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氮添加对亚热带山地杜鹃灌丛土壤呼吸的影响

本站小编 Free考研考试/2022-01-01

张蔷¹^,², 李家湘³, 谢宗强¹^,^*^,

¹中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室, 北京 100093

²中国科学院大学, 北京 100049

³中南林业科技大学林学院, 长沙 410004

Effects of nitrogen addition on soil respiration of Rhododendron simsii shrubland in the subtropical mountainous areas of China

ZHANGQiang¹^,², LIJia-Xiang³, XIEZong-Qiang¹^,^*^,

¹State Key Laboratory of Vegetation and Environment Change, Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093, China

²University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

and ³Faculty of Forestry, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China

通讯作者:* 通信作者Author for correspondence (E-mail: xie@ibcas.ac.cn)
责任编辑:ZHANG

Qiang

Jia-Xiang

XIE

Zong-Qiang

收稿日期:2015-08-17
接受日期:2016-01-17
网络出版日期:2017-01-10
版权声明:2017植物生态学报编辑部本文是遵循CCAL协议的开放存取期刊，引用请务必标明出处。
基金资助:

中国科学院战略性先导科技专项(XDA- 05050302)

展开

摘要
为探究灌丛生态系统对大气氮沉降的响应, 2013年1月至2014年9月, 对湖南大围山杜鹃(Rhododendron simsii)灌丛群落进行了短期模拟氮沉降试验, 施氮浓度分别为0 (CK)、2 (LN)、5 (MN)和10 (HN) g·m^-2·a^-1。利用LI-8100土壤碳通量测量系统测定土壤呼吸速率, 并测定不同氮处理下根系生物量增量和凋落物量。结果表明: 该地区土壤呼吸呈现明显的季节动态, 夏季土壤呼吸最强, 冬季最弱。CK、LN、MN和HN处理样地每年通过土壤呼吸释放的CO₂量分别为2.37、2.79、2.26和2.30 kg CO₂·m^-2。CK、LN、MN和HN处理下, 年平均土壤呼吸速率分别为1.71、2.01、1.63和1.66 μmol CO₂·m^-2·s^-1, LN处理样地的年均土壤呼吸速率与对照样地相比增加了17.25%, MN和HN处理则比对照样地稍低。施氮增加了根系生物量增量和凋落物量, 但没有达到显著水平。土壤呼吸速率与5 cm土壤温度呈显著指数相关关系, 与5 cm土壤的含水量呈显著线性相关关系。CK、LN、MN和HN处理下, 土壤呼吸的温度敏感性(Q₁₀)值分别为3.96、3.60、3.71和3.51, 表明施氮降低了温度敏感性。氮添加导致的根系生物量增加是引起该区域土壤呼吸速率变化的一个重要原因。

关键词：土壤呼吸的温度敏感性(Q10);土壤温度;土壤含水量;根系生物量;凋落物生物量
Abstract
Aims As the second largest C flux between the atmosphere and terrestrial ecosystems, soil respiration plays a vital role in regulating atmosphere CO₂ concentration. Therefore, understanding the response of soil respiration to the increasing nitrogen deposition is urgently needed for prediction of future climate change. However, it is still unclear how nitrogen deposition influences soil respiration of shrubland in subtropical China. Our objectives were to explore the effects of different levels of nitrogen fertilization on soil respiration, root biomass increment, and litter biomass, and to analyze the relationships between soil respiration and soil temperature and moisture.
Methods From January 2013 to September 2014, we conducted a short-term simulated nitrogen deposition experiment in the Rhododendron simsii shrubland of Dawei Mountain, located in Hunan Province, southern China. Four levels of nitrogen addition treatments (each level with three replicates) were established: control (CK, no nitrogen addition), low nitrogen addition (LN, 2 g·m^-2·a^-1), medium nitrogen addition (MN, 5 g·m^-2·a^-1) and high nitrogen addition (HN, 10 g·m^-2·a^-1). Soil respiration was measured by LI-8100 soil CO₂ efflux system. At the same time, we measured root biomass increment and litter biomass in each plot.
Important findings Soil respiration exhibited a strong seasonal pattern, with the highest rates found in summer and the lowest rates in winter. Annual accumulative soil respiration rate in the CK, LN, MN and HN was (2.37 ± 0.39), (2.79 ± 0.42), (2.26 ± 0.38) and (2.30 ± 0.36) kg CO₂·m^-2, respectively. Annual mean soil respiration rate in the CK, LN, MN and HN was (1.71 ± 0.28), (2.01 ± 0.30), (1.63 ± 0.27) and (1.66 ± 0.26) μmol CO₂·m^-2·s^-1, respectively, and it was 17.25% higher in the LN treatment compared with CK (p = 0.06). The root biomass increment was increased by LN, MN, and HN treatments by 18.36%, 36.49% and 61.63%, respectively, compared to CK. The litter biomass was increased by LN, MN, and HN treatments by 35.87%, 22.17% and 15.35%, respectively, compared with CK. Soil respiration exhibited a significant exponential relationship with soil temperature (p < 0.01, R²is 0.77 to 0.82) and a significant linear relationship with soil moisture at the depth of 5 cm (p < 0.05, R²is 0.10 to 0.15). The temperature sensitivity (Q₁₀) value of CK, LN, MN and HN plots was 3.96, 3.60, 3.71 and 3.51, respectively. These results suggested that nitrogen addition promoted plant growth and decreased the temperature sensitivity of soil respiration. The increase of root biomass under N addition may be an important reason for the change of soil respiration in the study area.

Keywords：temperature sensitivity (Q10);soil temperature;soil moisture;root biomass;litter biomass

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张蔷, 李家湘, 谢宗强. 氮添加对亚热带山地杜鹃灌丛土壤呼吸的影响. 植物生态学报, 2017, 41(1): 95-104 https://doi.org/10.17521/cjpe.2015.0302
ZHANG Qiang, LI Jia-Xiang, XIE Zong-Qiang. Effects of nitrogen addition on soil respiration of Rhododendron simsii shrubland in the subtropical mountainous areas of China. Chinese Journal of Plant Ecology, 2017, 41(1): 95-104 https://doi.org/10.17521/cjpe.2015.0302
由于化石燃料的燃烧和施肥等人类活动的影响, 大气氮沉降(NH⁺₄-N和NO^-₃-N)在过去的一个世纪急剧增加(IPCC, 2013)。在亚洲, 由于工农业的快速发展, 活性氮的使用和释放从1961年的14 Tg·a^-1增加到2000年的68 Tg·a^-1, 预计到2030年将达到105 Tg·a^-1 (Zheng et al., 2002; Denman et al., 2007)。中国的大气氮沉降也经历了快速的增长, 而且有不断发展的趋势(Liu et al., 2011), 一些亚热带地区森林的氮沉降量达到了30-73 kg·hm^-2·a^-1 (Mo et al., 2006)。低水平的大气氮沉降可以刺激植物的生长, 增加植物对大气中碳的吸收, 从而缓解全球气候变化(Pregitzer et al., 2008; Thomas et al., 2010)。但是过度的大气氮沉降会产生许多负面的生态学影响, 比如土壤酸化(Maskell et al., 2010)和生物多样性的丧失(Högberg et al., 2006)。大气和土壤中的氮素积累已在很大程度上改变了区域和全球环境, 影响了陆地生态系统的碳循环(Luo et al., 2006), 从而对未来的气候变化产生影响(Melillo et al., 2002)。
陆地生态系统的大部分碳储存于土壤中。已有的研究显示, 全球植物和土壤的碳储量分别为560 Pg (Forster et al., 2007)和>3300 Pg (Tarnocai et al., 2009)。土壤呼吸是CO₂从陆地生态系统返回到大气中的主要途径(Schlesinger & Andrews, 2000)。CO₂的主要来源是根系和根际微生物呼吸、土壤微生物和土壤动物呼吸。作为大气和陆地生态系统之间的第二大碳交换途径, 土壤呼吸每年向大气中释放的碳量高达68-98 Pg (Raich et al., 2002; Bond- Lamberty & Thomson, 2010), 在调节大气CO₂浓度和地球的气候变化方面发挥着重要作用。因此, 土壤呼吸的轻微变化就会对全球的气候和环境产生剧烈的影响(Davidson & Janssens, 2006)。导致全球变化的主要因子(如氮沉降的增加和CO₂浓度的上升)在很大程度上影响了土壤呼吸速率(Bowden et al., 2004; Deng et al., 2010), 因此, 理解全球变化下土壤呼吸的反应机制对于预测未来的气候变化十分必要。
虽然国内外关于土壤呼吸对氮沉降反应的研究已有很多, 但由于生物区系类型、环境条件和试验方法不同, 模拟氮沉降对土壤呼吸的影响至今没有统一结论(Craine et al., 2001; Moscatelli et al., 2008; Xu & Wan, 2008)。值得注意的是, 目前关于氮沉降对土壤呼吸的影响的研究大多是在森林和草原进行的, 灌丛生态系统作为陆地生态系统的重要组成部分, 在我国的分布面积仅次于草地而高于森林(胡会峰等, 2006), 但对其土壤呼吸的研究还较为缺乏, 关于亚热带灌丛土壤呼吸的研究更是少见。在灌丛生态系统中, 植被组成不同于森林和草原, 其本底土壤呼吸值是多少, 对氮沉降如何响应?这些问题至今还不清楚。从胡会峰等(2006)对中国主要灌丛植被的研究可以得知, 中国灌丛面积近2 × 10⁸hm²约有一半分布在亚热带区域。而杜鹃(Rhododendron simsii)作为广泛分布的物种, 在我国绝大部分省区均有生长。基于此, 本研究选择我国中亚热带山地杜鹃灌丛作为研究对象, 探讨不同施氮水平下土壤呼吸通量和季节动态的响应, 并分析土壤呼吸与土壤温度和土壤含水量的相关关系, 以期为准确地预测环境变化与土壤呼吸之间的关系提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 研究区域自然概况

研究地位于湖南浏阳大围山自然保护区, 地处罗霄山脉北段, 山脉近东西走向, 以中山地貌为主。地理位置为28.35°-28.48° N, 114.03°-114.22° E, 土壤主要为山地黄棕壤。气候属中亚热带季风湿润气候, 年平均气温11-16 ℃, 无霜期243天, 年降水量1800-2000 mm, 年相对湿度高于83%。植被区划上, 研究地属中亚热带常绿阔叶林北部亚地带, 地带性植被为中亚热带常绿阔叶林。因长期的人为及自然干扰, 尤其是1958年成立国有林场后, 大量的砍伐使得森林植被遭到空前的破坏, 直到20世纪80年代末期, 林场实行封禁管理, 植被才得到有效恢复(李家湘等, 2015)。现今海拔1200 m以上的地带逐渐由灌草丛演替成中山山地灌丛, 建群种主要有杜鹃(Rhododendron simsii)、湖南白檀(Symplocos hunanensis又称白檀(Symplocos paniculata))、四川冬青(Ilex szechwanensis)、水马桑(Weigela japonica var. sinic, 又称日本锦带花(Weigela japonica))、圆锥绣球(Hydrangea paniculata)等。其中以杜鹃为主的灌丛最为优势。本试验即选择了海拔1400 m左右的杜鹃灌丛群落作为研究对象, 群落中杜鹃和湖南白檀的重要值将近80%。草本层的盖度约40%, 其中以短尖薹草(Carex brevicuspis)、香港双蝴蝶(Tripteros- permum nienkui)和芒(Miscanthus sinensis)等占优势(李家湘等, 2015)。试验样地的土壤理化性质见表1。
Table 1
表1
表1不同土层的土壤理化性质(平均值±标准误差)
Table 1Soil physical and chemical properties at different depth (mean ± SE)

土壤深度 Soil depth (cm)	全碳 Total C (%)	全氮 Total N (%)	C:N	全磷 Total P (mg·g^-1)	pH	土壤容重 Soil bulk density (g·cm^-3)
0-10	4.22 ± 0.16^a	0.36 ± 0.01^a	11.63 ± 0.14^a	0.77 ± 0.02^a	5.11 ± 0.01^b	0.88 ± 0.01^b
10-20	2.72 ± 0.13^b	0.26 ± 0.01^b	10.42 ± 0.19^b	0.75 ± 0.02^a	5.17 ± 0.02^b	0.98 ± 0.02^a
20-30	2.03 ± 0.13^c	0.21 ± 0.01^c	9.48 ± 0.25^c	0.75 ± 0.03^a	5.31 ± 0.03^a	1.01 ± 0.03^a

Different letters indicate significant differences among different soil depth (p < 0.05).不同字母表示土层间差异显著(p < 0.05)。

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1.2 样地设置

在湖南浏阳大围山国家森林公园海拔1400 m左右的位置, 选择分布面积最大的杜鹃灌丛设置样地, 要求地形起伏不大, 保证群落组成一致, 生境一致。试验采用随机区组设计, 选取4个5 m × 5 m的小区组成一个区组, 整个试验样地由3个区组组成, 小区之间和区组之间的距离分别在5 m和10 m左右。样地四周设置10 m以上的缓冲带, 避免外界的干扰。参照该区域的实际氮沉降量(18.23-38.88 kg·hm^-2·a^-1, Lue & Tian, 2007), 每个区组的4个小区分别设置对照(CK, 0 g·m^-2·a^-1)、低氮(LN, 2 g·m^-2·a^-1)、中氮(MN, 5 g·m^-2·a^-1)和高氮(HN, 10 g·m^-2·a^-1) 4种处理, 每种处理3个重复。从2012年8月起, 在植物生长季节(3-11月)每月施氮1次, 将年氮添加总量平均分配到每个月。根据不同的养分梯度, 将NH₄NO₃溶于20 L水中混合均匀, 于晴天的傍晚用背式喷雾器均匀地喷洒到对应样方林下, 对照区则喷洒相同量的水, 非生长季有雪覆盖期间不作任何处理。

