氮沉降对草原凋落物分解的影响

合集下载

氮沉降对凋落物分解的影响研究进展

氮沉降对凋落物分解的影响研究进展
3 C同位素研究凋落物分解, 注重凋落物分解对氮沉降与大气 C O 究, 氮沉降对凋落物分解影响研究的长期化, 采用1 2浓
度升高、 气候变暖、 降水变化、 紫外线辐射增强、 P沉降交互作用响应的研究。 关键词: 氮沉降, 凋落物分解, 基质质量, 全球变化, 交互作用 中图分类号: S 7 1 8 5 文献标识码: A D O I : 1 0 1 3 3 4 8 / j c n k i s j l y y j 2 0 1 4 0 1 0 0 7 文章编号: 1 0 0 1- 4 2 4 1 ( 2 0 1 4 ) 0 1- 0 0 3 5- 0 8
2 3 ] 生产迅速分解的高质量凋落物 [ 。
由之产生的土壤有效 N 含量的提高促进了植物生
1 1 ] 长, 结果增加了植物固定的碳 [ 。因此, 探讨森林凋
1 2 抑制机理 增加外源 性 N 降 低 凋 落 物 分 解 率 的 原 因 可 能 有: 1 ) 一些研究表明, 外源性 N会减少微生物的生物
第2 7卷 第 1期 2 0 1 4年 2月
世 界 林 业 研 究 Wo r l dF o r e s t r yR e s e a r c h
V o l 2 7 N o 1 F e b 2 0 1 4
氮沉降对凋落物分解的影响研究进展
卢广超 邵怡若 薛 立
( 华南农业大学林学院, 广州 5 1 0 6 4 2 )
3 2 ] 的分解。N沉降可抑制土壤动物的活性 [ , 过量 N
植物 凋 落 物 后, 分解速率比对照平均增加 4 6 %。 H o b b i e 研究表明, 施 N会增加 C滞留, 降低风化沙 地土壤里 草 原、 针 叶 林 和 橡 树 林 凋 落 物 的 分 解 率。 M o 等

