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作者：许玉庆中南林业科技大学

学位级别：硕士

细根分解是森林生态系统养分循环的重要组成部分。在全球气候变化背景下,由于碳循环研究的深入开展,细根分解的重要性受到生态学界的广泛重视。细根分解是一个复杂的过程,受底物质量、环境因素和土壤微生物的影响。目前,温带和热带地区... 详细信息

细根分解是森林生态系统养分循环的重要组成部分。在全球气候变化背景下,由于碳循环研究的深入开展,细根分解的重要性受到生态学界的广泛重视。细根分解是一个复杂的过程,受底物质量、环境因素和土壤微生物的影响。目前,温带和热带地区细根分解的研究较多,相比之下亚热带地区研究较少。本研究选择亚热带6个树种(杉木、马尾松、南酸枣、枫香、石栎和青冈),研究细根底物质量、细根分解过程与速率、细根分解与凋落叶分解的关系,比较不同树种细根分解差异,分析细根底物质量对细根分解影响,为研究细根分解在亚热带森林生态系统养分循环中的作用、揭示细根分解的调控因素提供和理论依据。主要研究结果如下：(1)不同树种细根中不同养分的含量不同,C含量为37.1%-40.6%,最高的为青冈,最低的是枫香,其它依次是马尾松、南酸枣、石栎和杉木。N含量为1.2%-1.7%,最大值的是杉木,最小值的是马尾松,其它依次为南酸枣、枫香、石栎和青冈。P含量在0.26 ***-1-0.81 ***-1之间,最大值的为枫香,最小值的为石栎,其它依次是南酸枣、杉木、马尾松和青冈。Ca含量在***-1之间,最大值的是枫香,最小值的是杉木,其它依次为南酸枣、石栎、马尾松、青冈。C/N在22.12-33.08之间,最高的是马尾松,最低的是杉木。C/P在456.25-1473.88之间,其中枫香的最低,石栎的最高。N/P的值为17.22-49.38,石栎的最高,枫香的最低。细根纤维素含量为16.85%-27.93%,南酸枣的最高,青冈的最低,其它依次是枫香、石栎、杉木和马尾松。南酸枣与马尾松、青冈之间差异显著。木质素的含量为30.87%-47.34%,其中青冈的最高,枫香的最低,其它依次是马尾松、杉木、南酸枣和石栎,与青冈、枫香之间的差异显著。木质素与N的比值为22.05-36.42,青冈的最高,杉木和枫香的最低,其它依次是马尾松、石栎和南酸枣。木质素与P的比值为381.1-1578.0,其中青冈的最高,枫香的最低。(2)6个树种细根分解过程均表现为早期分解较快、随后较慢的变化趋势。分解180d后,杉木、石栎和青冈的保留率较高,分别是80.68%、81.72%和81.12%,马尾松、枫香和南酸枣的保留率较低,分别为73.76%、73.32%和79.25%,但各树种间差异不显著(p=0.4829,F=0.9332)。各树种细根保留率用Olson公式的拟合达到显著水平,但相关系数较低(r2在0.02-0.16之间)。马尾松、枫香和南酸枣的分解常数较高,分别为0.00247、0.00278和0.00294,杉木、石栎和青冈的分解常数较低,分别为0.00186、0.00151和0.00176,表明亚热带早期演替树种(马尾松、南酸枣和枫香)分解较快,演替后期的常绿阔叶树种(青冈、石栎)和杉木的分解较慢。(3)6个树种细根分解过程中C含量变化趋势为分解30d后明显上升,分解60d后开始下降。N含量表现为先增加积累然后下降释放的变化趋势,其中杉木和南酸枣细根N含量增加后变化小幅较小,其它4个树种分解60d后开始下降。这主要与分解早期微生物从土壤中吸收N导致N含量增加。细根分解过程中P含量的变化趋势因树种不同而不同,杉木细根P含量变化较小,马尾松、石栎和青冈细根的P含量随着分解过程表现出先增加然后减少的变化趋势,其中马尾松和石栎的拐点在30d,青冈的拐点在60d。枫香和南酸枣细根P含量随分解过程一直下降,表明这两个树种的细根分解是一个P释放的过程,对土壤养分的贡献较大。细根Ca含量变化总体上呈先增加然后下降或稳定在一定水平的趋势,杉木和马尾松的变化幅度较小,枫香的变化幅度最大,分解0-30d急剧升高,而后快速下降,逐渐趋于平稳。南酸枣和石栎的在0-30d内增加,然后稳定在一定水平。青冈的在0-60d大幅度增加,60-90d下降,然后稳定在一定水平。(4)6个树种凋落叶分解表现表现为马尾松、枫香和南酸枣的分解较快,杉木、石栎和青冈分解较慢,Olson公式拟合达到显著水平,相关系数(r2)为0.10-0.67之间。6个树种凋落叶分解常数和细根分解常数之间关系显著(p=0.0012),相关系数r2达到0.978,表明同一树种的地上凋落物和地下细根分解存在一定的关系,但地下细根分解速率约为凋落叶的1/2,可能与地上凋落叶养分含量较高、分解的土壤环境条件较好有关。(5)6个树种细根分解常数与细根初始N含量之间为二次抛物线关系,与C/N之间为负线性相关关系,但相关系数较低,关系不显著。细根分解常数随P含量增加而增加,随C/P和N/P的增大而下降,关系显著,相关系数r2分别到达0.48、0.46和0.64。细根分解常数随着细根初始Ca含量增加而增加,两者之间关系显著,相关系数r2为0.55。

