平衡和自然资源循环再生的一个重要生态学途径。笔者在分析森林碳循环的基本特征及其与全球变化相互联系的基础上,阐述了碳循环及其管理... 详细信息

森林生态系统碳循环及其管理是全球变化研究的重要主题,同时也是人类维持全球生态系统的物质、能量平衡和自然资源循环再生的一个重要生态学途径。笔者在分析森林碳循环的基本特征及其与全球变化相互联系的基础上,阐述了碳循环及其管理在全球变化研究中的地位和作用,并提出了森林生态系统碳循环管理的内容、方法、措施及途径。

关键词：森林生态系统碳循环碳汇全球变化碳管理

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施用沼液对农林土壤生态系统影响的研究进展

南京林业大学学报（自然科学版） 2019年第3期43卷 175-182页

作者：薛斌徐涵湄阮宏华南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京林业大学生物与环境学院江苏南京210037

目前,沼液排放量逐年增加,对农林土壤的影响也在增大,笔者就施用沼液对土壤的影响研究现状进行了综合分析,总结归纳施用沼液对农林土壤理化与生物学特性的影响及其机制。认为:①适当沼液施用条件下农林土壤动物、微生物的数量,全氮、全... 详细信息

目前,沼液排放量逐年增加,对农林土壤的影响也在增大,笔者就施用沼液对土壤的影响研究现状进行了综合分析,总结归纳施用沼液对农林土壤理化与生物学特性的影响及其机制。认为:①适当沼液施用条件下农林土壤动物、微生物的数量,全氮、全钾、全磷、速效氮、速效磷和速效钾的含量都有所提高;②土壤的理化性质和结构及施用沼液的质量浓度、用量、使用时间都是影响农林土壤生态系统的重要因素;③施用沼液可能增加土壤重金属含量,不同土层各种重金属含量增加程度不一;④不同的沼液处理方式、发酵时间,对农林土壤的重金属积累、土壤动物的影响各异,稀释后的沼液比原沼液灌溉土壤更易造成Cd、Cu的积累,新鲜沼液比陈放沼液对土壤动物的抑制作用更明显。因此,施用沼液是资源可持续循环利用的重要途径之一,合理施用沼液不仅可以提高农林土壤生产力,也可以保护生态环境;同时,因土壤生物学特性、理化性质等不同,长期施用沼液对不同类型农林土壤的影响结果有所不同,尤其对土壤生态系统的生物学与生态学的过程与机制尚不清楚。在研究施用沼液对农林土壤的影响及其响应机制过程中,一方面要做2 a甚至更长时间的定位观测与分析;另一方面要考虑不同处理沼液的理化性质以及实验土壤的理化和生物学特性的差异,深入探究沼液内含物在土壤中的迁移、转化过程以及吸附作用,以达到长期维持土壤生产力的目的。

关键词：农林土壤沼液土壤动物土壤微生物重金属污染土壤吸附力

林龄和季节交互对杨树人工林土壤节肢动物群落结构的影响

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南京林业大学学报:自然科学版 2023年第5期47卷 224-230页

作者：刘兴婕吴琪祺李媛媛阮宏华丁学农曹国华沈彩芹南京晓庄学院食品科学学院江苏南京211171 南京林业大学生态与环境学院江苏南京210037 江苏省东台市林场江苏东台224200

【目的】土壤节肢动物群落受植物群落的反馈调控。杨树人工林有助于改良盐碱地土壤质量,但是林龄如何影响土壤节肢动物群落的种类组成、结构和多样性尚不清楚,为此,笔者探究杨树人工林林龄和季节交互作用对土壤节肢动物群落的影响,为人... 详细信息

