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模拟氮沉降和降雨量改变对华西雨屏区常绿阔叶林土壤有机碳的影响

生态学报杂志|向元彬; 周世兴; 肖永翔; 胡庭兴; 涂利华; 黄从德 四川农业大学林学院; 四川省林业生态工程省级重点实验室; 成都611130

从2013年11月至2015年12月,通过原位试验,在华西雨屏区常绿阔叶林内设置了对照(CK)、氮沉降(N)、减雨(R)、增雨(A)、氮沉降+减雨(NR)、氮沉降+增雨(NA)6个处理水平,研究了模拟氮沉降和降雨量改变对常绿阔叶林土壤有机碳的影响。结果表明:华西雨屏区常绿阔叶林土壤各土层有机碳含量表现为夏季较高,春冬季较低,0—10am土层有机碳含量高于10—20cm土层。从各处理土壤有机碳含量的平均值来看,0—10cm土层土壤有机碳含量高低顺序表现为:R〈NR〈CK〈A〈N〈NA:10-20cIn土层表现为:R〈NR〈A〈CK〈NA〈N。模拟氮沉降和增雨处理促进了华西雨屏区常绿阔叶林土壤有机碳的累积,模拟减雨抑制了土壤有机碳的累积。常绿阔叶林0-10cm土层土壤C/N值显著高于10—20am,土壤C/N值随土层加深而呈现出增加的趋势,降雨使土壤C/N降低,增雨使土壤C/N增高。同一氮沉降条件下,增雨处理增加了土壤有机碳的含量,减雨处理减少了土壤有机碳的含量;同一降雨条件下,氮沉降增加土壤有机碳的含量。氮沉降和降雨对土壤可溶解性有机碳和微生物生物量碳含量产生显著影响(P〈O.05),对土壤活性碳含量影响不显著(P〉0.05);其交互作用对土壤有机碳、可溶解性有机碳、微生物生物量碳和活性碳含量影响不显著(P〉0.05)。

【分 类】
  • 期刊
  • >
  • 自然科学与工程技术
  • >
  • 基础科学
  • >
  • 物理学
【关键词】
  • 氮沉降
  • 降雨量改变
  • 土壤有机碳
  • 常绿阔叶林

生态学报 文档目录

生态学报杂志研究论文

高寒干旱草原披针叶黄华植物群落土壤种子库与地上植被的关系

摘要:以祁连山高寒干旱退化草地披针叶黄华(Thermopsislanceolate)群落为研究对象,采取野外调查取样和室内分析相结合的方法,对群落土壤种子库与地上植被的关系进行了对比研究。结果表明:地上植被物种共调查出15种,土壤种子库检测出植物18种,地上植被阿尔泰针茅(S.krylovii)、赖草(A.dasystachys)和扁穗冰草等可食草以及不食草披针叶黄华和阿尔泰狗哇花(H.altaicus)优势度明显,其它物种不明显;土壤种子库与地上植被物种组成的相似性程度较低;土壤种子库与地上植被中可食草的物种数多于不食草,土壤种子库的物种数均不小于地上植被中的物种数,地上植被中存在而未在土壤种子库中检测到的可食草物种有阿尔泰针茅和赖草,土壤种子库中存在而地上植被中未被发现的物种有早熟禾(P.annua)、灰绿藜(C.glaucum)、碱韭(4.polyrhizum)、酸模(R.patientia)、独行菜(Lapetalum)和秦艽(G.macrophylla);原生禾草物种在可食草功能群中生物量所占比例较低,毒杂草物种生物量所占比例增加显著,而土壤种子库的数量百分含量较低;可食草与不食草的生物量在植被梯度下的变化呈显著负相关(r=-0.940,P=0.018),而土壤种子库密度变化无相关性;可食草生物量变化与其土壤种子库密度变化不相关,不食草生物量变化与其土壤种子库密度的增加呈显著正相关(r=0.902,P=0.036)。
4619-4626

