氮沉降和CO2浓度增加对土壤磷素含量的影响

为了研究不同N沉降水平下,大气CO2浓度升高对三江平原小叶章群落土壤全磷、速效磷含量的影响。利用开顶气室(open-top chamber,OTC),设置当前大气CO2浓度(370 μmol/mol)、中等CO2浓度(550 μmol/mol)和高CO2浓度(700 μmol/mol)3个CO2浓度水平和不施氮[N1,0 g N/(m2?年)]、常氮[N2,4 g N/(m2?年)]、高氮[N3,8 g N/(m2?年)]3个施氮水平。结果表明：CO2浓度升高结合氮沉降连续运行2个生长季后,相同处理下,土壤全磷、速效磷的含量没有显著变化。各处理仅对0~10 cm土层土壤磷素含量影响明显,对下面2层土壤磷素含量无显著影响。在相同氮沉降水平下,0~10 cm土层土壤全磷、速效磷的含量随着大气CO2浓度的增加呈现出先增大后减小的变化趋势。氮的加入对土壤的全磷的含量没有显著影响、却减小了0~10 cm土层土壤速效磷的含量。土壤全磷的含量与土层深度密切相关,随着土层深度的增加而降低。     

自由大气CO2浓度升高对夏大豆光合色素含量和光合作用的影响

研究大气CO2浓度升高对大豆光合指标的影响,有助于了解未来气候变化后大豆光合生理的变化。利用开放式自由大气CO2浓度富集系统(Free Air CO2 Enrichment)在高CO2浓度（550±60 μmol/mol左右）和对照大气CO2浓度（平均389±40 μmol/mol左右）及2种施氮水平下种植‘中黄35’和‘中黄13’大豆品种,测定了2个大豆品种的叶绿素、类胡萝卜素含量及光合作用的变化。结果表明：CO2浓度升高对大豆功能叶光合色素含量的影响存在品种差异,初花期‘中黄13’光合色素含量变化不显著,但在盛荚期光合色素显著下降,且在低肥处理下更明显,对‘中黄35’没有影响。大气CO2浓度升高后,2个品种大豆净光合速率均明显升高,气孔导度下降。大豆净光合速率提高将促使作物积累更多的有机物,有利于作物生物量和产量的提高。气孔导度下降可能会使作物蒸腾作用减弱,有利于作物水分利用率的提高。     

CO2浓度升高条件下不同氮素水平对小叶章光合特性和生长的影响

为阐明大气CO₂浓度升高和不同氮素水平对湿地植物光合生理特性和生长的影响,本研究以三江平原湿地优势植物小叶章(Calamagrostis angustifolia)为研究对象,通过野外原位控制试验,利用开顶式气室(OTC)模拟环境大气CO₂浓度变化,设置E₀(380 ±20 µmol/mol)、E₁(550 ±20 μmol/mol)和E₂(700 ± 20 μmol/mol)3个CO₂浓度;在每个OTC内设置 N₀(0 g N/m²)、N₁(4 g N/m²)和N₂(8 g N/m²)3个氮素水平。结果表明,N₀条件下,与E₀处理相比,E₁和E₂处理（72 天）后小叶章叶片净光合速率分别降低11%和12%(P<0.05),其叶片可溶性蛋白含量、氮素含量（CO₂熏蒸72 天）、小叶章株高（CO₂熏蒸86 天）均显著低于E₀处理(P<0.05);N₁条件下,与E₀处理相比,E₁和E₂处理（72 天）后小叶章叶片净光合速率降低5%(P>0.05)和10%(P<0.05),其叶片氮素含量(P<0.05)、小叶章株高均低于E₀处理;N₂条件下,E₁和E₂处理（72 天）小叶章净光合速率均呈稍增加的趋势(P>0.05),其叶片可溶性蛋白含量显著增加(P<0.05),氮素含量和小叶章株高无显著变化(P>0.05)。N₀、N₁和N₂条件下,CO₂浓度升高均显著增加了小叶章叶片可溶性糖含量。本研究表明长期CO₂浓度升高可能通过降低小叶章叶片光合酶活性,进而降低了其净光合速率,而施加高浓度的氮肥可以缓解长期高CO₂浓度对湿地植物光合及生长的负面影响。     

