杭州西溪湿地植物植硅体产生及其影响因素

在浙江杭州西溪湿地选取18种植物,运用微波消解和Walkley-Black消解相结合的方法,研究了湿地生态系统中不同植物植硅体质量分数及其产生通量变化特征,为沼泽湿地生态系统植硅体碳汇调控提供科学依据。研究结果表明:①18种植物植硅体质量分数有较大的差异（P＜0.05）,其中蒲苇Cortaderia selloana（7.69%）,狗尾草Setaria viridis（7.56%）,三数马唐Digitaria ternata（6.88%）和芦苇Phragmites australis（6.60%）等植硅体质量分数较高,槐叶萍Salvinia natans（1.28%）,美人蕉Canna indica（1.01%）和凤眼莲Halerpestes cymbalaria（1.11%）植硅体质量分数较低。②湿地植物植硅体与其二氧化硅质量分数有较强的正相关性。在湿地生态系统中,选择一种高植硅体质量分数和高生产力的植物芦苇Phragmites australis栽植,对提高地上植物植硅体的产生通量有重要的作用。③在西溪沼泽湿地生态系统中,地上植物植硅体产生通量为4.48 ~ 129.92 gm－2a－1,植硅体封闭碳的产生通量为0.16 ~1.03 gm－2 a-1,植硅体封闭碳的总产生速率为8.29 ta-1。图1表1参35     

氮沉降对湿地生态系统的影响研究

大气氮沉降的急剧增加是近年来全球变化研究的焦点,湿地生态系统的碳储量远高于其他生态系统,是全球变化的敏感区域.主要介绍了湿地生态系统及其氮沉降的现状,综述了国内外的相关研究结果,阐明了氮沉降对湿地生态系统植物和土壤微生物的具体影响,并对未来研究所面临的问题进行了展望,可为更好地预测及评估氮沉降背景下湿地生态系统的稳定性提供参考.     

中国北方森林和草地生态系统碳氮耦合循环与碳源汇效应研究

全球变化自20世纪80年代以来作为一个科学问题开始出现,现今已超越科学领域,成为影响当今世界发展的重大政治、经济和外交问题。在科技部的 “十三五”期间“全球变化及应对”重点研发计划专项支持下,来自中国科学院沈阳应用生态研究所、西北农林科技大学、中国科学院植物研究所等6个单位31位科学家于2016年7月开始承担“中国北方森林和草地生态系统碳氮耦合循环与碳源汇效应研究”项目。该项目旨在:1)凸显中国北方植物群落演替在温室气体吸收和排放平衡,特别是在我国未来碳汇中的作用;2)绘制森林和草地碳源汇转变的敏感区、脆弱区;3)建立和发展稳定同位素技术研究碳氮循环的多时间序列历史变化及其对全球氮沉降、大气CO2浓度上升和气候变化的响应;4)揭示氮沉降、升温、火干扰和植被演替驱动的碳氮耦合循环生物学机制及其碳源汇响应。通过该项目5年的实施,预期能增加我国北方森林和草地生态系统碳氮耦合循环生物学机制的认识,增强对北方森林和草地生态系统对全球变化响应的预测能力和减少预测的不确定性。      

土壤植硅体碳稳定性的研究进展与展望

植硅体碳（phytolith-occluded organic carbon, PhytOC）是一个重要的长期（数千年）陆地碳组分,从而成为陆地土壤长期固碳的重要机制之一。植硅体碳的稳定性对全球陆地土壤碳库贡献比植硅体碳储量要大得多。综述了土壤植硅体碳的形成机制与特征,研究植硅体碳稳定性的重要意义以及影响植硅体碳稳定性的因素:不同植被类型产生的植硅体碳的稳定性存在显著差异,不同生长环境下同一植被类型的植硅体碳稳定性也存在差异;古土壤中的植硅体碳稳定性大于幼年中的土壤;植物植硅体的形态组合能够响应土壤盐碱浓度及pH值的变化;湿度和降水等影响植硅体的数量、大小、形态组合以及碳、氧同位素;大气二氧化碳浓度对植硅体的类型、大小比率等产生影响;植硅体的硅铝比值越低,稳定性越高。表1参90     

