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氮磷添加对常绿阔叶林土壤团聚体有机碳及其与磷组分相关的影响

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水土保持学报 2024年第2期38卷 377-386页

作者：贺凌云陈伏生郑志宇刘俏王晟楠王方超江西农业大学国家林业和草原局鄱阳湖流域森林生态系统保护与修复实验室南昌330045 江西省林业资源监测中心南昌330046

[目的]为探究磷输入如何调节大气氮沉降对土壤团聚体有机碳含量及碳与磷关系的影响。[方法]在常绿阔叶林土壤建立长达6年(2015-2021年)的养分添加长期监测试验平台,包括4个处理:对照[P0+N0,P0 kg/(hm^(2)·a)+N0 kg/(hm^(2)·a)]、氮添... 详细信息

[目的]为探究磷输入如何调节大气氮沉降对土壤团聚体有机碳含量及碳与磷关系的影响。[方法]在常绿阔叶林土壤建立长达6年(2015-2021年)的养分添加长期监测试验平台,包括4个处理:对照[P0+N0,P0 kg/(hm^(2)·a)+N0 kg/(hm^(2)·a)]、氮添加[P0+N100,P0 kg/(hm^(2)·a)+N100 kg/(hm^(2)·a)]、磷输入[P50+N0,P50 kg/(hm^(2)·a)+N0 kg/(hm^(2)·a)]以及氮磷同时输入[P50+N100,P50 kg/(hm^(2)·a)+N100 kg/(hm^(2)·a)],各处理设3次重复,共计12个样地。于2021年8月采集样地0-10 cm土层土壤样品,测定基础理化性质、土壤粒径分布规律、不同粒径土壤团聚体磷组分及有机碳(SOC)含量。[结果](1)P0处理下,氮添加显著增加大团聚体占比,减少黏粒和粉粒含量,提高各团聚体粒径中SOC含量;氮添加分别显著降低和增加团聚体黏粒、粉粒中易分解态磷组分(LP)和难分解态磷组分(RP)含量。(2)P50处理下,氮添加显著提高土壤团聚体平均几何直径(GMD),对各粒径团聚体中磷组分和SOC含量均无显著影响。(3)P0处理下,土壤团聚体SOC与难分解态磷呈正相关关系;P50处理下,土壤团聚体SOC与各功能磷组分无显著相关。由此推断,P0处理下,氮添加通过提高常绿阔叶林土壤团聚体黏粒、粉粒径中难分解态磷而增加土壤有机碳的固持;P50处理下,氮添加对各粒径中有机碳的影响可能受到生物因素的调节,与磷的有效性无关。[结论]氮沉降对常绿阔叶林土壤团聚体中碳磷内在关系的影响受到磷的调控,研究结果为森林土壤碳循环应对全球气候变化提供数据支撑。

关键词：磷输入氮沉降土壤团聚体磷组分土壤有机碳常绿阔叶林

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氮沉降对半干旱草原植物群落钙浓度的影响

Journal of Plant Ecology 2022年第2期15卷 286-293页

作者： Shuang-Li Hou Xiao-Tao Lü Jun-Jie Yang Erguna Forest-Steppe Ecotone Research Station CAS Key Laboratory of Forest Ecology and ManagementInstitute of Applied EcologyChinese Academy of SciencesShenyang 110016China State Key Laboratory of Vegetation and Environmental Change Institute of BotanyChinese Academy of SciencesBeijing 100093China

钙(Ca)是植物生长所必需的营养物质,牧草中钙的含量对反刍动物的饲粮和健康具有重要意义。目前,关于氮沉降增加是否改变牧草的Ca浓度仍不是十分清楚。我们于2008–2015年在中国北方半干旱草原开展了氮沉降速率增加实验,测定了不同氮处... 详细信息

