分类： 农、林、牧、渔 >> 农业基础学科 提交时间： 2017-11-09 合作期刊: 《中国生态农业学报》
摘要： 本文选取我国中亚热带杉木人工林土壤进行短期增温以及减少50%降雨试验, 利用光谱技术研究增温及减少降雨对土壤可溶性有机质(DOM)数量和结构的影响。试验设对照(CT)、增温(W, 土壤温度增高5℃)、减少降雨(P, 自然降雨量减少50%)、增温与减少降雨交互作用(WP)4 种处理。结果表明: 1)增温增加了土壤可溶性有机碳(DOC)数量,使DOM 的芳香性指数和腐殖化指数减小, 结构变得简单易于分解; 0~10 cm 土层的土壤DOM 含有较多的烷烃, 酯类物质较少; 10~20 cm土层的DOM则含有较多的碳水化合物。2)减少降雨使土壤水分相对减少, 土壤DOC的数量降低。0~10 cm土层土壤DOM的芳香性指数和腐殖化程度降低, DOM含有大量的烷烃; 而10~20 cm 土层土壤DOM的芳香性指数和腐殖化指数升高, 碳水化合物少。减少降雨处理使土壤可溶性有机氮(DON)数量增加。3)增温和减少降雨的交互作用增加了DOC 和DON 的数量, 降低了DOM 的芳香化程度和腐殖化程度; 使0~10 cm 土层的DOM 含有较多的碳水化合物, 而10~20 cm 土层的DOM 碳水化合物较少。4)对于0~10 cm 土壤, 增温对土壤DOM 的数量及结构的 作用最强; 随着土壤深度增加到10~20 cm, 减少降雨的作用逐渐明显, 其对DOM 结构的影响也达到显著水平。温度及降水对DOM 的数量及化学结构的变化具有重要意义, 该研究结果可以为阐释全球气候变化背景下土壤DOM 的动态周转及预测未来森林土壤碳氮的变化趋势提供科学依据。
分类： 农、林、牧、渔 >> 农业基础学科 提交时间： 2017-11-09 合作期刊: 《中国生态农业学报》
摘要： 本文选取我国中亚热带杉木人工林土壤进行短期增温以及减少50%降雨试验, 利用光谱技术研究增温及减少降雨对土壤可溶性有机质(DOM)数量和结构的影响。试验设对照(CT)、增温(W, 土壤温度增高5℃)、减少降雨(P, 自然降雨量减少50%)、增温与减少降雨交互作用(WP)4 种处理。结果表明: 1)增温增加了土壤可溶性有机碳(DOC)数量,使DOM 的芳香性指数和腐殖化指数减小, 结构变得简单易于分解; 0~10 cm 土层的土壤DOM 含有较多的烷烃, 酯类物质较少; 10~20 cm土层的DOM则含有较多的碳水化合物。2)减少降雨使土壤水分相对减少, 土壤DOC的数量降低。0~10 cm土层土壤DOM的芳香性指数和腐殖化程度降低, DOM含有大量的烷烃; 而10~20 cm 土层土壤DOM的芳香性指数和腐殖化指数升高, 碳水化合物少。减少降雨处理使土壤可溶性有机氮(DON)数量增加。3)增温和减少降雨的交互作用增加了DOC 和DON 的数量, 降低了DOM 的芳香化程度和腐殖化程度; 使0~10 cm 土层的DOM 含有较多的碳水化合物, 而10~20 cm 土层的DOM 碳水化合物较少。4)对于0~10 cm 土壤, 增温对土壤DOM 的数量及结构的 作用最强; 随着土壤深度增加到10~20 cm, 减少降雨的作用逐渐明显, 其对DOM 结构的影响也达到显著水平。温度及降水对DOM 的数量及化学结构的变化具有重要意义, 该研究结果可以为阐释全球气候变化背景下土壤DOM 的动态周转及预测未来森林土壤碳氮的变化趋势提供科学依据。
分类： 生物学 >> 生态学 提交时间： 2018-06-09 合作期刊: 《生态学报》
摘要： 可溶性有机质（Dissolved organic matter，DOM）作为土壤可溶性有机碳的重要来源，进入土壤之后通过改变土壤微生物数量和活性影响土壤矿化。DOM输入对土壤微生物呼吸和熵值的研究多集中在表层土壤，但对深层土壤微生物呼吸和熵值的影响关注较少。通过室内培养实验（120 d）研究米槠（Castanopsis carlesii）鲜叶DOM添加对表层土壤（0-10 cm）和深层土壤（40-60 cm）微生物呼吸及其土壤代谢熵和微生物熵的影响，为揭示DOM输入对亚热带森林土壤碳过程的影响提供理论依据。结果表明，在培养第1天，添加DOM的表层和深层土壤CO2瞬时排放速率均显著高于对照（P P qCO2）显著低于对照的深层土壤和DOM添加处理的表层土壤qCO2（P P < 0.05），而DOM添加处理的表层土壤、对照的表层土壤与深层土壤的微生物熵分别是培养第3天的68%、79%和21%，说明DOM添加提高了深层土壤质量。