1.3 研究方法

1.3.1 土壤温度和含水量的测定
采用HOBO Pro V2系列温湿度自动记录仪(HOBO, Onset, USA)采集5 cm深的土壤温度和含水量数据, 每30 min记录1次。
1.3.2 土壤呼吸的测定
2012年8月, 在每个测量样方内选取一个1 m × 1 m的小区, 在小区中心安置一个内径20 cm、高11 cm的PVC土壤呼吸环, PVC环入土5 cm。每次测量前一天剪除环内地表活体植物, 以避免对监测数据产生影响。整个试验期间, 土壤呼吸环的位置保持不变。2013年1月-2014年9月, 用LI-8100便携式土壤呼吸测定仪(LI-COR, Nebraska, USA)测量土壤呼吸。生长季(3-11月)每半个月测量1次, 非生长季在自然条件允许的情况下每月测量1次(非生长季因自然条件的限制不能保证每月测量)。每次测量选择晴朗的天气, 连续测量3天, 算出平均值代表当月的土壤呼吸速率。为了在最大程度上减小日温度变化对土壤呼吸的影响, 每次测量尽量在10:00-13:00进行。
1.3.3 灌木层根系生物量增量的测定
灌木层根系生物量的测量采用数学模拟法(郑绍伟等, 2007)。2012年8月和2013年8月分别对样方中的全部灌木进行每木调查, 逐株记录其种名、基径(地面5 cm处)和高度。首次测量时, 用红色油漆笔标记基径的测量位置, 一年后在标记位置进行测量。对每株灌木编号挂牌, 以便识别。在样方外, 对优势种杜鹃和湖南白檀分别取47株和30株标准株, 对非优势种分常绿种和落叶种分别取168株和33株标准株。测量标准株的基径和高度, 测量后全根挖出, 清除所有非根系物质, 对各部分分割后称质量,并取样(取样100 g)装入布袋带回实验室烘干称量, 以构建测量因子与根系生物量之间的关系, 并利用群落调查的测量因子基径和高度推算样地的根系生物量。两年测得的根系生物量相减得到根系生物量增量。
1.3.4 凋落物量的测定
采用面积为0.25 m² (0.5 m × 0.5 m)的收集器收集凋落物, 在每个5 m × 5 m的样方内随机布设8个。收集从2013年5月到2014年5月产生的凋落物, 共收集5次。收集的凋落物在65 ℃恒温下烘至恒质量, 称量得到凋落物的质量。对每块样方收集框中的凋落物的质量加和, 得到该样方的凋落物年产量。
1.3.5 数据分析处理
利用单因素方差分析方法比较不同处理样地之间根系生物量增量和凋落物量的差异。利用重复测量的方差分析比较不同氮处理下土壤呼吸的差异, 以分析施氮和测定时间及二者的交互作用对杜鹃灌丛土壤呼吸速率的影响。
采用指数模型来拟合土壤呼吸速率(R, μmol CO₂·m^-2·s^-1)与土壤温度之间的关系: R = αe^βT。其中, T为5 cm深土壤温度(℃), α为0 ℃时的土壤呼吸速率, β为土壤呼吸的温度反应系数。土壤呼吸的温度敏感性(Q₁₀)值由β值获得: Q₁₀= e¹⁰^β。R与5 cm深土壤含水量(M)的关系采用线性函数来拟合: R = aM + b, 其中a和b是线性回归拟合常数。
用Microsoft Office Excel 2007进行数据整理, 数据的统计分析采用Statistics Analysis System 9.2, 显著水平为0.05。动态曲线及相关图形使用Origin 8.5和Microsoft Office Excel 2007软件绘制。

2 结果

2.1 土壤温度和含水量的季节变化

观测结果表明, 地下5 cm土壤温度具有明显的季节变化, 在1月份达到最低((4.18 ± 0.35) ℃), 之后开始上升, 在8月份达到最高((20.62 ± 0.36) ℃) (图1)。地下5 cm土壤含水量比较稳定, 季节变化不是很明显, 波动范围为0.15%-0.28%, 但秋季的土壤含水量相对较低。本试验地点2013年的年平均土壤温度为(14.17 ± 0.30) ℃, 年平均土壤湿度为(0.23 ± 0.06) cm³·cm^-3。

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图1土壤温度和含水量的季节变化(平均值±标准误差)。
-->Fig. 1Seasonal variations of soil temperature and moisture (mean ± SE).
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2.2 氮添加对根系生物量增量和凋落物量的影响

经过一年的施氮处理, 4种不同氮添加样地的根系生物量增量分别为734.05、868.84、1001.91和1186.50 kg·hm^-2 (图2A)。LN、MN和HN处理样地的根系生物量增量分别比对照样地高出18.36%、36.49%和61.63%, 说明氮添加对植物根系的生长有促进作用, 并且氮添加浓度越高, 促进作用越明显。单因素方差分析结果显示各处理之间的差异未达到显著水平(p = 0.53)。

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图2不同氮处理下的根系生物量增量(A)和凋落物生物量(B) (平均值±标准误差)。CK、LN、MN和HN为4种施氮水平, 分别代表氮添加浓度为0、2、5和10 g·m^-2·a^-1。
-->Fig. 2Root biomass increment (A) and litter biomass (B) under different nitrogen treatments (mean ± SE). CK, LN, MN and HN stand for 0, 2, 5 and 10 g·m^-2·a^-1 nitrogen addition, respectively.
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收集从2013年5月到2014年5月产生的凋落物, 烘干后测其干质量, 4种处理样地的凋落物产量分别为1989.40、2703.09、2430.36和2294.71 kg·hm^-2 (图2B)。LN、MN和HN处理样地的凋落物量分别比对照样地高出35.87%、22.17%和15.35%, 表明氮添加处理增加了凋落物产量。单因素方差分析结果显示各处理之间的差异不显著(p = 0.52)。

2.3 氮添加对土壤呼吸季节动态和通量的影响

在2013年1月-11月和2014年3月-9月, CK、LN、MN和HN处理下土壤呼吸的月平均速率均呈现出明显的季节动态, 且变化趋势相同。夏季7、8月份土壤呼吸速率达到最高(最大值分别为3.17、3.49、2.71和3.09 μmol CO₂·m^-2·s^-1), 此时各处理之间的差异较明显; 冬季11月-1月份土壤呼吸速率达到最低(最小值分别为0.44、0.65、0.54和0.55 μmol CO₂·m^-2·s^-1), 此时各处理之间的差异较小(图3)。LN处理样地的各月土壤呼吸速率均高于其他样地。

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图3不同氮添加浓度下土壤呼吸的季节动态(平均值±标准误差)。CK、LN、MN和HN为4种施氮水平, 分别代表的氮添加浓度为0、2、5和10 g·m^-2·a^-1。
-->Fig. 3Seasonal variations of soil respiration under different nitrogen treatments (mean ± SE). CK, LN, MN and HN stand for 0, 2, 5 and 10 g·m^-2·a^-1 nitrogen addition, respectively.
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根据对照样地2013年的土壤呼吸值计算, 研究区域年均土壤呼吸速率为(1.71 ± 0.28) μmol CO₂·m^-2·s^-1, 相当于每年释放CO₂ (2.37 ± 0.39) kg·m^-2。4种氮处理中, LN处理的土壤呼吸速率在2013年生长季和2014年生长季均高于对照样地, CO₂排放量分别增加了15.51%和11.25% (图4)。MN 和HN处理的土壤呼吸比对照样地低。进行重复测量的方差分析显示, 氮处理对土壤呼吸的影响在2013年全年和2013年生长季均接近显著水平(p值分别为0.06和0.08), 在2014年生长季不显著(p = 0.27)。测定时间对土壤呼吸产生显著影响(p < 0.01), 而测定时间和氮添加的交互作用并不显著(2013和2014年生长季的p值分别为0.73和0.58)。

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图4不同氮添加浓度下的生长季土壤呼吸速率(平均值±标准误差)。CK、LN、MN和HN为4种施氮水平, 分别代表的氮添加浓度为0、2、5和10 g·m^-2·a^-1。
-->Fig. 4Soil respiration rate in the growing season under different nitrogen treatments (mean ± SE). CK, LN, MN and HN stand for 0, 2, 5 and 10 g·m^-2·a^-1 nitrogen addition, respectively.
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2.4 土壤呼吸与土壤温度和土壤含水量的关系

不同氮处理下, 杜鹃灌丛的土壤呼吸与5 cm深土壤温度均呈极显著的指数相关关系(p < 0.01)(图5), 土壤温度可以解释土壤呼吸变化的76.53%- 82.21%, CK、LN、MN和HN处理下的Q₁₀值分别为3.96、3.60、3.71和3.51。与对照样地相比, 施氮降低了Q₁₀。土壤呼吸与5 cm深土壤含水量呈显著线性相关关系(p < 0.05)(图6), 土壤含水量可以解释土壤呼吸变化的9.93%-15.21%。与土壤温度相比, 土壤含水量对土壤呼吸变化的解释率较低。氮处理下土壤温度与土壤呼吸的相关性与对照相比有所下降, 而土壤含水量与土壤呼吸的相关性与对照相比有上升的趋势。

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图5不同氮添加水平下5 cm深度土壤呼吸与土壤温度的关系。CK、LN、MN和HN为4种施氮水平, 分别代表的氮添加浓度为0、2、5和10 g·m^-2·a^-1。Q₁₀, 土壤呼吸的温度敏感性。
-->Fig. 5Relationships between soil respiration rate and soil temperature at 5 cm soil depth under different nitrogen treatments. CK, LN, MN and HN stand for 0, 2, 5 and 10 g·m^-2·a^-1 nitrogen addition, respectively. Q₁₀, temperature sensitivity.
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图6不同氮添加水平下5 cm深度土壤呼吸与土壤含水量的关系。CK、LN、MN和HN为4种施氮水平, 分别代表的氮添加浓度为0、2、5和10 g·m^-2·a^-1。
-->Fig. 6Relationships between soil respiration rate and soil moisture at 5 cm soil depth under different nitrogen treatments. CK, LN, MN and HN stand for 0, 2, 5 and 10 g·m^-2·a^-1 nitrogen addition, respectively.
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3 讨论

3.1 施氮对根系生物量增量和凋落物量的影响

氮添加对根系生物量增量和凋落物产量的影响在一定程度上反映了其对植物群落生产力的影响。大量研究显示氮沉降对陆地生态系统的植物生长有促进作用(Högberg, 2007; Hyvonen et al., 2008)。LeBauer和Treseder (2008)对126个氮添加实验进行整合分析的结果表明, 大多数陆地生态系统生产力受到氮素的限制, 且不同生态系统类型受氮素限制的程度不同, 因此氮添加对生产力的促进程度也不同。本研究结果显示, 氮添加对杜鹃灌丛群落的根系生长和地上凋落物的产生都有促进作用(图2), 但没有达到显著水平, 这可能有以下两个原因: 1)本研究区域0-10 cm的土壤氮含量为0.36% (表1), 且氮沉降处于较高水平(27.06 kg·hm^-2·a^-1, Lue & Tian, 2007), 氮不是植物生长的主要限制因素, 进行氮添加对植物生长的促进作用有限; 2)土壤中其他养分的限制会导致植物生长对氮添加的响应减弱, 比如在氮输入不断增加的情况下, 磷会成为限制生长的主要因素(Elser et al., 2009); 随着土壤氮含量的增加, 还会出现碳限制的情况(Aber et al., 1989)。

3.2 施氮对杜鹃灌丛土壤呼吸的影响

研究结果显示, 不同氮处理下的土壤呼吸呈现出相似的季节变化模式, 在夏季达到最大, 冬季降到最低, 这与在中国亚热带其他地区得到的研究结果相符(Tang et al., 2006; Mo et al., 2007)。土壤呼吸的季节变化主要受到温度等气候因子和植物生长的调控影响(韩广轩和周广胜, 2009)。2013年在对照样地测得的杜鹃灌丛年CO₂释放量为(2.37 ± 0.39) kg·m^-2, 低于Deng等(2010)在中国南亚热带森林测得的值((3.53 ± 0.03) kg·m^-2), 但高于中国暖温带森林的年CO₂释放量((1.50 ± 0.03) kg·m^-2, Sun et al., 2014)。试验结果显示, 低氮处理对土壤呼吸有促进作用, 而中氮和高氮处理则有轻微的抑制效应。综合前人的研究可知, 研究区域和施氮浓度不同, 土壤呼吸的响应也不同, 这受到土壤本身养分状况的影响(Mo et al., 2007)。在氮含量丰富的环境中氮添加会抑制土壤呼吸, 而在氮限制的地区氮添加则会促进土壤呼吸(Hyvonen et al., 2007; Cusack et al., 2011)。
一般来说, 将土壤呼吸分为自养呼吸(根系和根际微生物呼吸)和异养呼吸(微生物和土壤动物呼吸)两个组分(Sotta et al., 2004), 土壤总呼吸对氮添加的反应是自养呼吸、异养呼吸反应的综合效应。在全球范围内的森林生态系统中, 自养呼吸约占土壤总呼吸的45.8% (Hanson et al., 2000)。Zhou等(2014)对来自不同生态系统的295个研究结果进行整合分析, 结果显示自养呼吸对氮添加的反应与根系生物量密切相关(R²= 0.803)。Rodeghiero和Cescatti (2006)对来自7种不同森林生态系统的数据进行研究, 也发现土壤呼吸与根系生物量之间存在着线性回归关系。所以, 氮添加对根系生物量的影响将会很大程度上影响植物根呼吸和与之相关的根际微生物呼吸。本试验中, LN、MN和HN处理样地的根系生物量年增量与对照样地相比, 分别高出了18.36%、36.49%和61.63%。可以看出, 随着氮添加浓度的升高, 根系生物量年增量呈现出递增的趋势, 因此会导致植物自养呼吸也随之上升。土壤异养呼吸来源于土壤中有机物质的分解, 主要依赖于分解底物的质量和数量、胞外酶活性、微生物生物量和微生物活性(Ryan & Law, 2005)。Janssens等(2010)和Zhou等(2014)利用大量研究结果进行的整合分析显示, 氮添加与异养呼吸呈负相关关系, 特别是在生产力高、氮素不受限制的生态系统中, 这种负相关性更明显。Egerton-Warburton和Allen (2000)在加利福尼亚沿海灌丛林中进行的试验表明, 氮肥会降低菌根感染率和存活率。Rühling和Tyler (1991)观察到氮添加会使菌根真菌几乎停止产生子实体。研究发现, 在目前的氮添加浓度(通常大于5 kg·hm^-2·a^-1)下, 凋落物的分解经常是被抑制的(Knorr et al., 2005), 主要是通过腐生性营养的微生物群落组成的改变(Gallo et al., 2004)和酶活性的改变(Frey et al., 2004)。在本研究中, 作为微生物分解的底物, 凋落物在氮处理样地中的生物量要高于对照样地(图3), 分别比对照样地高出35.87%、22.17%和15.35%。但是, 氮添加在使地上部分凋落物增加的同时, 也可能导致微生物生物量和活性的下降, 从而在一定程度上限制凋落物的分解(Burton et al., 2004), 这也许会使得异养呼吸有所降低。另外, 有研究表明, 随着施氮时间的增加, 氮添加对凋落物分解的抑制作用也会增强(Fang et al., 2007)。综上可知, 自养呼吸和异养呼吸对氮添加的不同反应综合导致了土壤总呼吸对氮添加的响应。

