科尔沁沙地优势固沙灌木叶片凋落物分解的主场效应

在气候变化和人类活动的影响下,科尔沁沙质草地中灌木植物种增加,导致沙质草地逐渐向灌木地转变。选取该地区优势固沙灌木差不嘎蒿（Artemisia halodendron）和小叶锦鸡儿叶（Caragana microphylla）凋落物及其混合凋落物开展交互移置培养试验,分析了培养过程中CO₂释放和干物质损失量以及混合凋落物CO₂释放量实测值与预测值的差异,辨析主场效应产生的原因及其驱动机制,以期为将主场效应纳入到凋落物分解模型提供理论基础。结果表明：与高质量的小叶锦鸡儿叶凋落物相比,质量较低的差不嘎蒿叶凋落物分解具有更强的主场效应;其次,引起叶凋落物分解的主场效应归因于土壤微生物的特化作用,而不是土壤动物的搬运或贮藏行为。此外,混合凋落物主场效应与其分解生境中长期输入的凋落物的质量相似性紧密相关,质量相似性越大,主场效应越强,这也是本研究中混合凋落物分解在差不嘎蒿灌丛土壤下具有较强主场效应的原因。     

古尔班通古特沙漠5种植物凋落物分解特征

为明确养分受限环境中凋落物的分解特征及调控因素,以古尔班通古特沙漠5种不同生活型植物粗柄独尾草(Eremurus inderiensis)、尖喙牻牛儿苗(Erodium oxyrrhynchum)、芦苇(Phragmites communis)、花花柴(Karelinia caspia)和小果白刺(Nitraria sibirica)为对象,利用分解网袋法,研究了典型植物各器官(叶、茎、根)凋落物的分解过程。结果表明:(1)不同生活型植物各器官凋落物的质量损失过程可以用负指数衰减模型较好地拟合(R²>0.70),经过629 d的分解,物种间及同一植物各器官间凋落物的分解速率存在显著差异,粗柄独尾草和尖喙牻牛儿苗的分解快于芦苇、花花柴和小果白刺,5种植物叶、根凋落物的分解快于茎,而叶和根分解的快慢具有明显的种间差异;(2)凋落物分解过程中N、P养分动态因物种、器官类型而异,5种植物茎凋落物呈现不同程度的养分固持,而粗柄独尾草和尖喙牻牛儿苗的叶、根表现为N、P养分的净释放;(3)初始化学组成对根、茎凋落物分解的影响比叶重要,其中,初始养分含量和难降解成分是限制根分解的主要因子。凋落物初始化学组成是预测温带荒漠凋落物分解的重要因素,而其重要性受植物生活型和器官类型的影响,因此,未来气候变化下,植物物种或植物生物量分配的变化所引起的凋落物质量改变,可能会对荒漠生态系统碳和养分循环产生较大影响。     

氮添加对黄土高原草原生态系统净碳交换的影响

以黄土高原典型草原为对象,采用静态箱-红外分析仪联用法进行野外原位试验,研究氮添加对生态系统CO2通量的影响。设置6个氮添加水平,分别为N0(0)、N1(1.15 g·m^-2·a^-1)、N2(2.3 g·m^-2·a^-1)、N3(4.6 g·m^-2·a^-1)、N4(9.2 g·m^-2·a^-1)和N5(13.8 g·m^-2·a^-1),氮素类型为尿素((NH2)2CO)。结果表明:氮添加处理没有改变生态系统碳交换的季节动态趋势,但是增加了生态系统净碳交换能力(NEE)、生态系统呼吸(ER)和总生态系统生产力(GEP)的峰值。N2、N3、N4、N5处理的NEE生长季绝对累积量分别比对照增加62%、45%、72%和48%;ER累积量分别增加66%、69%、78%、70%;GEP累积量分别增加65%、66%、77%、68%。氮添加处理增强了黄土高原典型草原植物生长季的碳汇功能。0~10 cm层土壤温度和湿度是影响黄土高原典型草原生态系统净碳交换的重要因素。     