滨海盐渍土壤中不同类型盐生植物富集镉的效应

摘要:为了利用被镉污染的滨海盐渍土壤,通过实验对比分析3种不同类型盐生植物对盐渍土中镉的富集效应,以期初步探明不同类型盐生植物在镉污染盐渍土壤修复中的效果。选择的3种盐生植物类型是:聚盐盐生植物.泌盐盐生植物和避盐盐生植物。通过温室盆栽实验,将植物在不同镉含量的盐渍土壤中种植培养60d,测定和分析不同类型盐生植物对镉的生物浓缩因子、转移系数以及植株内地上部分和根部生物量和镉含量的变化。结果表明,不同镉含量的土壤对碱蓬和芦苇的生长影响较小,对二色补血草的生长影响较大。不同镉含量的土壤中,芦苇地上部分镉的生物浓缩因子变化差异不显著,并且其地上部分吸收镉的百分率较高。碱蓬和芦苇的转移系数大于二色补血草的转移系数,并且碱蓬的转移系数在不同镉含量的土壤中变化不显著;二色补血草的转移系数随着土壤中镉含量的增加而显著增大。3种盐生植物中,碱蓬最具修复镉污染盐渍土壤的潜力,这可能和它是聚盐盐生植物的生理类型有关。芦苇整个植株的地上部分富集镉的总量在3种植物中是最高的,因此.芦苇在镉含量较低时也可以做为镉污染盐渍土壤的修复材料。
4656-4662

模拟氮沉降和降雨量改变对华西雨屏区常绿阔叶林土壤有机碳的影响

摘要:从2013年11月至2015年12月,通过原位试验,在华西雨屏区常绿阔叶林内设置了对照(CK)、氮沉降(N)、减雨(R)、增雨(A)、氮沉降+减雨(NR)、氮沉降+增雨(NA)6个处理水平,研究了模拟氮沉降和降雨量改变对常绿阔叶林土壤有机碳的影响。结果表明:华西雨屏区常绿阔叶林土壤各土层有机碳含量表现为夏季较高,春冬季较低,0—10am土层有机碳含量高于10—20cm土层。从各处理土壤有机碳含量的平均值来看,0—10cm土层土壤有机碳含量高低顺序表现为:R〈NR〈CK〈A〈N〈NA:10-20cIn土层表现为:R〈NR〈A〈CK〈NA〈N。模拟氮沉降和增雨处理促进了华西雨屏区常绿阔叶林土壤有机碳的累积,模拟减雨抑制了土壤有机碳的累积。常绿阔叶林0-10cm土层土壤C/N值显著高于10—20am,土壤C/N值随土层加深而呈现出增加的趋势,降雨使土壤C/N降低,增雨使土壤C/N增高。同一氮沉降条件下,增雨处理增加了土壤有机碳的含量,减雨处理减少了土壤有机碳的含量;同一降雨条件下,氮沉降增加土壤有机碳的含量。氮沉降和降雨对土壤可溶解性有机碳和微生物生物量碳含量产生显著影响(P〈O.05),对土壤活性碳含量影响不显著(P〉0.05);其交互作用对土壤有机碳、可溶解性有机碳、微生物生物量碳和活性碳含量影响不显著(P〉0.05)。
4686-4695

模拟气候变化背景下铁输入对小兴凯湖狭叶甜茅生理生态的影响

摘要:富铁地下水从农田流人湿地生态系统是近些年来湿地所面临的环境问题之一,在气候变化背景下更为复杂。通过湿地微生境人工模拟实验,研究铁输入、温度和水位3因素对兴凯湖湿地植物优势物种——狭叶甜茅(Glyceriaspiculosa(Fr.Schmidt.)Rosh.)整个生长周期生理生态的影响。对狭叶甜茅的株高、叶片数目、基茎、叶面积,叶片叶绿素a、b,地上生物量及其总氮(TN)、总碳(Tc)、总磷(TP)、总铁(TFe)含量的分析测试结果表明:(1)温度为主要影响因素,降温2℃效果明显且对株高、叶片数目和叶面积最显著。对照温度处理叶绿素a、b值最大,主要为生长速度相对缓慢而造成叶绿素聚集在细胞中导致浓度较高。(2)水位对狭叶甜茅基茎、地上部分总铁含量影响最显著,5cm淹水处理更有利于地上部分总铁含量富集。(3)3个铁输入强度对狭叶甜茅生理生态各指标没有达到显著水平。综合各指标特征加权分析表明,温度升高对其生长产生不利影响,降温2℃处理植物表现出良好的适应性,淹水及铁输入条件下其生长状况显著增强,以目前小兴凯湖外源铁输入强度情况下湿地植物铁含量会有所增加。可以推测,在全球变暖趋势下,狭叶甜茅这种对气候变化敏感的物种,其生存将面临一定的威胁。
4725-4733