3.3 不同氮处理下土壤呼吸与土壤温度和土壤含水量的关系

在本研究区域, 土壤呼吸与土壤温度(R²为 0.77-0.82, p < 0.001)和土壤水分(R²为0.10-0.15, p < 0.05)显著正相关, 这一结果与已有的报道一致(Tang et al., 2006; Mo et al., 2007, 2008)。土壤水分与土壤呼吸的相关性要小于土壤温度, 说明本区域土壤温度是影响土壤呼吸变化的主导因素, 这与研究地的中亚热带季风湿润气候类型有关, 本地区温度的季节变化明显, 降水丰富, 土壤含水量较高, 不是土壤呼吸的主要限制因子。在氮处理下土壤呼吸与土壤含水量的相关性与对照相比有所上升, 我们推测这是由于氮添加对植物生长的促进会加强植物对土壤水分的消耗(段洪浪等, 2009), 同时氮添加会增加叶片扩散导度和气孔导度(Deng et al., 2010), 加剧了水分的散失, 从而降低土壤含水量。当土壤水分含量降低时, 土壤含水量与土壤呼吸的相关性会更高(Dilustro et al., 2005)。
作为反映土壤呼吸与土壤温度间关系的重要指标, Q₁₀值反映了土壤呼吸的温度敏感性, 对于量化和预测未来气候变化下的全球碳循环具有重要意义(Davidson & Janssens, 2006)。本试验对照样地的Q₁₀值为3.96, 高于前人测得的灌丛生态系统的Q₁₀值(2.49 ± 0.54, Peng et al., 2009)。这可能与本研究区域海拔较高有关。罗璐等(2011)对同一地区不同海拔梯度上的4种典型森林的土壤呼吸的研究显示, 海拔越高, 土壤呼吸对温度变化的响应越敏感。本研究中, 氮添加使得Q₁₀值与对照相比有所降低, 这与前人的研究结果(Mo et al., 2008; Tu et al., 2013; Sun et al., 2014)相似。一个可能的原因是氮添加通过形成难利用有机质增强了土壤有机碳的稳定性, 氮与土壤有机质结合会产生高度耐微生物酶降解的化合物(Janssens et al., 2010), 使得微生物异养呼吸的底物可利用性降低。呼吸底物的可利用性在土壤呼吸对土壤温度的响应中起关键作用, 当底物供应下降时, 土壤呼吸的温度敏感性也会下降(Deng et al., 2010)。同时氮添加也会降低微生物酶活性(Ma et al., 2014)。这些改变会降低分解作用对温度变化的敏感性, 从而导致土壤呼吸的Q₁₀降低。但是也有研究得出了相反的结论, 即氮添加增强了土壤呼吸温度敏感性(Pendall et al., 2004; Deng et al., 2010)。这也许同样与底物供应有关, 在养分贫瘠的地区, 施氮促进植物生长, 增加了碳向根系的分配(Deng et al., 2010), 使得施氮对土壤有机质含量的促进作用大于其抑制作用, 从而增加了底物供应, 使Q₁₀值增加。总的来说, 氮沉降对Q₁₀的影响是个复杂的过程, 受到生态系统类型、环境因子和土壤养分含量等多种因素的影响(Zheng et al., 2009), 要综合考虑各因素的交互作用, 才能准确判断全球变化背景下氮沉降对Q₁₀的影响。
致谢感谢中南林业科技大学林学院的老师和学生在样品采集、样品处理和野外监测工作中给予的帮助。
The authors have declared that no competing interests exist.
作者声明没有竞争性利益冲突.

参考文献原文顺序
文献年度倒序
文中引用次数倒序
被引期刊影响因子

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Nitrogen saturation in northern forest ecosystems
1
1989

... 氮添加对根系生物量增量和凋落物产量的影响在一定程度上反映了其对植物群落生产力的影响.大量研究显示氮沉降对陆地生态系统的植物生长有促进作用(Högberg, 2007; Hyvonen et al., 2008).LeBauer和Treseder (2008)对126个氮添加实验进行整合分析的结果表明, 大多数陆地生态系统生产力受到氮素的限制, 且不同生态系统类型受氮素限制的程度不同, 因此氮添加对生产力的促进程度也不同.本研究结果显示, 氮添加对杜鹃灌丛群落的根系生长和地上凋落物的产生都有促进作用(图2), 但没有达到显著水平, 这可能有以下两个原因: 1)本研究区域0-10 cm的土壤氮含量为0.36% (表1), 且氮沉降处于较高水平(27.06 kg·hm^-2·a^-1, Lue & Tian, 2007), 氮不是植物生长的主要限制因素, 进行氮添加对植物生长的促进作用有限; 2)土壤中其他养分的限制会导致植物生长对氮添加的响应减弱, 比如在氮输入不断增加的情况下, 磷会成为限制生长的主要因素(Elser et al., 2009); 随着土壤氮含量的增加, 还会出现碳限制的情况(Aber et al., 1989). ...

A global database of soil respiration data
1
2010

... 陆地生态系统的大部分碳储存于土壤中.已有的研究显示, 全球植物和土壤的碳储量分别为560 Pg (Forster et al., 2007)和>3300 Pg (Tarnocai et al., 2009).土壤呼吸是CO₂从陆地生态系统返回到大气中的主要途径(Schlesinger & Andrews, 2000).CO₂的主要来源是根系和根际微生物呼吸、土壤微生物和土壤动物呼吸.作为大气和陆地生态系统之间的第二大碳交换途径, 土壤呼吸每年向大气中释放的碳量高达68-98 Pg (Raich et al., 2002; Bond- Lamberty & Thomson, 2010), 在调节大气CO₂浓度和地球的气候变化方面发挥着重要作用.因此, 土壤呼吸的轻微变化就会对全球的气候和环境产生剧烈的影响(Davidson & Janssens, 2006).导致全球变化的主要因子(如氮沉降的增加和CO₂浓度的上升)在很大程度上影响了土壤呼吸速率(Bowden et al., 2004; Deng et al., 2010), 因此, 理解全球变化下土壤呼吸的反应机制对于预测未来的气候变化十分必要. ...

Chronic nitrogen additions reduce total soil respiration and microbial respiration in temperate forest soils at the Harvard Forest
1
2004

... 陆地生态系统的大部分碳储存于土壤中.已有的研究显示, 全球植物和土壤的碳储量分别为560 Pg (Forster et al., 2007)和>3300 Pg (Tarnocai et al., 2009).土壤呼吸是CO₂从陆地生态系统返回到大气中的主要途径(Schlesinger & Andrews, 2000).CO₂的主要来源是根系和根际微生物呼吸、土壤微生物和土壤动物呼吸.作为大气和陆地生态系统之间的第二大碳交换途径, 土壤呼吸每年向大气中释放的碳量高达68-98 Pg (Raich et al., 2002; Bond- Lamberty & Thomson, 2010), 在调节大气CO₂浓度和地球的气候变化方面发挥着重要作用.因此, 土壤呼吸的轻微变化就会对全球的气候和环境产生剧烈的影响(Davidson & Janssens, 2006).导致全球变化的主要因子(如氮沉降的增加和CO₂浓度的上升)在很大程度上影响了土壤呼吸速率(Bowden et al., 2004; Deng et al., 2010), 因此, 理解全球变化下土壤呼吸的反应机制对于预测未来的气候变化十分必要. ...

Simulated chronic NO₃- deposition reduces soil respiration in northern hardwood forests
1
2004

... 一般来说, 将土壤呼吸分为自养呼吸(根系和根际微生物呼吸)和异养呼吸(微生物和土壤动物呼吸)两个组分(Sotta et al., 2004), 土壤总呼吸对氮添加的反应是自养呼吸、异养呼吸反应的综合效应.在全球范围内的森林生态系统中, 自养呼吸约占土壤总呼吸的45.8% (Hanson et al., 2000).Zhou等(2014)对来自不同生态系统的295个研究结果进行整合分析, 结果显示自养呼吸对氮添加的反应与根系生物量密切相关(R²= 0.803).Rodeghiero和Cescatti (2006)对来自7种不同森林生态系统的数据进行研究, 也发现土壤呼吸与根系生物量之间存在着线性回归关系.所以, 氮添加对根系生物量的影响将会很大程度上影响植物根呼吸和与之相关的根际微生物呼吸.本试验中, LN、MN和HN处理样地的根系生物量年增量与对照样地相比, 分别高出了18.36%、36.49%和61.63%.可以看出, 随着氮添加浓度的升高, 根系生物量年增量呈现出递增的趋势, 因此会导致植物自养呼吸也随之上升.土壤异养呼吸来源于土壤中有机物质的分解, 主要依赖于分解底物的质量和数量、胞外酶活性、微生物生物量和微生物活性(Ryan & Law, 2005).Janssens等(2010)和Zhou等(2014)利用大量研究结果进行的整合分析显示, 氮添加与异养呼吸呈负相关关系, 特别是在生产力高、氮素不受限制的生态系统中, 这种负相关性更明显.Egerton-Warburton和Allen (2000)在加利福尼亚沿海灌丛林中进行的试验表明, 氮肥会降低菌根感染率和存活率.Rühling和Tyler (1991)观察到氮添加会使菌根真菌几乎停止产生子实体.研究发现, 在目前的氮添加浓度(通常大于5 kg·hm^-2·a^-1)下, 凋落物的分解经常是被抑制的(Knorr et al., 2005), 主要是通过腐生性营养的微生物群落组成的改变(Gallo et al., 2004)和酶活性的改变(Frey et al., 2004).在本研究中, 作为微生物分解的底物, 凋落物在氮处理样地中的生物量要高于对照样地(图3), 分别比对照样地高出35.87%、22.17%和15.35%.但是, 氮添加在使地上部分凋落物增加的同时, 也可能导致微生物生物量和活性的下降, 从而在一定程度上限制凋落物的分解(Burton et al., 2004), 这也许会使得异养呼吸有所降低.另外, 有研究表明, 随着施氮时间的增加, 氮添加对凋落物分解的抑制作用也会增强(Fang et al., 2007).综上可知, 自养呼吸和异养呼吸对氮添加的不同反应综合导致了土壤总呼吸对氮添加的响应. ...

Grassland species effects on soil CO₂ flux track the effects of elevated CO₂ and nitrogen
1
2001

... 虽然国内外关于土壤呼吸对氮沉降反应的研究已有很多, 但由于生物区系类型、环境条件和试验方法不同, 模拟氮沉降对土壤呼吸的影响至今没有统一结论(Craine et al., 2001; Moscatelli et al., 2008; Xu & Wan, 2008).值得注意的是, 目前关于氮沉降对土壤呼吸的影响的研究大多是在森林和草原进行的, 灌丛生态系统作为陆地生态系统的重要组成部分, 在我国的分布面积仅次于草地而高于森林(胡会峰等, 2006), 但对其土壤呼吸的研究还较为缺乏, 关于亚热带灌丛土壤呼吸的研究更是少见.在灌丛生态系统中, 植被组成不同于森林和草原, 其本底土壤呼吸值是多少, 对氮沉降如何响应?这些问题至今还不清楚.从胡会峰等(2006)对中国主要灌丛植被的研究可以得知, 中国灌丛面积近2 × 10⁸hm²约有一半分布在亚热带区域.而杜鹃(Rhododendron simsii)作为广泛分布的物种, 在我国绝大部分省区均有生长.基于此, 本研究选择我国中亚热带山地杜鹃灌丛作为研究对象, 探讨不同施氮水平下土壤呼吸通量和季节动态的响应, 并分析土壤呼吸与土壤温度和土壤含水量的相关关系, 以期为准确地预测环境变化与土壤呼吸之间的关系提供理论依据. ...

Effects of nitrogen additions on above- and below-ground carbon dynamics in two tropical forests
1
2011

... 研究结果显示, 不同氮处理下的土壤呼吸呈现出相似的季节变化模式, 在夏季达到最大, 冬季降到最低, 这与在中国亚热带其他地区得到的研究结果相符(Tang et al., 2006; Mo et al., 2007).土壤呼吸的季节变化主要受到温度等气候因子和植物生长的调控影响(韩广轩和周广胜, 2009).2013年在对照样地测得的杜鹃灌丛年CO₂释放量为(2.37 ± 0.39) kg·m^-2, 低于Deng等(2010)在中国南亚热带森林测得的值((3.53 ± 0.03) kg·m^-2), 但高于中国暖温带森林的年CO₂释放量((1.50 ± 0.03) kg·m^-2, Sun et al., 2014).试验结果显示, 低氮处理对土壤呼吸有促进作用, 而中氮和高氮处理则有轻微的抑制效应.综合前人的研究可知, 研究区域和施氮浓度不同, 土壤呼吸的响应也不同, 这受到土壤本身养分状况的影响(Mo et al., 2007).在氮含量丰富的环境中氮添加会抑制土壤呼吸, 而在氮限制的地区氮添加则会促进土壤呼吸(Hyvonen et al., 2007; Cusack et al., 2011). ...

Temperature sensitivity of soil carbon decomposition and feedbacks to climate change
2
2006

... 陆地生态系统的大部分碳储存于土壤中.已有的研究显示, 全球植物和土壤的碳储量分别为560 Pg (Forster et al., 2007)和>3300 Pg (Tarnocai et al., 2009).土壤呼吸是CO₂从陆地生态系统返回到大气中的主要途径(Schlesinger & Andrews, 2000).CO₂的主要来源是根系和根际微生物呼吸、土壤微生物和土壤动物呼吸.作为大气和陆地生态系统之间的第二大碳交换途径, 土壤呼吸每年向大气中释放的碳量高达68-98 Pg (Raich et al., 2002; Bond- Lamberty & Thomson, 2010), 在调节大气CO₂浓度和地球的气候变化方面发挥着重要作用.因此, 土壤呼吸的轻微变化就会对全球的气候和环境产生剧烈的影响(Davidson & Janssens, 2006).导致全球变化的主要因子(如氮沉降的增加和CO₂浓度的上升)在很大程度上影响了土壤呼吸速率(Bowden et al., 2004; Deng et al., 2010), 因此, 理解全球变化下土壤呼吸的反应机制对于预测未来的气候变化十分必要. ...