外源氮和硅添加对毛竹植硅体碳的影响

【目的】探明植硅体和植硅体碳的形成对外源氮和硅的响应,开展外源氮和硅添加对毛竹Phyllostachys edulis植硅体碳碳汇能力的影响研究,以期为竹林碳汇提供理论参考。【方法】通过氮[尿素：0(N₀)、250(N₁)、500(N₂)mg·kg^-1]和硅[硅酸钠：0(Si₀)、75(Si₁)、150(Si₂) mg·kg^-1]二因素三水平正交栽培试验,采集毛竹叶、枝、秆、篼和凋落物样品,分析不同处理不同器官植硅体碳质量分数。【结果】随着硅添加量的增加毛竹不同器官及凋落物植硅体碳质量分数均呈上升趋势。不同处理叶、枝、秆、篼及凋落物植硅体碳质量分数分别为3.15～4.68、2.10～3.47、0.30～1.18、1.09～2.15和3.21～4.63 g·kg^-1,均表现为N₂Si₂处理植硅体碳质量分数最高,N₀Si_...     

青藏高原氮沉降研究现状及草地生态系统响应研究进展

为了解青藏高原氮沉降的时空差异特征及对高原生态系统的影响,对青藏高原不同区域大气活性氮沉降定量研究的相关结果进行总结分析,对大气活性氮沉降对草地生态系统的影响并与青藏高原现阶段相关研究进行综述与比较。研究表明:青藏高原氮沉降通量定量研究较少,且局限于短期监测或仅定量雨水活性氮含量,长期性的定点原位监测、大气活性氮的组成特征、城乡差异及变化趋势均未见报道;同时,大气氮沉降对青藏高原草地生态系统植物多样性的影响,植物化学计量特征变化趋势及物候相应等均报道较少,仅局限于现象的解释,并未对变化机理进行阐述。氮沉降作为全球变化的主要驱动因子,青藏高原氮沉降通量及其对生态环境的影响有待进一步加强。     

大气氮沉降研究进展

随着经济的快速发展,人类活动排放至大气中的氮持续增长,大气氮沉降已成为气候变化、二氧化碳浓度升高、土地利用变化之外的影响陆地生态系统结构和功能的第四大因素。通过大气沉降到生态系统的氮一部分可作为营养源供植物生长,过量的氮则会产生消极作用。文章围绕大气氮沉降的氮素组成及其沉降通量,氮沉降的时空特征,氮沉降对土壤及植物的影响三方面进行了综述,总结了大气氮沉降的不同氮素形态及沉降通量,对比了氮干、湿沉降的时空特征,阐述了大气氮沉降对土壤生态系统及植物生长的影响。从现有的文章来看,我国对各地区大气氮沉降情况的监测越来越多,包括农田、城市、森林等,但关于大气氮沉降的影响研究多与水体、森林、草地等相关,对农田生态系统的影响,例如对土壤微环境、农作物生长及作物产量、农产品质量等的影响研究尚且较少。     

氮沉降对草原凋落物分解的影响

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。     

氮水添加对半干旱地区草原土壤微生物群落结构的交互影响

微生物群落组成变化是研究和预测陆地生态系统对全球变化响应的重要工具.通过监测模拟气候变化的施氮增雨试验条件下土壤微生物群落的改变,预测我国北方半干旱草地生态系统在未来对全球变化的响应.为了更好地衡量微生物群落的响应,进行了连续3年的气候模拟试验,利用磷脂脂肪酸(PLFA)图谱分析法追踪微生物群落结构变化.结果显示,增雨对微生物群落中的革兰氏阳性菌(GP)、革兰氏阴性菌(GN)以及总细菌和总真菌的PLFA含量没有显著影响,但对真菌/细菌比(F/B)和革兰氏阴性菌/阳性菌之比(GN/GP)有显著影响,并显著降低了总PLFA含量.施氮显著降低了微生物群落中的革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌以及总细菌和总真菌的PLFA含量,并显著降低了微生物群落的总PLFA含量.施氮和增雨两个环境变化因子对总PLFA、GN/GP、以及真菌对细菌之比(F/B)有显著的交互影响.在半干旱草原地区,施氮和增雨对微生物群落结构存在交互影响.这预示着未来降雨量增加和氮沉降条件下,我国北方草地生态系统中,微生物群落结构变化将导致微生物群落生态功能改变,从而引发整个生态系统的响应.     