内生真菌对氮添加羽茅根际土壤特性和微生物群落的影响

摘要:内生真菌不仅能改变与其共生植物的生理和生长指标,还可通过宿主植物间接对土壤的理化性质和微生物群落结构产生影响。以天然禾草——羽茅(Achnatherum sibiricum)为研究材料,探究在不同施氮水平下,内生真菌的种类对不同基因型的宿主植物根际土壤理化性质和微生物群落产生何种影响。结果表明,内生真菌侵染显著提高了羽茅根际土壤的pH值和微生物总量,但降低了土壤中真菌与细菌的比值。同时,土壤的pH值还受到了内生真菌种类的影响,其中感染Epichloe sibirica的羽茅根际土壤pH显著高于感染Epichloe gansuense-1的羽茅,而感染Epichloe gansuense-2的羽茅根际土壤pH与感染E. gansuensis-1、E. sibirica菌的羽茅相比没有显著差异。另外,内生真菌感染与否、内生真菌种类、施氮量以及宿主植物基因型对土壤总碳、总氮、微生物及碳矿化能力均无显著影响。
4299-4308

1982-2010年中国草地净初级生产力时空动态及其与气候因子的关系

摘要:植被净初级生产力(NPP)及其与气候变化的响应研究是全球变化的核心内容之一。论文基于长时间序列遥感数据和气象数据,通过光能利用率模型(Carnegie-Ames-Stanford approach, CASA模型)模拟了1982-2010 年中国草地NPP,进而分析其时空变化特征及其与气候水热因子的相关性。结果表明:(1)1982-2010年中国草地年平均NPP为282.0 gC m^-2a^-1,年总NPP的多年平均值为988.3 TgC;空间分布上呈现东南部高西北部低的特征。(2)近30年中国草地NPP增加速率为0.6 gC m^-2a^-1,呈增加趋势的面积占中国草地总面积的67.2%;总体上,中国草地NPP呈极显著和显著增加的比例(35.8%、8.0%)大于呈极显著和显著减少的比例(5.8%、4.8%);NPP明显增加的区域主要包括青藏高原西部、阿拉善高原、新疆西部;明显降低的区域主要分布在内蒙古地区;不同年代际和不同草地类型的NPP变化趋势差异明显。(3)草地NPP与降水量的相关性高于与温度的相关性。不同草地类型NPP对气温、降水量的响应程度不同,其中温性荒漠草原 、温性草原、温性草甸草原的NPP与降水量均达到显著正相关(P〈0.05)。
4335-4345

新月形沙丘稳定性机理——以甘肃河西沙区为例

摘要:新月形沙丘是一种重要的沙丘类型,一般存在于绿洲边缘。研究新月形沙丘的稳定性,对于揭示绿洲缘的风沙运动规律有重要学术价值,而到目前新月形沙丘的稳定性还是沙漠生态学领域中一个的尚未解决的科学问题。以河西沙区新月形沙丘为例,通过调查其分布环境、测定沙丘各部位风速和风蚀积沙等,分析了新月形沙丘顶部稳定机理。结果表明:1)甘肃河西沙区的新月形沙丘分布在沙漠边缘的下风向,一般为斑块状分布。分布区域为平坦的沙粘质或沙砾质滩地,丘间地较为开阔且具有明显的主风向。2)主风向(NW)过程是新月形沙丘顶点与沙脊线重合的过程,也是新月形沙丘前移和高度降低的过程;反主风向(SE)过程是新月形沙丘顶点与沙脊线分离的过程,也是新月形沙丘背风坡上部风蚀与沙丘增高的过程。3)新月形沙丘越高大,两翼越长、夹角越小。4)较为开阔的前后滩地是新月形沙丘及新月形沙丘链存在所必须的环境条件,相对单一的主风向是新月形沙丘及新月形沙丘链维持其稳定性的关键因子,反向风及两翼的廊道效应是新月形沙丘增高增大的关键因子,主、反两个方向的风速及其分布频率是控制该区域新月形沙丘及新月形沙丘链高度的限制因子。
4375-4383