... 作为反映土壤呼吸与土壤温度间关系的重要指标, Q₁₀值反映了土壤呼吸的温度敏感性, 对于量化和预测未来气候变化下的全球碳循环具有重要意义(Davidson & Janssens, 2006).本试验对照样地的Q₁₀值为3.96, 高于前人测得的灌丛生态系统的Q₁₀值(2.49 ± 0.54, Peng et al., 2009).这可能与本研究区域海拔较高有关.罗璐等(2011)对同一地区不同海拔梯度上的4种典型森林的土壤呼吸的研究显示, 海拔越高, 土壤呼吸对温度变化的响应越敏感.本研究中, 氮添加使得Q₁₀值与对照相比有所降低, 这与前人的研究结果(Mo et al., 2008; Tu et al., 2013; Sun et al., 2014)相似.一个可能的原因是氮添加通过形成难利用有机质增强了土壤有机碳的稳定性, 氮与土壤有机质结合会产生高度耐微生物酶降解的化合物(Janssens et al., 2010), 使得微生物异养呼吸的底物可利用性降低.呼吸底物的可利用性在土壤呼吸对土壤温度的响应中起关键作用, 当底物供应下降时, 土壤呼吸的温度敏感性也会下降(Deng et al., 2010).同时氮添加也会降低微生物酶活性(Ma et al., 2014).这些改变会降低分解作用对温度变化的敏感性, 从而导致土壤呼吸的Q₁₀降低.但是也有研究得出了相反的结论, 即氮添加增强了土壤呼吸温度敏感性(Pendall et al., 2004; Deng et al., 2010).这也许同样与底物供应有关, 在养分贫瘠的地区, 施氮促进植物生长, 增加了碳向根系的分配(Deng et al., 2010), 使得施氮对土壤有机质含量的促进作用大于其抑制作用, 从而增加了底物供应, 使Q₁₀值增加.总的来说, 氮沉降对Q₁₀的影响是个复杂的过程, 受到生态系统类型、环境因子和土壤养分含量等多种因素的影响(Zheng et al., 2009), 要综合考虑各因素的交互作用, 才能准确判断全球变化背景下氮沉降对Q₁₀的影响. ...

Couplings between changes in the climate system and biogeochemistry
1
2007

... 由于化石燃料的燃烧和施肥等人类活动的影响, 大气氮沉降(NH⁺₄-N和NO^-₃-N)在过去的一个世纪急剧增加(IPCC, 2013).在亚洲, 由于工农业的快速发展, 活性氮的使用和释放从1961年的14 Tg·a^-1增加到2000年的68 Tg·a^-1, 预计到2030年将达到105 Tg·a^-1 (Zheng et al., 2002; Denman et al., 2007).中国的大气氮沉降也经历了快速的增长, 而且有不断发展的趋势(Liu et al., 2011), 一些亚热带地区森林的氮沉降量达到了30-73 kg·hm^-2·a^-1 (Mo et al., 2006).低水平的大气氮沉降可以刺激植物的生长, 增加植物对大气中碳的吸收, 从而缓解全球气候变化(Pregitzer et al., 2008; Thomas et al., 2010).但是过度的大气氮沉降会产生许多负面的生态学影响, 比如土壤酸化(Maskell et al., 2010)和生物多样性的丧失(Högberg et al., 2006).大气和土壤中的氮素积累已在很大程度上改变了区域和全球环境, 影响了陆地生态系统的碳循环(Luo et al., 2006), 从而对未来的气候变化产生影响(Melillo et al., 2002). ...

Responses of soil respiration to elevated carbon dioxide and nitrogen addition in young subtropical forest ecosystems in China
5
2010

... 陆地生态系统的大部分碳储存于土壤中.已有的研究显示, 全球植物和土壤的碳储量分别为560 Pg (Forster et al., 2007)和>3300 Pg (Tarnocai et al., 2009).土壤呼吸是CO₂从陆地生态系统返回到大气中的主要途径(Schlesinger & Andrews, 2000).CO₂的主要来源是根系和根际微生物呼吸、土壤微生物和土壤动物呼吸.作为大气和陆地生态系统之间的第二大碳交换途径, 土壤呼吸每年向大气中释放的碳量高达68-98 Pg (Raich et al., 2002; Bond- Lamberty & Thomson, 2010), 在调节大气CO₂浓度和地球的气候变化方面发挥着重要作用.因此, 土壤呼吸的轻微变化就会对全球的气候和环境产生剧烈的影响(Davidson & Janssens, 2006).导致全球变化的主要因子(如氮沉降的增加和CO₂浓度的上升)在很大程度上影响了土壤呼吸速率(Bowden et al., 2004; Deng et al., 2010), 因此, 理解全球变化下土壤呼吸的反应机制对于预测未来的气候变化十分必要. ...

... 在本研究区域, 土壤呼吸与土壤温度(R²为 0.77-0.82, p < 0.001)和土壤水分(R²为0.10-0.15, p < 0.05)显著正相关, 这一结果与已有的报道一致(Tang et al., 2006; Mo et al., 2007, 2008).土壤水分与土壤呼吸的相关性要小于土壤温度, 说明本区域土壤温度是影响土壤呼吸变化的主导因素, 这与研究地的中亚热带季风湿润气候类型有关, 本地区温度的季节变化明显, 降水丰富, 土壤含水量较高, 不是土壤呼吸的主要限制因子.在氮处理下土壤呼吸与土壤含水量的相关性与对照相比有所上升, 我们推测这是由于氮添加对植物生长的促进会加强植物对土壤水分的消耗(段洪浪等, 2009), 同时氮添加会增加叶片扩散导度和气孔导度(Deng et al., 2010), 加剧了水分的散失, 从而降低土壤含水量.当土壤水分含量降低时, 土壤含水量与土壤呼吸的相关性会更高(Dilustro et al., 2005). ...

... 作为反映土壤呼吸与土壤温度间关系的重要指标, Q₁₀值反映了土壤呼吸的温度敏感性, 对于量化和预测未来气候变化下的全球碳循环具有重要意义(Davidson & Janssens, 2006).本试验对照样地的Q₁₀值为3.96, 高于前人测得的灌丛生态系统的Q₁₀值(2.49 ± 0.54, Peng et al., 2009).这可能与本研究区域海拔较高有关.罗璐等(2011)对同一地区不同海拔梯度上的4种典型森林的土壤呼吸的研究显示, 海拔越高, 土壤呼吸对温度变化的响应越敏感.本研究中, 氮添加使得Q₁₀值与对照相比有所降低, 这与前人的研究结果(Mo et al., 2008; Tu et al., 2013; Sun et al., 2014)相似.一个可能的原因是氮添加通过形成难利用有机质增强了土壤有机碳的稳定性, 氮与土壤有机质结合会产生高度耐微生物酶降解的化合物(Janssens et al., 2010), 使得微生物异养呼吸的底物可利用性降低.呼吸底物的可利用性在土壤呼吸对土壤温度的响应中起关键作用, 当底物供应下降时, 土壤呼吸的温度敏感性也会下降(Deng et al., 2010).同时氮添加也会降低微生物酶活性(Ma et al., 2014).这些改变会降低分解作用对温度变化的敏感性, 从而导致土壤呼吸的Q₁₀降低.但是也有研究得出了相反的结论, 即氮添加增强了土壤呼吸温度敏感性(Pendall et al., 2004; Deng et al., 2010).这也许同样与底物供应有关, 在养分贫瘠的地区, 施氮促进植物生长, 增加了碳向根系的分配(Deng et al., 2010), 使得施氮对土壤有机质含量的促进作用大于其抑制作用, 从而增加了底物供应, 使Q₁₀值增加.总的来说, 氮沉降对Q₁₀的影响是个复杂的过程, 受到生态系统类型、环境因子和土壤养分含量等多种因素的影响(Zheng et al., 2009), 要综合考虑各因素的交互作用, 才能准确判断全球变化背景下氮沉降对Q₁₀的影响. ...

... ; Deng et al., 2010).这也许同样与底物供应有关, 在养分贫瘠的地区, 施氮促进植物生长, 增加了碳向根系的分配(Deng et al., 2010), 使得施氮对土壤有机质含量的促进作用大于其抑制作用, 从而增加了底物供应, 使Q₁₀值增加.总的来说, 氮沉降对Q₁₀的影响是个复杂的过程, 受到生态系统类型、环境因子和土壤养分含量等多种因素的影响(Zheng et al., 2009), 要综合考虑各因素的交互作用, 才能准确判断全球变化背景下氮沉降对Q₁₀的影响. ...

... ).这也许同样与底物供应有关, 在养分贫瘠的地区, 施氮促进植物生长, 增加了碳向根系的分配(Deng et al., 2010), 使得施氮对土壤有机质含量的促进作用大于其抑制作用, 从而增加了底物供应, 使Q₁₀值增加.总的来说, 氮沉降对Q₁₀的影响是个复杂的过程, 受到生态系统类型、环境因子和土壤养分含量等多种因素的影响(Zheng et al., 2009), 要综合考虑各因素的交互作用, 才能准确判断全球变化背景下氮沉降对Q₁₀的影响. ...

Moisture and soil texture effects on soil CO₂ efflux components in southeastern mixed pine forests
1
2005

... 在本研究区域, 土壤呼吸与土壤温度(R²为 0.77-0.82, p < 0.001)和土壤水分(R²为0.10-0.15, p < 0.05)显著正相关, 这一结果与已有的报道一致(Tang et al., 2006; Mo et al., 2007, 2008).土壤水分与土壤呼吸的相关性要小于土壤温度, 说明本区域土壤温度是影响土壤呼吸变化的主导因素, 这与研究地的中亚热带季风湿润气候类型有关, 本地区温度的季节变化明显, 降水丰富, 土壤含水量较高, 不是土壤呼吸的主要限制因子.在氮处理下土壤呼吸与土壤含水量的相关性与对照相比有所上升, 我们推测这是由于氮添加对植物生长的促进会加强植物对土壤水分的消耗(段洪浪等, 2009), 同时氮添加会增加叶片扩散导度和气孔导度(Deng et al., 2010), 加剧了水分的散失, 从而降低土壤含水量.当土壤水分含量降低时, 土壤含水量与土壤呼吸的相关性会更高(Dilustro et al., 2005). ...

CO₂浓度升高与氮沉降对南亚热带森林生态系统植物生物量积累及分配格局的影响
1
2009

... 在本研究区域, 土壤呼吸与土壤温度(R²为 0.77-0.82, p < 0.001)和土壤水分(R²为0.10-0.15, p < 0.05)显著正相关, 这一结果与已有的报道一致(Tang et al., 2006; Mo et al., 2007, 2008).土壤水分与土壤呼吸的相关性要小于土壤温度, 说明本区域土壤温度是影响土壤呼吸变化的主导因素, 这与研究地的中亚热带季风湿润气候类型有关, 本地区温度的季节变化明显, 降水丰富, 土壤含水量较高, 不是土壤呼吸的主要限制因子.在氮处理下土壤呼吸与土壤含水量的相关性与对照相比有所上升, 我们推测这是由于氮添加对植物生长的促进会加强植物对土壤水分的消耗(段洪浪等, 2009), 同时氮添加会增加叶片扩散导度和气孔导度(Deng et al., 2010), 加剧了水分的散失, 从而降低土壤含水量.当土壤水分含量降低时, 土壤含水量与土壤呼吸的相关性会更高(Dilustro et al., 2005). ...

Shifts in the diversity of arbuscular mycorrhizal fungi along an anthropogenic nitrogen gradient
2000

Shifts in lake N:P stoichiometry and nutrient limitation driven by atmospheric nitrogen deposition
1
2009

... 氮添加对根系生物量增量和凋落物产量的影响在一定程度上反映了其对植物群落生产力的影响.大量研究显示氮沉降对陆地生态系统的植物生长有促进作用(Högberg, 2007; Hyvonen et al., 2008).LeBauer和Treseder (2008)对126个氮添加实验进行整合分析的结果表明, 大多数陆地生态系统生产力受到氮素的限制, 且不同生态系统类型受氮素限制的程度不同, 因此氮添加对生产力的促进程度也不同.本研究结果显示, 氮添加对杜鹃灌丛群落的根系生长和地上凋落物的产生都有促进作用(图2), 但没有达到显著水平, 这可能有以下两个原因: 1)本研究区域0-10 cm的土壤氮含量为0.36% (表1), 且氮沉降处于较高水平(27.06 kg·hm^-2·a^-1, Lue & Tian, 2007), 氮不是植物生长的主要限制因素, 进行氮添加对植物生长的促进作用有限; 2)土壤中其他养分的限制会导致植物生长对氮添加的响应减弱, 比如在氮输入不断增加的情况下, 磷会成为限制生长的主要因素(Elser et al., 2009); 随着土壤氮含量的增加, 还会出现碳限制的情况(Aber et al., 1989). ...