基于整合分析的氮添加对草地植被多样性、生物量及净初级生产力影响

【目的】揭示氮沉降对全球草地生态系统植被多样性、生物量及净初级生产力的综合效应,并探究不同气候条件下氮沉降对于草地影响程度。【方法】根据设计的标准收集整理国内外121篇文献,采用整合定量分析氮沉降对全球草地生态系统的综合效应。【结果】与未施加氮的天然草地相比,氮添加显著提高草地生产能力,其中草地总生物量(P0.05)、地上生物量(P0.001)、地下生物量(P0.01)及地上净生产力(P0.001)平均效应值分别为24.11%、33.55%、16.38%及29.73%;氮添加显著降低天然草地植被多样性,其中植被香农-威纳指数(P0.05)及丰富度指数(P0.01)平均效应值分别下降27.11%及14.65%;年降水会显著影响天然草地植被多样性指数、辛普森指数及覆盖度指数对氮沉降的响应,而不显著影响植物生物量和净生产力对氮沉降的响应,年均温不会显著影响草地植被多样性、生物量及净初级生产力对氮沉降的响应。【结论】大气氮沉降会提高天然草地生态系统的生物量及净生产力,但会造成植物丰富度降低,对草地生态系统物种多样性造成负面影响。     

氮沉降对森林生态系统影响的研究进展

森林在生态系统中有大自然氧吧和维持生态平衡的意义,通过查阅国内外有关于氮沉降的文献,从氮沉降对森林植物、动物和微生物的影响等方面和角度综述氮沉降对森林生态系统的影响,介绍了相应的响应机制,并对今后的进一步研究工作提出展望.氮沉降的研究还存在一些问题,如目前国际上对氮沉降研究方法还没有形成一套比较完备的标准体系,世界各地氮沉降量测定的研究方法和仪器设备都不相同,导致研究结果会出现差异,所以对真实生态情况很难进行统一的定论和科学的比较分析.相比国外研究而言,国内研究虽然形成了比较规范的监测网,但研究的技术手段缺乏确凿性和一致性,并且研究对象不全面,树种选择局限,对阔叶树种研究较少.     

模拟氮沉降对华北地区绣线菊灌丛凋落物养分输入量的影响

中国是全球高氮沉降区之一,氮沉降对陆地生态系统造成了严重影响.我国北方灌丛通常为氮限制生态系统,易受环境变化的影响.为了研究氮沉降增加对灌丛生态系统凋落物养分输入量的影响,对北京东灵山绣线菊灌丛进行了模拟氮沉降试验,设置4个氮处理水平,分别为对照(0N0)、低氮(20N1)、中氮(50N2)、高氮(100N3)kgN/hm2·a.结果表明:模拟氮沉降5年后,4个不同氮沉降水平绣线菊灌丛的年凋落量分别为162.93、205.81、190.96和189.65g/m2·a,表明氮沉降对凋落物量具有促进作用;氮沉降提高了凋落叶和凋落花果的N含量,降低了凋落花果的Ca含量,对凋落物各组分其他元素含量均未产生显著影响;不同氮沉降水平在一定程度上增加了绣线菊灌丛凋落物的养分输入量.     