模拟氮沉降对温带草原凋落物质量的影响优先出版

模拟氮沉降对温带草原凋落物质量的影响优先出版

模拟氮沉降对温带草原凋落物质量的影响李英滨1,3㊀李㊀琪1㊀杨俊杰1∗㊀吕晓涛1㊀梁文举1㊀韩兴国1,2(1中国科学院沈阳应用生态研究所,沈阳110016;2植被与环境变化国家重点实验室,中国科学院植物研究所,北京100093;3中国科学院大学,北京100049)摘㊀要㊀基于6年模拟氮沉降试验平台研究了氮沉降对温带草原凋落物质量的影响㊂采集对照(0gN㊃m-2㊃a-1)㊁低氮(5gN㊃m-2㊃a-1)㊁中氮(10gN㊃m-2㊃a-1)和高氮(15gN㊃m-2㊃a-1)4个氮添加梯度,混合和单一两种凋落物类型,测定了凋落物纤维素㊁半纤维素㊁木质素㊁全碳㊁全氮和全磷含量㊂结果表明:长期模拟氮沉降降低了2种凋落物中纤维素㊁半纤维素㊁木质素含量及其与N素的比值;氮沉降对凋落物C含量无明显影响,降低了凋落物N㊁P含量以及C/N和C/P比值㊂由于氮沉降增加了凋落物N㊁P元素含量,同时降低了难分解的结构性物质含量,因此可能会对凋落物分解产生促进作用㊂关键词㊀氮沉降;温带草原;凋落物质量;凋落物分解Effectofsimulatednitrogendepositiononlitterqualityinatemperategrassland.LIYing⁃bin1,3,LIQi1,YANGJun⁃jie1∗,LÜXiao⁃tao1,LIANGWen⁃ju1,HANXing⁃guo1,2(1InstituteofAppliedEcology,ChineseAcademyofSciences,Shenyang110016,China;2StateKeyLaborato⁃ryofVegetationandEnvironmentalChange,InstituteofBotany,ChineseAcademyofSciences,Beijing100093,China;3UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China).Abstract:Basedona6⁃yearsimulationNdepositionexperiment,weinvestigatedtheeffectsofNdepositiononthelitterqualityinatemperategrassland.Mixedandmono⁃specificlitterfromfourNtreatments,includingcontrol(0gN㊃m-2㊃a-1),lownitrogen(5gN㊃m-2㊃a-1),mediumnitrogen(10gN㊃m-2㊃a-1),andhighnitrogen(15gN㊃m-2㊃a-1)werecollected.Thebas⁃icpropertiesoflitterquality(concentrationsofcellulose,hemicellulos,lignin,C,NandP)weremeasured.TheresultsindicatethatNdepositiondecreasedtheconcentrationofcellulose,hemicellulosandlignininlitter,whileincreasedtheNandPconcentration.TheeffectofNdep⁃ositionontheconcentrationofCwasnotsignificant.TheratiosofC/NandC/PweredecreasedbyNdeposition.Ourresultssuggestthatthelitterdecompositionratemaybestimulatedbysimu⁃latedNdepositionduetotheincreaseofNandPconcentrationanddecreaseofstructuralcarbo⁃hydrateandlignininplantlitter.Keywords:nitrogendeposition;temperategrassland;litterquality;litterdecomposition.国家自然科学基金项目(3143000565㊁31570519和31400370)资助㊂收稿日期:2016⁃01⁃20㊀㊀接受日期:2016⁃06⁃08∗通讯作者E⁃mail:yangjunjie@ibcas.ac.cn㊀㊀草原生态系统是中国重要的生态系统类型之一,其结构和功能对陆地生态系统具有重要的意义㊂至20世纪中叶以来,由于矿物燃料燃烧㊁含氮肥料的大量生产和使用以及畜牧业发展等原因,大气氮沉降迅速增加(Gallowayetal.,2008;Gruberetal.,2008)㊂中国平均大气氮沉降已达1.2gN㊃m-2㊃a-1,北方草地氮沉降速率已经达到1.0 1.5gN㊃m-2㊃a-1(Lüetal.,2007;Liuetal.,2011)㊂温带草原地区普遍受到氮素限制,氮素增加会提高生态系统初级生产力(Baietal.,2010),改变凋落物的群落组成(Stevensetal.,2004;Zhangetal.,2014)和化学计量特征(Lüetal.,2012;Hanetal.,2014),进而对陆地生态系统结构和功能产生影响(Yangetal.,2012)㊂凋落物是草地生态系统重要的组成部分,其分解过程也是生态系统养分循环和能量流动的主要途径,对土壤质量保持和维持生产力具有重要作用生态学杂志ChineseJournalofEcology㊀2016,35(10):1-㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀DOI:10.13292/j.1000-4890.201610.017网络出版时间:2016-08-22 15:16:49网络出版地址:/kcms/detail/21.1148.Q.20160822.1516.001.html(Swiftetal.,1979;Bardgettetal.,2010)㊂在区域尺度上,凋落物质量是影响凋落物分解的重要因素(Aerts,1997;Hättenschwileretal.,2005)㊂凋落物质量被定义为凋落物的相对可分解性,决定于凋落物组分中的易分解成分和难分解成分的含量,以及组分中可促进分解的养分含量(Swiftetal.,1979)㊂纤维素㊁半纤维素和木质素是凋落物最主要的结构性化合物,占凋落物总质量的60%以上(杨淑蕙,2001)㊂纤维结构的降解是凋落物分解的一个关键过程,其种类的多样性以及降解过程中复杂的相互作用,使其成为分析凋落物分解过程的重要指标之一(Cadischetal.,1997;Zhangetal.,2008)㊂此外,凋落物化学计量比值(CʒNʒP)也是影响凋落物分解的重要因素之一,能很好地预测凋落物分解速率(Cadischetal.,1997;林波等,2004)㊂氮素添加对植物凋落物化学计量比值的影响已经受到广泛的关注(Henryetal.,2005;黄菊莹等,2013;Hanetal.,2014)㊂相对于凋落物氮㊁磷含量,氮沉降对植物组织碳素资源分配的影响,以及对凋落物中纤维素㊁半纤维素和木质素相对含量的影响并未受到足够的重视㊂本研究通过分析不同氮添加强度下混合物种凋落物及单一优势物种凋落物纤维素,半纤维素和木质素的变化以及化学计量比值(CʒNʒP)的变化,探讨在未来氮沉降增加的趋势下草原生态系统凋落物分解能力的变化,为深入了解全球变化对生态系统功能的影响提供科学依据㊂1㊀研究地区与研究方法1 1㊀研究区概况研究地点位于中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站(43ʎ38ᶄN㊁116ʎ42ᶄE)㊂该站位于内蒙古高原锡林河流域,气候类型属于大陆性气候中的温带半干旱草原气候(陈佐忠,1988),海拔1100m,年平均温度-0.4ħ,最冷月(1月)为-22.3ħ,最热月(7月)为18.8ħ㊂年平均降水量350mm左右,主要集中在6 9月,约占全年降水量的80%㊂优势物种为羊草(Leymuschinensis)㊁大针茅(Stipagrandis)和冰草(Agropyoncristatum),共占总地上生物量的60%以上㊂1 2㊀试验设计试验样地从1999年开始在原放牧草地上设立围栏,排除大型动物的干扰㊂2008年,开始模拟氮沉降试验㊂详细的试验设计见张云海等(2013),该试验平台采用完全随机区组设计,每个小区面积8mˑ8m,每年6月和12月进行2次模拟氮沉降处理㊂6月份,将99%硝酸铵(NH4NO3)溶解在9L蒸馏水中,采用背式喷雾器均匀喷施于样地中,水分添加小于1mm年降雨量㊂12月份,将硝酸铵与细沙混合,用手均匀播撒到样地中㊂细沙先过1mm筛,然后浓硫酸浸泡2d,再用清水洗净,并于105ħ烘干24h㊂无氮添加处理在相同时间加入相同质量的蒸馏水与细沙㊂1 3㊀取样与测定2014年9月末,当大部分地上植物已经枯黄,在试验样地中随机选取5个区组,4个氮添加梯度:对照(N0,0gN㊃m-2㊃a-1),低氮(N5,5gN㊃m-2㊃a-1),中氮(N10,10gN㊃m-2㊃a-1)和高氮(N15,15gN㊃m-2㊃a-1),进行凋落物收集㊂凋落物分混合物种和优势物种(羊草)2种类型进行收集,优势物种在每个小区内用剪刀直接收集地表2cm以上部分㊂混合物种则在每个小区内随机选取至少相距50cm的3个15cmˑ15cm的样方,用剪刀收集地表2cm以上所有凋落物㊂每个小区收集到的每类凋落物混合为一个样品,装入信封,带回实验室进行分析㊂所有凋落物样品在60ħ下烘干48h,去除石块,动物残体,粉碎并过60目筛后进行指标测定㊂采用国际可再生能源实验室(NationalRenewableEnergyLaboratory)2008年发布的高效液相色谱法,测定样品中纤维素㊁半纤维素及木质素(Croc⁃keretal.,2008)㊂称取300mg样品于试管中,加入3.00mL浓硫酸(72%),搅拌至其充分水解㊂将坩埚置于马弗炉中575ħ烘至恒重,用坩埚将水解液真空过滤,滤液备用㊂用去离子水将滤渣转移至过滤坩埚,用热去离子水洗涤后将坩埚和残渣于105ħ烘4h,直至恒重,于干燥器中记录重量,再置于马弗炉中烘干(575ħ,24h),后于干燥器中称重,两次称重质量的差值即为酸不溶木质素含量㊂取适量滤液用紫外分光光度计(320nm波长)测定酸溶木质素含量㊂另取滤液20mL,调节pH至5 