不同氮素形态对湿地小叶章氮吸收和N2O排放的影响

氮素生物地球化学循环和减缓温室气体排放已成为全球（气候）变化研究的热点问题,氮素有效性是调控全球变化反馈机制的重要因子。本研究以东北三江平原小叶章湿地为研究对象,采用¹⁵N示踪技术,通过野外原位控制实验,研究湿地植物小叶章对不同氮素形态(NH⁺₄、NO^-₃、NH⁺₄-NO^-₃)的吸收及小叶章N₂O排放通量特征。结果表明：(1)不同氮素形态处理下,小叶章叶生物量表现为处理A>NA>N>CK;A处理,茎生物量最大,比对照提高了35.7%;NA处理,地下生物量显著高于A和CK(P<0.05);NA处理,根冠比最大,是对照的1.82倍。(2)不同氮素形态处理下,小叶章叶、茎、地上以及根氮含量显著高于对照(CK)(P<0.05),不同处理之间氮含量差异不显著(P<0.05)。(3)不同氮素形态处理下,小叶章叶、茎以及地上部分Ndff和¹⁵N含量均表现为处理A>N>NA>CK,并且各处理极显著高于对照(P<0.01),各处理之间达到显著差异(P<0.05)。(4)不同氮素形态处理下,处理N湿地N₂O排放量最多,且显著高于处理A和处理NA(P<0.05),处理N、A、NA显著高于对照(CK)(P<0.05)。阐释了不同形态氮素在植物-土壤-大气系统中周转与分配策略,以及对N₂O排放的影响,为湿地氮生物地球化学和温室气体排放研究提供基础数据。     

不同供氮水平对亚麻种子萌发及幼苗生长的影响

以亚麻种子为材料进行实验,探讨了6种不同氮素浓度处理(1、4、8、12、16、20mmol/L)对亚麻种子萌发情况和幼苗生长的影响.结果表明,氮素供给显著影响了亚麻种子的萌发,随着供氮水平的提高,发芽势、发芽率、萌发指数除1 mmol/L处理外,都逐渐降低.不同处理下幼苗的总生物量显著高于对照,在8mmol/L时达到最大值.地上部分生物量随供氮水平的增加而增加,而根生物量则随着供氮水平的增加而降低.     

大豆根系生理特性对大气二氧化碳浓度升高的反应

制作开顶式气室控制CO2浓度,对盆栽大豆进行试验测定,分析了大豆根系生理特征在CO2浓度升高条件下的变化.结果表明：随着CO2浓度的升高,大豆根系生长受到明显促进,根系更加发达,表现为根系体积、生物量以及根冠比的显著提高,主根长度、直径和侧根密度亦呈增加趋势.CO2浓度为450μmol/mol、550μmol/mol、650μmol/mol和750μmol/mol时,与CO2本底浓度相比,大豆根系体积在苗期增加10.2%～36.7%,在开花期提高13.2%～34.7%,鼓粒期增幅达13.9%～49.4%,根系干重的提高幅度与根体积增幅基本一致,根冠比随CO2浓度升高而加大.同时,高CO2条件还促进了根系活跃吸收面积的增加和根系活力的加强,根系活跃吸收面积的增大在开花期较为显著,增幅为6.9%～29.9%,根系活力在开花期和鼓粒期增幅较大,分别提高6.8%～25.0%和7.2%～24.4%.     

大气CO2浓度对大豆光能利用率和水分利用效率的影响

通过不同大气CO2浓度控制试验,分析了大气CO2浓度升高对大豆光合速率、蒸腾速率等光合生理因子的影响,探讨了大气CO2增长状况下大豆光能利用率和水分利用效率的变化趋势。结果表明,与大气CO2背景浓度350μmol／mol相比,CO2浓度550μmol／mol水平下大豆开花期日平均光能利用率提高18．95％,当大气CO2浓度升至750μmol／mol时,提高幅度增大到33．79％。但在不同生育期光能利用率提高幅度存在差异,在大豆分枝期和开花期提高幅度较大,而在结荚期和鼓粒期提高幅度相对较小。大豆水分利用效率随着大气CO2浓度升高而大幅提高,二种高CO2浓度下大豆开花期水分利用效率分别提高24．08％和46．90％。     