水分和氮素添加对内蒙古半干旱温带生态系统蒸发散的影响

[目的]未来降水格局变化和氮沉降增加将会不同程度的影响生态系统蒸发散,然而生态系统蒸发散是如何响应降雪、降雨和氮沉降增加的尚有待于进一步研究。[方法]本研究采用野外控制试验,利用在内蒙古半干旱温带草地已建立的春季增雪、夏季增雨和氮素添加平台,对生态系统蒸发散的变化情况进行动态监测。[结果]研究结果显示,水分添加在2011年和2013年提高生态系统蒸发散和土壤含水量,但显著降低土壤温度;在2012年提高土壤含水量,显著降低土壤温度,但对生态系统蒸发散作用不显著。氮素添加在2012年显著降低土壤含水量,在2013年显著降低土壤温度,在其他年份对土壤含水量、土壤温度和生态系统蒸发散影响均不显著。另外,研究发现水分和氮素添加对生态系统蒸发散、土壤含水量和土壤温度的影响不存在交互作用。[结论]水分添加和氮素添加主要通过改变土壤含水量和土壤温度,从而影响生态系统蒸发散,同时受降水、光合有效辐射和大气温度的影响。     

安徽滁州何郢遗址的植硅体分析

某些高等植物，可从地下水中吸取可溶性二氧化硅，并将其沉淀于细胞内或细胞间，形成非晶态二氧化硅，这种非晶态二氧化硅通常称为植硅体。土壤中的植硅体组合缘自腐烂的植物残余，蕴含着该地区植被和环境的信息。如今，植硅体分析已广泛应用于考古研究中。     

绿竹生态系统植硅体碳积累与分布特征

植硅体封存的有机碳（phytolith-occluded organic carbon, PhytOC）已被证明在生物地球化学碳硅循环中具有重要的作用。为了解绿竹Dendrocalamopsis oldhami生态系统中植硅体碳的分布与积累特征,于2014年12月在中心产区浙江省苍南县利用标准地调查方法,采集了不同年龄（1～3年生）、不同器官（叶、枝、秆）、凋落物和土壤样品,分析了硅、植硅体、植硅体碳质量分数。结果表明:绿竹地上部分硅、植硅体、植硅体碳质量分数大小表现均表现为凋落物＞叶＞枝＞秆,其中植硅体碳的质量分数分别为4.28,3.16,0.28,0.04 gkg－1,植硅体碳总积累量为22.64 kghm－2,大小顺序为叶（13.22 kghm－2）＞凋落物（5.74 kghm－2）＞枝（2.71 kghm－2）＞秆（0.96 kghm－2）;林地土壤硅、植硅体、植硅体碳质量分数均随着土层厚度的增加而呈降低的趋势,0～100 cm土壤中植硅体碳储量为1 302.60 kghm－2。绿竹植株体内植硅体质量分数与硅、植硅体碳质量分数之间的相关性达极显著（P＜0.01）或显著（P＜0.05）水平,土壤植硅体碳质量分数与总有机碳质量分数之间也具有极显著（P＜0.01）相关性。图4表3参33     

东北地区不同湿度梯度条件下芦苇植硅体形态组合特征

对东北3个地区5个地点不同生境的芦苇叶片中植硅体进行了分析,探讨了不同湿度梯度条件下芦苇植硅体的组合特征.共测芦苇植硅体4 372粒,5个地点芦苇样品中的植硅体类型相同,所鉴定出的植硅体类型共8种,不同生境下的芦苇植硅体的百分含量及形态大小明显不同.芦苇植硅体中的硅化气孔对极端环境的响应较为敏感,干旱环境中芦苇植硅体颗粒变大,硅化气孔的含量相应减少.较湿润的沙兰地区,植硅体的颗粒偏小,气孔的含量也较少;尖型的长度,对于湿度因子更为敏感,湿度不同的地区,尖型植硅体的长度发育不同;鞍型植硅体的形态组合在长春地区小湿度梯度的设置中,随着湿度的增大有增大的趋势,说明湿度的变化在一定程度上会影响芦苇植硅体形态大小,同时有利于芦苇植硅体的发育.     