分类： 生物学 >> 生态学 提交时间： 2018-05-10 合作期刊: 《生态学报》
摘要： 温度和水分影响森林生态系统的结构与功能，而全球变暖和降雨格局的改变是未来气候变化的趋势。我国中亚热带地区森林覆盖率大，碳库丰富，可溶性有机质（DOM）作为森林生态系统的重要组成部分，气候变化对它的数量和组成具有重要的影响。本文对我国湿润亚热带地区杉木人工林土壤进行模拟增温以及隔离50%的降雨试验，利用光谱技术手段研究增温及隔离降雨对土壤可溶性有机质（DOM）的数量及其结构的影响。试验设对照（CK）、增温（W）、隔离降雨（P）、增温与隔离降雨的交互作用（WP）4种处理。结果表明，与对照相比，土壤增温后，0-10cm和10-20cm土层的土壤可溶性有机碳（DOC）和可溶性有机氮（DON）增加，但其芳香性指数和腐殖化程度降低，增温加速DOM的流失，不利于土壤有机质的稳定。季节变化影响土壤的环境，导致隔离降雨有使DOM的数量增加或减少的趋势；在旱季（2014年10月和2015年1月），隔离降雨降低了土壤DOM的数量，但其芳香性指数和腐殖化程度增加，而进入雨季（2015年4月），隔离降雨有使DOM增加的趋势，但其组分中的芳香化合物较少。增温和隔离降雨的交互作用在一定程度上促进DOM的产生，其结构比对照简单。温度和降雨对DOM的影响较为复杂，在全球气候变化背景下，只有长期对其进行观测并探讨其他因素带来的影响才能深入了解气候变暖和降雨格局的变化对土壤碳、氮的影响。
分类： 生物学 >> 生态学 提交时间： 2018-02-01 合作期刊: 《生态学报》
摘要： 气候变暖改变与土壤磷循环相关的生物地球化学过程，对陆地生态系统磷循环产生直接或间接影响。为研究亚热带地区杉木人工林土壤磷有效性对增温的响应，开展了模拟增温实验。实验设置对照组及增温组（5℃），经过1.5a的短期增温，对杉木人工林的土壤全磷、有机磷、微生物量磷、有效磷、酸性磷酸酶活性及相关土壤理化性质进行测定，结果表明：增温处理下，土壤酸性磷酸酶活性提高约1.5倍，土壤全磷、微生物量磷以及有机磷含量分别减少了6%、34%和12%，土壤有效磷含量增加25%。可见，短期增温通过提高土壤磷酸酶活性进而促进土壤有机磷矿化和降低土壤微生物固磷量，从而增加土壤磷有效性，但是增温导致潜在可利用的土壤微生物量磷大幅度的降低，将有可能加剧亚热带杉木人工林土壤磷限制。
分类： 生物学 >> 生态学 提交时间： 2017-03-08 合作期刊: 《生态学报》
摘要： 评估不同深度土壤的CO2通量是研究土壤碳动态的重要手段。目前有关皆伐火烧对森林土壤碳排放的影响研究仅局限于表层土壤，而对不同深度土壤碳排放影响鲜见报道。以米槠（Castanopsis carlesii）次生林（对照）及其皆伐火烧后林地为研究对象，利用非红外散射CO2探头测定土壤CO2浓度，并结合Fick第一扩散法则估算不同深度（0-80 cm）土壤CO2通量。结果表明：（1）皆伐火烧改变土壤向大气排放的表观CO2通量，在皆伐火烧后的2个月内土壤表观CO2通量显著高于对照68%；2个月后，土壤表观CO2通量低于对照37%。（2）皆伐火烧后，除10-20 cm的CO2通量提高外，其余各深度（0-10、20-40、40-60 cm和60-80 cm）的CO2通量均降低。同时，皆伐火烧改变不同土层对土壤呼吸的贡献率，降低0-10 cm土层的贡献率，提高10-20 cm土层的贡献率。（3）对照样地仅0-10 cm土壤CO2通量与温度呈显著指数相关，10-40 cm深度CO2通量则与土壤含水率呈显著线性相关。皆伐火烧后0-10 cm和10-20 cm处土壤的CO2通量均与温度呈指数相关。说明皆伐火烧改变了不同深度土壤CO2通量对于环境因子的响应。因此为准确评估和预测皆伐火烧对土壤与大气间碳交换的影响，应考虑皆伐火烧后不同时期土壤CO2通量的变化，以及不同深度土壤CO2通量对皆伐火烧的响应。