6,过0.2μm滤膜,注入高效液相色谱的自动进样器测定纤维素及半纤维素㊂色谱条件:进样量为20 50μL;流动相为色谱级纯水;流速为0.6mL㊃min-1;柱温80 85ħ;检测器为示差折光检测器,温度尽可能接近柱温;运行时2㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀生态学杂志㊀第35卷㊀第10期㊀间为35min㊂凋落物碳(C)含量采用元素分析仪干式燃烧法测定,氮(N)含量用凯氏定氮仪测定,磷含量(P)用钼锑抗比色法测定㊂纤维素,半纤维素和木质素含量计算公式如下:纤维素含量(mg㊃g-1)=纤维二糖+葡萄糖半纤维素含量(mg㊃g-1)=木糖+阿拉伯糖木质素含量(mg㊃g-1)=酸溶木质素+酸不溶木质素1 4㊀统计分析采用双因素方差分析来探讨氮沉降强度㊁物种组成对凋落物碳水化合物组成及木质素含量的影响及其交互效应㊂利用随机区组方差分析和Tukey多重比较进一步分析比较不同的氮沉降强度对凋落物组分的影响㊂统计分析应用SPSS19和R3.1.2完成,显著水平为0.05,图形采用Sig⁃maplot10.0绘制㊂采用CANOCO4.5软件对凋落物各指标进行主成分分析(principalcomponenta⁃nalysis,PCA)㊂2㊀结果与分析2 1㊀氮沉降对混合和优势凋落物结构性化合物的影响纤维素㊁半纤维素和木质素是构成植物细胞壁的主要成分,也是决定凋落物分解难易程度的关键指标㊂方差分析结果表明(表1),2种类型凋落物中纤维素及其组成成分纤维二糖和葡萄糖的含量存在显著差异,其中,混合物种凋落物中葡萄糖和纤维素的含量高于单一物种,而纤维二糖则在单一物种中含量较高(P<0.001)㊂半纤维素及其主要组成成分木糖在2种类型凋落物中无明显差异,木质素在混合物种中含量较高(P<0.001)㊂双因素方差分析结果表明,2种类型凋落物的结构性化合物对氮沉降的响应不同,需要分别进行方差分析㊂表1㊀两种凋落物中主要结构物质含量及双因素方差分析结果(mg㊃g-1)Table1㊀Resultoftwo⁃wayANOVAsofnitrogenadditionrate(N)andlittertype(T)onlitterstructuralcarbohydratesandlignin凋落物处理纤维二糖葡萄糖木糖阿拉伯糖纤维素半纤维素木质素混合N00.0ʃ0.0a317.5ʃ10.9a248.1ʃ7.2a28.2ʃ2.0a317.5ʃ10.9a276.3ʃ9.2a192.0ʃ8.3aN50.0ʃ0.0a296.5ʃ6.1a231.3ʃ5.7ab25.4ʃ1.0a296.5ʃ6.1a256.7ʃ6.5ab201.1ʃ7.1aN100.8ʃ0.8a297.9ʃ2.7a230.1ʃ4.7ab24.6ʃ1.3a298.6ʃ2.7a254.7ʃ5.8ab198.3ʃ5.0aN152.1ʃ0.3a285.3ʃ9.0a219.9ʃ2.4b26.1ʃ0.6a287.5ʃ9.3a246.0ʃ2.0b186.6ʃ6.5a单一N02.7ʃ0.7a232.1ʃ3.5b227.1ʃ1.9b31.3ʃ0.6b234.8ʃ3.1b258.3ʃ2.4b0167.9ʃ2.0abN53.8ʃ0.1a276.9ʃ9.0a247.7ʃ6.3a35.8ʃ0.9a280.7ʃ9.0a283.5ʃ7.1a0186.1ʃ6.3aN103.6ʃ0.1a245.1ʃ8.6b225.6ʃ5.1b32.4ʃ1.1b248.8ʃ8.7b258.0ʃ6.2b0168.3ʃ7.4abN152.8ʃ0.7a225.6ʃ7.2b211.1ʃ4.2c31.3ʃ0.8b228.3ʃ7.6b242.4ʃ4.9b0159.0ʃ3.7b氮N1.55.8∗∗9.8∗∗∗1.55.4∗∗7.8∗∗∗4.0∗凋落物T41.8∗∗∗102.8∗∗1.6-69.2∗∗∗91.0∗∗∗0.331.4∗∗∗氮ˑ凋落物NˑT3.0∗6.5∗∗4.9∗∗4.0∗6.5∗∗4.9∗∗0.6平均值ʃ标准误;不同字母表示处理间显著差异(Tukey多重比较);∗.P<0.05,∗∗.P<0.01,∗∗∗.P<0.001㊂㊀㊀对混合物种凋落物来说,在不同氮添加处理间葡萄糖㊁纤维二糖㊁纤维素㊁木质素含量无显著差异㊂相对于对照N0处理,N15处理凋落物的半纤维素含量显著降低了10.1%(P<0.05)㊂氮沉降显著降低了半纤维素组分中木糖的含量,而阿拉伯糖含量则无明显差异(P=0.26)㊂可以看出,对群落水平凋落物而言,结构性组分中半纤维素对氮沉降的响应最为敏感,其含量随氮添加浓度的增加而显著降低㊂对单一物种凋落物来说,氮沉降显著改变了各种结构性碳水化合物的含量㊂其中,N5处理显著提高了各种结构性化合物的含量,而随着氮添加浓度的增加,各物质的含量则呈现降低的趋势㊂纤维素及其组分葡萄糖的含量均为N5处理显著高于其他处理,而其他处理间则无显著差异㊂半纤维素及其组分木糖和阿拉伯糖同样为N5处理显著高于其他处理,同时N15处理的木糖含量显著低于其他处理㊂木质素含量为N15处理显著低于N5处理,其他处理间无显著差异㊂对2种凋落物主要元素和结构性物质的主成分分析(PCA)结果表明(图1),主成分1和主成分2(PC1㊁PC2)解释了凋落物主要成分变异的84.8%,其中第1主成分(PC1)的贡献值为69.7%,第2主3李英滨等:模拟氮沉降对温带草原凋落物质量的影响N15592.7ʃ-8.1b14.2ʃ0.7a0.77ʃ0.1a-42.0ʃ1.1b0772.1ʃ24.8b18.4ʃ0.6ab单一N0574.4ʃ22.3a11.6ʃ0.5c-0.66ʃ0.02b49.8ʃ2.9a0873.5ʃ41.4ac17.6ʃ0.7aN5570.7ʃ22.0a14.4ʃ0.8b-0.80ʃ0.06ab40.2ʃ3.0a0729.6ʃ58.1bb18.2ʃ0.7aN10548.2ʃ21.0a16.8ʃ0.4a-0.95ʃ0.04a32.7ʃ1.8b0586.2ʃ44.9ca17.8ʃ0.4aN15549.8ʃ10.6a16.7ʃ1.0a-0.91ʃ0.08a33.5ʃ2.5b628.6ʃ64.9b18.6ʃ0.7a氮N0.734.1∗∗∗13.3∗∗∗32.9∗∗∗12.6∗∗∗4.4∗凋落物T12.5∗∗48.6∗∗∗25.8∗∗∗64.3∗∗∗41.2∗∗∗0.2氮ˑ凋落物NˑT2.10.30.52.11.02.4不同字母表示处理间显著差异(Tukey多重比较);∗.P<0.05,∗∗.P<0.01,∗∗∗.P<0.001㊂2 3㊀氮沉降对凋落物结构性物质与氮素比值的影响由于氮沉降降低了凋落物中结构性物质的含量㊁提高了N素含量,因此,纤维素㊁半纤维素㊁木质素与N的比值均显著降低,但两种类型凋落物结构性物质与氮比值的变化规律不完全相同(图2)㊂混合物种中氮添加量高于5gN㊃m-2㊃a-2时即显著降低了纤维素㊁半纤维素㊁木质素与N的比值,而单一物种中氮添加量高于10gN㊃m-2㊃a-2时显著降低凋落物纤维素㊁半纤维素㊁木质素与N的比值㊂3㊀讨㊀论研究结果表明,模拟氮沉降改变了凋落物中主要结构性化合物的含量㊂群落水平的混合凋落物中半纤维素随氮添加浓度升高而降低,单一优势物种羊草中各结构性物质则表现为先增加后降低的趋4㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀生态学杂志㊀第35卷㊀第10期㊀势㊂氮沉降同时显著降低了纤维素㊁半纤维素㊁木质素与N的比值,但在混合凋落物和优势凋落物中的变化趋势不同㊂适量的氮素添加通过增强纤维素和木质素合成中关键酶的活性,会提高植物体中纤维素㊁木质素含量(陈晓光等,2011),同时,氮素添加肖银龙等表明,影响㊂能是由于纤维素㊁木质素等在植物体内的形成㊁分配过程较为复杂,不同的生态系统类型,不同物种凋落物质量对氮沉降的响应不同㊂纤维素㊁半纤维素㊁木质素作为凋落物中难分解的复合物,只有特定的微生物产生的酶能够将其分解(Cadischetal.,1997)㊂,而总etal.,,这图2㊀Fig.2㊀㊀㊀凋落物的N㊁P含量,同时导致C/N㊁C/P等元素比例显著降低㊂温带草原多处于氮限制状态(LeBaueretal.,2008),氮沉降能直接增加土壤中植物可有效利用的N素,导致植物对N素的利用率增加(Vi⁃tousek,1982);同时,也有研究表明:施氮增加了土壤与N㊁P相关的胞外酶活性,加快营养元素循环速度(Carreiroetal.,2000),从而使凋落物中的营养元素含量增加㊂此外,氮沉降会导致叶片衰老过程中N㊁P元素的再分配,这也可能是凋落物N㊁P含量增加的重要原因(Lüetal.,2013)㊂凋落物的生物分解过程主要由微生物参与,由于微生物具有较低的C/N和C/P,其生长繁殖对N㊁P等养分需求较高,所以当凋落物N㊁P等养分含量较高时,有利于微生物生长,使凋落物分解速率加快(Enriquezetal.,1993)㊂凋落物分解初期的质量损失主要来自于可溶性物质和非木质化碳水化合物的分解,因此初始C/N越低,N㊁P含量越高,初期分解速度越快(Cadischetal.,1997;李志安等,2004)㊂氮沉降增加了两种凋落物中促进分解作用的N㊁P元素含量,因此可能会对凋落物初期分解产生促进作用㊂4㊀结㊀论模拟氮沉降降低了混合凋落物纤维素㊁半纤维素㊁木质素等主要结构性物质,增加了凋落物N㊁P元素含量,同时降低了C/N和C/P比值,从而有利于提高凋落物的分解速率㊂大气氮沉降是一个长期的过程,因此草原凋落物质量的变化,能够对生态系统结构和功能产生深远的影响㊂参考文献陈晓光,石玉华,王成雨,等.2011.