高氮负荷森林生态系统对大气氮沉降降低的响应研究进展

大气氮沉降对全球生物多样性和生态系统功能构成严重威胁。过去50多年,由于减排措施的实施,欧美国家率先出现大面积区域的氮沉降降低,中国从2010年开始趋于稳定,氮沉降的未来变化趋势可能因全球各地而异。本研究采用文献检索方法和综合分析方法,综述了国内外氮沉降恢复的方法,分析了森林生态系统土壤(酸化和溶液化学)、结构(植被-微生物多样性)与功能(生产力和碳吸存)对氮沉降降低的响应。随着氮沉降的降低,植被物种组成、土壤微生物群落和土壤过程可能恢复缓慢,而一些土壤参数(如pH、硝酸盐和铵浓度等)对氮输入减少的响应相对较快。当氮沉降降低时,可在某种程度上减轻土壤酸化,促进树木生长,但也可能因环境氮沉降速率依然很高并保持土壤酸化,林木的活力仍在恶化。植被多样性的恢复可能存在恢复障碍并在短期内难以维持富营养化的恢复,但促进了贫营养型物种的增加。森林生态系统恢复响应对减排政策存在延迟,且氮沉降增加存在遗留效应,致恢复相当缓慢,但恢复只是时间问题。因此,高氮负荷生态系统的恢复是一个长期缓慢的过程,进一步加强减排尤为重要。参94     

樟树叶片示踪高速路附近大气氮沉降

[目的]研究维管束植物组织监测大气氮沉降的可行性。[方法]在距高速路不同距离的地点采集不同树冠位置的樟树叶片及其下方的根际土壤,按照叶片面积大小对叶片进行分类,用元素分析仪分析叶片和土样所含氮量,统计分析叶片年龄、污染源和树冠对樟树叶片的影响。[结果]大叶片氮含量显著低于中叶片和小叶片;叶片氮含量随着离高速路距离的增大逐渐降低,而且差异显著,其与土壤氮含量变化无一致趋势;树冠不同位置氮含量也有差异：树顶叶片氮含量显著高于树底和树沿。这说明在土壤条件不同的情况下,樟树叶片也可以很好地指示大气氮沉降。[结论]维管柬植物监测大气环境具有可行性。     

氮添加对海南热带山地雨林固碳关键过程的影响

  目的  植物光合作用是森林生态系统固碳的关键生理过程。探究氮沉降对热带森林生态系统中优势乔木叶属性和光合参数的影响,将为揭示热带树木对外源氮输入的响应过程、评估氮沉降背景下森林固碳潜力变化奠定基础。  方法  以海南尖峰岭热带山地雨林中的优势乔木树种厚壳桂和白颜树为研究对象,通过9年的氮添加试验,分析3种氮添加水平对优势树种重要叶属性和光合参数的影响。  结果  叶属性和光合参数在物种间呈现明显差异。对于植物叶属性,氮添加显著增加了厚壳桂的比叶面积与2个树种叶片中的氮磷比,但降低了叶绿素含量,并在一定程度上改变了叶片养分含量。对于植物光合,氮添加有促进蒸腾速率和气孔导度的趋势,但未显著影响光合作用参数（净光合速率、胞间CO₂浓度、最大羧化速率和最大电子传递速率）。  结论  总体上,9年氮添加尚未显著改变海南热带山地雨林中2个优势树种的光合作用过程。在大量野外监测的基础上,从植物叶功能属性?光合作用之间的耦合关系的角度,揭示热带树木对氮添加的响应机制,是下一步研究的重点方向。      

大气氮沉降监测方法及中国不同地理分区氮沉降研究进展

随着我国经济快速发展,近年来大气活性氮排放量呈持续增长的趋势,研究表明,我国多地大气活性氮沉降量已经超过临界值。活性氮来源于化石燃料燃烧、畜牧家禽排放以及农业氮肥挥发、交通废气的排放等。沉降到生态系统的氮一部分可作为营养源提供给农作物,而过量的氮沉降会对生态系统及空气环境产生诸多消极作用。我国对地区大气活性氮监测的研究越来越多,主要是对农田、城市、水体及森林生态系统氮沉降情况的监测。重点阐述活性氮干湿沉降的研究方法及我国不同地理分区大气活性氮干湿沉降的时空特征。