大气氮沉降对森林生态系统影响的研究进展

近几十年来,由于化石燃料和农牧业含氮化肥饲料的广泛使用,全球大气氮沉降量明显增加,一些地区已经达到饱和甚至超过了生态系统所能承受的临界负荷.过量氮沉降会对森林生态系统产生负效应.本文概述了全球氮沉降的现状,介绍了氮沉降增加对森林土壤和植物的影响机制,从而说明了我国开展氮沉降研究的必要性和紧迫性.     

酸性沉降环境中森林生态系统的物质循环

对林外降水和１８年生日柳杉及日本扁柏的树冠穿透水中溶存元素浓度的系统测定表明：酸性降水在穿透树冠层时ＰＨ物溶存元素深度有不同程度的升高，这种变化日本柳杉比日本扁柏更为明显。树冠穿透水中溶存元素量的增加主要来自于性沉降和树冠淋溶。采用多变量回归模型，以无雨期长短、降水量和降水酸度为自变量，以树冠穿透水溶存元素的净增加量为因变量对于性沉降和树冠淋溶量作了分离。研究结果基本说明了穿透水的水质特性及其形成     

中国典型森林生态系统土壤呼吸差异性分析

通过总结中国近年来发表文献中的土壤呼吸数据,分析研究了中国典型森林生态系统的土壤呼吸特征与规律.结果表明,中国5种典型森林生态系统的土壤平均呼吸速率依次为:针阔混交林(3.04μmol·m-2·s-1)落叶阔叶林(2.74μmol·m-2·s-1)常绿阔叶林(2.65μmol·m-2·s-1)常绿针叶林(2.60μmol·m-2·s-1)落叶针叶林(2.04μmol·m-2·s-1).落叶针叶林的土壤呼吸温度敏感性(Q10)最高(3.35),常绿阔叶林最低(2.35).总体来看,阔叶林土壤呼吸速率(2.69μmol·m-2·s-1)高于针叶林(2.32μmol·m-2·s-1);然而,阔叶林土壤呼吸温度敏感性(2.30)却低于针叶林(2.68).土壤自养呼吸贡献率因森林类型而异,针阔混交林比例最低(30.3%),而落叶针叶林最高(41.2%).土壤呼吸的森林类型间差异是气候因素和土壤碳输入模式共同调控的结果.本研究表明,在预测未来陆地碳循环及其对气候变化反馈效应时,不同森林生态系统间的土壤呼吸及其温度敏感性的差异性应给予充分的考虑.     

林火对森林生态系统的影响

林火是森林生态系统中重要的生态因子,既可以烧毁森林,严重破坏森林的结构和功能,也可以作为营林的工具和手段,合理利用林火可以改善森林环境,有利于维持和促进森林生态系统的平衡。本文分析了林火对森林生态系统植被、土壤及环境等方面的影响,探讨了林火在森林管理上的作用,这将有助于开展林火的管理和森林的可持续经营,具有重要的科学和现实意义。     

大气氮沉降现状及其对生态系统的影响

大气氮沉降是酸雨的主要成因之一,由于人为活动使得全球范围内的大气氮沉降日益增加。当大气氮沉降量超过森林生态系统的需求时,氮沉降会淋洗出植物体内的养分,导致叶片过早脱落,还会降低植物的抗性;氮沉降能引起土壤酸化,同时造成土壤盐基离子淋失。     

韶山森林生态系统硫沉降临界负荷

MAGIC和SMART模型在计算临界负荷时均存在一定的局限,但二者机理较为类似,考虑的主要反应过程可以相互补充．为了准确地计算硫沉降临界负荷,将MAGIC模型与SMART模型相结合,模拟了一定酸沉降量下生态系统化学状态随时间变化的趋势,并计算出韶山硫沉降临界负荷为1．76keq（hm^2·a）^-1．通过与MAGIC模型计算的硫沉降临界负荷2．28keq（hm^2·a）^-1比较,用MAGIC和SMART模型相结合的方法计算临界负荷更接近实测值．     