草原凋落物的分解及营养元素的释放和累积

草原凋落物的分解是草原生态系统物质循环的主要环节, 其中植物营养元素的释放和累积对退化草场恢复的进程和质量有着重要意义。本文从凋落物自身的性质、外部环境因素(生物及非生物因子)、混合效应等对凋落物分解速率的影响以及凋落物分解时植物营养元素的释放和累积两个方面论述了国内外对草原凋落物的分解及营养元素的生物地球化学行为的研究现状。一般情况下, 草原凋落物分解速率与凋落物自身的N、P、K等元素含量正相关, 与C/N、C/P、木质素、纤维素等的比值或含量值负相关, 而与周围环境中营养元素的组成及含量的关系不大。混合凋落物中不同种类凋落物的N、P含量及物种丰富度影响着非加性效应作用的效果。在凋落物分解过程中, 总体趋势表现为分解初级阶段对N的积累, 对P 和K的释放, 而对Na、Ca、Mg等营养元素来说, 随物种和根茎叶等部位的不同规律也不一样。凋落物中各元素的含量、凋落物分解阶段、物种类型、非加性效应、土壤环境等都是影响其营养元素释放和累积的因素。据此, 本文展望了草原凋落物未来可能的研究方向, 指出多因子的交互作用对草原凋落物分解的影响、凋落物混合分解机制探究、某些大量及微量营养元素的释放和累积可能是未来需要研究的重点。     

科尔沁沙地优势植物叶凋落物分解及碳矿化——凋落物质量的影响

凋落物矿化分解是维持生态系统养分循环的关键过程,也是陆地生态系统C向大气释放的主要动力,因此影响和控制生态系统凋落物矿化分解的主要因素一直备受关注。土地沙漠化是科尔沁沙地最严重的环境问题,并且导致土壤粗质化和贫瘠化,凋落物输入和矿化分解对于改善该地区土壤质地和养分状况至关重要。通过室内培养的方法,对科尔沁沙质草地27种主要植物叶凋落物矿化分解及其与凋落物C含量、N含量、木质素含量、C/N、木质素/N、极易分解有机物含量(LOMⅠ)、中易分解有机物含量(LOMⅡ)及难分解有机物含量(RP)等指标关系进行研究。结果表明:科尔沁沙地27种植物叶凋落物质量存在较大差异(P<0.001),相应的27种植物叶凋落物培养样品矿化有机碳总量和干物质损失量存在显著差异(P<0.001),分别在9.0 mg C·g^-1干土至12.7 mg C·g^-1干土和14.7%至40.4%之间变化。添加凋落物后培养样品的CO₂释放总量显著大于对照(不添加凋落物),说明土壤中添加凋落物后,培养样品的有机碳矿化速率明显增大。27种植物叶凋落物矿化有机碳总量以及损失干物质总量与凋落物的N含量、C/N、木质素/N、LOMⅠ、LOMⅡ和RP等指标存在显著的相关性,叶凋落物的矿化分解主要受LOMⅠ和木质素/N的影响。     

科尔沁沙地优势植物叶凋落物分解及碳矿化——凋落物质量的影响北大核心CSCD

凋落物矿化分解是维持生态系统养分循环的关键过程,也是陆地生态系统C向大气释放的主要动力,因此影响和控制生态系统凋落物矿化分解的主要因素一直备受关注。土地沙漠化是科尔沁沙地最严重的环境问题,并且导致土壤粗质化和贫瘠化,凋落物输入和矿化分解对于改善该地区土壤质地和养分状况至关重要。通过室内培养的方法,对科尔沁沙质草地27种主要植物叶凋落物矿化分解及其与凋落物C含量、N含量、木质素含量、C/N、木质素/N、极易分解有机物含量(LOMⅠ)、中易分解有机物含量(LOMⅡ)及难分解有机物含量(RP)等指标关系进行研究。结果表明:科尔沁沙地27种植物叶凋落物质量存在较大差异(P<0.001),相应的27种植物叶凋落物培养样品矿化有机碳总量和干物质损失量存在显著差异(P<0.001),分别在9.0mg C·g^(-1)干土至12.7mg C·g^(-1)干土和14.7%至40.4%之间变化。添加凋落物后培养样品的CO2释放总量显著大于对照(不添加凋落物),说明土壤中添加凋落物后,培养样品的有机碳矿化速率明显增大。27种植物叶凋落物矿化有机碳总量以及损失干物质总量与凋落物的N含量、C/N、木质素/N、LOMⅠ、LOMⅡ和RP等指标存在显著的相关性,叶凋落物的矿化分解主要受LOMⅠ和木质素/N的影响。     

降水量对连古城自然保护区荒漠植被凋落物分解和氮状态的影响

对连古城自然保护区不同降雨梯度(不截留和分别截留30％、50％、80％)下荒漠典型植被土壤无机氮和原位净氮矿化的凋落物分解和养分释放进行了连续的观测分析.结果表明:(1)随着水分输入减少,凋落物的分解速率减小,凋落物分解速率与年降水量正相关.与此相反,净氮矿化与降水量无关.(2)土壤NO3-浓度随着降水输入的增加而显著...     

