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中国三大粮食作物耕地生态系统碳足迹分析

北京大学学报（自然科学版） 2024年第3期60卷 575-584页

作者：李亚宁吴秀芹北京林业大学水土保持学院北京100083 北京林业大学云南建水荒漠生态系统国家定位观测研究站建水654399

基于2006—2019年全国NPP、三大粮食作物分布和农业生产投入等统计数据,对中国三大粮食作物的碳汇量、农业碳排放量和碳足迹进行估算,并分析三大粮食作物碳汇量的时空格局。结果表明,1)2006—2019年全国三大粮食作物总固碳量持续增加,... 详细信息

基于2006—2019年全国NPP、三大粮食作物分布和农业生产投入等统计数据,对中国三大粮食作物的碳汇量、农业碳排放量和碳足迹进行估算,并分析三大粮食作物碳汇量的时空格局。结果表明,1)2006—2019年全国三大粮食作物总固碳量持续增加,其中水稻、玉米和小麦的固碳量分别占41.92%,38.62%和19.46%;三大粮食作物的固碳量远超出农田生产要素引起的碳排放量,两者之比为5.37:1,表明全国农田生态系统具有较强的固碳能力;2)全国农业碳排放总量持续增加但增速下降,化肥和柴油是主要碳源;3)三大粮食作物耕地生态系统表现出较大的碳生态盈余,2019年碳足迹为17.55×106hm^(2),占耕地比例为18.62%,即三大粮食作物耕地系统生产排放的CO_(2)降低至需要全国不到1/5的三大粮食作物耕地来消纳。研究结果有助于明晰耕地生态系统在碳循环中的地位,对促进农业碳减排,全国2030年实现“碳达峰”,2060年实现“碳中和”的战略提供科学依据。

关键词：碳汇碳排碳足迹粮食作物中国

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土壤基质影响下的叶凋落物际细菌群落特征及其与分解速率的关联性研究

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生态学报 2024年

作者：李文珊孙诗瑶王燚王行 1.西南林业大学云南省高原湿地保护修复与生态服务重点实验室 2.西南林业大学国家高原湿地研究中心/湿地学院 3.滇池湖泊生态系统云南省野外科学观测研究站西南林业大学云南省高原湿地保护修复与生态服务重点实验室西南林业大学国家高原湿地研究中心/湿地学院滇池湖泊生态系统云南省野外科学观测研究站

植物凋落物在土壤有机质形成过程中扮演重要角色，在局域尺度上其分解速率与土壤生境密切相关。不同土壤基质下的凋落物分解快慢不同，进而影响土壤碳周转及养分利用效率。与叶凋落物分解密切相关的微生物群落主要来源于叶凋落物际（lea... 详细信息

植物凋落物在土壤有机质形成过程中扮演重要角色，在局域尺度上其分解速率与土壤生境密切相关。不同土壤基质下的凋落物分解快慢不同，进而影响土壤碳周转及养分利用效率。与叶凋落物分解密切相关的微生物群落主要来源于叶凋落物际（leaf detritusphere），这些微生物群落在土壤养分循环和有机物分解过程中发挥着至关重要的作用，然而目前关于叶凋落物际中微生物群落动态变化的研究还相对较少。本研究以喜旱莲子草（Alternanthera philoxeroides）的叶凋落物为研究对象，通过高通量测序研究不同土壤（有机土Histosols、铁铝土Ferralosols、冲积土Alluvial soil）和分解阶段（30%、60%、90%）下叶凋落物际细菌群落的动态变化及其对凋落物分解的影响。结果表明：随着分解的进行，叶凋落物际细菌群落多样性逐渐升高，并且群落多样性水平越高（Alpha多样性：有机土>冲积土>铁铝土），其分解速率越快（k：有机土>冲积土>铁铝土）。研究进一步发现，叶凋落物际细菌群落组成变化受土壤类型和分解阶段显著影响（P研究揭示了不同土壤基质调控叶凋落物际细菌群落组成及多样性进而影响凋落物分解过程，这为深入理解叶凋落物际细菌群落在生态系统养分循环过程中的关键作用提供了数据支撑。

关键词：凋落物分解叶凋落物际微生物微生物多样性土壤质地

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哈尼梯田湿地土壤不同形态磷的时空分布特征

生态学报 2024年第2期44卷 676-685页

作者：夏欣宋维峰彭正耀西南林业大学国家高原湿地研究中心/湿地学院昆明650224 云南省高原湿地保护修复与生态服务重点实验室昆明650224 滇池湖泊生态系统云南省野外科学观测研究站昆明650228