气候变化对森林生态系统的主要影响述评

森林生态系统是陆地生态系统的主体,其对减少大气中的CO₂浓度从而减缓全球变暖有着决定性的作用。为了探究气候变化对森林生态系统的影响以及森林生态系统的反馈机制,发展合理的森林经营策略以应对气候变化,笔者综述了国内外有关气候变化对森林生态系统影响的相关研究方法与成果,重点讨论了气候变化对森林结构、组成和分布、森林生产力、森林碳库、森林生态系统生物多样性、生态系统生态服务功能等方面的影响,论述了森林生态系统对气候变化的反馈机制,并指出了现有研究的不足之处,提出了适应或者减缓气候变化对森林生态系统影响的森林经营策略,主要包括:①坚决贯彻实施退耕还林政策; ②加强保护天然林; ③制定科学的森林经营对策; ④加速我国碳汇林业的发展。     

农药污染对土壤动物群落的影响研究

采用喷洒除草剂和杀虫剂对土壤动物进行野外盆栽污染模拟实验。实验共获得土壤动物1695只,隶属5门,9纲,17目;结果表明,随着农药浓度的增加,土壤动物类群数、个体数以及群落多样性指数等随着降低,且均比对照组低;土壤动物种类的减少主要是由于常见类群和稀有类群的减少,而土壤动物的数量变化则主要是由于优势类群线虫类、线蚓科、弹尾目和螨类的数量消长所致。     

转基因植物对土壤生态系统的影响

随着转基因植物的大面积商业化种植,其对土壤生态系统造成的影响日益引起人们的关注。本文综述了转基因植物对土壤中动物、微生物及土壤酶活性的影响,并且对转基因植物对土壤生态系统的影响进行了展望,以期为转基因植物对土壤环境的生态风险性评价提供参考。     

土壤速效钾对模拟氮沉降增加的响应

通过野外模拟试验,研究氮沉降增加对土壤速效钾的影响。试验设计为5种处理,分别为N0(0kg.hm-2.a-1)、N1(60kg.hm-2.a-1)、N2(120kg.hm-2.a-1)、N3(240kg.hm-2.a-1)、Nr(氮沉降恢复),每个处理重复3次。以尿素[CO(NH2)2]作为氮源,每月以溶液方式对林地进行喷施。通过3年的处理后发现,氮沉降导致土壤速效元素总量的淋失,0～20cm土层中的速效元素对氮沉降的反应要比20～60cm土层更为敏感,且其速效元素的淋失与沉降时间呈正相关,而20～60cm土层还未出现一致的变化规律。     

林木根源有机C对大气CO2浓度升高的响应

林木根源有机C包括根系通过根枯落物、根系(根共生菌丝)分泌物和根共生菌周转3条途径向土壤输入的有机C.它是森林生态系统中一个重要的、潜在的C汇.综述了根源有机C与其微生物对CO2浓度升高的响应.虽然对根系寿命的变化尚不清楚,但CO2浓度升高将导致根系生物量、生产量、死亡量和分泌物的增加;同时,CO2升高亦促使根共生菌生物量的增加而增加了共生菌的C归还潜力,表明CO2升高使根源有机C的输入增加了.CO2浓度升高情况下,根系化学性质(根N浓度降低)和形态特征(根直径增加)的这些变化均有利于增加土壤C的吸存;而根分布深度的降低则对土壤C吸存不利;CO2浓度升高对根分泌物和根共生菌质量的影响研究则极少.CO2浓度升高下土壤微生物活性和群落组成的变化存在较大的不确定性.目前CO2浓度升高下林木根源有机C对森林长期C吸存的贡献仍很不清楚.     

模拟大气氮沉降对萍乡土壤酸化的初探

通过野外模拟试验,研究氮沉降增加对萍乡土壤酸化的影响。以尿素[CO(NH2)2]作为外加氮源,设置4种处理,分别为N0(对照,0g·m-2·a-1,以N计,下同)、N1(6g·m-2·a-1)、N2(12g·m-2·a-1)和N3(24g·m-2·a-1),每处理重复两次。结果显示,氮沉降引起土壤pH值下降;表层土壤比下层土壤更敏感;pH值的下降程度与氮沉降量及沉降时间呈正相关。     

浅析土壤Pb污染对土壤动物群落的影响

本文综述了土壤Pb污染对土壤动物生长和繁殖的影响.随着Pb浓度的增加,土壤动物的种类和数量减少,大型土壤动物蚯蚓体壁、胃肠道及细胞微结构产生严重损伤,胃肠道粘膜出血、萎缩,体内线粒体细胞发生肿胀、断裂,同时抑制蚯蚓酯酶同工酶的活性,精子发生畸形,增高畸形率.土壤动物对Pb污染的富集和耐污染能力,利用土壤动物对Pb污染进行指示,为土壤Pb污染的生物恢复和治理提供理论参考.     