大豆光合特性对大气CO2浓度升高的响应

通过不同CO2浓度处理的大豆实验观测,分析了大豆叶片净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、叶绿素含量等光合特性对大气CO2增加的响应,探讨了未来高CO2水平下水分利用效率的变化趋势。结果表明,高CO2浓度下,大豆开花期叶片光合午休现象得到缓解和消除,净光合速率提高19.4%~33.0%。大豆蒸腾速率随大气CO2浓度升高而下降。大气CO2增加促使大豆水分利用效率提高,在不同生育期提高幅度不同,表明为分枝期、开花期较大,结荚期、鼓粒期较小。在大气CO2增加情景下,叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量均有增加的趋势,分别提高8.6%~11.6%,13.8%~20.0%和9.9%~13.8%。但叶绿素a与叶绿素b的比值则下降。     

大气CO2浓度升高对小麦旗叶衰老和产量的影响

通过对不同大气CO2浓度水平下的小麦观测试验,研究了大气CO2增加对小麦旗叶衰老过程中丙二醛、光合色素、净光合速率的影响以及产量构成的变化。结果表明,在大气CO2含量为550和750μmol/mol时,与大气CO2背景浓度相比,小麦灌浆过程中旗叶MDA含量分别下降了6.4%~15.0%和14.1%~18.9%,叶绿素含量则平均增加11.6%和16.7%,类胡萝卜素含量也同步增加10.1%和16.9%,同时高浓度CO2促进了净光合速率的提高,平均提高幅度分别为14.9%和22.1%,明显延缓了旗叶衰老进程。CO2含量增加提高了小麦小穗数、穗粒数和千粒重,产量分别增加13.3%和21.7%。     

FACE条件下冬小麦生长特征及产量构成的影响

模拟2050年冬小麦生长的CO2浓度下,冬小麦生长和产量的响应,有助于评价未来CO2浓度升高对小麦生产的影响。利用农田开放式大气CO2浓度升高(FACE)试验平台,以强筋冬小麦CA0493为供试材料,CO2浓度处理设定对照CO2(aCO2, 415±16 μmol/mol)和高浓度CO2(eCO2, 550±17 μmol/mol)2个水平;施N处理设常规施氮（NN,底肥含N 118 kg/hm2+追肥含N 70 kg/hm2）和低氮（LN,底肥含N 66 kg/hm2+追肥含N 17 kg/hm2）2个水平,研究高浓度CO2和不同施氮量对冬小麦株高、叶面积、分蘖动态、产量和产量构成要素的影响。结果表明,高CO2浓度显著提高了拔节期小麦株高(5.12%),常规施氮下的增幅高于低氮下的增幅。CO2浓度升高显著增加了开花期的旗叶面积(14.87%)和主茎上部3叶叶面积(10.02%),旗叶叶面积的增加主要由叶长增加(8.97%)决定。CO2浓度升高使常规施氮下的分蘖数量增加。开放式CO2浓度升高使冬小麦产量增加18.3%(P<0.05),低氮和常规施氮下的增幅分别为6.0%、31.4%。高浓度CO2使小麦单位面积穗数和穗粒数分别增加5.3%和14.5%(P<0.05),常规施氮下的增幅均高于低氮下的增幅,不孕小穗数下降11.12%(P<0.05),而对千粒重无显著影响。高浓度CO2使不孕小穗数降低,小花退化减少,从而提高了穗粒数,是产量增加的主要原因。     

模拟氮沉降和刈割对内蒙古典型草原土壤微生物量的影响

为探讨大气氮沉降对草原土壤微生物量的影响,采用模拟大气氮沉降的方法对试验小区进行施N处理,研究了不同施N水平下刈割对土壤微生物量C、N的影响。结果表明：不同施N水平对土壤微生物量C、N没有显著影响,但是有增加土壤微生物量C、N的趋势;在刈割和施N的交互作用下降低了土壤中微生物量C、N的含量。不同施N水平能降低草原植被根系生物量、促进土壤酸化。施N量为20g N?m-2?a-1时对土壤微生物量C、N的抑制性最强。     

氮素营养对美丽异木棉等4个树种幼苗生长及光合特性的影响

为了探索不同氮素供应水平对美丽异木棉等4个树种的苗期生长以及光合生理特性的影响,采用指数施肥法对4个树种幼苗进行施肥试验。结果表明：（1）不同氮素处理间幼苗生长差异显著,各生长指标受氮素影响较大的是生物量和苗高,地径的变化幅度最小;（2）不同氮素处理间幼苗光合生理指标有显著差异,随着氮素施用量的增加,美丽异木棉的净光合速率呈现出先增加后减小的趋势,气孔导度和胞间CO2浓度呈现出“减小-增加-减小”的趋势,蒸腾速率呈现2次先增加后减小的趋势;杜鹃红山茶、红花荷和火焰木的净光合速率、气孔导度及蒸腾速率呈现出2次先增加后减小的趋势。     