生物土壤结皮对温带荒漠植物凋落物分解的影响

环境和微生物群落的变化会影响凋落物的分解过程。生物土壤结皮是干旱荒漠区地表普遍存在的生物覆盖,对土壤物理化学性质有显著影响,但对于是否影响荒漠植物凋落物分解缺乏深入了解。选择8种在古尔班通古特沙漠广泛分布的荒漠植物（白梭梭Haloxylon persicum、梭梭Haloxylon ammondendron、黑沙蒿Artemisia ordosica、粉苞菊Chondrilla piptocoma、羽毛针禾Aristida pennata、刺沙蓬Salsola ruthenica、紫翅猪毛菜Salsola affinis、钩刺雾冰藜Bassia hyssopifolia）,分析生物土壤结皮覆盖对这8种凋落物质量损失率和分解速率的影响。结果表明：生物土壤结皮和植物种对凋落物质量损失率有极显著影响（P<0.01）,生物土壤结皮的存在增大了荒漠植物凋落物质量损失率,不同物种的分解率差异显著。8种植物凋落物的质量损失率在结皮覆盖条件下为13.67%~64.56%,去除结皮处理下为13.58%~54.13%。其中,结皮覆盖条件下白梭梭、梭梭、紫翅猪毛菜的质量损失率（46.12%、41.26%、64.56%）显著高于去除结皮处理（35.85%、36.97%、54.13%,P<0.05）。生物土壤结皮的存在缩短了凋落物的半分解和95%分解时间,缩短长度随物种差异而不同,受凋落物的初始全碳和全氮含量调节。荒漠地表生物土壤结皮对植物凋落物分解具有促进作用,且这种作用具有显著的种间差异,地表生物土壤结皮的存在对初始全碳含量较低而全氮含量较高的凋落物促进作用更明显。     

凋落物和根系处理对杉木人工林土壤氮素的影响

选取19 a和91 a杉木林为研究对象,设置对照(SR)、去除凋落物和根系(NO)、去除凋落物(NL)、去除根系(NR)、双倍凋落物(DL)5种处理进行为期3 a的野外观测,以探讨凋落物和根系对杉木人工林土壤氮素的影响机制。结果发现:5种处理对NO3--N含量影响不明显,对NH4+-N影响因林龄和土层而异,DL和NR提高了19 a杉木林表土层(0~10cm)NH4+-N含量,但在矿质层(10~20 cm),所有处理均显著降低了NH4+-N含量;NO会降低杉木林DON含量,DL会促进19 a杉木林DON含量增加;杉木林的DON含量总体随土层加深而增大,与DIN含量的变化趋势相反。表明凋落物和根系是土壤氮素的重要影响因素,其影响作用因氮素形态、林龄和土层而异。     

芦苇凋落物输入和淹水对湿地土壤有机碳矿化的影响

为探讨凋落物输入对湿地土壤有机碳矿化的影响,以衡水湖地区典型芦苇沼泽湿地土壤为研究对象,采用室内培养实验(20℃,28 d),研究了在芦苇凋落物6种输入水平(0.00、0.25、0.50、0.75、1.00、1.25mg/g)以及淹水和非淹水条件下的土壤有机碳矿化速率。结果表明:衡水湖湿地土壤有机碳矿化速率在芦苇凋落物不同输入水平间存在显著差异(P0.05)。培养28 d后,累积土壤有机碳矿化量与凋落物输入量存在显著正相关关系(r~2=0.89),在1.25mg/g凋落物输入水平下累积土壤有机碳矿化量比无凋落物输入处理增高35.1%。凋落物添加与淹水处理对土壤有机碳矿化的交互作用不显著,在淹水与非淹水条件下芦苇凋落物添加促进了湿地土壤有机碳矿化过程。     