氮肥和多效唑对小麦茎5李英滨等:模拟氮沉降对温带草原凋落物质量的影响秆木质素合成的影响及其与抗倒伏性的关系.中国农业科学,44(17):3529-3536.陈佐忠.1988.锡林河流域地形与气候概况//陈佐忠.草原生态系统研究(第3集).北京:科学出版社:13-22.黄菊莹,赖荣生,余海龙,等.2013.N添加对宁夏荒漠草原植物和土壤C:N:P生态化学计量特征的影响.生态学杂志,32(11):2850-2856.林㊀波,刘㊀庆,吴㊀彦,等.2004.森林凋落物研究进展.生态学杂志,23(1):60-64.李志安,邹㊀碧,丁永祯,等.2004.森林凋落物分解重要影响因子及其研究进展.生态学杂志,23(6):77-83.肖银龙,涂利华,胡庭兴,等.2013.模拟氮沉降对华西雨屏区苦竹林凋落物基质质量的影响.生态学报,33(20):6587-6594.杨淑蕙.2001.植物纤维化学.北京:中国轻工业出版社.杨世民,谢㊀力,郑顺林,等.2009.氮肥水平和栽插密度对杂交稻茎秆理化特性与抗倒伏性的影响.作物学报,35(1):93-103.张云海,何念鹏,张光明,等.2013.氮沉降强度和频率对羊草叶绿素含量的影响.生态学报,33(21):6786-6794.AertsR.1997.Climate,leaflitterchemistryandleaflitterde⁃compositioninterrestrialecosystems:Atriangularrelation⁃ship.Oikos,79:439-449.BaiY,WuJ,ClarkCM,etal.2010.Tradeoffsandthresholdsintheeffectsofnitrogenadditiononbiodiversityandeco⁃systemfunctioning:EvidencefrominnerMongoliaGrass⁃lands.GlobalChangeBiology,16:358-372.BardgettRD,WardleDA.2010.Aboveground⁃belowgroundLinkages:BioticInteractions,EcosystemProcesses,andGlobalChange.Oxford:OxfordUniversityPress.BergB,StaafH.1980.Decompositionrateandchemicalchan⁃gesofScotspineneedlelitter.Ⅱ.Influenceofchemicalcomposition.EcologicalBulletin,32:373-390.CadischG,GillerKE.1997.DrivenbyNature:PlantLitterQualityandDecomposition.Wallingford:CABIPublishing.CarreiroMM,SinsabaughRL,RepertDA,etal.2000.Microbi⁃alenzymeshiftsexplainlitterdecayresponsestosimulatednitrogendeposition.Ecology,81:2359-2365.CrockerD.2008.Determinationofstructuralcarbohydratesandlignininbiomass[EB/OL].[2015⁃03⁃01].http://www.nrel.gov/biomass/analytical_procedures.htmlEnriquezS,DuarteCM,Sand⁃JensenK.1993.Patternsinde⁃compositionratesamongphotosyntheticorganisms:theim⁃portanceofdetritusC:N:Pcontent.Oecologia,94:457-471.GallowayJN,TownsendAR,ErismanJW,etal.2008.Trans⁃formationofthenitrogencycle:Recenttrends,questions,andpotentialsolutions.Science,320:889-892.GruberN,GallowayJN.2008.AnEarth⁃systemperspectiveoftheglobalnitrogencycle.Nature,451:293-296.HättenschwilerS,TiunovAV,ScheuS.2005.Biodiversityandlitterdecompositioninterrestrialecosystems.AnnualReviewofEcology,Evolution,andSystematics,36:191-218.HanX,SistlaSA,ZhangYH,etal.2014.Hierarchicalrespon⁃sesofplantstoichiometrytonitrogendepositionandmowinginatemperatesteppe.PlantandSoil,382:175-187.HenryH,ClelandEE,FieldCB,etal.2005.InteractiveeffectsofelevatedCO2,NdepositionandclimatechangeonplantlitterqualityinaCaliforniaannualgrassland.Oecologia,142:465-473.LeBauerDS,TresederKK.2008.Nitrogenlimitationofnetpri⁃maryproductivityinterrestrialecosystemsisgloballydis⁃tributed.Ecology,89:371-379.LiuXJ,DuanL,MoJM,etal.2011.NitrogendepositionanditsecologicalimpactinChina:Anoverview.EnvironmentalPollution,159:2251-2264.LüCQ,TianHQ.2007.Spatialandtemporalpatternsofnitro⁃gendepositioninChina:Synthesisofobservationaldata.JournalofGeophysicalResearch,112:2156-2202.LüXT,KongDL,PanQM,etal.2012.Nitrogenandwatera⁃vailabilityinteracttoaffectleafstoichiometryinasemi⁃aridgrassland.Oecologia,168:301-310.LüXT,ReedS,YuQ,etal.2013.Convergentresponsesofni⁃trogenandphosphorusresorptiontonitrogeninputsinasemiaridgrassland.GlobalChangeBiology,19:2775-2784.MelilloJM,AberJD,MuratoreJF,1982.Nitrogenandlignincontrolofhardwoodleaflitterdecompositiondynamics.E⁃cology,63:621-626.StevensCJ,DiseNB,MountfordJO,etal.2004.Impactofni⁃trogendepositiononthespeciesrichnessofgrasslands.Sci⁃ence,303:1876-1879.SwiftMJ,HealOW,AndersonJM.1979.DecompositioninTer⁃restrialEcosystems.Oakland:UniversityofCaliforniaPress.TaylorBR,ParkinsonD,ParsonsWF.1989.Nitrogenandlig⁃nincontentaspredictorsoflitterdecayrates:Amicrocosmtest.Ecology,70:97-104.VitousekP.1982.Nutrientcyclingandnutrientuseefficiency.AmericanNaturalist,119:553-572.YangH,JiangL,LiL,etal.2012.Diversity⁃dependentstabili⁃tyundermowingandnutrientaddition:Evidencefroma7⁃yeargrasslandexperiment.EcologyLetters,15:619-626.ZhangD,HuiD,LuoY,etal.2008.Ratesoflitterdecomposi⁃tioninterrestrialecosystems:Globalpatternsandcontrol⁃lingfactors.JournalofPlantEcology,1:85-93.ZhangYH,LüXT,IsbellF,etal.2014.RapidplantspecieslossathighratesandatlowfrequencyofNadditionintem⁃peratesteppe.GlobalChangeBiology,20:3520-3529.作者简介㊀李英滨,男,1991年生,硕士研究生,主要从事土壤生态学研究㊂E⁃mail:liyingbin13@mails.ucas.ac.cn责任编辑㊀魏中青6㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀生态学杂志㊀第35卷㊀第10期㊀。