Cumulative effects of nitrogen additions on litter decomposition in three tropical forests in southern China
1
2007

... 一般来说, 将土壤呼吸分为自养呼吸(根系和根际微生物呼吸)和异养呼吸(微生物和土壤动物呼吸)两个组分(Sotta et al., 2004), 土壤总呼吸对氮添加的反应是自养呼吸、异养呼吸反应的综合效应.在全球范围内的森林生态系统中, 自养呼吸约占土壤总呼吸的45.8% (Hanson et al., 2000).Zhou等(2014)对来自不同生态系统的295个研究结果进行整合分析, 结果显示自养呼吸对氮添加的反应与根系生物量密切相关(R²= 0.803).Rodeghiero和Cescatti (2006)对来自7种不同森林生态系统的数据进行研究, 也发现土壤呼吸与根系生物量之间存在着线性回归关系.所以, 氮添加对根系生物量的影响将会很大程度上影响植物根呼吸和与之相关的根际微生物呼吸.本试验中, LN、MN和HN处理样地的根系生物量年增量与对照样地相比, 分别高出了18.36%、36.49%和61.63%.可以看出, 随着氮添加浓度的升高, 根系生物量年增量呈现出递增的趋势, 因此会导致植物自养呼吸也随之上升.土壤异养呼吸来源于土壤中有机物质的分解, 主要依赖于分解底物的质量和数量、胞外酶活性、微生物生物量和微生物活性(Ryan & Law, 2005).Janssens等(2010)和Zhou等(2014)利用大量研究结果进行的整合分析显示, 氮添加与异养呼吸呈负相关关系, 特别是在生产力高、氮素不受限制的生态系统中, 这种负相关性更明显.Egerton-Warburton和Allen (2000)在加利福尼亚沿海灌丛林中进行的试验表明, 氮肥会降低菌根感染率和存活率.Rühling和Tyler (1991)观察到氮添加会使菌根真菌几乎停止产生子实体.研究发现, 在目前的氮添加浓度(通常大于5 kg·hm^-2·a^-1)下, 凋落物的分解经常是被抑制的(Knorr et al., 2005), 主要是通过腐生性营养的微生物群落组成的改变(Gallo et al., 2004)和酶活性的改变(Frey et al., 2004).在本研究中, 作为微生物分解的底物, 凋落物在氮处理样地中的生物量要高于对照样地(图3), 分别比对照样地高出35.87%、22.17%和15.35%.但是, 氮添加在使地上部分凋落物增加的同时, 也可能导致微生物生物量和活性的下降, 从而在一定程度上限制凋落物的分解(Burton et al., 2004), 这也许会使得异养呼吸有所降低.另外, 有研究表明, 随着施氮时间的增加, 氮添加对凋落物分解的抑制作用也会增强(Fang et al., 2007).综上可知, 自养呼吸和异养呼吸对氮添加的不同反应综合导致了土壤总呼吸对氮添加的响应. ...

Changes in atmospheric constituents and in radiative forcing
1
2007

... 陆地生态系统的大部分碳储存于土壤中.已有的研究显示, 全球植物和土壤的碳储量分别为560 Pg (Forster et al., 2007)和>3300 Pg (Tarnocai et al., 2009).土壤呼吸是CO₂从陆地生态系统返回到大气中的主要途径(Schlesinger & Andrews, 2000).CO₂的主要来源是根系和根际微生物呼吸、土壤微生物和土壤动物呼吸.作为大气和陆地生态系统之间的第二大碳交换途径, 土壤呼吸每年向大气中释放的碳量高达68-98 Pg (Raich et al., 2002; Bond- Lamberty & Thomson, 2010), 在调节大气CO₂浓度和地球的气候变化方面发挥着重要作用.因此, 土壤呼吸的轻微变化就会对全球的气候和环境产生剧烈的影响(Davidson & Janssens, 2006).导致全球变化的主要因子(如氮沉降的增加和CO₂浓度的上升)在很大程度上影响了土壤呼吸速率(Bowden et al., 2004; Deng et al., 2010), 因此, 理解全球变化下土壤呼吸的反应机制对于预测未来的气候变化十分必要. ...

Chronic nitrogen enrichment affects the structure and function of the soil microbial community in temperate hardwood and pine forests
1
2004

... 一般来说, 将土壤呼吸分为自养呼吸(根系和根际微生物呼吸)和异养呼吸(微生物和土壤动物呼吸)两个组分(Sotta et al., 2004), 土壤总呼吸对氮添加的反应是自养呼吸、异养呼吸反应的综合效应.在全球范围内的森林生态系统中, 自养呼吸约占土壤总呼吸的45.8% (Hanson et al., 2000).Zhou等(2014)对来自不同生态系统的295个研究结果进行整合分析, 结果显示自养呼吸对氮添加的反应与根系生物量密切相关(R²= 0.803).Rodeghiero和Cescatti (2006)对来自7种不同森林生态系统的数据进行研究, 也发现土壤呼吸与根系生物量之间存在着线性回归关系.所以, 氮添加对根系生物量的影响将会很大程度上影响植物根呼吸和与之相关的根际微生物呼吸.本试验中, LN、MN和HN处理样地的根系生物量年增量与对照样地相比, 分别高出了18.36%、36.49%和61.63%.可以看出, 随着氮添加浓度的升高, 根系生物量年增量呈现出递增的趋势, 因此会导致植物自养呼吸也随之上升.土壤异养呼吸来源于土壤中有机物质的分解, 主要依赖于分解底物的质量和数量、胞外酶活性、微生物生物量和微生物活性(Ryan & Law, 2005).Janssens等(2010)和Zhou等(2014)利用大量研究结果进行的整合分析显示, 氮添加与异养呼吸呈负相关关系, 特别是在生产力高、氮素不受限制的生态系统中, 这种负相关性更明显.Egerton-Warburton和Allen (2000)在加利福尼亚沿海灌丛林中进行的试验表明, 氮肥会降低菌根感染率和存活率.Rühling和Tyler (1991)观察到氮添加会使菌根真菌几乎停止产生子实体.研究发现, 在目前的氮添加浓度(通常大于5 kg·hm^-2·a^-1)下, 凋落物的分解经常是被抑制的(Knorr et al., 2005), 主要是通过腐生性营养的微生物群落组成的改变(Gallo et al., 2004)和酶活性的改变(Frey et al., 2004).在本研究中, 作为微生物分解的底物, 凋落物在氮处理样地中的生物量要高于对照样地(图3), 分别比对照样地高出35.87%、22.17%和15.35%.但是, 氮添加在使地上部分凋落物增加的同时, 也可能导致微生物生物量和活性的下降, 从而在一定程度上限制凋落物的分解(Burton et al., 2004), 这也许会使得异养呼吸有所降低.另外, 有研究表明, 随着施氮时间的增加, 氮添加对凋落物分解的抑制作用也会增强(Fang et al., 2007).综上可知, 自养呼吸和异养呼吸对氮添加的不同反应综合导致了土壤总呼吸对氮添加的响应. ...

Microbial community structure and oxidative enzyme activity in nitrogen-amended north temperate forest soils
1
2004

... 一般来说, 将土壤呼吸分为自养呼吸(根系和根际微生物呼吸)和异养呼吸(微生物和土壤动物呼吸)两个组分(Sotta et al., 2004), 土壤总呼吸对氮添加的反应是自养呼吸、异养呼吸反应的综合效应.在全球范围内的森林生态系统中, 自养呼吸约占土壤总呼吸的45.8% (Hanson et al., 2000).Zhou等(2014)对来自不同生态系统的295个研究结果进行整合分析, 结果显示自养呼吸对氮添加的反应与根系生物量密切相关(R²= 0.803).Rodeghiero和Cescatti (2006)对来自7种不同森林生态系统的数据进行研究, 也发现土壤呼吸与根系生物量之间存在着线性回归关系.所以, 氮添加对根系生物量的影响将会很大程度上影响植物根呼吸和与之相关的根际微生物呼吸.本试验中, LN、MN和HN处理样地的根系生物量年增量与对照样地相比, 分别高出了18.36%、36.49%和61.63%.可以看出, 随着氮添加浓度的升高, 根系生物量年增量呈现出递增的趋势, 因此会导致植物自养呼吸也随之上升.土壤异养呼吸来源于土壤中有机物质的分解, 主要依赖于分解底物的质量和数量、胞外酶活性、微生物生物量和微生物活性(Ryan & Law, 2005).Janssens等(2010)和Zhou等(2014)利用大量研究结果进行的整合分析显示, 氮添加与异养呼吸呈负相关关系, 特别是在生产力高、氮素不受限制的生态系统中, 这种负相关性更明显.Egerton-Warburton和Allen (2000)在加利福尼亚沿海灌丛林中进行的试验表明, 氮肥会降低菌根感染率和存活率.Rühling和Tyler (1991)观察到氮添加会使菌根真菌几乎停止产生子实体.研究发现, 在目前的氮添加浓度(通常大于5 kg·hm^-2·a^-1)下, 凋落物的分解经常是被抑制的(Knorr et al., 2005), 主要是通过腐生性营养的微生物群落组成的改变(Gallo et al., 2004)和酶活性的改变(Frey et al., 2004).在本研究中, 作为微生物分解的底物, 凋落物在氮处理样地中的生物量要高于对照样地(图3), 分别比对照样地高出35.87%、22.17%和15.35%.但是, 氮添加在使地上部分凋落物增加的同时, 也可能导致微生物生物量和活性的下降, 从而在一定程度上限制凋落物的分解(Burton et al., 2004), 这也许会使得异养呼吸有所降低.另外, 有研究表明, 随着施氮时间的增加, 氮添加对凋落物分解的抑制作用也会增强(Fang et al., 2007).综上可知, 自养呼吸和异养呼吸对氮添加的不同反应综合导致了土壤总呼吸对氮添加的响应. ...

土壤呼吸作用时空动态变化及其影响机制研究与展望
1
2009

... 研究结果显示, 不同氮处理下的土壤呼吸呈现出相似的季节变化模式, 在夏季达到最大, 冬季降到最低, 这与在中国亚热带其他地区得到的研究结果相符(Tang et al., 2006; Mo et al., 2007).土壤呼吸的季节变化主要受到温度等气候因子和植物生长的调控影响(韩广轩和周广胜, 2009).2013年在对照样地测得的杜鹃灌丛年CO₂释放量为(2.37 ± 0.39) kg·m^-2, 低于Deng等(2010)在中国南亚热带森林测得的值((3.53 ± 0.03) kg·m^-2), 但高于中国暖温带森林的年CO₂释放量((1.50 ± 0.03) kg·m^-2, Sun et al., 2014).试验结果显示, 低氮处理对土壤呼吸有促进作用, 而中氮和高氮处理则有轻微的抑制效应.综合前人的研究可知, 研究区域和施氮浓度不同, 土壤呼吸的响应也不同, 这受到土壤本身养分状况的影响(Mo et al., 2007).在氮含量丰富的环境中氮添加会抑制土壤呼吸, 而在氮限制的地区氮添加则会促进土壤呼吸(Hyvonen et al., 2007; Cusack et al., 2011). ...

Separating root and soil microbial contributions to soil respiration: A review of methods and observations
1
2000

... 一般来说, 将土壤呼吸分为自养呼吸(根系和根际微生物呼吸)和异养呼吸(微生物和土壤动物呼吸)两个组分(Sotta et al., 2004), 土壤总呼吸对氮添加的反应是自养呼吸、异养呼吸反应的综合效应.在全球范围内的森林生态系统中, 自养呼吸约占土壤总呼吸的45.8% (Hanson et al., 2000).Zhou等(2014)对来自不同生态系统的295个研究结果进行整合分析, 结果显示自养呼吸对氮添加的反应与根系生物量密切相关(R²= 0.803).Rodeghiero和Cescatti (2006)对来自7种不同森林生态系统的数据进行研究, 也发现土壤呼吸与根系生物量之间存在着线性回归关系.所以, 氮添加对根系生物量的影响将会很大程度上影响植物根呼吸和与之相关的根际微生物呼吸.本试验中, LN、MN和HN处理样地的根系生物量年增量与对照样地相比, 分别高出了18.36%、36.49%和61.63%.可以看出, 随着氮添加浓度的升高, 根系生物量年增量呈现出递增的趋势, 因此会导致植物自养呼吸也随之上升.土壤异养呼吸来源于土壤中有机物质的分解, 主要依赖于分解底物的质量和数量、胞外酶活性、微生物生物量和微生物活性(Ryan & Law, 2005).Janssens等(2010)和Zhou等(2014)利用大量研究结果进行的整合分析显示, 氮添加与异养呼吸呈负相关关系, 特别是在生产力高、氮素不受限制的生态系统中, 这种负相关性更明显.Egerton-Warburton和Allen (2000)在加利福尼亚沿海灌丛林中进行的试验表明, 氮肥会降低菌根感染率和存活率.Rühling和Tyler (1991)观察到氮添加会使菌根真菌几乎停止产生子实体.研究发现, 在目前的氮添加浓度(通常大于5 kg·hm^-2·a^-1)下, 凋落物的分解经常是被抑制的(Knorr et al., 2005), 主要是通过腐生性营养的微生物群落组成的改变(Gallo et al., 2004)和酶活性的改变(Frey et al., 2004).在本研究中, 作为微生物分解的底物, 凋落物在氮处理样地中的生物量要高于对照样地(图3), 分别比对照样地高出35.87%、22.17%和15.35%.但是, 氮添加在使地上部分凋落物增加的同时, 也可能导致微生物生物量和活性的下降, 从而在一定程度上限制凋落物的分解(Burton et al., 2004), 这也许会使得异养呼吸有所降低.另外, 有研究表明, 随着施氮时间的增加, 氮添加对凋落物分解的抑制作用也会增强(Fang et al., 2007).综上可知, 自养呼吸和异养呼吸对氮添加的不同反应综合导致了土壤总呼吸对氮添加的响应. ...

Environmental science: Nitrogen impacts on forest carbon
1
2007

... 氮添加对根系生物量增量和凋落物产量的影响在一定程度上反映了其对植物群落生产力的影响.大量研究显示氮沉降对陆地生态系统的植物生长有促进作用(Högberg, 2007; Hyvonen et al., 2008).LeBauer和Treseder (2008)对126个氮添加实验进行整合分析的结果表明, 大多数陆地生态系统生产力受到氮素的限制, 且不同生态系统类型受氮素限制的程度不同, 因此氮添加对生产力的促进程度也不同.本研究结果显示, 氮添加对杜鹃灌丛群落的根系生长和地上凋落物的产生都有促进作用(图2), 但没有达到显著水平, 这可能有以下两个原因: 1)本研究区域0-10 cm的土壤氮含量为0.36% (表1), 且氮沉降处于较高水平(27.06 kg·hm^-2·a^-1, Lue & Tian, 2007), 氮不是植物生长的主要限制因素, 进行氮添加对植物生长的促进作用有限; 2)土壤中其他养分的限制会导致植物生长对氮添加的响应减弱, 比如在氮输入不断增加的情况下, 磷会成为限制生长的主要因素(Elser et al., 2009); 随着土壤氮含量的增加, 还会出现碳限制的情况(Aber et al., 1989). ...