钙(Ca)是植物生长所必需的营养物质,牧草中钙的含量对反刍动物的饲粮和健康具有重要意义。目前,关于氮沉降增加是否改变牧草的Ca浓度仍不是十分清楚。我们于2008–2015年在中国北方半干旱草原开展了氮沉降速率增加实验,测定了不同氮处理下每个样方内所有植物的Ca浓度,并且根据各样方内每个物种的Ca浓度及其相对生物量,计算出功能群水平和群落水平的植物Ca浓度。研究结果表明,尽管物种水平和功能群水平的Ca浓度对氮沉降表现为负响应,但群落水平Ca浓度在整个氮添加速率梯度上保持稳定。由于杂类草Ca浓度显著高于禾草,杂类草相对生物量的增加抵消了物种水平和功能群水平Ca浓度对氮沉降的负响应。另外,群落Ca库对氮添加速率表现为正饱和响应,且阈值为10 g N m^(−2)yr^(−1)。本研究表明了氮沉降背景下植物相对生物量的变化对调控牧草Ca浓度和储量具有重要作用。

关键词：钙储量群落组成生态过程全球变化氮沉降温带草原

氮和水分添加对黑沙蒿群落优势植物叶片氮磷化学计量特征的影响

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植物生态学报 2024年第5期 590-600页

作者：张文瑾佘维维秦树高乔艳桂张宇清北京林业大学水土保持学院宁夏盐池毛乌素沙地生态系统国家定位观测研究站北京林业大学水土保持国家林业和草原局重点实验室

为了解典型沙生半灌木群落植物在氮(N)沉降和降水增加下的响应机制和适应策略,以毛乌素沙地黑沙蒿(别名油蒿, Artemisia ordosica)群落为对象,研究了N、水分添加及其交互作用下土壤与优势植物黑沙蒿和赖草(Leymus secalinus)叶片N含量、... 详细信息

为了解典型沙生半灌木群落植物在氮(N)沉降和降水增加下的响应机制和适应策略,以毛乌素沙地黑沙蒿(别名油蒿, Artemisia ordosica)群落为对象,研究了N、水分添加及其交互作用下土壤与优势植物黑沙蒿和赖草(Leymus secalinus)叶片N含量、磷(P)含量、N:P及相应的内稳性指数。结果显示:(1)土壤速效N、P养分供应状况和植物养分吸收的内在属性共同影响黑沙蒿和赖草叶片N含量、P含量、N:P对N和水分添加的响应,黑沙蒿和赖草叶片N含量对N和水分添加的响应存在种间差异;(2)黑沙蒿和赖草叶片P内稳性均强于叶片N内稳性,与黑沙蒿和赖草生长均受N限制密切关联;(3)黑沙蒿叶片N、P化学计量内稳性相对较高且养分利用策略较为保守,赖草叶片N、P化学计量内稳性相对较低且养分利用策略较为灵活。结果表明,黑沙蒿在干旱贫瘠的环境中更具竞争力和生长优势。在N沉降和降水持续增加的情景下,黑沙蒿群落物种组成可能因优势植物黑沙蒿和赖草竞争力和养分利用策略的不同而发生变化。

关键词：毛乌素沙地氮沉降降水变化生态化学计量学养分限制内稳性

臭氧升高条件下栾树和白皮松光合生理响应机制研究

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生态学报 2024年

作者：胡雪梅滚锶语马晨鑫严岩袁相洋曲来叶中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室中国科学院大学南京信息工程大学应用气象学院

工业化和快速城市化进程导致城市树木暴露于高浓度地表臭氧（O3）和氮（N）沉降的环境。以两种北京常见的城市园林绿化树种栾树（Koelreuteria paniculata）和白皮松（Pinus bungeana）为研究对象，采用臭氧开顶式气室（OTC）和15N同位... 详细信息