分类： 生物学 >> 生态学 提交时间： 2018-04-14 合作期刊: 《生态学报》
摘要： 在增温和氮沉降等气候变化背景下，土壤溶液养分元素供应是否平衡对加速或减弱土壤养分循环起着至关重要的作用。为探究增温和施氮对亚热带杉木人工土壤溶液养分动态的影响，分别于各样地的0-15、15-30cm和30-60cm土层安装土壤溶液采集器。利用真空泵的负压原理采集土壤溶液，对其有机组分及无机组分进行了两年的动态监测。结果显示：增温及增温+施氮显著增加了各土层溶解性总氮（DTN）及硝态氮（NO3-）浓度，而施氮促进了植被对其的大量吸收而未呈现显著的促进作用。整体而言，短期增温和施氮处理显著降低了可溶性有机碳（DOC）浓度，对土壤溶液K+、Ca2+、Na+、Mg2+等离子含量影响较小。但相比于施氮，增温对土壤溶液中矿质元素的影响远大于施氮。增温导致的土壤孔径增大，通透性增强可极大地促进Fe3+、Al3+淋溶，同时导致表层Na+、Mg2+离子含量显著降低。增温+施氮交互作用对土壤溶液各养分的影响存在叠加效应，但并不是增温和施氮单因子的简单累加，要深入了解土壤养分对未来气候变迁的内部机制需进一步长期监测。
分类： 生物学 >> 生态学 提交时间： 2018-03-30 合作期刊: 《生态学报》
摘要： 土壤酶在养分矿化过程中起着至关重要的作用，是预测土壤向植物提供养分能力的特殊传感器。土壤酶的催化、生产和降解速率受水分调节，而全球气候变暖所引起的降水减少将对中亚热带地区森林生态系统造成深刻影响，但是关于中亚热带杉木人工林土壤酶活性对降水变化响应的研究还是相对匮乏。通过隔离降雨模拟实验减少50%的降水，探究干湿两季中亚热带杉木人工林表层土壤的理化性质、胞外酶活性和有效养分对降水减少的响应。研究的胞外酶有：参与碳循环的β-葡萄糖苷酶（βG）、纤维素水解酶（CBH）、酚氧化酶（PHO）、过氧化物酶（PEO）。冗余分析结果显示：干季时的土壤酶活性主要是受土壤含水量、硝态氮和可溶性有机碳（DOC）的影响，湿季则主要受微生物量碳、DOC和铵态氮的影响。湿季的土壤酶活性总体大于干季的土壤酶活性。除了干季的酚氧化酶外，无论干季或是湿季，几乎所有土壤酶活性在降水减少后均有所提高，其中βG活性变化最为显著。这可能是因为中亚热带地区降水丰富，尽管进行了隔离降雨处理，但水分仍然未达到限制水平；也可能是酶活性对降水减少这种不利的环境变化做出的响应或适应策略。本研究也为未来气候变化降水减少下对预测碳循环和养分循环提供了一定的科学依据。
分类： 生物学 >> 生态学 提交时间： 2018-06-09 合作期刊: 《生态学报》
摘要： 气候变化下，不同生态策略的树种对环境变化有着不同的响应能力，影响其叶片淋溶产生的DOM（Dissolved organic matter）的数量和质量，进而影响土壤的养分循环。通过探究亚热带地区不同生态策略树种叶片DOM数量及光谱学特征的差异，评估不同数量和结构特征DOM输入到土壤对养分循环的影响。本研究选取6种树种鲜叶进行浸提，其中竞争型（Competitive，C）和忍耐型（Stress-tolerant，S）各3种（树参（Dendropanax dentiger），黄绒润楠（Machilus grijsii），黄牛奶树（Symplocos cochinchinensis（Lour.）），细柄阿丁枫（Altingia gracilipes），丝栗栲（Castanopsis fargesii）和罗浮栲（Castanopsis faberi））。通过溶解性有机碳（Dissolved organic carbon，DOC）、溶解性有机氮（Dissolved organic nitrogen，DON）表征DOM的数量特征，通过紫外吸收值（Special Ultraviolet-Visible Absorption，SUVA），腐殖化指标（Humification index，HIX）和傅里叶红外光谱（Fourier-transform infrared，FTIR）等光谱指标表征DOM质量特征。结果表明：不同生态策略树种的叶浸提液中可溶性有机碳浓度无显著差异，但是C策略树种浸提液中可溶性有机氮浓度大于S策略的DON浓度。