关键词：细根底物质量分解速率养分含量木质素纤维素凋落叶

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分解底物质量对森林土壤氮矿化动态的调控作用

分解底物质量对森林土壤氮矿化动态的调控作用

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作者：于一北京林业大学

学位级别：硕士

开展土壤有机碳、氮互作机理的研究有助于准确衡量全球变化情境下森林生态系统的调节功能。本研究以山西灵空山自然保护区内油松林为试验样地,以油松林主要研究对象,2014年5月-2015年8月采用随机区组的方法,布设了35个2m×2m的小样方,... 详细信息

开展土壤有机碳、氮互作机理的研究有助于准确衡量全球变化情境下森林生态系统的调节功能。本研究以山西灵空山自然保护区内油松林为试验样地,以油松林主要研究对象,2014年5月-2015年8月采用随机区组的方法,布设了35个2m×2m的小样方,通过向表层土壤添加等质量的叶、木屑和生物炭等有机物,其中包括：生物炭(B)、秸秆(S)、木屑(SD)、辽东栎叶(BD)、油松叶(ND),添加的量均为300 g C/m2,采用顶盖埋管原位培养法,测定了各处理样地表层土(0-10cm)不同时期(春季、夏季、秋季和冬季)的土壤无机氮和微生物生物量氮含量以及土壤质量。研究结果如下：1、添加不同质量碳对土壤有机碳的影响不明显,各处理间差异不显著,对土壤全氮含量和pH值影响也不明显,各处理之间差异也不显著。2、添加生物炭、碎叶和木屑使得微生物生物量氮和微生物活性的变化范围为：22.07-128.15mg/kg和0.8-3.75mg/kg/d,不同处理之间差异不显著,添加生物炭明显降低了土壤微生物量氮的含量;添加木屑能明显增加微生物活性。3、添加生物炭、碎叶和木屑显著提高了土壤有机氮的矿化量,分别为129 mg/kg、 0.40mg/kg、-3.47 mg/kg,对照样地则为-20.74 mg/kg;在整个试验期间,添加生物炭和木屑也显著提高了土壤的氮矿化速率。研究表明,向土壤添加外源有机物确实会影响土壤的氮矿化过程,并且影响程度与添加有机物的质量存在一定关系。4、添加不同形态的有机碳可以改变无机氮含量以及硝化速率和氨化速率,2014年10月-2015年8月,五种处理硝态氮含量随着时间而递增,2015年5月>2015年3月>2014年10月,2015年的8月出现回落。而铵态氮含量最高出现在2015年3月,含量最低出现在2015年8月。各处理季节间差异不显著。