磷是湿地和农业生态系统中的重要元素之一,其中土壤磷形态的迁移转化广受关注。以哈尼梯田湿地为例,分别在哈尼梯田湿地的水稻生长期、收获期和休闲期,采集湿地不同海拔(梯田区上部、中部和下部)和不同深度的土壤(0—20 cm,20—40 cm,40... 详细信息

磷是湿地和农业生态系统中的重要元素之一,其中土壤磷形态的迁移转化广受关注。以哈尼梯田湿地为例,分别在哈尼梯田湿地的水稻生长期、收获期和休闲期,采集湿地不同海拔(梯田区上部、中部和下部)和不同深度的土壤(0—20 cm,20—40 cm,40—60 cm,60—80 cm)进行磷形态分析,研究了哈尼梯田湿地土壤中不同形态磷的时空分布规律和影响因素。结果表明:(1)哈尼梯田湿地土壤中总磷(TP)含量均值为318.74 mg/kg,在水稻收获期含量最高,无机磷(IP)含量均值在水稻休闲期最高(85.95 mg/kg),湿地土壤磷总体呈缺乏状态。(2)受外源磷输入影响,铁铝结合态磷(NaOH-P)占无机磷比重最大,且季节差异性显著(P0.05),这与湿地生态环境和地质背景有关。(3)哈尼梯田湿地对磷的迁移有截留作用,表现为各形态磷含量总体呈现在上部梯田湿地较高,并随海拔的降低而降低;不同形态磷含量在20—40 cm土层富集。(4)除HCl-P外,其余形态磷与土壤粒径在不同土层表现为负相关;不同土层TP和有机磷(OP)与pH值呈正相关;土壤总有机碳(TOC)与不同形态磷在收获期呈显著负相关(P研究表明了哈尼梯田湿地立体空间结构和人为活动能影响湿地生态系统中磷的分布与迁移循环,该结论可为梯田湿地的可持续发展提供参考。

关键词：哈尼梯田湿地土壤磷形态时空分布

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氮沉降对滇中高原地带性森林土壤呼吸的影响

南京林业大学学报(自然科学版) 2024年

作者：宋成功王克勤宋娅丽张乃木西南林业大学生态与环境学院国家林业和草原局云南玉溪森林生态系统国家定位观测研究站

【目的】探究氮沉降下滇中高原地带性森林土壤特性的改变对土壤呼吸的影响，阐明滇中高原地带性森林土壤呼吸对氮沉降的响应机制，为准确评估亚热带森林生态系统碳含量收支及物质循环提供理论依据。【方法】以滇中高原常绿阔叶林和高山... 详细信息

【目的】探究氮沉降下滇中高原地带性森林土壤特性的改变对土壤呼吸的影响，阐明滇中高原地带性森林土壤呼吸对氮沉降的响应机制，为准确评估亚热带森林生态系统碳含量收支及物质循环提供理论依据。【方法】以滇中高原常绿阔叶林和高山栎林两种地带性森林土壤为研究对象，设置4个氮处理梯度：对照[施氮量0 g/(m2·a)，CK]，低氮[施氮量10 g/(m2·a)，LN]，中氮[施氮量20 g/(m2·a)，MN]和高氮[施氮量25 g/(m2·a)，HN]，研究施氮后土壤呼吸(RS)、温度(T)、湿度(W)、有机碳(TOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、硝态氮(NO3--N)铵态氮(NH4+-N)含量及微生物生物量碳、氮(MBC、MBN)的动态变化特征，来阐明氮沉降对土壤呼吸的影响机制。【结果】①与CK处理相比，常绿阔叶林土壤呼吸在LN处理下增加，在MN、HN处理下降低；高山栎林土壤呼吸随施氮量增加而增大。②旱季时两种林分土壤呼吸低于雨季，雨季较旱季分别增长了155.15%(高山栎林)和181.78%(常绿阔叶林)。③不同季节两种林分土壤TOC、TN、NO3--N、NH4+-N含量均随施氮量增加而增加，雨季时两种林分土壤MBC含量在各施氮处理下均低于CK。④旱季和雨季常绿阔叶林土壤呼吸与pH值、TP含量、MBN存在一定的正相关(P>0.05)；高山栎林土壤呼吸与TOC、TN、NO3--N 和NH4+-N含量存在一定正相关关系(P>0.05)，与TP含量、MBC和MBN呈现一定的负相关关系(P>0.05)，并与pH值显著负相关(P<0.05)。【结论】氮沉降可通过影响土壤TOC、TN、TP、NO3--N、NH4+-N含量及MBC和MBN使土壤呼吸发生改变，适量的氮沉降对土壤呼吸具有促进作用，过量的氮添加会抑制土壤呼吸。