《模拟氮沉降对草原生态系统生产功能、群落结构与土壤呼吸的影响》范文

《模拟氮沉降对草原生态系统生产功能、群落结构与土壤呼吸的影响》范文

《模拟氮沉降对草原生态系统生产功能、群落结构与土壤呼吸的影响》篇一一、引言随着人类活动的影响加剧,大气中氮的沉降率持续上升,这一现象在全球范围内广泛存在,尤其是在农业密集区以及城市化区域。

作为生态系统的重要一环,草原在维护地球碳平衡、保持生物多样性等方面起着重要作用。

然而,随着模拟氮沉降量的增加,对草原生态系统的生产功能、群落结构及土壤呼吸都可能带来深远影响。

本文将针对这一现象,进行详细的探讨分析。

二、模拟氮沉降对草原生态系统生产功能的影响氮是植物生长的重要营养元素之一,适量的氮沉降对提高草原生态系统的生产功能具有积极作用。

然而,过量的氮沉降可能会导致植被过度依赖外源氮输入,进而影响植物的生长与生态平衡。

在适度氮沉降条件下,草原生态系统会因为得到充足的氮营养而促进植物的生长,增强生态系统的生产功能。

但当氮沉降量超过一定的阈值时,过多的氮可能导致植被生长过剩,植被结构的失衡以及种群间竞争的加剧。

过量的氮沉降也可能引发一些物种的繁殖力增强,但长期下来可能会使整个生态系统变得更加脆弱和易受外界干扰。

三、模拟氮沉降对草原群落结构的影响群落结构是生态系统的重要基础。

过量的氮沉降会影响植物的物种丰富度及优势种的生长状态,进而影响草原群落的结构和稳定性。

具体而言,过度施加的氮会通过促进一些竞争力强的外来植物物种的生长来改变原有群落的组成。

此外,过多的氮沉降也可能导致土壤酸化,影响一些适应碱性土壤的植物的生长和繁衍。

这些因素共同作用可能导致群落结构的复杂性和稳定性降低。

四、模拟氮沉降对土壤呼吸的影响土壤呼吸是生态系统碳循环的重要组成部分。

模拟氮沉降对土壤呼吸的影响主要体现在两个方面:一方面,过量的氮沉降可能改变土壤微生物的种类和数量,从而影响其呼吸活动;另一方面,过量的氮沉降可能会影响植物的生长状况和生物量,从而间接影响土壤呼吸。

在长期大量氮沉降的条件下,可能观察到土壤微生物呼吸和异氧呼吸的增加,但也可能由于土壤酸化等副作用导致微生物活动减弱,进而影响土壤呼吸的整体水平。

氮沉降增加对森林凋落物分解酶活性的影响_1

氮沉降增加对森林凋落物分解酶活性的影响_1

氮沉降增加对森林凋落物分解酶活性的影响王晖1,2,莫江明1*,薛璟花1,方运霆1,李炯1(1.中国科学院华南植物园鼎湖山森林生态系统定位研究站,广东肇庆526070;2.中国科学院研究生院,北京100039)摘要:氮沉降增加对森林凋落物分解酶产生的影响在世界范围受到关注。

综述了凋落物分解酶的种类、影响酶的因素、酶的生态学意义和土壤酶研究技术的研究发展趋势。

根据森林凋落物底物性质的不同,将凋落物分解酶分为纤维素分解酶类、木质素分解酶类、蛋白水解酶类和磷酸酶类。

目前普遍认为,氮沉降增加,磷酸酶类活性随之增加,其它三类酶活性未呈现规律性变化。

此外,还对氮沉降增加与土壤酶之间关系的研究前景进行了探讨。

关键词:氮沉降;酶活性;森林凋落物;综述中图分类号:S154.2文献标识码:A文章编号:1005-3395(2006)06-0539-08EffectsofElevatedNitrogenDepositionontheActivitiesofEnzymesinForestLitterDecomposition:aReviewWANGHui1,2,MOJiang-ming1*,XUEJing-hua1,FANGYun-ting1,LIJiong1(1.DinghushanForestEcosystemResearchStation,SouthChinaBotanicalGarden,theChineseAcademyofSciences,Zhaoqing526070,China;2.TheGraduateUniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100039,China)Abstract:Elevatednitrogendepositionhastheeffectsontheactivitiesofenzymesresponsiblefordecompositionofforestlitter,whichhasattractedgreatattentionworldwide.Progressinthisfieldisreviewedinfollowingaspects:thetypesoftheenzymes,thefactorsaffectingtheenzymes,theecologicalsignificanceoftheenzymesandthetechniquesforthestudiesonsoilenzymes.Accordingtothepropertiesoflittersubstrate,theenzymesareclassifiedintocellulolyticenzymes,ligninolyticenzymes,proteolyticenzymesandphosphatase.Itisgenerallybelievedthatelevatednitrogendepositionhasapositiveeffectonactivityforphosphatase,butirregularforotherenzymes.Thefurtherresearchesontherelationshipbetweenelevatednitrogendepositionandsoilenzymesarediscussed.Keywords:Nitrogendeposition;Enzymeactivity;Forestlitter;Review近几十年来石化燃料燃烧、化肥使用及畜牧业发展等向大气中排放的含氮化合物激增并引起大气氮沉降成比例增加[1-3]。

《2024年模拟氮沉降对草原生态系统生产功能、群落结构与土壤呼吸的影响》范文

《2024年模拟氮沉降对草原生态系统生产功能、群落结构与土壤呼吸的影响》范文

《模拟氮沉降对草原生态系统生产功能、群落结构与土壤呼吸的影响》篇一一、引言随着人类活动的不断增加,氮沉降已成为全球环境变化的重要现象之一。

草原生态系统作为地球上的重要生态系统之一,其受到氮沉降的影响尤为显著。

本文以模拟氮沉降为研究对象,探讨了其对草原生态系统生产功能、群落结构与土壤呼吸的影响。

二、研究方法本研究采用模拟氮沉降的方法,通过在草原生态系统中施加不同浓度的氮肥,模拟不同强度的氮沉降。

同时,通过定期采集数据,对草原生态系统的生产功能、群落结构与土壤呼吸进行监测和评估。

三、模拟氮沉降对草原生态系统生产功能的影响1. 氮沉降对草原生物量的影响研究结果表明,在一定的氮沉降范围内,草原生态系统的生物量会随着氮沉降的增加而增加。

这是因为适量的氮沉降可以提供更多的营养元素,促进植物的生长和繁殖。

然而,过量的氮沉降则会导致生物量的减少,因为过量的氮会抑制植物的生长并破坏生态系统的平衡。

2. 氮沉降对草原生态系统多样性的影响研究发现,随着氮沉降的增加,草原生态系统的物种丰富度和多样性呈现先增加后减少的趋势。

适量的氮沉降可以促进一些适应性强的物种的生长和繁殖,从而增加物种的多样性。

然而,过量的氮沉降则会导致一些物种的消失,降低生态系统的物种多样性和稳定性。

四、模拟氮沉降对草原群落结构的影响1. 氮沉降对优势种群的影响研究发现,随着氮沉降的增加,某些适应力强的植物种群逐渐成为优势种群。

这些植物具有较高的氮利用效率和对环境的适应性,能够在高氮沉降环境下快速生长和繁殖。

然而,这也会破坏生态系统的群落结构,降低生态系统的稳定性。

2. 氮沉降对植物群落演替的影响模拟氮沉降对植物群落的演替过程也有一定影响。

在低氮沉降条件下,植物群落的演替过程较为缓慢且稳定;而在高氮沉降条件下,植物群落的演替速度加快,但稳定性降低。

这主要是由于过量的氮沉降改变了植物之间的竞争关系和生态系统的平衡状态。

五、模拟氮沉降对土壤呼吸的影响研究发现,模拟氮沉降对土壤呼吸具有显著影响。

《2024年长期氮沉降对内蒙典型草原植物群落结构和地上生产力的影响》范文

《2024年长期氮沉降对内蒙典型草原植物群落结构和地上生产力的影响》范文

《长期氮沉降对内蒙典型草原植物群落结构和地上生产力的影响》篇一一、引言在全球范围内,随着工业化、城市化进程的推进,大气中氮沉降的增加已经成为一种普遍现象。

我国内蒙地区,其典型草原生态系统亦受到长期氮沉降的影响。

本文旨在探讨长期氮沉降对内蒙典型草原植物群落结构和地上生产力的影响,以期为草原生态保护与恢复提供科学依据。

二、研究区域与方法(一)研究区域本文以内蒙古自治区为研究区域,选择具有代表性的草原生态系统进行调查研究。

(二)研究方法1. 样品采集:定期对研究区域的草原进行采样,收集土壤、植物等样本。

2. 氮沉降数据收集:通过气象数据和模型预测等方法,获取长期氮沉降数据。

3. 群落结构分析:采用物种丰富度、香农-维纳多样性指数等指标,分析植物群落结构。

4. 地上生产力测定:通过测量植物生物量、生长速率等指标,评估地上生产力。

三、结果与分析(一)植物群落结构变化1. 物种丰富度:随着氮沉降的增加,一些喜氮物种的丰度增加,而耐氮性较差的物种逐渐减少,导致物种丰富度发生变化。

2. 香农-维纳多样性指数:氮沉降的增加使得草原生态系统的多样性指数呈现出先增加后减小的趋势,表明在一定程度的氮沉降下,可以促使一些喜氮物种的生长,但过量的氮沉降则可能对生态系统造成负面影响。

(二)地上生产力变化1. 生物量:随着氮沉降的增加,草原植物的生物量呈现出先增加后稳定的趋势。

适量的氮沉降可以促进植物生长,但过量的氮沉降可能导致植物生长受限。

2. 生长速率:在氮沉降初期,植物生长速率显著提高,但随着氮沉降的持续增加,生长速率逐渐趋于稳定。

(三)影响因素分析1. 气候因素:气候条件对植物群落结构和地上生产力具有重要影响。

在内蒙地区,气候条件的变化可能加剧或减轻氮沉降对草原生态系统的影响。

2. 土壤条件:土壤类型、质地、肥力等都会影响植物的生长和群落结构。

在内蒙地区,不同土壤条件的草原生态系统对氮沉降的响应可能存在差异。

3. 人为干扰:过度放牧、开垦等人为活动会破坏草原生态系统的平衡,加剧氮沉降对生态系统的负面影响。

《2024年模拟氮沉降对草原生态系统生产功能、群落结构与土壤呼吸的影响》范文

《2024年模拟氮沉降对草原生态系统生产功能、群落结构与土壤呼吸的影响》范文

《模拟氮沉降对草原生态系统生产功能、群落结构与土壤呼吸的影响》篇一一、引言随着全球气候变暖和人类活动的不断增加,氮沉降已成为当前环境科学领域研究的热点问题。

氮沉降,尤其是人为源的氮沉降,对生态系统的结构和功能产生了深远的影响。

本篇论文将主要探讨模拟氮沉降对草原生态系统生产功能、群落结构以及土壤呼吸的影响。

二、模拟氮沉降实验设计与实施实验以草原生态系统为研究对象,设计了一系列的模拟氮沉降梯度处理。

我们设定了低、中、高三个水平的氮沉降水平,每个处理设置在草原的同一地点进行模拟,以此控制其他因素干扰的最小化。

处理时间为连续的几个季度,并以此作为一个完整周期来分析效果。

三、模拟氮沉降对草原生态系统生产功能的影响经过一定时间周期的模拟氮沉降处理后,我们发现:1. 氮沉降的增加显著提高了草原生态系统的初级生产力,主要表现在植物的生长速度和生物量的增加上。