关键词：油松林底物质量森林土壤氮矿化动态

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陆地生态系统土壤有机碳分解温度敏感性研究进展

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南京林业大学学报（自然科学版） 2022年第1期46卷 33-39页

作者：朱珠徐侠杨赛兰彭凡茜张惠光蔡斌南京林业大学生物与环境学院江苏南京210037 武夷山国家公园科研监测中心福建武夷山354300

在全球变化背景下,土壤有机碳的分解及其温度敏感性在陆地生态系统碳循环中的重要性备受关注。温度敏感性指数(Q_(10))微小的变化都可能导致未来土壤碳库大小评估的巨大偏差,充分了解土壤有机碳分解温度敏感性的调控机理对预测未来土壤... 详细信息

在全球变化背景下,土壤有机碳的分解及其温度敏感性在陆地生态系统碳循环中的重要性备受关注。温度敏感性指数(Q_(10))微小的变化都可能导致未来土壤碳库大小评估的巨大偏差,充分了解土壤有机碳分解温度敏感性的调控机理对预测未来土壤碳变化具有重要意义。笔者对国内外已有研究进行分析,比较培养温度模式、底物质量、物理化学保护和微生物属性对土壤有机碳分解温度敏感性的影响。结果发现:(1)与传统的恒温模式相比,变温培养模式更好地克服了土壤微生物对恒定培养温度的适应性以及不同培养温度下底物消耗不均的缺点,能够更加准确地估算Q_(10)。(2)较多的研究发现难分解有机碳的Q_(10)大于易分解有机碳的Q_(10),但也有研究发现难分解有机碳的Q_(10)并不比易分解有机碳的Q_(10)高,这主要是由于土壤有机碳库的异质性造成的。(3)团聚体和矿物吸附保护通过改变底物有效性或者反应位点的底物浓度来影响土壤有机碳分解的温度敏感性。(4)微生物的生理特性、群落组成和结构也会对温度敏感性造成影响,温度变化会造成土壤微生物群落组成及其相关生理特征的变化,进一步引起相关功能基因丰度的改变,从而改变有机碳分解的温度敏感性。土壤有机碳分解及其温度敏感性是全球气候变化对碳循环影响研究中很重要的一部分,对它的精确估算有利于完善全球气候变化模型,对准确预测未来全球气候变化具有重要意义。

关键词：土壤有机碳分解温度敏感性培养模式底物质量物理化学保护微生物属性

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中亚热带木本植物各器官凋落物分解特性

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生态学报 2014年第17期34卷 4850-4858页

作者：刘文丹陶建平张腾达钱凤柴捷刘宏伟三峡库区生态环境教育部重点实验室重庆市三峡库区植物生态与资源重点实验室西南大学生命科学学院重庆400715

植物因资源条件的差异形成不同的生态对策以获取养分进行代谢,具有不同的植物功能性状,从而可把植物凋落物分解特性与生态对策联系起来。为探究中亚热带地区木本植物凋落物分解特性与生态对策的关系,选取两种生态系统中的植物物种的地... 详细信息

植物因资源条件的差异形成不同的生态对策以获取养分进行代谢,具有不同的植物功能性状,从而可把植物凋落物分解特性与生态对策联系起来。为探究中亚热带地区木本植物凋落物分解特性与生态对策的关系,选取两种生态系统中的植物物种的地上、地下各器官凋落物(包括细根、粗根、细枝和叶片),采用分解袋法在两种土壤基质中(砂岩与石灰岩)进行为期2a(凋落叶片为1a)的分解实验,同时进行交叉实验。分解1a及2a的各器官凋落物间分解常数的关系采取Pearson相关性分析,并用SMA进行线性回归,结果表明植物各器官凋落物间的分解具有正相关关系,且分解1a后的细根与粗根、细根与细枝及分解2a后的细根与粗根呈现出显著正相关;而比较常绿植物及落叶植物凋落物在两种土壤基质和两种物种来源分解1a后的差异,除枝条外落叶植物凋落物的分解常数都大于常绿植物,在0.05置信水平上呈现出显著差异性。植物各器官凋落物间的分解具有一致性,不同生活型植物的各器官间的分解速率在不同物种来源或不同土壤基质中都表现出相似的差异。