意杨苗木耗水特征与水分利用效率

摘要:研究杨树耗水量的变化特征、水分利用效率及其影响因子对杨树生理生态研究、造林树种的选择和林业生态工程建设具有重要的指导价值。以意杨(Populus euramevicana cv.'I-214’)为研究对象进行盆栽试验,设定了4个处理组,分别为T1处理组(种植意杨,密封处理),T2处理组(种植意杨,非密封处理),T3处理组(不种植意杨,非密封处理),C处理组(不种植意杨,密封处理),定量分析了意杨耗水规律、水分利用效率及土壤蒸发量与植株生理特性、气象环境因子之间的关系。结果表明:(1)4个处理组耗水量变化曲线均呈"单峰型",且在7月份达到最大值,2月份降到最低值。(2)栽植意杨的土壤水分蒸发量占总耗水量的15.9%,全年波动状态稳定,本底流失量占30.4%。(3)在地表覆盖物下的意杨蒸腾耗水量占总耗水量的53.7%,年变化曲线为单峰型;栽培意杨的土壤水分总流失量是不栽培意杨土壤总流失量2.77倍;在裸地上种植意杨的土壤水分总蒸发量仅比没有意杨的裸地土壤多流失7.9%水分。(4)在有地表覆盖物下和裸地上的意杨叶面平均蒸腾强度分别为30.8 g cm^-2 a^-1,9.5 g cm^-2 a^-1;平均每克生物量耗水量为39.61 g。综上所述,意杨具有很强的蒸腾耗水能力,种植意杨可能会造成造林地区土壤水分大量流失,使该地区深层土壤干燥化,不利于土壤储水调节作用的发挥。
4414-4422
生态学报杂志景观生态学研究进展专栏

景观生态网络研究进展

摘要:作为生态学重要的概念与方法,生态网络是景观生态学研究的热点问题,也是耦合景观结构、生态过程和功能的重要途径。景观生态网络对于保护生物多样性、维持生态平衡、增加景观连接度具有重要意义。从景观生态网络的相关理论、研究进展、研究方法模型等进行分析,并对其应用前景进行展望,主要介绍了传统景观格局分析、网络分析、模型模拟等方法的适用性与特点,并分析了景观生态网络在城市景观格局优化、自然保护区规划、生物多样性保护、土地规划等领域的应用,最后提出了研究的主要问题。
3947-3956

人为热排放对城市热环境的影响研究展望

摘要:全球范围的城市扩张和能源消耗.导致人为热在不同时间和空间尺度上影响地表热环境.人为热排放与城市热岛的关系受到广泛关注。通过国内外文献总结源清单法、数值模拟法和能量平衡方程等3种人为热估算方法的优缺点,评价人为热研究在城市、区域和全球尺度的主要进展和区别,归纳出现有研究在城市尺度多关注人为热的时间动态变化,区域和全球尺度研究则更关注人为热的空间差异,以及人为热对于全球变暖的贡献和人类的适应对策。从中发现人为热研究中存在的问题和不足,包括研究尺度和研究方法匹配性、研究结果的验证和比较、人为热排放与景观功能的联系、人为热排放强度和周期对气温的影响机制等。根据现存问题提出多学科集成、人为热与景观功能耦合、时空尺度选择、数据获取等4个方面的建议,有助于在理论和方法方面深化和拓展城市人为热研究。
3991-3997

无人机遥感技术在景观生态学中的应用

摘要:野外数据的获取是生态学研究的挑战之一,而通过遥感技术能够实现对地球表面的多面立体观测,获取丰富多样的空间信息数据,开展从微观到宏观不同尺度上的景观单元(包括物种、种群、群落、生态系统等)的空间关系研究。传统卫星遥感影像受空间和时间分辨率的限制,难以满足局域尺度或者时间序列上的景观空间生态学研究需求。无人机遥感技术为生态学研究的野外数据获取提供了一种新方法.以其灵活、高效、简便等特点弥补了传统卫星遥感的空间分辨率低、重访周期长、云雾影响等方面的不足,在景观空间生态学研究中受到越来越多的关注。简要介绍无人机类型及其搭载常见的传感器类型,分别从不同尺度的景观单元,即物种、种群、群落以及生态系统水平上探讨其应用进展,并指出当前无人机技术在景观生态学研究中存在的挑战与困难,同时展望了未来可能的研究热点,以期对今后无人机遥感技术在景观生态学领域的应用研究有所启发。
4029-4036
生态学报杂志研究论文