关键词：氮沉降土壤呼吸土壤温度土壤湿度土壤化学性质

干热河谷冲沟系统土壤团聚体对优先路径的影响

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水土保持学报 2024年第2期38卷 304-315页

作者：李珠宇李志成徐贵迁段旭张广贺赵洋毅西南林业大学生态与环境学院昆明650224 国家林业和草原局云南玉溪森林生态系统国家定位观测研究站昆明650224

[目的]为探究金沙江干热河谷冲沟系统土壤团聚体结构对优先路径形成的影响,深化对冲沟系统土壤水分和溶质运移的认识。[方法]选取金沙江干热河谷活跃和稳定冲沟不同部位(集水区、沟头、沟床和沟底)为研究对象,基于染色示踪和形态学图像... 详细信息

[目的]为探究金沙江干热河谷冲沟系统土壤团聚体结构对优先路径形成的影响,深化对冲沟系统土壤水分和溶质运移的认识。[方法]选取金沙江干热河谷活跃和稳定冲沟不同部位(集水区、沟头、沟床和沟底)为研究对象,基于染色示踪和形态学图像解析技术,提取土壤水平剖面优先路径。采用RDA、灰色关联和耦合协调度等分析方法探究土壤团聚体结构与优先路径的关系。[结果](1)稳定冲沟土壤团聚体稳定性高于活跃冲沟。除个别土层外,活跃冲沟>0.25 mm机械稳定性团聚体(DR 0.25)、水稳定性团聚体(WR 0.25)、平均质量直径(MWD)含量均显著小于稳定冲沟(p系统由集水区向沟底延伸,土壤大团聚体占比减少,团聚体稳定性下降。(2)活跃冲沟优先路径数量和连通性优于稳定冲沟,冲沟系统由集水区向沟底延伸优先路径连通性变差。各部位以>10 mm优先路径为主要通道。活跃冲沟Simpson指数较稳定冲沟增加3.12%,不同径级的优先路径丰富度高于稳定冲沟。(3)优先路径的形成和分布受土壤团聚体稳定性的影响,MWD和WR 0.25与优先路径数量达到极强关联且影响最为显著(p系统由集水区向沟底延伸,土壤团聚体结构与优先路径的耦合协调性降低,整体上表现为沟头>集水区>沟底>沟床。[结论]土壤团聚体结构是优先路径形成的重要驱动因素之一,优先路径的分布对干热河谷冲沟系统发育具有重要影响。

关键词：干热河谷冲沟系统优先路径团聚体结构

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若尔盖高原泥炭沼泽土壤微生物空间分布

应用生态学报 2024年第6期35卷 1705-1715页

作者：王燚李文珊展鹏飞王行西南林业大学云南省高原湿地保护修复与生态服务重点实验室昆明650224 西南林业大学国家高原湿地研究中心/湿地学院昆明650224 滇池湖泊生态系统云南省野外科学观测研究站昆明650228 福建师范大学地理科学学院、碳中和未来技术学院福州350007

研究高原泥炭沼泽土壤微生物群落组成特征及空间分布格局对于维护高原湿地生态系统结构及功能稳定性具有重要意义。本研究采集若尔盖核心保护区内沿土壤水平与垂直方向分布的50个土壤样本,利用高通量测序技术,并结合Mantel检验和多元回... 详细信息