关键词：凋落物分解底物质量物质循环植物功能性状植物经济型谱生态对策

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土壤呼吸温度敏感性的影响因素和不确定性

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生态学报 2011年第8期31卷 2301-2311页

作者：杨庆朋徐明刘洪升王劲松刘丽香迟永刚郑云普中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室北京100101 中国科学院研究生院北京100049 郴州市苏仙区林业局湖南郴州432000

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要环节之一,其对温度升高的敏感程度在很大程度上决定着全球气候变化与碳循环之间的反馈关系。为了深刻理解地下生态过程对气候变化的响应和适应,综述了土壤呼吸温度敏感性(Q10)的影响因子及其内在机制... 详细信息

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要环节之一,其对温度升高的敏感程度在很大程度上决定着全球气候变化与碳循环之间的反馈关系。为了深刻理解地下生态过程对气候变化的响应和适应,综述了土壤呼吸温度敏感性(Q10)的影响因子及其内在机制,并分析了当前研究存在的不确定性。土壤生物、底物质量和底物供应显著调控着土壤呼吸的Q10值,但研究结论仍然有很大差异。温度和水分等环境因子则通过对土壤生物和底物的影响而作用于土壤呼吸的温度敏感性,一般情况下,随着温度的升高,土壤呼吸的Q10值下降;水分过高或过低时Q10值降低。从土壤温度测定深度、时空尺度、土壤呼吸不同组分温度敏感性差异、激发效应以及采用方法的不同等几方面分析了温度敏感性研究存在的不确定性。并在此基础上,提出了未来重点研究方向:(1)土壤呼吸不同组分温度敏感性差异的机理;(2)底物质量和底物供应对温度敏感性的交互影响;(3)生物因子对土壤呼吸温度敏感性的影响。

关键词：土壤呼吸温度敏感性 Q10值底物供应底物质量

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隔离降雨对亚热带森林凋落叶分解的影响及其机制

隔离降雨对亚热带森林凋落叶分解的影响及其机制

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作者：卢胜旭福建师范大学

学位级别：硕士

凋落物分解是生物地球化学循环的一个基本过程,对陆地生态系统的碳(C)和营养矿化具有重要的调节作用。随着气候变化的加剧,我国亚热带地区将更加干旱,因此研究凋落物分解对降水减少的响应对于理解陆地C动态及其对气候变化的反馈至关重... 详细信息