去除根系和凋落物对滨海沙地3种防护林土壤碳氮库的短期影响

摘要:以福建长乐滨海沙地上3种人工林(尾巨桉、纹荚相思、木麻黄)土壤为研究对象,设置去除凋落物、去除根系和对照3种处理,观测1年后分析改变地上、地下有机质输入对沙地土壤碳氮储量、可溶性有机碳(DOC)氮(DON)和微生物量碳(MBC)氮(MBN)的影响。结果表明:不同树种人工林间土壤碳氮储量无显著差异;不同树种人工林间土壤活性碳氮组分差异显著,木麻黄土壤DOC含量显著高于纹荚相思.纹荚相思土壤DON显著高于木麻黄和尾巨桉,尾巨桉土壤MBN显著高于木麻黄和纹荚相思。改变地上地下有机质输入对滨海沙地土壤碳氮库有显著影响且这种影响随树种而异。去除凋落物后纹荚相思、木麻黄土壤碳储量分别下降38.0%、25.1%,氮储量分别下降12.9%、12.5%;去除凋落物后尾巨桉、纹荚相思、木麻黄土壤DOC分别下降37.5%、30.6%、52.9%,MBC分别下降31.0%、56.9%、29.7%,MBN分别下降50.7%、34.9%、42.2%;去除根系后尾巨桉、纹荚相思土壤MBC分别下降57.7%、15.4%。回归分析显示,滨海沙地土壤DOC、MBC与土壤碳储量呈显著正相关,土壤DOC和MBC分别能够解释土壤碳储量变化的47.7%和57.7%。研究表明:树种通过调控地上、地下输入影响可溶性有机碳氮和微生物量碳氮,进而影响土壤碳氮库。
4061-4071
生态学报杂志专论与综述

丛枝菌根真菌的生态分布及其影响因子研究进展

摘要:丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)共生体系对于植物适应各种逆境胁迫具有重要积极作用。AM真菌还能够通过根外菌丝网络调节植物群落结构和演替,深刻影响生态系统结构和功能的稳定性。AM真菌生态生理功能的发挥主要取决于其生态适应性,明确AM真菌在不同环境中的多样性、生态适应性以及对各种生态因子的响应机制,是AM真菌资源管理、功能发掘与利用的前提。迄今为止,有关各种生态因子对AM真菌多样性的影响已有不少研究,但是AM真菌生态分布及其形成机制仍缺乏系统的研究和理论分析。综述了生物因子和非生物因子对AM真菌生态分布的影响,结合大型生物空间分布理论探讨了AM真菌生态分布规律和建成机制,分析了当前本研究领域所存在的问题和动向,以期推动相关研究进展。
3597-3606
生态学报杂志研究论文

施氮肥对华北平原土壤氨氧化细菌和古菌数量及群落结构的影响

摘要:利用荧光定量PCR、末端限制性片段长度多样性(T-RFLP)和基因克隆文库技术,比较了4种施氮水平(不施氮肥,0 kg N/hm^2,CK;施低水平氮肥,75 kg N/hm^2,N1;施中水平氮肥,150 kg N/hm^2,N2;施高水平氮肥,225 kg N/hm2,N3)下华北平原地区小麦季表层(0-20 cm)土壤总细菌、氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)的丰度和群落结构。结果表明,土壤总细菌、AOB和AOA数量分别在每克干土5.74×109-7.50×10^9、8.89×10^6-2.66×10^7和3.83×10^8-7.78×10^8之间。不同施氮量土壤AOA数量均高于AOB数量,AOA/AOB值在81.72-14.38之间。增施氮肥显著显著提高AOB数量(P 〈 0.05),对总细菌和AOA数量的影响不显著(P 〉 0.05)。与CK相比,处理N1、N2和N3中AOB数量分别提高了0.64、1.50和1.99倍。增施氮肥显著改变了AOB和AOA的群落结构,且不同施氮量处理中AOB群落结构差异更大。系统进化分析显示,施氮肥小麦土壤AOB主要为Nitrosospira属类群,分布在Cluster 3的两个分支中;AOA分布在Cluster S的4个分支中。相关性分析显示,AOB数量与全氮和铵态氮含量呈显著正相关关系,与土壤pH和碳氮比呈显著负相关关系(P 〈 0.05);AOA数量与硝态氮含量和土壤pH呈显著正相关关系,与铵态氮含量呈显著负相关关系(P 〈 0.05)。研究结果表明:增施氮肥可显著改变华北平原地区碱性土壤AOB数量与群落结构,该地区小麦土壤中AOB比AOA对氮肥响应更敏感。
3636-3646