Tree growth and soil acidification in response to 30 years of experimental nitrogen loading on boreal forest
1
2006

... 由于化石燃料的燃烧和施肥等人类活动的影响, 大气氮沉降(NH⁺₄-N和NO^-₃-N)在过去的一个世纪急剧增加(IPCC, 2013).在亚洲, 由于工农业的快速发展, 活性氮的使用和释放从1961年的14 Tg·a^-1增加到2000年的68 Tg·a^-1, 预计到2030年将达到105 Tg·a^-1 (Zheng et al., 2002; Denman et al., 2007).中国的大气氮沉降也经历了快速的增长, 而且有不断发展的趋势(Liu et al., 2011), 一些亚热带地区森林的氮沉降量达到了30-73 kg·hm^-2·a^-1 (Mo et al., 2006).低水平的大气氮沉降可以刺激植物的生长, 增加植物对大气中碳的吸收, 从而缓解全球气候变化(Pregitzer et al., 2008; Thomas et al., 2010).但是过度的大气氮沉降会产生许多负面的生态学影响, 比如土壤酸化(Maskell et al., 2010)和生物多样性的丧失(Högberg et al., 2006).大气和土壤中的氮素积累已在很大程度上改变了区域和全球环境, 影响了陆地生态系统的碳循环(Luo et al., 2006), 从而对未来的气候变化产生影响(Melillo et al., 2002). ...

中国主要灌丛植被碳储量
1
2006

... 虽然国内外关于土壤呼吸对氮沉降反应的研究已有很多, 但由于生物区系类型、环境条件和试验方法不同, 模拟氮沉降对土壤呼吸的影响至今没有统一结论(Craine et al., 2001; Moscatelli et al., 2008; Xu & Wan, 2008).值得注意的是, 目前关于氮沉降对土壤呼吸的影响的研究大多是在森林和草原进行的, 灌丛生态系统作为陆地生态系统的重要组成部分, 在我国的分布面积仅次于草地而高于森林(胡会峰等, 2006), 但对其土壤呼吸的研究还较为缺乏, 关于亚热带灌丛土壤呼吸的研究更是少见.在灌丛生态系统中, 植被组成不同于森林和草原, 其本底土壤呼吸值是多少, 对氮沉降如何响应?这些问题至今还不清楚.从胡会峰等(2006)对中国主要灌丛植被的研究可以得知, 中国灌丛面积近2 × 10⁸hm²约有一半分布在亚热带区域.而杜鹃(Rhododendron simsii)作为广泛分布的物种, 在我国绝大部分省区均有生长.基于此, 本研究选择我国中亚热带山地杜鹃灌丛作为研究对象, 探讨不同施氮水平下土壤呼吸通量和季节动态的响应, 并分析土壤呼吸与土壤温度和土壤含水量的相关关系, 以期为准确地预测环境变化与土壤呼吸之间的关系提供理论依据. ...

The likely impact of elevated CO₂, nitrogen deposition, increased temperature and management on carbon sequestration in temperate and boreal forest ecosystems: A literature review
1
2007

... 研究结果显示, 不同氮处理下的土壤呼吸呈现出相似的季节变化模式, 在夏季达到最大, 冬季降到最低, 这与在中国亚热带其他地区得到的研究结果相符(Tang et al., 2006; Mo et al., 2007).土壤呼吸的季节变化主要受到温度等气候因子和植物生长的调控影响(韩广轩和周广胜, 2009).2013年在对照样地测得的杜鹃灌丛年CO₂释放量为(2.37 ± 0.39) kg·m^-2, 低于Deng等(2010)在中国南亚热带森林测得的值((3.53 ± 0.03) kg·m^-2), 但高于中国暖温带森林的年CO₂释放量((1.50 ± 0.03) kg·m^-2, Sun et al., 2014).试验结果显示, 低氮处理对土壤呼吸有促进作用, 而中氮和高氮处理则有轻微的抑制效应.综合前人的研究可知, 研究区域和施氮浓度不同, 土壤呼吸的响应也不同, 这受到土壤本身养分状况的影响(Mo et al., 2007).在氮含量丰富的环境中氮添加会抑制土壤呼吸, 而在氮限制的地区氮添加则会促进土壤呼吸(Hyvonen et al., 2007; Cusack et al., 2011). ...

Impact of long-term nitrogen addition on carbon stocks in trees and soils in northern Europe
1
2008

... 氮添加对根系生物量增量和凋落物产量的影响在一定程度上反映了其对植物群落生产力的影响.大量研究显示氮沉降对陆地生态系统的植物生长有促进作用(Högberg, 2007; Hyvonen et al., 2008).LeBauer和Treseder (2008)对126个氮添加实验进行整合分析的结果表明, 大多数陆地生态系统生产力受到氮素的限制, 且不同生态系统类型受氮素限制的程度不同, 因此氮添加对生产力的促进程度也不同.本研究结果显示, 氮添加对杜鹃灌丛群落的根系生长和地上凋落物的产生都有促进作用(图2), 但没有达到显著水平, 这可能有以下两个原因: 1)本研究区域0-10 cm的土壤氮含量为0.36% (表1), 且氮沉降处于较高水平(27.06 kg·hm^-2·a^-1, Lue & Tian, 2007), 氮不是植物生长的主要限制因素, 进行氮添加对植物生长的促进作用有限; 2)土壤中其他养分的限制会导致植物生长对氮添加的响应减弱, 比如在氮输入不断增加的情况下, 磷会成为限制生长的主要因素(Elser et al., 2009); 随着土壤氮含量的增加, 还会出现碳限制的情况(Aber et al., 1989). ...

Contribution of working group 1 to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change
2
2013

... 由于化石燃料的燃烧和施肥等人类活动的影响, 大气氮沉降(NH⁺₄-N和NO^-₃-N)在过去的一个世纪急剧增加(IPCC, 2013).在亚洲, 由于工农业的快速发展, 活性氮的使用和释放从1961年的14 Tg·a^-1增加到2000年的68 Tg·a^-1, 预计到2030年将达到105 Tg·a^-1 (Zheng et al., 2002; Denman et al., 2007).中国的大气氮沉降也经历了快速的增长, 而且有不断发展的趋势(Liu et al., 2011), 一些亚热带地区森林的氮沉降量达到了30-73 kg·hm^-2·a^-1 (Mo et al., 2006).低水平的大气氮沉降可以刺激植物的生长, 增加植物对大气中碳的吸收, 从而缓解全球气候变化(Pregitzer et al., 2008; Thomas et al., 2010).但是过度的大气氮沉降会产生许多负面的生态学影响, 比如土壤酸化(Maskell et al., 2010)和生物多样性的丧失(Högberg et al., 2006).大气和土壤中的氮素积累已在很大程度上改变了区域和全球环境, 影响了陆地生态系统的碳循环(Luo et al., 2006), 从而对未来的气候变化产生影响(Melillo et al., 2002). ...

... 作为反映土壤呼吸与土壤温度间关系的重要指标, Q₁₀值反映了土壤呼吸的温度敏感性, 对于量化和预测未来气候变化下的全球碳循环具有重要意义(Davidson & Janssens, 2006).本试验对照样地的Q₁₀值为3.96, 高于前人测得的灌丛生态系统的Q₁₀值(2.49 ± 0.54, Peng et al., 2009).这可能与本研究区域海拔较高有关.罗璐等(2011)对同一地区不同海拔梯度上的4种典型森林的土壤呼吸的研究显示, 海拔越高, 土壤呼吸对温度变化的响应越敏感.本研究中, 氮添加使得Q₁₀值与对照相比有所降低, 这与前人的研究结果(Mo et al., 2008; Tu et al., 2013; Sun et al., 2014)相似.一个可能的原因是氮添加通过形成难利用有机质增强了土壤有机碳的稳定性, 氮与土壤有机质结合会产生高度耐微生物酶降解的化合物(Janssens et al., 2010), 使得微生物异养呼吸的底物可利用性降低.呼吸底物的可利用性在土壤呼吸对土壤温度的响应中起关键作用, 当底物供应下降时, 土壤呼吸的温度敏感性也会下降(Deng et al., 2010).同时氮添加也会降低微生物酶活性(Ma et al., 2014).这些改变会降低分解作用对温度变化的敏感性, 从而导致土壤呼吸的Q₁₀降低.但是也有研究得出了相反的结论, 即氮添加增强了土壤呼吸温度敏感性(Pendall et al., 2004; Deng et al., 2010).这也许同样与底物供应有关, 在养分贫瘠的地区, 施氮促进植物生长, 增加了碳向根系的分配(Deng et al., 2010), 使得施氮对土壤有机质含量的促进作用大于其抑制作用, 从而增加了底物供应, 使Q₁₀值增加.总的来说, 氮沉降对Q₁₀的影响是个复杂的过程, 受到生态系统类型、环境因子和土壤养分含量等多种因素的影响(Zheng et al., 2009), 要综合考虑各因素的交互作用, 才能准确判断全球变化背景下氮沉降对Q₁₀的影响. ...

Reduction of forest soil respiration in response to nitrogen deposition
1
2010

... 一般来说, 将土壤呼吸分为自养呼吸(根系和根际微生物呼吸)和异养呼吸(微生物和土壤动物呼吸)两个组分(Sotta et al., 2004), 土壤总呼吸对氮添加的反应是自养呼吸、异养呼吸反应的综合效应.在全球范围内的森林生态系统中, 自养呼吸约占土壤总呼吸的45.8% (Hanson et al., 2000).Zhou等(2014)对来自不同生态系统的295个研究结果进行整合分析, 结果显示自养呼吸对氮添加的反应与根系生物量密切相关(R²= 0.803).Rodeghiero和Cescatti (2006)对来自7种不同森林生态系统的数据进行研究, 也发现土壤呼吸与根系生物量之间存在着线性回归关系.所以, 氮添加对根系生物量的影响将会很大程度上影响植物根呼吸和与之相关的根际微生物呼吸.本试验中, LN、MN和HN处理样地的根系生物量年增量与对照样地相比, 分别高出了18.36%、36.49%和61.63%.可以看出, 随着氮添加浓度的升高, 根系生物量年增量呈现出递增的趋势, 因此会导致植物自养呼吸也随之上升.土壤异养呼吸来源于土壤中有机物质的分解, 主要依赖于分解底物的质量和数量、胞外酶活性、微生物生物量和微生物活性(Ryan & Law, 2005).Janssens等(2010)和Zhou等(2014)利用大量研究结果进行的整合分析显示, 氮添加与异养呼吸呈负相关关系, 特别是在生产力高、氮素不受限制的生态系统中, 这种负相关性更明显.Egerton-Warburton和Allen (2000)在加利福尼亚沿海灌丛林中进行的试验表明, 氮肥会降低菌根感染率和存活率.Rühling和Tyler (1991)观察到氮添加会使菌根真菌几乎停止产生子实体.研究发现, 在目前的氮添加浓度(通常大于5 kg·hm^-2·a^-1)下, 凋落物的分解经常是被抑制的(Knorr et al., 2005), 主要是通过腐生性营养的微生物群落组成的改变(Gallo et al., 2004)和酶活性的改变(Frey et al., 2004).在本研究中, 作为微生物分解的底物, 凋落物在氮处理样地中的生物量要高于对照样地(图3), 分别比对照样地高出35.87%、22.17%和15.35%.但是, 氮添加在使地上部分凋落物增加的同时, 也可能导致微生物生物量和活性的下降, 从而在一定程度上限制凋落物的分解(Burton et al., 2004), 这也许会使得异养呼吸有所降低.另外, 有研究表明, 随着施氮时间的增加, 氮添加对凋落物分解的抑制作用也会增强(Fang et al., 2007).综上可知, 自养呼吸和异养呼吸对氮添加的不同反应综合导致了土壤总呼吸对氮添加的响应. ...

Nitrogen additions and litter decomposition: A meta-analysis
2005

Nitrogen limitation of net primary productivity in terrestrial ecosystems is globally distributed
2
2008

... 研究地位于湖南浏阳大围山自然保护区, 地处罗霄山脉北段, 山脉近东西走向, 以中山地貌为主.地理位置为28.35°-28.48° N, 114.03°-114.22° E, 土壤主要为山地黄棕壤.气候属中亚热带季风湿润气候, 年平均气温11-16 ℃, 无霜期243天, 年降水量1800-2000 mm, 年相对湿度高于83%.植被区划上, 研究地属中亚热带常绿阔叶林北部亚地带, 地带性植被为中亚热带常绿阔叶林.因长期的人为及自然干扰, 尤其是1958年成立国有林场后, 大量的砍伐使得森林植被遭到空前的破坏, 直到20世纪80年代末期, 林场实行封禁管理, 植被才得到有效恢复(李家湘等, 2015).现今海拔1200 m以上的地带逐渐由灌草丛演替成中山山地灌丛, 建群种主要有杜鹃(Rhododendron simsii)、湖南白檀(Symplocos hunanensis又称白檀(Symplocos paniculata))、四川冬青(Ilex szechwanensis)、水马桑(Weigela japonica var. sinic, 又称日本锦带花(Weigela japonica))、圆锥绣球(Hydrangea paniculata)等.其中以杜鹃为主的灌丛最为优势.本试验即选择了海拔1400 m左右的杜鹃灌丛群落作为研究对象, 群落中杜鹃和湖南白檀的重要值将近80%.草本层的盖度约40%, 其中以短尖薹草(Carex brevicuspis)、香港双蝴蝶(Tripteros- permum nienkui)和芒(Miscanthus sinensis)等占优势(李家湘等, 2015).试验样地的土壤理化性质见表1. ...

... )等占优势(李家湘等, 2015).试验样地的土壤理化性质见表1. ...

湖南大围山杜鹃灌丛的群落组成及结构特征
1
2015

... 由于化石燃料的燃烧和施肥等人类活动的影响, 大气氮沉降(NH⁺₄-N和NO^-₃-N)在过去的一个世纪急剧增加(IPCC, 2013).在亚洲, 由于工农业的快速发展, 活性氮的使用和释放从1961年的14 Tg·a^-1增加到2000年的68 Tg·a^-1, 预计到2030年将达到105 Tg·a^-1 (Zheng et al., 2002; Denman et al., 2007).中国的大气氮沉降也经历了快速的增长, 而且有不断发展的趋势(Liu et al., 2011), 一些亚热带地区森林的氮沉降量达到了30-73 kg·hm^-2·a^-1 (Mo et al., 2006).低水平的大气氮沉降可以刺激植物的生长, 增加植物对大气中碳的吸收, 从而缓解全球气候变化(Pregitzer et al., 2008; Thomas et al., 2010).但是过度的大气氮沉降会产生许多负面的生态学影响, 比如土壤酸化(Maskell et al., 2010)和生物多样性的丧失(Högberg et al., 2006).大气和土壤中的氮素积累已在很大程度上改变了区域和全球环境, 影响了陆地生态系统的碳循环(Luo et al., 2006), 从而对未来的气候变化产生影响(Melillo et al., 2002). ...