凋落物分解是生物地球化学循环的一个基本过程,对陆地生态系统的碳(C)和营养矿化具有重要的调节作用。随着气候变化的加剧,我国亚热带地区将更加干旱,因此研究凋落物分解对降水减少的响应对于理解陆地C动态及其对气候变化的反馈至关重要。为了解降水减少对亚热带凋落物分解的影响,本研究选取了三种(米槠、杉木和1∶1米杉混合)凋落叶作为研究目标,在位于福建省三明市格氏栲自然保护区米槠天然林内设置了三种处理:对照(CK)、隔离30%降雨(PE1)、隔离60%降雨(PE2),将凋落叶分别放置于不同隔离降雨处理下进行为期一年的野外分解实验,以探究不同基质质量的凋落叶分解对隔离降雨的响应特征及其主要影响因素,经过一年分解实验的结果表明:三种凋落叶的质量残留率均呈逐渐降低趋向,但三种凋落叶的质量残留率下降幅度存在差异,表现为米槠>米杉混合>杉木凋落叶。从不同隔离降雨处理来看,三种凋落叶的质量残留率在CK处理中都是最低,尤其是降雨减少对米槠凋落叶的质量残留率有明显的抑制作用,说明不同类型的凋落叶基质质量的损失对于不同程度降雨减少存在响应差异。在CK和PE2处理中,三种凋落叶的C和N浓度,以及凋落叶的C/N、N/P、木质素/N和可萃取物、纤维素、木质素含量均对凋落叶分解有显著影响,而三种降水处理中纤维素、N/P均对凋落叶的分解有显著影响。在隔离降雨处理之间不同的凋落叶营养元素及化学组成对凋落叶分解的影响程度不同,总体上来说在CK处理下凋落叶的基质质量对分解的影响程度最大,在PE2处理下凋落叶质量对其分解的影响最小,表明相较于低质量的凋落叶(杉木),高质量的凋落叶(米槠)以及米杉混合凋落叶分解对降雨减少的响应更敏感。由于三种凋落叶的基质质量差异显著,并且不同凋落叶的微生物生物量和群落组成以及胞外酶活性存在显著差异,使得凋落叶在分解过程中存在不同的影响机制。冗余分析结果发现,凋落叶的微生物群落组成和胞外酶活性是三种凋落叶分解存在响应差异的重要原因之一。其中,米槠凋落叶的葡萄糖苷酶(βG)和革兰氏阳性菌:革兰氏阴性菌(GP/GN)、杉木凋落叶的丛枝菌根真菌(AMF)和βG、米杉混合凋落叶的微生物生物量碳(MBC)、纤维素二糖水解酶(NAG)、AMF和酸性磷酸酶(AP)是造成各凋落叶分解对不同隔离降雨处理响应差异的重要原因。在凋落叶的不同分解阶段,影响土壤微生物群落组成的主要驱动因子不同。第0天的主要驱动因子是土壤矿质氮(Mineral N);第180天的主要驱动因子是土壤体积含水率(SWC)和可溶性有机碳(DOC);第360天的主要驱动因子是土壤SWC和可溶性有机氮(DON);表明在隔离降雨处理后土壤微生物群落组成的潜在变化主要受土壤水分以及基质有效性和养分利用效率的调节。不同隔离降雨处理下土壤基本理化性质与微生物群落组成影响三种凋落叶的分解。冗余分析结果发现,土壤的基本理化性质影响着凋落叶的分解,其中土壤有机碳(SOC)是米槠凋落叶分解的主要影响因子;土壤DOC是杉木凋落叶分解的主要影响因子;土壤p H、SWC和矿质氮是米杉混合凋落叶分解的主要影响因子。另外,土壤的微生物生物量及群落组成是三种凋落叶分解在不同隔离降雨处理间存在差异的重要原因之一。其中,米槠凋落叶的分解系数与土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量磷(MBP)、革兰氏阳性菌(GP)、AMF和总磷脂脂肪酸(T)呈显著正相关,而与微生物生物量氮(MBN)呈极显著负相关;杉木凋落叶的分解系数与土壤MBC呈显著正相关,而与MBN呈极显著负相关;米杉混合凋落叶的分解系数与土壤MBC、MBP、GP和AMF呈显著正相关,而与MBN呈极显著负相关。综上,通过模拟降雨减少对三种凋落叶分解的影响及其机制的分析,有助于深入认识我国亚热带森林土壤C和养分循环与气候变化间的反馈作用和调控机制,对全球气候变化背景下区域森林生态系统过程模型的构建有重要参考价值。

关键词：降雨减少凋落叶分解底物质量土壤微生物亚热带森林

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中国森林生态系统细根分解格局及调控因子研究进展

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广西林业科学 2015年第2期44卷 149-155页

作者：许玉庆项文化曾叶霖谢武中南林业科技大学生命科学与技术学院湖南长沙410004

细根分解是森林生态系统地下生态过程的关键环节,在C和养分循环发挥着重要作用。细根分解过程及其调控因素的研究对揭示全球碳循环和森林生态系统功能具有重要意义。细根分解受底物质量、环境因素和土壤微生物等许多因素的影响,在区域... 详细信息

细根分解是森林生态系统地下生态过程的关键环节,在C和养分循环发挥着重要作用。细根分解过程及其调控因素的研究对揭示全球碳循环和森林生态系统功能具有重要意义。细根分解受底物质量、环境因素和土壤微生物等许多因素的影响,在区域尺度上表现出不同的变化格局。我们选取了国内近年来具代表性的细根分解文献,分析了中国不同森林生态系统细根分解的空间格局,对调控细根分解的主要因子进行了综述。同时,针对目前细根研究的现状,展望了细根分解的研究方向和研究难点。

关键词：森林生态系统细根分解养分循环土壤微生物底物质量

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