2. 然而,过高的氮沉降水平会导致植物生长的抑制现象,这可能是由于过量的氮对植物的生长产生负面影响。

3. 氮沉降对不同植物种群的影响不同,某些植物在较高水平的氮沉降中生长更为旺盛,而其他一些植物则受到抑制。

四、模拟氮沉降对草原群落结构的影响随着氮沉降的增加,我们发现:1. 草地的优势物种在逐渐变化。

原本优势的物种如多年生禾草和蕨类植物开始受到压制,而那些能够适应高氮环境的物种如某些杂草开始占据优势地位。

2. 群落的物种丰富度也发生了变化。

在低氮水平下,物种丰富度相对稳定;而在高氮水平下,一些物种可能因无法适应高氮环境而逐渐消失,导致群落物种丰富度的降低。

五、模拟氮沉降对土壤呼吸的影响在模拟氮沉降的过程中,我们观察到:1. 土壤呼吸速率随着氮沉降的增加而增加。

这可能是由于植物生长的增加导致根系活动增强,从而提高了土壤呼吸速率。

2. 然而,过高的氮沉降水平可能导致土壤微生物活动减弱,进而影响土壤呼吸速率。

这可能是由于过量的氮对土壤微生物产生了负面影响。

3. 土壤呼吸的组成也发生了变化。

氮沉降对黄土高原典型草原植物群落稳定性及土壤微生物养分利用过程的影响

氮沉降对黄土高原典型草原植物群落稳定性及土壤微生物养分利用过程的影响

氮沉降对黄土高原典型草原植物群落稳定性及土壤微生物养分利用过程的影响氮沉降对黄土高原典型草原植物群落稳定性及土壤微生物养分利用过程的影响摘要:氮沉降是当今全球范围内全面改变生态系统结构和功能的重要影响因素之一。

黄土高原是中国重要的生态区域之一,草原植物群落是该地区生态系统的主导成分。

然而,随着氮沉降量的增加,黄土高原草原植物群落稳定性和土壤微生物养分利用过程受到了一系列复杂的影响。

本文旨在探讨氮沉降对黄土高原典型草原植物群落稳定性及土壤微生物养分利用过程的影响,并提出相应的管理建议。

1. 引言氮沉降是指大气中的氮化物物质(主要是氨气和硝酸)通过降水形式进入土壤。

氮沉降的增加对生态系统结构和功能产生了显著影响,其中包括黄土高原的草原植被群落。

黄土高原是一个干旱半干旱地区,草原植物群落是该地区最主要的生态系统成分。

2. 氮沉降对草原植物群落的影响2.1. 氮沉降对草原植物群落物种多样性的影响氮沉降会导致草原植物的生长速率加快,优势种增多,这对草原植物群落的物种多样性造成了一定的冲击。

2.2. 氮沉降对草原植物群落群落结构的影响氮沉降会改变草原植物的竞争关系,导致群落结构的变化,例如某些优势种的数量增加,而其他物种的数量减少。

2.3. 氮沉降对草原植物群落稳定性的影响高水平的氮沉降会导致草原植物的生产力提高,但可能会降低群落的稳定性,因为物种间的相互作用和竞争关系可能发生改变。

3. 氮沉降对土壤微生物养分利用过程的影响3.1. 氮沉降对土壤微生物群落结构的影响氮沉降会改变土壤微生物群落的物种组成和数量,可能导致某些微生物功能的改变,从而影响养分利用过程。

3.2. 氮沉降对土壤酶活性的影响氮沉降可能会导致土壤中酶活性的变化,进而影响土壤中的养分循环过程。

3.3. 氮沉降对土壤养分利用效率的影响氮沉降可能会影响土壤中微生物对养分的利用效率,从而影响土壤中营养元素的循环。

4. 管理建议4.1. 加强监测和研究加强氮沉降监测,定期收集和分析氮沉降数据,并开展相关研究,以便更好地理解氮沉降对黄土高原草原植物群落和土壤微生物养分利用过程的影响。

评估氮沉积对草原生物多样性和生态系统生产力的影响

评估氮沉积对草原生物多样性和生态系统生产力的影响

评估氮沉积对草原生物多样性和生态系统生产力的影响
氮沉积是指大气中的氮化合物沉降到地表的过程。

随着人类活动的不断增加,氮沉积已经成为一个全球性的环境问题。

氮沉积对草原生物多样性和生态系统生产力的影响备受关注。

本文将从这两个方面来评估氮沉积对草原生态系统的影响。

首先,氮沉积对草原生物多样性的影响。

研究表明,氮沉积会改变草原植物群落的物种组成和结构,导致物种多样性下降。

一方面,氮沉积会促进某些植物的生长,使它们在竞争中占据优势地位,从而抑制其他植物的生长。

另一方面,氮沉积也会导致土壤酸化,使得一些植物无法生存。

这些变化都会影响草原生态系统的稳定性和生态服务功能。

其次,氮沉积对草原生态系统生产力的影响。

氮是植物生长所必需的营养元素之一,适量的氮沉积可以促进草原植物的生长和产量。

但是,过量的氮沉积会导致土壤养分失衡,进而影响植物的生长和产量。

此外,氮沉积还会改变草地土壤微生物群落的组成和功能,影响土壤生态系统的健康状况。

这些变化都会对草原生态系统的生产力产生重要影响。

综上所述,氮沉积对草原生态系统的影响是复杂而多样的。

在评估氮沉积对草原生物多样性和生态系统生产力的影响时,需要考虑到氮沉积的来源、类型、浓度等因素,并结合草原植被类型、土壤类型、气候等因素进行综合分析。

只有全面了解氮
沉积对草原生态系统的影响,才能采取有效的措施保护草原生态系统,实现可持续发展。

降水变化和氮沉降对宁夏荒漠草原枯落物分解的影响

降水变化和氮沉降对宁夏荒漠草原枯落物分解的影响

降水变化和氮沉降对宁夏荒漠草原枯落物分解的影响降水变化和氮沉降对宁夏荒漠草原枯落物分解的影响近年来,全球气候变化对地球生态系统造成了重大影响,其中草原生态系统受到了特别关注。

宁夏是中国北方地区的一个典型草原生态系统,近年来该地区的气候变化表现为降水减少和氮沉降增加。

这些变化可能对草原生态系统的关键过程造成影响,尤其是枯落物分解过程。

枯落物分解是草原生态系统循环利用营养元素的重要过程之一,它是指植物死亡后,植物体内的有机物质和养分逐渐分解并释放到土壤中。

这一过程受到多种因素的影响,其中包括降水和氮沉降。

降水作为草原生态系统的重要因子,直接影响地表水分的供应和土壤湿度的变化。

氮沉降则对草原生态系统的养分循环和植物生长起到重要作用。

因此,了解降水变化和氮沉降对宁夏草原生态系统枯落物分解过程的影响,对于揭示气候变化对生态系统的影响具有重要意义。

降水减少对宁夏荒漠草原枯落物分解产生了多方面的影响。

首先,降水减少导致土壤湿度的下降,使得枯落物分解速率减缓。

研究发现,降水量减少会降低土壤湿度,从而抑制微生物的活动,减缓有机物质的分解速率。

其次,降水减少会导致植物物种的改变,从而改变枯落物的质量和化学组成。

适应降水减少的植物可能具有较高的抗分解性,从而降低了枯落物的分解速率。

此外,降水减少还可能导致土壤中养分的不同分布,从而影响枯落物分解过程中养分的利用。

氮沉降增加对宁夏荒漠草原枯落物分解产生了不同的影响。

首先,氮沉降的增加可能提供额外的氮养分,促进枯落物分解过程。

实验研究表明,氮沉降的增加可以增加枯落物分解速率,促进土壤微生物的活动,提高有机物质的分解效率。

其次,氮沉降的增加还可能改变土壤中微生物群落的结构和功能。

研究发现,氮沉降的增加会导致土壤中某些特定微生物类群的增加,从而促进了枯落物分解过程。

然而,过高的氮沉降可能导致氮饱和现象,使得氮源变得过剩,抑制了枯落物分解过程。

综上所述,降水变化和氮沉降对于宁夏荒漠草原枯落物分解过程有着显著的影响。

《2024年长期氮沉降对内蒙典型草原植物群落结构和地上生产力的影响》范文

《2024年长期氮沉降对内蒙典型草原植物群落结构和地上生产力的影响》范文

《长期氮沉降对内蒙典型草原植物群落结构和地上生产力的影响》篇一一、引言内蒙古作为我国重要的草原资源区,其生态系统对区域乃至全国的气候、生物多样性及畜牧业发展具有重要影响。