Nitrogen deposition and its ecological impact in China: An overview
2011

Spatial and temporal patterns of nitrogen deposition in China: Synthesis of observational data
2
2007

... 在湖南浏阳大围山国家森林公园海拔1400 m左右的位置, 选择分布面积最大的杜鹃灌丛设置样地, 要求地形起伏不大, 保证群落组成一致, 生境一致.试验采用随机区组设计, 选取4个5 m × 5 m的小区组成一个区组, 整个试验样地由3个区组组成, 小区之间和区组之间的距离分别在5 m和10 m左右.样地四周设置10 m以上的缓冲带, 避免外界的干扰.参照该区域的实际氮沉降量(18.23-38.88 kg·hm^-2·a^-1, Lue & Tian, 2007), 每个区组的4个小区分别设置对照(CK, 0 g·m^-2·a^-1)、低氮(LN, 2 g·m^-2·a^-1)、中氮(MN, 5 g·m^-2·a^-1)和高氮(HN, 10 g·m^-2·a^-1) 4种处理, 每种处理3个重复.从2012年8月起, 在植物生长季节(3-11月)每月施氮1次, 将年氮添加总量平均分配到每个月.根据不同的养分梯度, 将NH₄NO₃溶于20 L水中混合均匀, 于晴天的傍晚用背式喷雾器均匀地喷洒到对应样方林下, 对照区则喷洒相同量的水, 非生长季有雪覆盖期间不作任何处理. ...

... 氮添加对根系生物量增量和凋落物产量的影响在一定程度上反映了其对植物群落生产力的影响.大量研究显示氮沉降对陆地生态系统的植物生长有促进作用(Högberg, 2007; Hyvonen et al., 2008).LeBauer和Treseder (2008)对126个氮添加实验进行整合分析的结果表明, 大多数陆地生态系统生产力受到氮素的限制, 且不同生态系统类型受氮素限制的程度不同, 因此氮添加对生产力的促进程度也不同.本研究结果显示, 氮添加对杜鹃灌丛群落的根系生长和地上凋落物的产生都有促进作用(图2), 但没有达到显著水平, 这可能有以下两个原因: 1)本研究区域0-10 cm的土壤氮含量为0.36% (表1), 且氮沉降处于较高水平(27.06 kg·hm^-2·a^-1, Lue & Tian, 2007), 氮不是植物生长的主要限制因素, 进行氮添加对植物生长的促进作用有限; 2)土壤中其他养分的限制会导致植物生长对氮添加的响应减弱, 比如在氮输入不断增加的情况下, 磷会成为限制生长的主要因素(Elser et al., 2009); 随着土壤氮含量的增加, 还会出现碳限制的情况(Aber et al., 1989). ...

神农架海拔梯度上4种典型森林的土壤呼吸组分及其对温度的敏感性
1
2011

... 由于化石燃料的燃烧和施肥等人类活动的影响, 大气氮沉降(NH⁺₄-N和NO^-₃-N)在过去的一个世纪急剧增加(IPCC, 2013).在亚洲, 由于工农业的快速发展, 活性氮的使用和释放从1961年的14 Tg·a^-1增加到2000年的68 Tg·a^-1, 预计到2030年将达到105 Tg·a^-1 (Zheng et al., 2002; Denman et al., 2007).中国的大气氮沉降也经历了快速的增长, 而且有不断发展的趋势(Liu et al., 2011), 一些亚热带地区森林的氮沉降量达到了30-73 kg·hm^-2·a^-1 (Mo et al., 2006).低水平的大气氮沉降可以刺激植物的生长, 增加植物对大气中碳的吸收, 从而缓解全球气候变化(Pregitzer et al., 2008; Thomas et al., 2010).但是过度的大气氮沉降会产生许多负面的生态学影响, 比如土壤酸化(Maskell et al., 2010)和生物多样性的丧失(Högberg et al., 2006).大气和土壤中的氮素积累已在很大程度上改变了区域和全球环境, 影响了陆地生态系统的碳循环(Luo et al., 2006), 从而对未来的气候变化产生影响(Melillo et al., 2002). ...

Elevated CO₂ stimulates net accumulations of carbon and nitrogen in land ecosystems: A meta-analysis
1
2006

... 作为反映土壤呼吸与土壤温度间关系的重要指标, Q₁₀值反映了土壤呼吸的温度敏感性, 对于量化和预测未来气候变化下的全球碳循环具有重要意义(Davidson & Janssens, 2006).本试验对照样地的Q₁₀值为3.96, 高于前人测得的灌丛生态系统的Q₁₀值(2.49 ± 0.54, Peng et al., 2009).这可能与本研究区域海拔较高有关.罗璐等(2011)对同一地区不同海拔梯度上的4种典型森林的土壤呼吸的研究显示, 海拔越高, 土壤呼吸对温度变化的响应越敏感.本研究中, 氮添加使得Q₁₀值与对照相比有所降低, 这与前人的研究结果(Mo et al., 2008; Tu et al., 2013; Sun et al., 2014)相似.一个可能的原因是氮添加通过形成难利用有机质增强了土壤有机碳的稳定性, 氮与土壤有机质结合会产生高度耐微生物酶降解的化合物(Janssens et al., 2010), 使得微生物异养呼吸的底物可利用性降低.呼吸底物的可利用性在土壤呼吸对土壤温度的响应中起关键作用, 当底物供应下降时, 土壤呼吸的温度敏感性也会下降(Deng et al., 2010).同时氮添加也会降低微生物酶活性(Ma et al., 2014).这些改变会降低分解作用对温度变化的敏感性, 从而导致土壤呼吸的Q₁₀降低.但是也有研究得出了相反的结论, 即氮添加增强了土壤呼吸温度敏感性(Pendall et al., 2004; Deng et al., 2010).这也许同样与底物供应有关, 在养分贫瘠的地区, 施氮促进植物生长, 增加了碳向根系的分配(Deng et al., 2010), 使得施氮对土壤有机质含量的促进作用大于其抑制作用, 从而增加了底物供应, 使Q₁₀值增加.总的来说, 氮沉降对Q₁₀的影响是个复杂的过程, 受到生态系统类型、环境因子和土壤养分含量等多种因素的影响(Zheng et al., 2009), 要综合考虑各因素的交互作用, 才能准确判断全球变化背景下氮沉降对Q₁₀的影响. ...

The effects of simulated nitrogen deposition on extracellular enzyme activities of litter and soil among different-aged stands of larch
1
2014

... 由于化石燃料的燃烧和施肥等人类活动的影响, 大气氮沉降(NH⁺₄-N和NO^-₃-N)在过去的一个世纪急剧增加(IPCC, 2013).在亚洲, 由于工农业的快速发展, 活性氮的使用和释放从1961年的14 Tg·a^-1增加到2000年的68 Tg·a^-1, 预计到2030年将达到105 Tg·a^-1 (Zheng et al., 2002; Denman et al., 2007).中国的大气氮沉降也经历了快速的增长, 而且有不断发展的趋势(Liu et al., 2011), 一些亚热带地区森林的氮沉降量达到了30-73 kg·hm^-2·a^-1 (Mo et al., 2006).低水平的大气氮沉降可以刺激植物的生长, 增加植物对大气中碳的吸收, 从而缓解全球气候变化(Pregitzer et al., 2008; Thomas et al., 2010).但是过度的大气氮沉降会产生许多负面的生态学影响, 比如土壤酸化(Maskell et al., 2010)和生物多样性的丧失(Högberg et al., 2006).大气和土壤中的氮素积累已在很大程度上改变了区域和全球环境, 影响了陆地生态系统的碳循环(Luo et al., 2006), 从而对未来的气候变化产生影响(Melillo et al., 2002). ...

Nitrogen deposition causes widespread loss of species richness in British habitats
1
2010

... 由于化石燃料的燃烧和施肥等人类活动的影响, 大气氮沉降(NH⁺₄-N和NO^-₃-N)在过去的一个世纪急剧增加(IPCC, 2013).在亚洲, 由于工农业的快速发展, 活性氮的使用和释放从1961年的14 Tg·a^-1增加到2000年的68 Tg·a^-1, 预计到2030年将达到105 Tg·a^-1 (Zheng et al., 2002; Denman et al., 2007).中国的大气氮沉降也经历了快速的增长, 而且有不断发展的趋势(Liu et al., 2011), 一些亚热带地区森林的氮沉降量达到了30-73 kg·hm^-2·a^-1 (Mo et al., 2006).低水平的大气氮沉降可以刺激植物的生长, 增加植物对大气中碳的吸收, 从而缓解全球气候变化(Pregitzer et al., 2008; Thomas et al., 2010).但是过度的大气氮沉降会产生许多负面的生态学影响, 比如土壤酸化(Maskell et al., 2010)和生物多样性的丧失(Högberg et al., 2006).大气和土壤中的氮素积累已在很大程度上改变了区域和全球环境, 影响了陆地生态系统的碳循环(Luo et al., 2006), 从而对未来的气候变化产生影响(Melillo et al., 2002). ...

Soil warming and carbon-cycle feedbacks to the climate system
1
2002

... 由于化石燃料的燃烧和施肥等人类活动的影响, 大气氮沉降(NH⁺₄-N和NO^-₃-N)在过去的一个世纪急剧增加(IPCC, 2013).在亚洲, 由于工农业的快速发展, 活性氮的使用和释放从1961年的14 Tg·a^-1增加到2000年的68 Tg·a^-1, 预计到2030年将达到105 Tg·a^-1 (Zheng et al., 2002; Denman et al., 2007).中国的大气氮沉降也经历了快速的增长, 而且有不断发展的趋势(Liu et al., 2011), 一些亚热带地区森林的氮沉降量达到了30-73 kg·hm^-2·a^-1 (Mo et al., 2006).低水平的大气氮沉降可以刺激植物的生长, 增加植物对大气中碳的吸收, 从而缓解全球气候变化(Pregitzer et al., 2008; Thomas et al., 2010).但是过度的大气氮沉降会产生许多负面的生态学影响, 比如土壤酸化(Maskell et al., 2010)和生物多样性的丧失(Högberg et al., 2006).大气和土壤中的氮素积累已在很大程度上改变了区域和全球环境, 影响了陆地生态系统的碳循环(Luo et al., 2006), 从而对未来的气候变化产生影响(Melillo et al., 2002). ...

Response of litter decomposition to simulated N deposition in disturbed, rehabilitated and mature forests in subtropical China
3
2006

... 研究结果显示, 不同氮处理下的土壤呼吸呈现出相似的季节变化模式, 在夏季达到最大, 冬季降到最低, 这与在中国亚热带其他地区得到的研究结果相符(Tang et al., 2006; Mo et al., 2007).土壤呼吸的季节变化主要受到温度等气候因子和植物生长的调控影响(韩广轩和周广胜, 2009).2013年在对照样地测得的杜鹃灌丛年CO₂释放量为(2.37 ± 0.39) kg·m^-2, 低于Deng等(2010)在中国南亚热带森林测得的值((3.53 ± 0.03) kg·m^-2), 但高于中国暖温带森林的年CO₂释放量((1.50 ± 0.03) kg·m^-2, Sun et al., 2014).试验结果显示, 低氮处理对土壤呼吸有促进作用, 而中氮和高氮处理则有轻微的抑制效应.综合前人的研究可知, 研究区域和施氮浓度不同, 土壤呼吸的响应也不同, 这受到土壤本身养分状况的影响(Mo et al., 2007).在氮含量丰富的环境中氮添加会抑制土壤呼吸, 而在氮限制的地区氮添加则会促进土壤呼吸(Hyvonen et al., 2007; Cusack et al., 2011). ...

... ., 2014).试验结果显示, 低氮处理对土壤呼吸有促进作用, 而中氮和高氮处理则有轻微的抑制效应.综合前人的研究可知, 研究区域和施氮浓度不同, 土壤呼吸的响应也不同, 这受到土壤本身养分状况的影响(Mo et al., 2007).在氮含量丰富的环境中氮添加会抑制土壤呼吸, 而在氮限制的地区氮添加则会促进土壤呼吸(Hyvonen et al., 2007; Cusack et al., 2011). ...

... 在本研究区域, 土壤呼吸与土壤温度(R²为 0.77-0.82, p < 0.001)和土壤水分(R²为0.10-0.15, p < 0.05)显著正相关, 这一结果与已有的报道一致(Tang et al., 2006; Mo et al., 2007, 2008).土壤水分与土壤呼吸的相关性要小于土壤温度, 说明本区域土壤温度是影响土壤呼吸变化的主导因素, 这与研究地的中亚热带季风湿润气候类型有关, 本地区温度的季节变化明显, 降水丰富, 土壤含水量较高, 不是土壤呼吸的主要限制因子.在氮处理下土壤呼吸与土壤含水量的相关性与对照相比有所上升, 我们推测这是由于氮添加对植物生长的促进会加强植物对土壤水分的消耗(段洪浪等, 2009), 同时氮添加会增加叶片扩散导度和气孔导度(Deng et al., 2010), 加剧了水分的散失, 从而降低土壤含水量.当土壤水分含量降低时, 土壤含水量与土壤呼吸的相关性会更高(Dilustro et al., 2005). ...

Response of soil respiration to simulated N deposition in a disturbed and a rehabilitated tropical forest in southern China
2
2007

... 在本研究区域, 土壤呼吸与土壤温度(R²为 0.77-0.82, p < 0.001)和土壤水分(R²为0.10-0.15, p < 0.05)显著正相关, 这一结果与已有的报道一致(Tang et al., 2006; Mo et al., 2007, 2008).土壤水分与土壤呼吸的相关性要小于土壤温度, 说明本区域土壤温度是影响土壤呼吸变化的主导因素, 这与研究地的中亚热带季风湿润气候类型有关, 本地区温度的季节变化明显, 降水丰富, 土壤含水量较高, 不是土壤呼吸的主要限制因子.在氮处理下土壤呼吸与土壤含水量的相关性与对照相比有所上升, 我们推测这是由于氮添加对植物生长的促进会加强植物对土壤水分的消耗(段洪浪等, 2009), 同时氮添加会增加叶片扩散导度和气孔导度(Deng et al., 2010), 加剧了水分的散失, 从而降低土壤含水量.当土壤水分含量降低时, 土壤含水量与土壤呼吸的相关性会更高(Dilustro et al., 2005). ...