北京典型绿化树种幼苗光合特性对硬化地表的响应

摘要:以北京典型绿化树种油松(Pinus tabulaeformis)、白蜡(Fraxinus chinensis)和元宝枫(Acer truncatum)幼苗为试验材料,设置透水硬化地表、不透水硬化地表和对照3个水平的地表类型,通过监测地表温度、土壤含水量(20cm)和光合参数等指标,分析3种树木叶片光合特性对硬化地表的响应特征。结果表明:城市硬化地表极显著地提高了地表温度(P〈0.01),表现为透水地表〉不透水地表〉对照;不透水地表极显著地降低了3种树木土壤含水量(P〈0.01);透水地表极显著地提高了油松和元宝枫土壤含水量(P〈0.01)。两种硬化地表下油松、元宝枫和不透水地表下白蜡幼苗叶片的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度降低,株高和基径生长受到抑制。硬化地表对油松和元宝枫的影响主要源于硬化地表形成的高温胁迫,对白蜡的影响主要源于不透水地表形成的干旱胁迫。因此,在配置和种植城市绿化植物时,为缓解硬化地表对城市树木生长发育的不利影响,应选择适应高温和干旱的植物,并采取降温和灌溉措施来降低硬化地表的影响。
3673-3682

退化中的长白山西坡灌木苔原优势种分布差异

摘要:长白山苔原带植被正在发生显著变化,灌木苔原中灌木植物分布范围萎缩,重要值下降。通过样方调查数据,分析灌木苔原中优势种的变化,灌木分布格局和灌木群落结构特征沿海拔的差异,旨在揭示长白山灌木苔原退化的区域差异,为明确其退化机理提供基础数据。研究表明:(1)长白山西坡灌木苔原退化严重,多种革本植物已经侵入,并成为优势种。目前7个优势种中灌木仅占2席.草本植物占据5席,与1979年的样方调查结果相比灌木优势种的数量和地位都明显下降。7个优势种均为聚集分布,各优势种分布呈现斑块化、分离化,统一的灌木苔原面临解体;大部分灌木苔原群落中,出现了草本层,苔原带下部灌木苔原中草本层高于灌木层,物种组成和群落形态接近草木苔原。(2)灌木在各海拔均仍有广泛分布,但其空间分布格局明显不同。在海拔2300m以下,灌木的分布产生较强的聚集现象,特别是在海拔2100m以下这种聚集分布现象更为突出;在海拔2300m以上灌木的聚集程度较弱。(3)长白山西坡灌木苔原退化的区域分异明显,在海拔2100m以下灌木苔原退化严重,成为草一灌苔原;在海拔2100-2300m之间,灌木苔原退化较严重,成为灌.草苔原;在海拔2300m以上,退化较轻,仍为灌木苔原。由此推断,长白山西坡灌木苔原的退化机理应包括两个方面:草本植物入侵,种间竞争导致灌木退化,以及环境变化导致灌木退化,二者皆可能是全球气候变化的结果。
3716-3723

期刊名称:生态学报

期刊级别:统计源期刊

期刊人气:4241

杂志介绍:
主管单位:中国科学技术协会
主办单位:中国生态学会
出版地方:北京
快捷分类:生物
国际刊号:1000-0933
国内刊号:11-2031/Q
邮发代号:82-7
创刊时间:1981
发行周期:半月刊
期刊开本:A4
下单时间:1-3个月
复合影响因子:2.19
综合影响因子:2.321
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