研究高原泥炭沼泽土壤微生物群落组成特征及空间分布格局对于维护高原湿地生态系统结构及功能稳定性具有重要意义。本研究采集若尔盖核心保护区内沿土壤水平与垂直方向分布的50个土壤样本,利用高通量测序技术,并结合Mantel检验和多元回归模型(MRM)多元回归统计方法,对土壤细菌和真菌群落多样性、局域尺度上的群落结构相似性空间分布特征及驱动因子进行分析。结果表明:若尔盖高原泥炭沼泽土壤中的优势细菌和真菌类群分别为绿弯菌门(在水平和垂直方向上分别占总细菌群落的33.2%和25.1%)和子囊菌门(54.7%和76.4%);水平和垂直方向的微生物群落结构相似性均随采样点空间距离增加而逐渐降低,垂直方向上细菌和真菌群落的周转速率分别为水平方向的8.8和8.6倍。依据群落相对丰度将微生物划分为6个分类群,随着群落中稀有种数量的增加,群落距离衰减斜率降低,且条件性稀有或优势物种(CRAT)与总微生物群落的空间分布特征最相似。Mantel分析表明,土壤有机碳、总氮和活性磷是影响水平方向上细菌和真菌群落分布的关键驱动因子,而土壤有机碳、活性碳、pH值和土壤容重则是决定微生物垂直方向分布的主要因子。MRM分析进一步表明,土壤理化指标和空间距离均对微生物群落构建具有极显著影响,其中土壤因子对微生物群落垂直方向分布的解释度高于水平方向,且土壤因子对微生物群落分布的影响远大于空间因子通过扩散限制产生的影响。综上,高原泥炭沼泽土壤微生物群落具有更明显的垂直方向分布差异及环境响应特征。

关键词：高原湿地土壤微生物微生物多样性高原泥炭沼泽环境响应

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模拟氮沉降对云南中部亚高山华山松林土壤酶活性的影响

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水土保持通报 2024年

作者：李晓东苏连波王克勤宋娅丽宋成功胡淳西南林业大学生态与环境学院云南省林业和草原科学院漾濞核桃研究院西南林业大学水土保持学院国家林业和草原局云南玉溪森林生态系统国家定位观测研究站云南经贸外事职业学院

[目的]探讨亚热带华山松（Pinus armandii）林土壤酶活性的动态规律及其与化学性质关系,为亚热带地区氮沉降研究提供参考。[方法]本研究以滇中亚热带华山松林为研究对象,设置对照[CK,0 g/（m2·a）],低氮[LN,10 g/（m2·a）],中氮[MN,20... 详细信息

[目的]探讨亚热带华山松（Pinus armandii）林土壤酶活性的动态规律及其与化学性质关系,为亚热带地区氮沉降研究提供参考。[方法]本研究以滇中亚热带华山松林为研究对象,设置对照[CK,0 g/（m2·a）],低氮[LN,10 g/（m2·a）],中氮[MN,20 g/（m2·a）]和高氮[HN,25 g/（m2·a）]4个氮梯度处理,分析土壤酶活性对氮沉降的响应及其与土壤化学性质之间的关联性。[结果]（1）氮沉降促进了蔗糖酶（16.94%～34.00%）和酸性磷酸酶（23.42%～40.09%）的活性,抑制了脲酶（8.70%～27.18%）和过氧化氢酶（9.26%～23.36%）的活性,且呈现出显著的时间变化（p5-10 cm>10 20 cm的垂直土层分布特征;氮沉降下不同土壤酶活性之间协同效应较高（p<0.05）;在影响土壤酶活性的环境因子中,土壤全氮是影响蔗糖酶活性的主要敏感因子,土壤有机碳、全磷和氨态氮是影响脲酶和过氧化氢酶活性的主要敏感因子。[结论]氮沉降持续增加的情况下,加强了土壤酶之间的协同效应,改变了森林土壤的环境因子,促进或抑制土壤酶活性,进而改变了土壤养分循环。

关键词：氮沉降土壤酶土壤化学性质华山松林

滇中云南松林土壤-微生物-胞外酶化学计量特征对氮沉降的响应

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应用生态学报 2024年

作者：王倩王克勤宋娅丽陈雨芊彭秀媛邓秋江西南林业大学生态与环境学院国家林业和草原局云南玉溪森林生态系统国家定位观测研究站禄劝彝族苗族自治县林业和草原局

开展氮沉降对森林土壤-微生物-胞外酶化学计量特征影响的研究，可为理解氮沉降对森林生态系统元素循环和养分限制的影响提供理论基础。本研究以云南松林为对象，于2019年开始进行氮沉降模拟试验，设置对照(CK，0 g N·m-2·a-1)、低氮(L... 详细信息