此外，S策略的芳香化指数（Aromatic index，AI）和腐殖化指数（HIX）均高于C策略。C策略树种的发射荧光强度也高于S策略，说明C策略树种DOM腐殖化程度较低，易分解物质含量高；S策略难分解物质多，腐殖化程度较高。傅里叶红外光谱结果表明，各树种叶浸提的DOM存在相似的吸收峰，其中以H键键合的-OH伸缩振动最强且C策略树种结果相对简单，验证了荧光光谱的结果。总体而言，与C策略相比，S策略树种叶片浸提的DOM结构更复杂，养分含量更高。这可能是因为，S策略树种对环境变化具有更高的适应性。由于其DOM结构相对复杂，输入土壤后减缓土壤碳周转速率，在未来气候变化情景下，S策略树种可能有利于土壤碳汇的形成。
分类： 生物学 >> 生态学 提交时间： 2017-03-08 合作期刊: 《生态学报》
摘要： 为揭示全球变暖背景下杉木人工林幼苗与其伴生的其它植物间的对土壤养分的竞争关系和适应性，本研究采用埋设加热电缆进行土壤增温（+5℃）技术，在福建省三明市陈大国有采育场内建立杉木（Cunninghamia lanceolata）幼苗试验小区，包括对照（NW）与增温（WNW）处理（均不除草）。采用内生长环法与土钻法相结合，测定增温对杉木幼苗及伴生的其他植物（主要为山油麻Helicteres angustifolia、东南野桐Mallotus lianus）等细根生物量、呼吸、形态、及根组织氮浓度的短期影响。结果表明，（1）增温显著降低了杉木 < 1mm细根生物量，而显著增加了其他植物 < 1mm细根生物量。增温显著提高了其他植物 < 1mm细根的氮浓度，显著降低了其比根长（SRL）和比表面积（SRA）；同时降低了比根呼吸（参比温度18℃，SRR18），表明细根呼吸对增温产生了驯化现象。而增温对杉木细根的氮浓度没有显著影响，却显著提高了<1mm细根比表面积；同时增温对杉木SRR18没有显著影响，表明杉木细根呼吸没有产生驯化现象。（2）SRR18u与比根长间的关系受到增温的显著影响，但树种以及增温×树种的交互作用没有显著影响，表明杉木和其他植物细根竞争能力与维持成本间的平衡关系均受到增温的共同影响。综上结果显示，相较于杉木，伴生的其他植物在增温环境中对地下资源的竞争具有更强的优势，能通过增加细根生物量迅速抢夺吸收因增温而加速矿化的土壤养分，同时通过生理和形态的调整，减少根系单位质量的维持成本，从而提高其对全球变暖的适应性；而杉木在增温条件下面临其他植物的强烈竞争，细根生物量降低，处于不利地位，为了满足生长所需，需增大比根长和比根表面积，且因细根呼吸没有产生驯化现象，从而增加了细根单位质量的维持成本，说明杉木对全球变暖的适应性低于其他植物。该研究结果对于全球变暖下杉木人工林的管理具有重要意义。
分类： 生物学 >> 生态学 提交时间： 2018-05-10 合作期刊: 《生态学报》
摘要： 全球变暖引起陆地生态系统和整个生物圈一系列生态问题，未来全球平均气温的持续增加将使这些问题进一步加剧。目前增温、氮沉降和森林更新方式对中亚热带土壤氮磷等养分的影响已有部分研究，但增温对亚热带森林的氮磷耦合作用的影响仍然未知。以中亚热带杉木（Cunninghamia lanceolate）幼苗为研究对象，设置埋设电缆以加热土壤增温实验（增温幅度（5±0.5）℃），研究短期增温对土壤含水量、微生物生物量氮（MBN）、微生物生物量磷（MBP）、土壤氮磷养分，以及氮（N）、磷（P）耦合作用的影响。结果表明：短期增温对全氮、全磷无显著影响；增温第1年显著提高了有效氮、铵态氮（NH4+）和有效磷的含量，显著降低了MBN含量。增温第2年，土壤中有效磷、NH4+和MBP含量显著下降；短期增温虽然对土壤全N/P，有效N/P的影响不显著，但是增温使铵态氮/硝态亚硝态氮（NH4+/（NO3-+NO2-））显著降低；此外，增温显著降低了MBN/MBP，缓解了微生物对磷的限制。相关性分析表明，耦合作用不仅受N和P之间相互作用的影响，也受土壤温度、水分含量等其他因素的影响。研究表明，短期增温并未对中亚热带杉木人工幼林土壤氮磷耦合作用产生显著影响，但增温后降低了有效氮、有效磷的含量。因此，在未来全球变暖背景下，研究结果为中亚热带森林生态系统的的健康发展和科学管理提供重要的理论依据。
点击量
点击量
下载量
评论