水稻土细菌群落对长期施肥和短期氮添加的响应

为更好地了解长期施肥下水稻土的细菌多样性、群落结构和组成,本研究以中性紫色水稻土长期定位试验基地为平台,采用高通量测序技术,研究长期施用化肥和短期氮添加对水稻土细菌群落的影响。实验结果表明：相比于短期氮添加,长期施肥显著提升土壤养分含量,同时使土壤pH值明显下降,并改变了土壤细菌群落特征。试验所用水稻土细菌主要优势菌门为变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）,它们的总占比超过70%。长期施肥显著提高了富营养型细菌变形菌门和拟杆菌门（Bacteroidetes）的相对丰度。相关性分析和冗余分析表明,水稻土细菌多样性、群落结构和组成受到土壤pH和土壤养分水平（如速效磷、速效钾、全氮等）的显著影响。     

老顶山国家森林公园根际土壤动物多样性初步研究

本文采用方框法调查了山西长治老顶山国家森林公园内油松林、侧柏林和草本植物根际土壤动物的多样性.结果表明,该森林公园内的土壤动物种类共计16类、381只,隶属3门10纲12目.其中膜翅目为优势类群,原尾目和弹尾目为稀有类群,直翅目幼虫、蜘蛛目、鞘翅目成虫及幼虫、双翅目成虫及幼虫、马陆目、等足目、石蜈蚣目、地蜈蚣目、后孔目、柄眼目和蜱螨目为常见类群.各种样地内常见土壤动物类群组成和占群落总体数量的比例呈现一定差异.土壤动物垂直分布有明显的表聚性.     

氮磷添加对温带和亚热带森林土壤碳氮矿化的影响

选取黑龙江五营温带森林和福建武夷山亚热带森林两个站点, 通过120天室内培养实验, 探讨氮磷(NH₄NO₃和NaH₂PO₄)添加对两种森林表层土壤(0~20 cm)碳氮矿化的影响。结果表明, 氮添加通过降低土壤微生物的生物量及其碳氮比来降低亚热带森林的土壤碳矿化, 但对温带森林的土壤碳矿化没有显著影响; 磷添加对两种森林的土壤碳矿化均没有显著影响。磷添加显著地增加温带森林的土壤净氮矿化, 氮添加显著地降低温带森林的土壤净氮矿化, 氮添加和磷添加均对亚热带森林的土壤净氮矿化没有显著影响。总体而言, 可能由于养分可利用性和土壤性质的区别, 温带森林和亚热带森林土壤碳氮矿化对氮磷添加的响应存在区别。     

落叶松人工林草本植物群落特征和生物量对氮添加的响应

以华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)人工林幼龄林为研究对象, 设置3个梯度的氮添加水平(0, 20和50 kg N/(ha·a), 即N0, N20和N50), 研究氮添加对人工林草本植物群落特征及地上生产力的影响, 得到以下结果。1) 氮添加改变了土壤微环境, 降低土壤温度、显著地增加土壤水分。2) 氮添加在一定程度上促进落叶松人工林草本植物群落的生长(P>0.05)。与对照组(N0)相比, 植物群落总盖度在N20和N50样方中分别增加6.83%和15.03% (2014 年), 或9.80%和12.94% (2016年), 但草本植物地上生物量的累积无显著变化; 群落总盖度和地上生物量与土壤含水量显著正相关(P<0.05)。3) 氮添加对落叶松人工林草本植物群落的多样性和均匀度无显著影响, 但是低浓度氮添加(即N20)显著地增加单位面积内物种的丰富度(2014年单位面积内物种丰富度在N20样方中增加23.33%, P<0.05)。4) 氮添加对不同植物功能群的影响不同, 其中氮添加促进蓼科和莎草科植物的生长, 抑制禾本科和菊科植物的生长, 对豆科植物无影响, 说明温带落叶松人工林草本植物群落对氮沉降的响应敏感, 氮添加在一定程度上促进草本植物的生长, 同时氮添加改变了草本植物不同功能群间的竞争力。