北方森林细根对大气N沉降增加和温度升高的响应

为了在全球大气N沉降增加和温度升高的背景下,细根生产和细根生理生态的潜在变化将如何影响森林土壤中的养分供应和陆地C循环。本研究基于34篇国内外已发表的北方森林N沉降、温度升高及其交互作用的170组细根数据,通过meta分析的方法,研究了细根对升温、增N以及二者交互作用的响应。结果表明:（1）增N显著抑制了北方森林细根生物量,明显增加了细根C、N含量,而P则显著减少,细根的呼吸速率显著增加,细根形态变得细长;（2）增温显著增加了土壤C素的有效性,细根的生物量、组织密度、N吸收速率、组织N浓度和呼吸显著增加,但是细根的C和N含量、比根长、直径和呼吸速率却随着温度的增加明显减少;（3）在升温增N的交互作用下,除组织N浓度受到抑制以外,细根生物量、呼吸速率、C、N含量均显著增加。研究表明:升温增N显著影响了北方森林细根的生物量、周转率、养分含量和形态特征,可为改进和完善C收支模型提供参考依据和数据支持。     

鹞落坪4种典型植被类型土壤活性碳、氮特征比较

为了探讨不同植被类型土壤活性碳氮的差异特征,系统分析了不同植被类型土壤活性碳氮水平。以安徽省鹞落坪自然保护区内常绿阔叶林(EBF)、常绿落叶阔叶混交林(EDBF)、落叶阔叶林(DBF)和常绿针叶林(ECF)4种典型植被类型为对象,研究其土壤微生物量碳(MBC)、氮(MBN)和溶解性有机碳(DOC)、氮(DON)的含量。结果表明：用热水浸提的土壤DON和DOC含量分别是用KCl浸提的1.5~2.8倍。不同植被类型下,用热水和KCl溶液浸提的DOC和DON含量的大小顺序均为：DBF>EDBF>EBF>ECF;DONKCl的含量与DONhw的含量之间均不存在显著的相关关系,土壤潜在性可矿化氮(PMN)含量与DONhw含量存在显著的正相关关系(r=0.85,P＜0.05),与DOCKCl含量不存在显著的相关关系,说明用热水浸提的DON含量比KCl溶液浸提的DON含量能更好地指示土壤活性有机氮库。土壤MBC的变化范围在136.45~297.23 mg/kg,土壤MBN的变化范围在16.33~37.11 mg/kg,4种林型土壤MBC、MBN的特征均为：DBF>EBF>EDBF>ECF。相关性分析显示,土壤MBC与DOC之间以及土壤MBN与DON之间的相关性达显著或极显著水平,说明土壤MBC、MBN、DOC和DON之间有密切联系,且不同植被类型下土壤活性碳氮来源不同是DOC、DON 与MBC、MBN相关性差异的主要原因。     

Effect of Phosphorus Nutrition on Growth and Physiology of Cotton Under Ambient and Elevated Carbon Dioxide

Phosphorous deficiency in soil limits crop growth and productivity in the majority of arable lands worldwide and may moderate the growth enhancement effect of rising atmospheric carbon dioxide (CO₂) concentration. To evaluate the interactive effect of these two factors on cotton (Gossypium hirsutum) growth and physiology, plants were grown in controlled environment growth chambers with three levels of phosphate (Pi) supply (0.20, 0.05 and 0.01 mm ) under ambient and elevated (400 and 800 μmol mol^?1, respectively) CO₂. Phosphate stress caused stunted growth and resulted in early leaf senescence with severely decreased leaf area and photosynthesis. Phosphate stress led to over 77 % reduction in total biomass across CO₂ levels. There was a below‐ground (roots) shift in biomass partitioning under Pi deficiency. While tissue phosphorus (P) decreased, tissue nitrogen (N) content tended to increase under Pi deficiency. The CO₂ × Pi interactions were significant on leaf area, photosynthesis and biomass accumulation. The stimulatory effect of elevated CO₂ on growth and photosynthesis was reduced or highly depressed suggesting an increased sensitivity of cotton to Pi deficiency under elevated CO₂. Although, tissue P and stomatal conductance were lower at elevated CO₂, these did not appear to be the main causes of cotton unresponsiveness to elevated CO₂ under severe Pi‐stress. The alteration in the uptake and utilization of N was suggested due to a consistent reduction (18–21 %) in the cotton plant tissue N content under elevated CO₂.     