开展氮沉降对森林土壤-微生物-胞外酶化学计量特征影响的研究，可为理解氮沉降对森林生态系统元素循环和养分限制的影响提供理论基础。本研究以云南松林为对象，于2019年开始进行氮沉降模拟试验，设置对照(CK，0 g N·m-2·a-1)、低氮(LN，10 g N·m-2·a-1)、中氮(MN，20 g N·m-2·a-1)、高氮(HN，25 g N·m-2·a-1)4个处理，于2022年9月采集土壤样品(分为0～5、5～10、10～20 cm土层)测定土壤有机碳、全氮、全磷、微生物生物量碳氮磷(MBC、MBN、MBP)以及碳氮磷获取酶活性。结果表明：与对照相比，氮沉降显著抑制了土壤有机碳含量、C:N和C:P，降幅分别为6.9%～29.8%、7.6%～45.2%和6.5%～28.6%，促进了土壤全氮含量和N:P，增幅分别为10.0%～45.0%和19.0%～46.0%；对土壤全磷含量则无显著影响；除土壤C:N和C:P外，土壤养分含量及化学计量比均在0～5 cm土层最高。MN和HN处理显著抑制了土壤MBN，降幅为11.0%～12.7%，氮沉降下土壤MBC和MBP及相关计量比无显著变化；0～5 cm土层的土壤微生物养分含量显著高于其余土层。氮沉降显著抑制了纤维素二糖水解酶和亮氨酸氨基肽酶活性(降幅为14.5%～16.2%和48.7%～66.3%)；HN处理促进了β-1，4-葡萄糖苷酶活性(增幅68.0%)，但抑制了土壤酶化学计量碳氮比和氮磷比(降幅95.4%和88.4%)；LN和MN处理促进了β-1，4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性(增幅68.3%～116.6%)，但抑制了土壤酶化学计量碳磷比(降幅14.9%～29.4%)；碱性磷酸酶(AKP)活性无显著变化；土壤酶活性均随土层加深而显著降低。相关性分析表明，土壤全氮、全磷、微生物养分与矢量角度(表征微生物氮或磷限制)均呈显著负相关，而矢量长度(表征微生物碳限制)与矢量角度始终呈显著正相关，代表微生物碳限制与磷限制之间协同促进。氮沉降在缓解云南松林微生物氮限制的同时逐渐向磷限制转变，此外，研究区还受到微生物碳限制，且微生物碳和磷限制的关系呈正比。

关键词：土壤-微生物-胞外酶生态化学计量氮沉降云南松林

聚乙烯亚胺和Mg2+荧光增敏快速检测四环素类抗生素

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林业工程学报 2024年第4期 72-78页

作者：王安琪钱美汝王雪韩建刚李威李胎花南京林业大学生态与环境学院南方现代林业协同创新中心江苏洪泽湖湿地生态系统国家定位观测研究站

四环素类抗生素（TCs）是一类广谱抗菌药物，被广泛应用于治疗人畜疾病且效果显著，但过度使用TCs造成其在动物性食品中的残留问题会对自然环境和人体健康造成严重的危害。因此，对食品环境中TCs的残留进行快速检测是十分必要的。迄今... 详细信息

四环素类抗生素（TCs）是一类广谱抗菌药物，被广泛应用于治疗人畜疾病且效果显著，但过度使用TCs造成其在动物性食品中的残留问题会对自然环境和人体健康造成严重的危害。因此，对食品环境中TCs的残留进行快速检测是十分必要的。迄今为止，对TCs在酸性溶液中荧光检测相关的研究报道较少。在弱酸性条件下，TCs属于弱荧光物质，但与富有氨基的阳离子表面活性剂聚乙烯亚胺（PEI）结合时，在370 nm的激发下，在525 nm处产生较强的绿色荧光；当TCs与PEI和二价金属镁离子(Mg2+)共存时，TCs的荧光强度被进一步增强。本研究利用PEI和Mg2+在弱酸性条件下对TCs的协同荧光增敏效应，构建了一种快速、简单、高灵敏检测残留TCs的荧光检测法。实验结果表明：在最优检测条件下，该体系对TCs的定量线性检测范围为5 nmol/L～2μmol/L,其中，美他环素（MTC）、四环素（TC）、土霉素（OTC）的相关系数R2分别为0.939,0.997和0.999,检出限（LOD）分别为3.6, 2.7和4.8 nmol/L,均远低于中国和欧盟的限量标准。本方法对MTC、TC、OTC表现出很高的特异性，与常见的其他抗生素均不产生干扰。在实际的牛奶检测中，该体系对TCs的加标回收率为91.64%～104.05%,相对标准偏差为1.20%～10.62%。本方法可适用于酸性体系中残留TCs的分析，为水体和食品中残留TCs检测提供了一种新的依据和思路。

关键词：四环素类抗生素荧光增敏法聚乙烯亚胺镁离子酸性条件