近年来,随着人类活动的增加和工业化进程的推进,长期氮沉降现象逐渐成为影响草原生态系统的重要因素。

本文旨在探讨长期氮沉降对内蒙典型草原植物群落结构和地上生产力的影响,以期为草原生态保护和可持续发展提供科学依据。

二、氮沉降背景及研究区域概况氮沉降是指大气中氮素以气体或颗粒物的形式降落到地面的过程。

内蒙地区由于工业化、农业活动及能源开发等因素,导致氮沉降量逐年增加。

研究区域选取内蒙典型草原,该地区具有丰富的草原资源和独特的生态系统。

三、研究方法本研究采用野外调查与室内分析相结合的方法,具体包括:1. 群落结构调查:对研究区域内的植物群落进行系统调查,记录物种组成、种群密度及分布格局等数据。

2. 氮沉降数据收集:收集研究区域长期的氮沉降数据,包括年氮沉降量及变化趋势。

3. 地上生产力测定:通过实地收割法测定草原地上生物量,分析生产力的变化。

4. 数据处理与分析:运用统计学方法,分析氮沉降与群落结构、地上生产力的关系。

四、长期氮沉降对植物群落结构的影响1. 物种组成变化:长期氮沉降导致草原物种组成发生变化,一些喜氮植物种群数量增加,而耐贫瘠植物种群数量减少。

2. 群落结构改变:氮沉降使群落结构趋于简单化,优势种明显,群落内物种多样性降低。

3. 生态位变化:部分植物种类的生态位发生改变,导致整个生态系统的稳定性和抵抗力下降。

五、长期氮沉降对地上生产力的影响1. 生产力提高:短期内,氮沉降可以提高草原地上生产力,促进植物生长。

2. 长期效应:长期氮沉降可能导致土壤养分失衡,限制植物生长,最终导致生产力下降。

3. 资源竞争加剧:由于优势种的数量增加,加剧了资源竞争,影响其他物种的生长和繁衍。

六、结论与建议本研究表明,长期氮沉降对内蒙典型草原植物群落结构和地上生产力具有显著影响。

《2024年模拟氮沉降对草原生态系统生产功能、群落结构与土壤呼吸的影响》范文

《2024年模拟氮沉降对草原生态系统生产功能、群落结构与土壤呼吸的影响》范文

《模拟氮沉降对草原生态系统生产功能、群落结构与土壤呼吸的影响》篇一一、引言随着全球气候变化和人类活动的加剧,氮沉降已成为影响全球生态系统的重要环境问题。

氮沉降的增加对草原生态系统的影响日益显著,对生产功能、群落结构以及土壤呼吸等方面产生深远影响。

本文通过模拟氮沉降实验,探讨其对草原生态系统的具体影响。

二、模拟氮沉降实验设计本实验采用控制变量法,通过模拟不同强度的氮沉降,对草原生态系统进行为期一年的观察和记录。

实验区域选取了具有代表性的草原生态系统,分别进行低、中、高三个不同水平的氮沉降处理。

三、模拟氮沉降对生产功能的影响1. 植物生长与生物量模拟氮沉降后,植物的生长和生物量受到显著影响。

低水平氮沉降对植物生长有促进作用,提高了植物生物量。

然而,随着氮沉降水平的增加,植物生长受到抑制,生物量降低。

这可能是由于过量的氮导致土壤养分失衡,影响植物的正常生长。

2. 初级生产力初级生产力是生态系统中生产功能的重要指标。

模拟氮沉降后,初级生产力在短期内有所提高,但随着时间推移,高强度氮沉降导致初级生产力降低。

这可能是由于高浓度的氮抑制了光合作用等生物活动。

四、模拟氮沉降对群落结构的影响1. 物种多样性模拟氮沉降后,草原生态系统的物种多样性受到影响。

低水平氮沉降对物种多样性无明显影响,而中、高水平的氮沉降导致物种多样性降低。

这是因为高浓度的氮促进了部分优势种群的增长,挤压了其他物种的生存空间。

2. 群落组成与结构群落组成和结构受到氮沉降的影响显著。

低水平氮沉降使得某些适应性强的物种成为优势种群,而高水平的氮沉降导致优势种群更为明显,其他物种逐渐消失,群落结构趋于单一化。

五、模拟氮沉降对土壤呼吸的影响模拟氮沉降后,土壤呼吸速率发生变化。

低水平氮沉降短期内提高土壤呼吸速率,这可能是由于植物生长旺盛,根系呼吸增强所致。

然而,长期来看,过量的氮可能导致土壤酸化、微生物活性降低,进而影响土壤呼吸。

高水平的氮沉降导致土壤呼吸速率降低,这可能与土壤养分失衡、微生物活动减弱等因素有关。

《2024年氮添加对内蒙古不同放牧背景下荒漠草原群落特征的影响》范文

《2024年氮添加对内蒙古不同放牧背景下荒漠草原群落特征的影响》范文

《氮添加对内蒙古不同放牧背景下荒漠草原群落特征的影响》篇一一、引言荒漠草原作为地球生态系统的重要组成部分,对气候、生物多样性和人类生活都产生了深远的影响。

内蒙古作为我国荒漠草原的主要分布区,其生态环境的稳定与区域可持续发展息息相关。

近年来,随着全球氮素沉降的增加,氮元素在荒漠草原生态系统中扮演的角色愈发重要。

本篇论文将着重探讨氮添加对内蒙古不同放牧背景下荒漠草原群落特征的影响。

二、研究背景内蒙古荒漠草原以其独特的地理和气候条件,孕育了丰富的生物多样性。

然而,随着放牧活动的频繁和氮素沉降的增加,该地区的生态环境面临着巨大的压力。

放牧活动不仅改变了土地利用方式,还影响了土壤的理化性质和生物多样性。

而氮素的添加则可能进一步影响荒漠草原群落的组成和结构。

三、研究方法本研究以内蒙古地区不同放牧背景下的荒漠草原为研究对象,采用野外调查与实验室分析相结合的方法,对氮添加后群落特征的变化进行了分析。

我们选取了三个不同放牧强度的地区进行实验,并分别在添加氮肥前和添加后进行了采样。

样品的处理和分析主要包括植物群落调查、土壤样品采集及理化性质分析等。

四、结果与讨论1. 群落组成与结构氮添加后,不同放牧背景下的荒漠草原群落组成和结构发生了显著变化。

在轻度放牧区,氮添加促进了草本植物的生长,使得群落中草本植物的比例增加;而在重度放牧区,氮添加则促进了部分耐氮性强的植物种类的生长,使得群落中植物种类更加丰富。

此外,氮添加还影响了群落的垂直结构,使得植物层和土壤层的联系更加紧密。

2. 土壤理化性质氮添加显著改变了土壤的理化性质。

在轻度放牧区,氮添加增加了土壤中的氮素含量,提高了土壤的肥力;而在重度放牧区,由于部分植物种类受到抑制,土壤中的氮素含量变化不明显。

此外,氮添加还影响了土壤的pH值和微生物活动等。

3. 生物多样性和生态系统功能氮添加对生物多样性和生态系统功能的影响因放牧背景而异。

在轻度放牧区,由于植物种类的增加和群落结构的改善,生物多样性得到了提高;而在重度放牧区,由于部分植物种类的抑制和竞争加剧,生物多样性可能有所下降。

《模拟氮沉降对草原生态系统生产功能、群落结构与土壤呼吸的影响》范文

《模拟氮沉降对草原生态系统生产功能、群落结构与土壤呼吸的影响》范文

《模拟氮沉降对草原生态系统生产功能、群落结构与土壤呼吸的影响》篇一一、引言随着全球气候变化和人类活动的加剧,氮沉降已成为影响全球生态系统的重要环境问题。

草原生态系统作为地球生态系统的重要组成部分,其生产功能、群落结构和土壤呼吸等生态过程受到氮沉降的影响日益显著。

本文以草原生态系统为研究对象,通过模拟氮沉降实验,探讨其对生产功能、群落结构和土壤呼吸的影响。

二、研究方法本研究采用模拟氮沉降实验法,通过人工控制氮沉降量,观察其对草原生态系统的生产功能、群落结构和土壤呼吸的影响。

实验地点选在具有代表性的草原地区,分别设置不同氮沉降水平(低、中、高)的处理组和对照组。

每组样地设立为固定大小(如X亩),以便对样地进行多次观测与取样分析。

三、模拟氮沉降对草原生态系统生产功能的影响通过研究结果分析发现,高水平的氮沉降显著提高了草原生态系统的生产力,包括植物生长速度和生物量的增加。

然而,随着氮沉降的持续增加,植物的生长逐渐出现饱和状态,甚至出现过度生长和竞争压力增加的现象。

这表明过量的氮沉降可能对生态系统的生产功能产生不利影响,破坏了原有植物间的共生关系和群落稳定性。

四、模拟氮沉降对草原生态系统群落结构的影响氮沉降的增加对草原生态系统的群落结构产生了明显的影响。

高水平的氮沉降使得一些耐性较强且能够利用氮的植物种群得到扩张,而一些依赖自然养分供应的植物种群则受到抑制。

这导致群落结构发生变化,某些物种逐渐成为优势种群,其他物种则可能消失。

这一现象将降低生物多样性和群落间的物种交互关系,影响整个生态系统的生态平衡和功能稳定性。

五、模拟氮沉降对草原生态系统土壤呼吸的影响研究表明,高水平的氮沉降增加了土壤微生物的活动,进而促进了土壤呼吸速率。

这是由于增加的氮为土壤微生物提供了额外的能源,导致微生物繁殖迅速并提高了其对碳的利用效率。

然而,过量的氮沉降也可能导致土壤酸化,从而影响土壤微生物的活性。

此外,过度的植物生长和竞争压力也可能对土壤呼吸产生一定影响。

《2024年长期氮沉降对内蒙典型草原植物群落结构和地上生产力的影响》范文

《2024年长期氮沉降对内蒙典型草原植物群落结构和地上生产力的影响》范文

《长期氮沉降对内蒙典型草原植物群落结构和地上生产力的影响》篇一一、引言随着工业化和农业现代化的快速发展,氮沉降已成为全球范围内的重要环境问题。

内蒙典型草原作为我国北方重要的生态系统,其植物群落结构和地上生产力的变化直接关系到生态平衡和可持续发展。

本文旨在探讨长期氮沉降对内蒙典型草原植物群落结构和地上生产力的影响,以期为该地区生态环境保护和恢复提供科学依据。

二、研究区域与方法1. 研究区域本研究选取内蒙典型草原为研究对象,该地区具有丰富的草原资源和独特的生态环境。

2. 研究方法(1)样品采集与处理:收集长期氮沉降观测数据,对草原植物群落进行样方调查,并对植物样品进行分类和测定。

(2)数据分析:运用统计分析方法,分析氮沉降与植物群落结构、地上生产力的关系。

三、氮沉降对植物群落结构的影响1. 物种丰富度长期氮沉降使得内蒙典型草原的物种丰富度增加。

氮素作为植物生长的重要营养元素,促进了植物的生长和繁殖,从而增加了物种的多样性。

2. 优势种群变化氮沉降使得一些适应性强的植物种群成为优势种群,如某些豆科植物和禾本科植物。

这些植物能够更好地利用氮素,从而在竞争中占据优势。

3. 群落结构变化氮沉降改变了植物群落的结构,使得某些植物种群的生长受到抑制,而另一些则得到促进。

这导致整个群落的结构发生变化,形成新的生态位和群落格局。

四、氮沉降对地上生产力的影响1. 生产力提高长期氮沉降显著提高了内蒙典型草原的地上生产力。

氮素是植物生长的重要限制因子之一,其增加直接促进了植物的生长和繁殖,从而提高整个生态系统的生产力。

2. 生长季延长氮沉降还可能延长了植物的生长季。

氮素增加使得植物能够更好地利用光能、水分等资源,从而延长其生长周期,提高生物量的积累。

3. 土壤改良作用氮沉降还有助于改善土壤质量。

氮素可以与土壤中的微生物发生作用,促进土壤有机质的分解和矿化,从而提高土壤的肥力和保水能力。

这为植物的生长提供了更好的环境条件。

氮沉降对典型草原土壤氮组分及氮矿化过程的影响及机制

氮沉降对典型草原土壤氮组分及氮矿化过程的影响及机制

氮沉降对典型草原土壤氮组分及氮矿化过程的影响及机制氮沉降对典型草原土壤氮组分及氮矿化过程的影响及机制摘要:氮沉降是大气颗粒物和气态氮氧化物(NOx)等污染物降落到地表的过程。

氮沉降对草原生态系统的氮循环和植物生长具有重要影响,但对典型草原土壤氮组分及氮矿化过程的具体影响和机制尚不清楚。

本研究通过野外调查和室内实验,研究了不同氮沉降水平下典型草原土壤氮组分及氮矿化过程的变化,并分析了其可能的机制。

1. 引言典型草原是我国重要的生态系统类型之一,土壤氮循环及氮矿化过程是维持其生态系统稳定的重要环节。

然而,近年来大气氮沉降不断增加,对典型草原土壤氮组分及矿化过程产生了潜在的影响。

因此,研究氮沉降对典型草原土壤氮组分及氮矿化过程的影响及机制具有重要意义。

2. 实验方法2.1 野外调查在我国某典型草原地区选择不同氮沉降水平下的土壤样点,采集土壤样品进行分析。

利用土壤样品中的氮含量和不同氮形态比值,分析不同氮沉降水平下土壤氮组分的变化。

2.2 室内实验在实验室中,选择代表典型草原土壤样品,设置不同氮沉降水平的处理组,对土壤进行培养。

根据培养结束后的土壤样品,分析土壤中的氮含量、氨基酸含量、微生物数量等参数,评估不同氮沉降水平下土壤氮组分及氮矿化过程的变化。

3. 结果与讨论野外调查结果显示,随着氮沉降水平的增加,典型草原土壤中全氮含量和硝态氮含量呈现上升趋势,而氨态氮含量变化不明显。

这可能是因为大气中NOx的沉降增加,导致硝态氮积累。

室内实验结果显示,不同氮沉降水平下的土壤氮组分及氮矿化过程有所差异。

低氮沉降水平条件下,土壤中的有机氮和无机氮含量较低,而高氮沉降水平下,有机氮和无机氮含量明显增加。

此外,氮沉降水平的增加还明显促进了土壤氮矿化过程,使土壤中的氨基酸含量和微生物数量增加。

4. 机制分析氮沉降对典型草原土壤氮组分及氮矿化过程的影响可能与以下几个机制相关。

首先,氮沉降增加了土壤中的硝态氮含量,可能通过激发土壤微生物对氮的利用和矿化过程,促进土壤中氨基酸等有机氮的形成。

氮沉降对草原凋落物分解的影响

氮沉降对草原凋落物分解的影响

( 1 . De p a r t me n t o f Ho t r i c u l t u r e ,S h e n y a n g Ag i r c u l t u r a l Un i v e r s i t y ,S h e n y a n g 1 1 0 8 6 6 , C h i n a ;2 .A g r o— En v i r o n me n t a l P r o t e c t i o n I n s t i t u t e ,
Mi n i s t r y o f A g i r c u l t u r e , T i a n j i n 3 0 0 1 9 1 , C h i n a ; 3 . K e y L a b o r a t o y r o f O i r g i n a l A g r o — e n v i r o n m e n t Q u a l i t y o f Mi n i s t y r o f A g i r c u l t u r e a n d T i a n j i n K e y L a b o r a t o y r o f A g r o — e n v i r o n m e n t a n d S a f e — p r o d u c t , T i a n j i n 3 0 0 1 9 1 , C h i n a )
YU We n — c h a o 2 , 3 , S ONG Xi a o — l o n g Z 3 , WANG Hu i z 3 , Z HAO J i a n — n i n g , 2 3 , L AI Xi n 2 Z , YANG Di a n — l i n ,
Ab s t r a c t : As o n e o f t h e i mp o r t a n t p h e n o me n a o f g l o b a l c h a n g e , n i t r o g e n d e p o s i t i o n i mp a c t o n e c o s y s t e m i s n O W b e i n g t a k e n s e i r o u s l y i n t o c o n s i d e r a t i o n , e s p e c i a l l y i t s e f f e c t o n g r a s s l a n d e c o s y s t e ms . T h e r e f o r e , i t h a s b e c o me o n e o f k e y r e s e a r c h a r e a s i n g r a s s l a n d e c o l o g y t o r e v e a l t h e e f f e c t s o f n i t r o g e n d e p o s i t i o n o n g r a s s l a n d l i t t e r d e c o mp o s i t i o n wh i c h h a s a l r e a d y s h o w n t h e i n l f u e n c e . L i t t e r d e c o mp o s i t i o n i s a k e y p r o —