氮素形态对海州香薷（Elsholtzia splendens）铜吸收和积累的影响

采用营养液培养的方法研究两种氮源（NH4NO3与(NH4)2SO4）对海州香薷生长及体内铜吸收和积累的影响。结果表明,与(NH4)2SO4为氮源相比,NH4NO3处理明显促进海州香薷根部与地上部的生长,并且铜处理浓度增加至200 ?mol/L时,两种氮源对海州香薷的根系干物质量仍有一定的提高作用,但硝铵态氮的提高程度大于铵态氮处理。而且,两种氮源对铜吸收与积累也有不同的影响：NH4NO3处理海州香薷体内（地上部分和根系）铜的积累量明显高于(NH4)2SO4处理。两种氮源供应下,随着铜水平的提高,海州香薷体内铜含量随之提高,但地下部分铜的含量远高于地上部分。不论在何种铜水平下,地下部与地上部铜含量之比（R/S）均为NH4NO3＞(NH4)2SO4。     

不同氮磷水平条件下接种AMF对玉米生长的影响

以珍珠岩为培养基质的半液培实验比较研究了不同氮磷水平营养液对接种丛枝菌根真菌玉米的影响。研究表明：菌根真菌侵染率随着外界氮、磷浓度的升高而下降。高浓度或低浓度的外界氮或磷存在时,接种丛枝菌根真菌对植物营养无贡献。在正常的供氮（2mol/L）和供磷（0.1mol/L）条件下,接种处理显著提高了植株生物量、磷含量,但对氮含量影响不大,菌根对玉米磷素营养的改善大于氮素。     

福建烤烟种植区大气氮素湿沉降研究

为研究大气湿沉降中氮素营养对福建烤烟生产的影响,通过对5个监测点降水样品的收集和分析,研究福建烤烟种植区大气湿沉降氮素状况。结果表明,福建烟区年降雨量在1134~1737 mm,总氮、硝态氮、铵态氮和有机氮年平均浓度分别为1.14 mg/L、0.37 mg/L、0.39 mg/L和0.38 mg/L;总氮沉降量在11.77~20 kg/(hm2?a)之间,平均为15.94 kg/(hm2?a),硝态氮、铵态氮和有机氮各占1/3;沿武夷山脉从南到北,大气湿沉降氮的年平均浓度和沉降量均表现为下降趋势。不同监测点在1—2月和9—10月湿沉降中氮的浓度相对较高,有4个点的氮素沉降量主要集中在3—9月,长汀主要集中在上半年;烤烟生长季（2—7月）的大气湿沉降中的无机氮（铵态氮+硝态氮）、有机态氮和总氮分别占全年总量的44%~62%、33%~67%、44%~63%。大气氮素湿沉降量与降雨量之间呈乘幂型正相关,其决定系数平均为0.41。     

北方森林细根对氮沉降和二氧化碳浓度升高的响应

北方森林是全球第二大生物群区,约占全球森林面积的30%,尽管其细根生物量仅占森林生态系统很小的一部分,但其周转率更快,更易分解,因此,其对土壤碳循环和大气CO_2通量贡献很大。笔者综述了氮沉降和CO_2浓度升高的背景数据,总结了细根对二者变化的响应,主要从细根的形态特征、解剖结构和生理功能方面入手,探讨了其对氮沉降和CO_2浓度升高的响应。结论如下:(1)大气氮沉降量一直处于上升状态,与人类活动密切相关的有机氮量所占比例逐渐加大,而无机氮中NH_4~-N和NO_3~-N的变化趋势表现不同;(2)大气CO_2浓度一直呈上升趋势,细根形态特征、解剖结构和生理功能对其表现出明显的响应;(3)树种、年龄、土壤类型等都会改变细根形态、解剖结构和生理功能对氮沉降和CO_2浓度升高的响应结果,但改变的程度不同。研究结果可为北方森林乃至温带森林生态系统功能对氮沉降和CO_2浓度升高的响应提供参考依据和数据支持。