工业化和快速城市化进程导致城市树木暴露于高浓度地表臭氧（O3）和氮（N）沉降的环境。以两种北京常见的城市园林绿化树种栾树（Koelreuteria paniculata）和白皮松（Pinus bungeana）为研究对象，采用臭氧开顶式气室（OTC）和15N同位素示踪法，研究了2022年5月—9月3种臭氧浓度NF（自然环境臭氧浓度）、NF40（NF+40 nmol/mol O3）和NF60（NF+60 nmol/mol O3）环境下两种树苗的生理生长特性，特别是生长季末期植物叶片氮吸收的响应机制。研究结果表明：（1）高浓度O3显著抑制栾树和白皮松叶片饱和光合速率(Asat)、气孔导度（gs）、叶绿素含量（Chl a+b）、类胡萝卜素含量（Car）和生物量累积，但增加了叶片N含量。（2）生长季末期栾树与白皮松叶片N元素的吸收策略不同，栾树的新叶比老叶吸收更多的N，同时N可能从老叶转移到新叶；白皮松则将N更多地储存在老叶中以维持叶片常绿，而不是将N转移到新叶中。（3）在生长季结束前一周，不论施N与否O3浓度升高均会显著增加叶片的衰老比率，O3浓度越高栾树叶片衰老比率越高，而施N处理可降低由于O3升高导致叶片衰老的比率，越接近生长季结束O3增加栾树叶片衰老和施N缓解叶片衰老的变化规律越显著。由此可见，在研究城市树种应对O3浓度升高和N沉降的环境变化时，不仅要考虑不同功能型如落叶和常绿树种的差异，同时也应关注落叶植物的不同生长时期，特别是生长季末期的变化。

关键词：臭氧氮沉降 N同位素示踪叶片生长季末期

短期氮添加对罗浮栲林根际和非根际土壤生物有效磷的影响

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生态学报 2024年

作者：元晓春谢欢柏欣宇曾泉鑫张晓晴任梦潇陈岳民曾佳宏林开淼 1.武夷学院旅游学院 2.福建师范大学地理科学学院 3.武夷山大千茶叶有限公司武夷学院旅游学院福建师范大学地理科学学院武夷山大千茶叶有限公司

氮沉降通常会加剧土壤磷限制，微生物和植物将采取策略抵消这种负面影响。然而，氮添加下土壤微生物和/或植物如何影响土壤生物有效磷尚不明确。基于野外氮添加实验，测定了生长季（4月）和非生长季（10月）罗浮栲林根际和非根际土壤理... 详细信息

氮沉降通常会加剧土壤磷限制，微生物和植物将采取策略抵消这种负面影响。然而，氮添加下土壤微生物和/或植物如何影响土壤生物有效磷尚不明确。基于野外氮添加实验，测定了生长季（4月）和非生长季（10月）罗浮栲林根际和非根际土壤理化性质，微生物生物量，磷酸酶活性以及根系形态和养分，并通过生物学方法量化了四种形式的生物有效磷，包括氯化钙-磷（CaCl2-P），柠檬酸-磷（CA-P），盐酸-磷（HCl-P）和酶-磷（Enz-P）。研究结果表明，非生长季大多数生物有效磷表现为根际含量高于非根际，而生长季根际土壤CaCl2-P和CA-P含量显著低于非根际土壤。氮添加显著增加了生长季非根际土壤CA-P含量，同时显著降低了非生长季根际土壤CaCl2-P和Enz-P含量和显著增加了非生长季根际土壤HCl-P含量，但两个季节的总生物有效磷含量均保持不变。两个季节中，氮添加下植物细根比根长、比表面积和组织密度均存在不同程度的降低，但菌根侵染率显著增加，这说明氮添加下植物倾向于通过与菌根真菌合作而非改变根系形态来截留土壤中可直接获取的有效磷。从非生长季生物有效磷含量的动态来看，氮添加下植物根系和/或微生物通过释放质子活化矿质结合态无机磷对维持罗浮栲林土壤生物磷至关重要。总之，短期氮添加下维持了土壤有效磷的潜在供应。该研究有助于进一步理解微生物和植物对低磷亚热带地区氮负荷的适应机制，可为制定缓解土壤磷限制的可持续策略提供理论依据。

关键词：生物有效磷根际和非根际土壤磷酸酶活性根系形态氮沉降

古尔班通古特沙漠藓结皮光合生理活性与土壤有机碳组分对长期氮添加的响应

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生态学报 2024年

作者：杨军刚周晓兵郭星陆永兴郭浩张元明张玲卫新疆农业大学资源与环境学院中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室干旱区生态安全与可持续发展重点实验室中国科学院新疆生态与地理研究所新疆干旱区生物多样性保育与应用重点实验室中国科学院新疆生态与地理研究所伊犁植物园天山野果林生态系统新疆野外科学观测研究站中国科学院大学新疆农业大学生命科学学院新疆极端环境生物生态适应与进化重点实验室