《2024年氮沉降对藏北高山嵩草草甸N2O排放和氮去向的影响研究》范文

《2024年氮沉降对藏北高山嵩草草甸N2O排放和氮去向的影响研究》范文

《氮沉降对藏北高山嵩草草甸N2O排放和氮去向的影响研究》篇一一、引言随着全球气候变化和人类活动的加剧,氮沉降现象日益严重,对生态系统的影响逐渐显现。

藏北地区作为我国高原生态系统的重要组成部分,其高山嵩草草甸的氮循环过程和氮素去向研究具有重要意义。

本文旨在探讨氮沉降对藏北高山嵩草草甸N2O排放和氮去向的影响,以期为高原生态系统的氮循环和全球气候变化研究提供科学依据。

二、研究区域与研究方法2.1 研究区域本研究选取藏北地区的高山嵩草草甸为研究对象,该地区具有独特的地理环境和生态特点,是研究氮沉降对生态系统影响的重要区域。

2.2 研究方法(1)野外采样与实验室分析:在研究区域内设置样方,收集土壤、植被等样品,进行实验室分析,测定氮素含量、N2O排放量等指标。

(2)氮同位素示踪技术:利用氮同位素示踪技术,追踪氮素的来源和去向,分析氮沉降对氮循环过程的影响。

(3)数学模型模拟:结合实地观测数据和数学模型,模拟氮沉降对N2O排放和氮去向的影响。

三、氮沉降对N2O排放的影响3.1 氮沉降与N2O排放的关系研究结果表明,氮沉降显著影响了藏北高山嵩草草甸的N2O 排放。

随着氮沉降量的增加,N2O排放量也呈现出增加的趋势。

这主要是由于氮沉降促进了土壤中氮素的积累,进而促进了N2O 的生成和排放。

3.2 N2O排放的时空变化在时间上,N2O排放量在不同季节存在显著差异,夏季和秋季的N2O排放量较高。

在空间上,N2O排放量在不同土地利用类型和海拔梯度上存在差异,草地和林地等开放生境的N2O排放量较高。

四、氮沉降对氮去向的影响4.1 氮素的去向与转化过程在藏北高山嵩草草甸生态系统中,氮素主要通过植物吸收、微生物转化、气体挥发等方式进行循环和去向。

其中,植物吸收是氮素去向的主要途径,微生物转化和气体挥发也对氮素去向产生重要影响。

4.2 氮沉降对氮素去向的影响氮沉降对藏北高山嵩草草甸的氮素去向产生了显著影响。

随着氮沉降量的增加,植物吸收的氮素增加,但同时也会导致土壤中氮素的积累和N2O等气体的排放增加。

《2024年干旱与氮沉降对内蒙古典型草原土壤特性的影响》范文

《2024年干旱与氮沉降对内蒙古典型草原土壤特性的影响》范文

《干旱与氮沉降对内蒙古典型草原土壤特性的影响》篇一一、引言内蒙古作为我国典型的草原区,其生态环境和土壤质量一直是学者们研究的热点。

近年来,由于全球气候变化和人为活动的干扰,该地区面临的干旱和氮沉降问题愈发突出。

这两大因素对内蒙古典型草原的土壤特性产生了深远的影响,进而影响到整个生态系统的稳定性和可持续发展。

本文旨在探讨干旱与氮沉降对内蒙古典型草原土壤特性的影响,以期为该地区的生态环境保护和土壤管理提供科学依据。

二、研究区域与方法(一)研究区域本研究选取内蒙古典型草原为研究对象,包括鄂尔多斯、锡林郭勒等地区。

(二)研究方法1. 土壤采样:在研究区域内设置多个采样点,采集不同类型草原的土壤样本。

2. 实验室分析:对采集的土壤样本进行理化性质分析,包括土壤水分、有机质、氮磷钾含量等。

3. 数据处理:运用统计分析方法,探讨干旱与氮沉降对土壤特性的影响。

三、干旱对内蒙古典型草原土壤特性的影响(一)影响表现干旱条件下,内蒙古典型草原的土壤水分含量显著下降,土壤干燥化趋势明显。

这导致土壤结构发生变化,土壤孔隙度减小,土壤通透性变差。

同时,干旱还会影响土壤微生物活动,降低土壤酶活性,进而影响土壤有机质的分解和养分循环。

(二)影响机制干旱通过改变土壤水分状况,影响植物的生长和根系分布。

植物的生长受到抑制,导致地上生物量减少,地下根系分布变浅。

这进一步影响到土壤的养分吸收和循环过程,使土壤肥力下降。

此外,干旱还会导致土壤盐分上升,加剧土壤盐碱化。

四、氮沉降对内蒙古典型草原土壤特性的影响(一)影响表现随着氮沉降的增加,内蒙古典型草原的土壤氮含量有所上升。

然而,过量的氮输入会导致土壤氮素过剩,引发土壤酸化、水体富营养化等问题。

此外,过量的氮还会抑制其他养分的吸收和利用,导致土壤养分失衡。

(二)影响机制氮沉降主要通过改变植物的生长状况来影响土壤特性。

过量的氮可以促进植物生长,提高地上生物量,但也会降低植物多样性。

植物群落的变化会改变土壤微生物群落结构,从而影响土壤有机质的分解和养分循环。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

氮沉降对草原凋落物分解的影响于雯超1,2,3,宋晓龙2,3,王慧2,3,赵建宁2,3,赖欣2,3,杨殿林1,2,3*(1.沈阳农业大学园艺学院,辽宁沈阳110866;2.农业部环境保护科研监测所,天津300191;3.农业部产地环境质量重点实验室,天津300191)摘要:大气氮沉降增加是全球变化的重要现象之一,草原生态系统对氮沉降增加的响应成为草地生态学的研究热点之一。

凋落物分解是草原生态系统养分循环和能量流动的主要途径,氮沉降增加引起草原植物群落结构变化,导致凋落物质量、土壤肥力、土壤微生物和土壤动物的变化,最终影响凋落物的分解。

本文综述了氮沉降对草原凋落物结构、化学组成和分解环境的影响等方面的国内外最新研究进展,讨论了需进一步加强研究的内容,以期为进一步拓展该领域研究的广度和深度、为全面分析和评估全球变化对草原生态系统的影响提供参考。

关键词:氮沉降;凋落物分解;草地生态系统;全球变化中图分类号:S812.2文献标志码:A 文章编号:2095-6819(2013)06-0014-06Advances in the Effect of Nitrogen Deposition on Grassland Litter DecompositionYU Wen-chao 1,2,3,SONG Xiao-long 2,3,WANG Hui 2,3,ZHAO Jian-ning 2,3,LAI Xin 2,3,YANG Dian-lin 1,2,3*(1.Department of Horticulture,Shenyang Agricultural University,Shenyang 110866,China;2.Agro -Environmental Protection Institute,Ministry of Agriculture,Tianjin 300191,China;3.Key Laboratory of Original Agro-environment Quality of Ministry of Agriculture and Tianjin Key Laboratory of Agro-environment and Safe-product,Tianjin 300191,China )Abstract :As one of the important phenomena of global change,nitrogen deposition impact on ecosystem is now being taken seriously into consideration,especially its effect on grassland ecosystems.Therefore,it has become one of key research areas in grassland ecology to reveal the effects of nitrogen deposition on grassland litter decomposition which has already shown the influence.Litter decomposition is a key pro -cess of nutrients cycling and energy flowing in grassland ecosystem.Advanced N deposition can cause the change of phytocoenosium struc -ture,litter quantity,soil fertility,soil microorganism and animals,and finally affect litter decomposition.Based on the domestic and interna -tional progress of latest study,this paper reviewed main progresses on litter quality,chemical composition and environment of litter decompo -sition in the areas.Some topics should be focused on future in order to expand the research scope,analyze the problems comprehensively and evaluate the effect of global change on grassland ecosystem.Keywords :nitrogen deposition;litter decomposition;grassland ecosystem;global change收稿日期:2013-06-03基金项目:国家自然科学基金项目(31170435);“十二五”国家科技计划项目(2012BAD13B07);中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金;农业部产地环境质量重点实验室/天津市农业环境与农产品安全重点实验室开放基金作者简介:于雯超(1988—),女,辽宁大连人,硕士在读,主要从事草地生态恢复建设与保护研究。

E-mail:leisituzi@*通信作者:杨殿林E-mail:yangdianlin@近几十年来,由于矿物燃料燃烧、含氮化肥的生产和施用、人口增长和畜牧业发展等原因,人类向大气中排放的含氮化合物越来越多,大气氮(包括NHx 和NOx )沉降增加已成为一个日趋严重的全球变化现象[1]。

据估计,全球氮沉降量在1990年为103Tg ·a -1(1Tg=1012g ),是1860年的31.6Tg ·a -1的3倍,预计到2050年将达到195Tg ·a -1[2]。

有研究表明,欧洲中部土壤中氮沉降量高达15~30kg ·hm -2·a -1,已远远超过自然界天然固氮量[3]。

氮沉降同土地利用变化和气候变化一同成为影响植物物种多样性的第三大驱动因子[4],也被认为是持续影响生态系统生产力、物种多样性和群落结构的主要因子[5-6]。

大气氮沉降导致生态系统中氮输入量增加,影响土壤微生物分解、养分的矿化与固定和土壤呼吸等一系列生态过程,引起土壤微环境和土壤养分有效性的改变[7]。

短期之内大气氮沉降会促进植物生产力,改变草原植物群落组成和结构,改变凋落物的化学组成,进而影响凋落物的分解[8]。

尤其农业资源与环境学报2013年12月·第30卷·第6期:14-19December 2013·Vol.30·No.6:14-19Journal of Agricultural Resources and Environment2013年12月是对干旱半干旱地区以及温带草原等地区[9-10],由于其普遍受到氮素限制,氮素增加将给这些地区自然生态系统带来深刻的影响。

凋落物是植物生长发育过程中的产物,是草地生态系统的重要组成部分,推动着土壤有机质的矿化分解和土壤养分的循环与转化,对维持草原生态系统过程和功能具有重要作用[11]。

凋落物分解包括淋洗作用、机械破碎、有机物质的转化、土壤动物的消化作用及土壤微生物的酶解作用[12]。

凋落物分解不是单一的分解过程,而是由这些因素综合作用的结果。

同时凋落物分解受到内部因素和外部因素综合作用影响,其中内部因素包括物理因素(体积、形状、表面粗糙程度等)和化学因素(N、P、木质素浓度、C/N比等)两方面。

凋落物的失重率因植被的种类、质地、叶形、叶面积、环境因子的不同,使得分解速率间存在明显差异[13]。

凋落物分解也受到非生物因素和生物因素共同控制[14]。

早在1876年,德国的Ebermayer[15]就开始研究凋落物在养分循环中的作用,此后国外许多学者对世界范围内凋落物的分解及影响因素进行了大量报道,但更多是关注森林生态系统。

直至20世纪80年代,草地凋落物的研究才逐渐开展[16]。

氮沉降研究已成为国际上生态学研究的热点内容之一[17]。

在全球变化的背景下,作为生物地球化学循环的重要组成部分,草地凋落物分解的研究也逐渐被重视[9]。

欧洲和北美一些发达国家和地区对于草地生态系统对全球性氮输入增加的响应进行了研究[18],国内有关氮素添加对草地生态系统影响的研究还相对较少[19]。

持续的氮沉降作用对草原生态系统的影响与机制的研究还有待揭示。

本文综述了草原凋落物分解的影响因素,讨论了需进一步加强研究的内容,为深入理解氮沉降对草原生态系统的影响,制定草原合理的养分管理策略提供科学依据,也为更一般意义上的凋落物分解对全球变化的响应研究提供参考。

1氮沉降对凋落物组成结构的影响在陆地生态系统中,90%以上的地上部分净生产量通过凋落物的方式返回地表,是分解者物质和能量的主要来源[20]。

草原凋落物的分解影响着草原植物萌发、群落结构和植被演替[21]。

大量模拟氮沉降的实验表明,通过不同浓度添加氮素会降低植被物种的丰富度。

Bai等[1]通过模拟试验研究氮沉降对内蒙古典型草原群落植物多样性的影响,结果表明,氮沉降明显减少了草原植被物种丰富度。

Foster等[22]研究结果显示两个生长季的氮素添加均降低了美国密西根州草地物种的丰富度。

Stevens等[23]在英国68个酸性草地上的研究也有类似发现,物种丰富度随无机氮的沉降呈线性关系减小,每增加0.25gN·m-2·a-1的氮沉降,4 m2的样方内将减少一个植物种。

Ren等[24]对高寒草甸草原的研究发现,添加氮素改变了植物群落物种多样性。

张杰琦等[25]研究表明,氮素添加显著降低了青藏高原高寒草甸草原植物群落中物种丰富度(p<0.01)。

氮沉降会改变草原植物群落组成,其中包括物种的演替、优势物种的定居及稀有种的丧失[6]。

长远来看,草原植物群落的物种组成,特别是优势功能型物种的转变将可能导致凋落物质量和可分解性的完全转变[26]。

Fisher等[27]对美国赤华胡安沙漠长期的增氮试验表明,施氮区草本植物的盖度比对照区高30%,豆科植物的盖度比对照降低52%,说明植物群落组成不同对施氮的响应也不同。

祁瑜等[28]对几种草地植物施氮的研究显示,豆科植物和禾本科植物对N素添加表现出不同的响应,豆科植物对N素添加响应不明显,施氮没有改变其生物量分配格局,而禾本科植物对施氮的响应明显,土壤养分的增加可促进羊草的营养繁殖能力。

相关文档
最新文档