【目的】土壤节肢动物群落受植物群落的反馈调控。杨树人工林有助于改良盐碱地土壤质量,但是林龄如何影响土壤节肢动物群落的种类组成、结构和多样性尚不清楚,为此,笔者探究杨树人工林林龄和季节交互作用对土壤节肢动物群落的影响,为人工林生物多样性保护和生产力维持提供依据。【方法】采用野外控制试验,选择立地条件相对一致的3个不同林龄(5、10和21年生)杨树人工林,每个样地设置3个重复,分别于春季(5月)、夏季(8月)、秋季(11月)和冬季(2月)采集样品,分析不同林龄杨树人工林土壤节肢动物群落结构及多样性的季节动态变化格局。【结果】杨树人工林土壤中节肢动物优势类群为前气门亚目(Prostigmata)、甲螨亚目(Oribatida)、膜翅目(Hymenoptera)、弹尾纲(Collembola)和鞘翅目(Coleoptera),占全部捕获量的89.4%。林龄和季节变化影响土壤节肢动物数量和多样性,个体总数和物种丰富度指数的最高值出现在10年生的杨树人工林的快速生长阶段,而最低值则出现在5年生林龄的幼林阶段;均匀度指数在10年生人工林中最低。1年中,杨树人工林中土壤节肢动物个体总数和物种丰富度在5月和8月高于2月和11月。林龄、季节及两者的交互作用显著影响土壤节肢动物个体数量、多样性和群落结构组成。在5月,土壤节肢动物个体总数以10年生杨树人工林中最高,5年生人工林中最低;在10月,土壤节肢动物个体总数随林龄的增加而增加。在5月和8月,10年和21年生人工林中的土壤节肢动物物种丰富度高于5年生人工林中的;土壤节肢动物类群的群落结构组成在10年生人工林中不同于5年和21年生的,在5月和8月不同于2月和11月。【结论】10年生杨树人工林土壤节肢动物数量和物种丰富度高于5年生人工林的,林龄对土壤节肢动物群落结构的影响取决于季节的变化。林分发育阶段和季节变化对杨树人工林土壤节肢动物群落结构的动态变化有着重要的影响,在杨树快速生长发育阶段和暖湿季节具有较高的土壤节肢动物数量和物种多样性。

关键词：土壤动物盐碱地弹尾纲甲螨亚目前气门亚目生物多样性

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雪灾对武夷山毛竹林凋落物分解和养分释放的影响

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南京林业大学学报（自然科学版） 2013年第6期37卷 69-72页

作者：徐涵湄阮宏华南京林业大学江苏省林业生态工程重点实验室江苏南京210037

为了进一步研究雪灾干扰对森林生态系统物质循环与能量流动的影响,连续2 a利用大样袋网袋法对武夷山3种受灾程度毛竹林样地中的凋落物分解进行了观测研究。结果显示:不同受灾程度样地凋落物分解速率随受灾程度的加重而显著加快,不同受... 详细信息

为了进一步研究雪灾干扰对森林生态系统物质循环与能量流动的影响,连续2 a利用大样袋网袋法对武夷山3种受灾程度毛竹林样地中的凋落物分解进行了观测研究。结果显示:不同受灾程度样地凋落物分解速率随受灾程度的加重而显著加快,不同受灾样地凋落物C、N、P、K释放速率从大到小依次为重度受灾样地、中度受灾样地、轻度受灾样地。重度受灾样地中C、N、K释放速率显著快于中度、轻度受灾样地,但P释放速率无显著差异。4种养分元素中,K元素释放最快,这说明雪灾加速了毛竹林生态系统凋落物的分解和养分的释放。

关键词：雪灾毛竹林凋落物分解养分释放

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植物养分重吸收及其影响研究进展

南京林业大学学报（自然科学版） 2017年第1期41卷 183-188页

作者：江大龙徐侠阮宏华南方现代林业协同创新中心南京林业大学生物与环境学院江苏南京210037

【目的】植物养分重吸收是指植物落叶前将养分转移到其他活组织中保存或直接利用的一种现象。对养分重吸收控制机制进行的系统了解,可为完善植物养分循环模型提供一定的理论依据。【方法】通过对国内外已有研究进行分析,全面比较不同生... 详细信息

【目的】植物养分重吸收是指植物落叶前将养分转移到其他活组织中保存或直接利用的一种现象。对养分重吸收控制机制进行的系统了解,可为完善植物养分循环模型提供一定的理论依据。【方法】通过对国内外已有研究进行分析,全面比较不同生活型、林龄以及外界的环境(气候和土壤肥力)对植物的养分重吸收的影响。【结果】1木本植物茎、根的养分重吸收要小于非木本植物,非木本植物养分重吸收对不同的土壤肥力表现出更强的可塑性;落叶植物比常绿植物重吸收更多的养分;2幼龄林有更高的氮元素重吸收率;老龄林能重吸收更多的磷元素;3随着年均温和年均降水量的升高,磷元素重吸收率增加,氮元素重吸收率下降;4干旱、洪水、飓风等极端天气都会显著影响养分重吸收;5土壤肥力与养分重吸收呈负相关。相对于叶片,木本植物根、茎养分以及微量元素重吸收的研究还比较缺乏,对于养分吸收和重吸收对能量的消耗也缺乏了解。此外,长期气候变化对养分重吸收的影响也有待研究。【结论】养分重吸收是植物养分循环的一个重要部分,对它的精确估计将有利于完善全球气候变化模型,对进一步准确预测未来全球变化的趋势具有重要意义。

关键词：养分重吸收保护策略生活型林龄气候因子土壤肥力