藓结皮是荒漠生物土壤结皮的重要类型，在荒漠生态系统碳固定与碳排放过程中具有重要作用。研究长期氮添加对藓结皮光合生理活性和土壤有机碳（SOC）组分的影响，有助于理解藓结皮光合生理活性特征与荒漠生态系统土壤碳固存之间的关系... 详细信息

藓结皮是荒漠生物土壤结皮的重要类型，在荒漠生态系统碳固定与碳排放过程中具有重要作用。研究长期氮添加对藓结皮光合生理活性和土壤有机碳（SOC）组分的影响，有助于理解藓结皮光合生理活性特征与荒漠生态系统土壤碳固存之间的关系及其调控因子。为此，本研究依托古尔班通古特沙漠野外长期（13a）氮添加实验，以齿肋赤藓形成的藓结皮为研究对象，选取0(N0)、1.0(N1)和3.0 g N m-2a-1(N3)三种氮处理，阐明长期氮添加对藓结皮光合生理活性和SOC组分的影响。结果表明：（1）相比对照，长期氮添加对结皮层颗粒有机碳（POC）与矿物结合态有机碳（MAOC）含量无显著影响，但显著减少了0—5 cm土层POC和MAOC含量的积累；（2） N1处理显著提高了叶绿素和非结构性碳水化合物（NSC）含量，而N3处理叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素及NSC的含量分别显著降低了50.94%、42.49%、46.71%和50.85%;(3)可溶性糖的含量在N1处理下显著增加，N3处理则显著抑制了其积累，脯氨酸的含量随氮浓度呈显著下降的趋势，长期氮添加对可溶性蛋白含量无显著影响；（4）相关性分析表明，长期氮添加、光合生理活性与POC和MAOC含量无显著相关性，酸碱度、微生物量碳氮、电导率、硝态氮和铵态氮皆显著影响POC和MAOC的含量积累。总之，本研究揭示了长期氮添加对藓结皮的光合生理活性和SOC组分的影响，且光合生理活性的响应无法有效反映SOC组分变化，为理解荒漠生态系统中氮沉降对生物土壤结皮的影响提供数据支持。

关键词：颗粒有机碳矿物结合态有机碳叶绿素氮沉降齿肋赤藓

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三年高氮添加降低黄山松土壤真菌网络稳定性

生态学报 2024年

作者：元晓春曾泉鑫张晓晴孙浩柏欣宇陈琳娜李文周陈亚婷陈岳民林开淼福建戴云山国家级自然保护区管理局武夷学院旅游学院福建师范大学地理科学学院

土壤真菌群落对维持生态系统功能至关重要，然而氮沉降等环境变化如何影响其稳定性尚不清楚。本研究利用高通量测序和网络分析，探究了连续三年不同氮添加水平对土壤真菌群落特征的影响，并通过计算“内聚力”（cohesion）量化连通性以... 详细信息

土壤真菌群落对维持生态系统功能至关重要，然而氮沉降等环境变化如何影响其稳定性尚不清楚。本研究利用高通量测序和网络分析，探究了连续三年不同氮添加水平对土壤真菌群落特征的影响，并通过计算“内聚力”（cohesion）量化连通性以预测真菌网络的稳定性。结果表明，真菌多样性及其群落稳定性对氮添加的响应存在明显的时间效应。相比于前2年，第3年氮添加改变了真菌β多样性，且低氮添加显著提高了0—10 cm土层真菌Chao1和Shannon指数。网络分析发现，随着氮添加量的增加真菌网络正连接比例增加，平均聚类系数和模块性降低。内聚力分析表明，第3年高氮添加显著降低了两个土层的真菌负：正内聚力的绝对值，而低氮添加提高或不改变两者的比值。这说明高剂量氮添加将通过破坏真菌群落的稳定性影响其生态系统服务功能。本研究为评价不同水平氮添加下森林土壤真菌群落稳定性提供了新的见解，对评价氮沉降的生态效应具有科学意义。