铵态氮沉降对内蒙古呼伦贝尔草地CO_2通量的影响（英文）

大气氮沉降可能会影响陆地生态系统的碳通量。本文主要目的是探讨在氮素缺乏的草地生态系统中,氮素添加是否会增加CO2通量。本研究于2008和2009生长季进行,采用静态箱-气相色谱法研究CO2通量对氮沉降增加的响应。结果表明,2年的氮素添加并没有显著影响土壤NH4+含量,NO3-含量只是在2009年生长季后期有所增加。高氮处理增加了CO2通量,而低氮处理在2008年抑制了CO2通量,2009年后期增加了CO2通量。而且氮素添加显著增加了地上生物量和根系的生物量。CO2通量与土壤水分、土壤温度的关系并没有因为氮素的添加而改变,但是氮素添加增加了CO2通量对土壤水分和土壤温度的敏感性。这些结果表明,在未来大气氮沉降增加的背景下,呼伦贝尔草甸草原CO2通量有可能会增加。     

Soil Respiration Dynamics and Influencing Factors in Typical Steppe of Inner Mongolia under Long-term Nitrogen Addition

We investigated soil respiration (Rs) dynamics and influencing factors under different nitrogen (N) addition levels (0, 2, 4, 8, 16, 32 g m^-2 yr^-1) on typical grassland plots in Inner Mongolia. We measured soil respiration, temperature, moisture and nutrients. We found that N addition did not change dynamic characteristics of Rs; daily and seasonal dynamics followed a single peak curve. N addition reduced Rs during the growing season. Rs under N2, N4, N8, N16 and N32 treatments decreased by 24.00%, 21.93%, 23.49%, 30.78% and 28.20% in the growing season, respectively, compared to the N0 treatment. However, Rs in the non-growing season was not different across treatments. Rs was significantly positively correlated with soil temperature and moisture and these two factors accounted for 72%-97% and 74%-82% of variation in Rs, respectively. The soil respiration temperature sensitivity (Q₁₀) was between 2.27 and 4.16 and N addition reduced Q₁₀ except in the N8 treatment.     

科尔沁沙地3种灌木凋落物分解速率及其与关键气象因子的关系

选取科尔沁沙地3种代表性灌木（差不嘎蒿、黄柳、小叶锦鸡儿）作为研究对象,采用网袋法对其凋落物进行研究,每月取样测试,结合试验期间当地气象资料,对凋落物在不同类型沙丘、不同深度的分解率进行相关分析。结果表明,生长季节内,放置在地表的凋落物在固定沙丘上的分解率大于其在流动沙丘上的分解率,而在冬春季节却相反;凋落物在地下10 cm深处的分解普遍快于地表;经过一年的分解,差不嘎蒿的分解率大于另两种植物,以固定沙丘地表放置为例,其最终分解率为53.6%,大于小叶锦鸡儿的28.5%及黄柳的21%;降水对凋落物的分解影响较地温更大。     

养分和水分添加后沙质草地不同功能群植物地上生物量变化对群落生产力的影响

以典型沙质草地为研究区域,通过养分和水分添加控制试验,研究了群落尺度上生产力的变化及其对不同养分和水分处理响应的差异。从不同功能群植物地上生物量对养分和水分响应分异的角度揭示群落尺度初级生产力的变化机理。结果显示:(1)单纯的氮素、磷素、水分添加对群落生产力的影响不明显,只有养分和水分交互作用才能显著增加群落生产力。氮素添加×冬季增雪、氮素添加×夏季增雨、磷素添加×夏季增雨处理使得群落生产力比对照分别提高了85.1%、107.9%、57.2%。(2)氮素添加×冬季增雪处理后群落生产力比磷素×冬季增雪处理高出86.7%,表明虽然水分添加提高了植物对氮素与磷素的利用效率,但水分添加后植物对氮素的利用效率更高。(3)不同功能群植物地上生物量对养分和水分添加的响应程度不一致。总体而言,养分和水分添加对禾本科植物生物量的影响最明显,对杂类草植物生物量的影响不明显。单纯磷素添加明显降低了群落中禾本科植物的生物量,比对照低61.9%;冬季增雪、夏季增雨增加了群落中豆科植物的生物量,与对照相比分别增加了193.3%、220.5%;氮素添加×冬季增雪、氮素×夏季增雨显著增加了禾本科植物的生物量,分别比对照增加了80.4%、91.6%。     

氮素添加对黄土高原荒漠草原草本植物物种多样性和生产力的影响

为了解大气氮沉降对荒漠草原植物物种多样性和生产力的影响,在黄土高原荒漠草原区进行了氮素添加试验,研究了氮素添加量对草本植物物种多样性和植物生产力的短期影响.结果表明:随氮素添加量的增加,群落Margalef物种丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数显著减小,中,高水平氮素添加处理下,群落Margalef物种丰富度指数和Shannon-Wiener 多样性指数分别比对照下降了39.14%、47.07% 和25.57%、31.52%.随氮素添加量的增加,主要优势植物种相对重要值增大;处于弱势的伴生植物种在氮素添加后从群落中消失.氮素添加后,群落生产力显著提高,尤其是低水平氮添加时生产力增加量最大.氮素增加在短期内即可以提高黄土高原荒漠草原草本植物群落生产力,促进优势种群的生长,抑制不占主要地位的伴生种的生长,改变物种组成并降低物种多样性.     

氮素和水分添加对贝加尔针茅草原土壤氨氧化微生物群落结构的影响（英文）

应用PCR-DGGE技术研究了连续2年氮素、水分添加处理对贝加尔针茅草原土壤氨氧化细菌(AOB)16S r RNA基因和古菌(AOA)amo A基因遗传多样性的影响。结果表明,土壤硝化势在水分添加低氮(N30)和非水分添加高氮(N300)处理下较对照显著升高(P0.05),在水分添加高氮(N200、N300)处理下较对照急剧下降(P0.05)。不同处理下氨氧化细菌的群落结构变化较氨氧化古菌敏感,氮素添加显著改变了氨氧化微生物的群落结构,在高氮素处理下,氨氧化细菌的多样性指数有下降的趋势,而古菌的多样性则有升高的趋势,表明氨氧化古菌在高氮素下生长比较活跃。发育树分析的结果表明,非水分添加处理下,氨氧化细菌的群落由亚硝化螺菌属的Cluster 1、Cluster 3和Cluster 4组成,水分添加处理下由亚硝化螺菌属Cluster 3、Cluster 4和亚硝化单胞菌属的Cluster 6组成,而氨氧化古菌群落在水分添加处理下主要由泉古菌门的Cluster 1、Cluster 2和water lineage组成,在非水分添加处理下主要由泉古菌门的Cluster 1、Cluster 2和Cluster 5组成,两种水分输入机制下,氨氧化微生物群落的不同组成说明,水分在调节氨氧化微生物群落结构方面有重要作用。此外,氨氧化细菌群落多样性与全氮,NH4+和NO3-的含量呈显著负相关,而古菌群落与其呈显著正相关,说明氨氧化细菌与古菌对氮素和水分添加有不同的且互补的反应机制。     

外源氮输入对沼泽湿地小叶章枯落物性质及其早期分解的影响

在三江平原沼泽湿地,选取典型湿地植物小叶章(Calamagrostis angustifolia)为研究对象,对比研究了连续施氮[24g/(m2·a)]3a的小叶章立枯物(N24)与自然条件下形成的立枯物(CK)的差异;并采用分解袋法对此2种小叶章枯落物的早期分解过程进行了研究。结果表明,施氮处理下小叶章立枯物的氮、磷含量均高于CK,但碳含量显著降低(n=3,p<0.05)。施氮处理下形成的小叶章枯落物的分解速率明显大于CK,分解160d后两者的失重率分别为初始值的31.13%(N24)和28.50%(CK)。分解过程中,2种处理下枯落物有机碳的绝对含量都表现为净损失;其氮、磷浓度的变化趋势大致相同,分解160d后均发生了氮、磷的净释放,其中,N24的氮、磷净释放量分别是CK的64.91和2.11倍。外源氮输入影响下小叶章枯落物C/N和C/P值的降低,加快了该枯落物的分解速率,从而影响土壤有机质的累积和CO2的排放;而该枯落物分解过程中营养元素释放量的增大,还可能会影响土壤其它营养元素可利用性。