关键词：真菌网络内聚力群落稳定性真菌多样性氮沉降

土壤呼吸对降雨变化和氮沉降交互作用响应的研究进展

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应用生态学报 2022年第4期33卷 1145-1152页

作者：秦淑琦彭琴董云社齐玉春中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院陆地表层格局与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

土壤呼吸作为陆地生态系统碳循环的关键过程,对大气CO_(2)浓度变化有直接影响。研究其如何响应降雨变化、氮沉降增加等全球变化因子,成为近年全球变化领域的热点与难点。与土壤呼吸响应降雨变化或氮沉降增加单个因子相比,研究土壤呼吸... 详细信息

土壤呼吸作为陆地生态系统碳循环的关键过程,对大气CO_(2)浓度变化有直接影响。研究其如何响应降雨变化、氮沉降增加等全球变化因子,成为近年全球变化领域的热点与难点。与土壤呼吸响应降雨变化或氮沉降增加单个因子相比,研究土壤呼吸对这两个因子交互作用的响应更接近真实的自然环境,可更准确地预估未来土壤碳排放的变化趋势。目前,相关研究涉及全球不同的陆地生态系统,从土壤、微生物和植物层面对其响应机理进行揭示。本文从土壤呼吸及其组分、相关的土壤性质、微生物及植物因素方面,较全面地梳理了不同陆地生态系统土壤呼吸响应降雨变化和氮沉降增加交互作用的研究进展,指出了现有研究中的不足及今后需加强的研究方向,以期为进一步揭示土壤呼吸对降雨变化和氮沉降增加交互作用的响应规律及机制提供参考。

关键词：土壤呼吸降雨变化氮沉降交互作用呼吸组分

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氮沉降下西南山地针叶林根际和非根际土壤微生物养分限制特征差异

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植物生态学报 2022年第4期46卷 473-483页

作者：张英张常洪汪其同朱晓敏尹华军中国科学院成都生物研究所中国科学院山地生态恢复与生物资源利用重点实验室生态恢复与生物多样性保育四川省重点实验室成都610041 中国科学院大学北京100049

长期氮(N)沉降诱导了土壤养分失衡,深刻影响着森林生态系统养分循环过程、生态功能及其可持续发展。前期研究发现N沉降下西南森林树木生长受到不同程度的磷(P)限制,而土壤微生物是否表现出与植物养分限制特征协同的响应仍未明确。基于此... 详细信息

长期氮(N)沉降诱导了土壤养分失衡,深刻影响着森林生态系统养分循环过程、生态功能及其可持续发展。前期研究发现N沉降下西南森林树木生长受到不同程度的磷(P)限制,而土壤微生物是否表现出与植物养分限制特征协同的响应仍未明确。基于此,该研究以西南山地典型人工针叶林——华山松(Pinus armandii)林为对象,通过野外原位模拟N沉降实验,测定了土壤有效养分供给、土壤微生物生物量(碳(C)、N、P)含量以及胞外酶活性,结合生态酶化学计量的3种模型(比值模型、矢量分析模型与阈值元素比率模型)验证森林根际/非根际土壤中微生物是否受P养分限制。结果表明:(1)N添加下两个土壤位置(根际和非根际土壤)酸性磷酸酶(AP)活性分别显著升高52.5%和53.2%,导致土壤酶活性N:P分别降低7.8%和4.8%;(2)矢量模型分析发现N添加下两个土壤位置的矢量角度均大于45°,根际土壤和非根际土壤的矢量角度分别为52.2°和49.0°;(3)N添加下两个土壤位置C:P阈值(TERC:P)显著降低,导致C:P阈值与土壤有效C:P的比值(TERC:P/AvC:P)远小于1,且根际土壤表现更明显。综上所述,3个模型均表明N沉降加剧了土壤微生物代谢的P限制,且根际土壤微生物P限制程度更强,这与土壤和微生物养分含量及其化学计量特征密切相关。该研究结果可为全球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。

关键词：微生物养分限制土壤酶化学计量氮沉降根际/非根际土壤针叶林

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