... 作为反映土壤呼吸与土壤温度间关系的重要指标, Q₁₀值反映了土壤呼吸的温度敏感性, 对于量化和预测未来气候变化下的全球碳循环具有重要意义(Davidson & Janssens, 2006).本试验对照样地的Q₁₀值为3.96, 高于前人测得的灌丛生态系统的Q₁₀值(2.49 ± 0.54, Peng et al., 2009).这可能与本研究区域海拔较高有关.罗璐等(2011)对同一地区不同海拔梯度上的4种典型森林的土壤呼吸的研究显示, 海拔越高, 土壤呼吸对温度变化的响应越敏感.本研究中, 氮添加使得Q₁₀值与对照相比有所降低, 这与前人的研究结果(Mo et al., 2008; Tu et al., 2013; Sun et al., 2014)相似.一个可能的原因是氮添加通过形成难利用有机质增强了土壤有机碳的稳定性, 氮与土壤有机质结合会产生高度耐微生物酶降解的化合物(Janssens et al., 2010), 使得微生物异养呼吸的底物可利用性降低.呼吸底物的可利用性在土壤呼吸对土壤温度的响应中起关键作用, 当底物供应下降时, 土壤呼吸的温度敏感性也会下降(Deng et al., 2010).同时氮添加也会降低微生物酶活性(Ma et al., 2014).这些改变会降低分解作用对温度变化的敏感性, 从而导致土壤呼吸的Q₁₀降低.但是也有研究得出了相反的结论, 即氮添加增强了土壤呼吸温度敏感性(Pendall et al., 2004; Deng et al., 2010).这也许同样与底物供应有关, 在养分贫瘠的地区, 施氮促进植物生长, 增加了碳向根系的分配(Deng et al., 2010), 使得施氮对土壤有机质含量的促进作用大于其抑制作用, 从而增加了底物供应, 使Q₁₀值增加.总的来说, 氮沉降对Q₁₀的影响是个复杂的过程, 受到生态系统类型、环境因子和土壤养分含量等多种因素的影响(Zheng et al., 2009), 要综合考虑各因素的交互作用, 才能准确判断全球变化背景下氮沉降对Q₁₀的影响. ...

Nitrogen addition reduces soil respiration in a mature tropical forest in southern China
1
2008

... 虽然国内外关于土壤呼吸对氮沉降反应的研究已有很多, 但由于生物区系类型、环境条件和试验方法不同, 模拟氮沉降对土壤呼吸的影响至今没有统一结论(Craine et al., 2001; Moscatelli et al., 2008; Xu & Wan, 2008).值得注意的是, 目前关于氮沉降对土壤呼吸的影响的研究大多是在森林和草原进行的, 灌丛生态系统作为陆地生态系统的重要组成部分, 在我国的分布面积仅次于草地而高于森林(胡会峰等, 2006), 但对其土壤呼吸的研究还较为缺乏, 关于亚热带灌丛土壤呼吸的研究更是少见.在灌丛生态系统中, 植被组成不同于森林和草原, 其本底土壤呼吸值是多少, 对氮沉降如何响应?这些问题至今还不清楚.从胡会峰等(2006)对中国主要灌丛植被的研究可以得知, 中国灌丛面积近2 × 10⁸hm²约有一半分布在亚热带区域.而杜鹃(Rhododendron simsii)作为广泛分布的物种, 在我国绝大部分省区均有生长.基于此, 本研究选择我国中亚热带山地杜鹃灌丛作为研究对象, 探讨不同施氮水平下土壤呼吸通量和季节动态的响应, 并分析土壤呼吸与土壤温度和土壤含水量的相关关系, 以期为准确地预测环境变化与土壤呼吸之间的关系提供理论依据. ...

Short and mediumterm contrasting effects of nitrogen fertilization on C and N cycling in a poplar plantation soil
1
2008

... 作为反映土壤呼吸与土壤温度间关系的重要指标, Q₁₀值反映了土壤呼吸的温度敏感性, 对于量化和预测未来气候变化下的全球碳循环具有重要意义(Davidson & Janssens, 2006).本试验对照样地的Q₁₀值为3.96, 高于前人测得的灌丛生态系统的Q₁₀值(2.49 ± 0.54, Peng et al., 2009).这可能与本研究区域海拔较高有关.罗璐等(2011)对同一地区不同海拔梯度上的4种典型森林的土壤呼吸的研究显示, 海拔越高, 土壤呼吸对温度变化的响应越敏感.本研究中, 氮添加使得Q₁₀值与对照相比有所降低, 这与前人的研究结果(Mo et al., 2008; Tu et al., 2013; Sun et al., 2014)相似.一个可能的原因是氮添加通过形成难利用有机质增强了土壤有机碳的稳定性, 氮与土壤有机质结合会产生高度耐微生物酶降解的化合物(Janssens et al., 2010), 使得微生物异养呼吸的底物可利用性降低.呼吸底物的可利用性在土壤呼吸对土壤温度的响应中起关键作用, 当底物供应下降时, 土壤呼吸的温度敏感性也会下降(Deng et al., 2010).同时氮添加也会降低微生物酶活性(Ma et al., 2014).这些改变会降低分解作用对温度变化的敏感性, 从而导致土壤呼吸的Q₁₀降低.但是也有研究得出了相反的结论, 即氮添加增强了土壤呼吸温度敏感性(Pendall et al., 2004; Deng et al., 2010).这也许同样与底物供应有关, 在养分贫瘠的地区, 施氮促进植物生长, 增加了碳向根系的分配(Deng et al., 2010), 使得施氮对土壤有机质含量的促进作用大于其抑制作用, 从而增加了底物供应, 使Q₁₀值增加.总的来说, 氮沉降对Q₁₀的影响是个复杂的过程, 受到生态系统类型、环境因子和土壤养分含量等多种因素的影响(Zheng et al., 2009), 要综合考虑各因素的交互作用, 才能准确判断全球变化背景下氮沉降对Q₁₀的影响. ...

Belowground process responses to elevated CO₂ and temperature: A discussion of observations, measurement methods, and models
2004

Temperature sensitivity of soil respiration in different ecosystems in China
2
2009

... 由于化石燃料的燃烧和施肥等人类活动的影响, 大气氮沉降(NH⁺₄-N和NO^-₃-N)在过去的一个世纪急剧增加(IPCC, 2013).在亚洲, 由于工农业的快速发展, 活性氮的使用和释放从1961年的14 Tg·a^-1增加到2000年的68 Tg·a^-1, 预计到2030年将达到105 Tg·a^-1 (Zheng et al., 2002; Denman et al., 2007).中国的大气氮沉降也经历了快速的增长, 而且有不断发展的趋势(Liu et al., 2011), 一些亚热带地区森林的氮沉降量达到了30-73 kg·hm^-2·a^-1 (Mo et al., 2006).低水平的大气氮沉降可以刺激植物的生长, 增加植物对大气中碳的吸收, 从而缓解全球气候变化(Pregitzer et al., 2008; Thomas et al., 2010).但是过度的大气氮沉降会产生许多负面的生态学影响, 比如土壤酸化(Maskell et al., 2010)和生物多样性的丧失(Högberg et al., 2006).大气和土壤中的氮素积累已在很大程度上改变了区域和全球环境, 影响了陆地生态系统的碳循环(Luo et al., 2006), 从而对未来的气候变化产生影响(Melillo et al., 2002). ...

... 作为反映土壤呼吸与土壤温度间关系的重要指标, Q₁₀值反映了土壤呼吸的温度敏感性, 对于量化和预测未来气候变化下的全球碳循环具有重要意义(Davidson & Janssens, 2006).本试验对照样地的Q₁₀值为3.96, 高于前人测得的灌丛生态系统的Q₁₀值(2.49 ± 0.54, Peng et al., 2009).这可能与本研究区域海拔较高有关.罗璐等(2011)对同一地区不同海拔梯度上的4种典型森林的土壤呼吸的研究显示, 海拔越高, 土壤呼吸对温度变化的响应越敏感.本研究中, 氮添加使得Q₁₀值与对照相比有所降低, 这与前人的研究结果(Mo et al., 2008; Tu et al., 2013; Sun et al., 2014)相似.一个可能的原因是氮添加通过形成难利用有机质增强了土壤有机碳的稳定性, 氮与土壤有机质结合会产生高度耐微生物酶降解的化合物(Janssens et al., 2010), 使得微生物异养呼吸的底物可利用性降低.呼吸底物的可利用性在土壤呼吸对土壤温度的响应中起关键作用, 当底物供应下降时, 土壤呼吸的温度敏感性也会下降(Deng et al., 2010).同时氮添加也会降低微生物酶活性(Ma et al., 2014).这些改变会降低分解作用对温度变化的敏感性, 从而导致土壤呼吸的Q₁₀降低.但是也有研究得出了相反的结论, 即氮添加增强了土壤呼吸温度敏感性(Pendall et al., 2004; Deng et al., 2010).这也许同样与底物供应有关, 在养分贫瘠的地区, 施氮促进植物生长, 增加了碳向根系的分配(Deng et al., 2010), 使得施氮对土壤有机质含量的促进作用大于其抑制作用, 从而增加了底物供应, 使Q₁₀值增加.总的来说, 氮沉降对Q₁₀的影响是个复杂的过程, 受到生态系统类型、环境因子和土壤养分含量等多种因素的影响(Zheng et al., 2009), 要综合考虑各因素的交互作用, 才能准确判断全球变化背景下氮沉降对Q₁₀的影响. ...

Simulated chronic nitrogen deposition increases carbon storage in northern temperate forests
1
2008

... 陆地生态系统的大部分碳储存于土壤中.已有的研究显示, 全球植物和土壤的碳储量分别为560 Pg (Forster et al., 2007)和>3300 Pg (Tarnocai et al., 2009).土壤呼吸是CO₂从陆地生态系统返回到大气中的主要途径(Schlesinger & Andrews, 2000).CO₂的主要来源是根系和根际微生物呼吸、土壤微生物和土壤动物呼吸.作为大气和陆地生态系统之间的第二大碳交换途径, 土壤呼吸每年向大气中释放的碳量高达68-98 Pg (Raich et al., 2002; Bond- Lamberty & Thomson, 2010), 在调节大气CO₂浓度和地球的气候变化方面发挥着重要作用.因此, 土壤呼吸的轻微变化就会对全球的气候和环境产生剧烈的影响(Davidson & Janssens, 2006).导致全球变化的主要因子(如氮沉降的增加和CO₂浓度的上升)在很大程度上影响了土壤呼吸速率(Bowden et al., 2004; Deng et al., 2010), 因此, 理解全球变化下土壤呼吸的反应机制对于预测未来的气候变化十分必要. ...

Interannual varia- bility in global soil respiration, 1980-1994
2002

Indirect partitioning of soil respiration in a series of evergreen forest ecosystems
2006

Effects of simulated nitrogen deposition to the forest floor on the macrofungal flora of a beech forest
1
1991

... 一般来说, 将土壤呼吸分为自养呼吸(根系和根际微生物呼吸)和异养呼吸(微生物和土壤动物呼吸)两个组分(Sotta et al., 2004), 土壤总呼吸对氮添加的反应是自养呼吸、异养呼吸反应的综合效应.在全球范围内的森林生态系统中, 自养呼吸约占土壤总呼吸的45.8% (Hanson et al., 2000).Zhou等(2014)对来自不同生态系统的295个研究结果进行整合分析, 结果显示自养呼吸对氮添加的反应与根系生物量密切相关(R²= 0.803).Rodeghiero和Cescatti (2006)对来自7种不同森林生态系统的数据进行研究, 也发现土壤呼吸与根系生物量之间存在着线性回归关系.所以, 氮添加对根系生物量的影响将会很大程度上影响植物根呼吸和与之相关的根际微生物呼吸.本试验中, LN、MN和HN处理样地的根系生物量年增量与对照样地相比, 分别高出了18.36%、36.49%和61.63%.可以看出, 随着氮添加浓度的升高, 根系生物量年增量呈现出递增的趋势, 因此会导致植物自养呼吸也随之上升.土壤异养呼吸来源于土壤中有机物质的分解, 主要依赖于分解底物的质量和数量、胞外酶活性、微生物生物量和微生物活性(Ryan & Law, 2005).Janssens等(2010)和Zhou等(2014)利用大量研究结果进行的整合分析显示, 氮添加与异养呼吸呈负相关关系, 特别是在生产力高、氮素不受限制的生态系统中, 这种负相关性更明显.Egerton-Warburton和Allen (2000)在加利福尼亚沿海灌丛林中进行的试验表明, 氮肥会降低菌根感染率和存活率.Rühling和Tyler (1991)观察到氮添加会使菌根真菌几乎停止产生子实体.研究发现, 在目前的氮添加浓度(通常大于5 kg·hm^-2·a^-1)下, 凋落物的分解经常是被抑制的(Knorr et al., 2005), 主要是通过腐生性营养的微生物群落组成的改变(Gallo et al., 2004)和酶活性的改变(Frey et al., 2004).在本研究中, 作为微生物分解的底物, 凋落物在氮处理样地中的生物量要高于对照样地(图3), 分别比对照样地高出35.87%、22.17%和15.35%.但是, 氮添加在使地上部分凋落物增加的同时, 也可能导致微生物生物量和活性的下降, 从而在一定程度上限制凋落物的分解(Burton et al., 2004), 这也许会使得异养呼吸有所降低.另外, 有研究表明, 随着施氮时间的增加, 氮添加对凋落物分解的抑制作用也会增强(Fang et al., 2007).综上可知, 自养呼吸和异养呼吸对氮添加的不同反应综合导致了土壤总呼吸对氮添加的响应. ...

Interpreting, measuring, and modeling soil respiration
1
2005

... 陆地生态系统的大部分碳储存于土壤中.已有的研究显示, 全球植物和土壤的碳储量分别为560 Pg (Forster et al., 2007)和>3300 Pg (Tarnocai et al., 2009).土壤呼吸是CO₂从陆地生态系统返回到大气中的主要途径(Schlesinger & Andrews, 2000).CO₂的主要来源是根系和根际微生物呼吸、土壤微生物和土壤动物呼吸.作为大气和陆地生态系统之间的第二大碳交换途径, 土壤呼吸每年向大气中释放的碳量高达68-98 Pg (Raich et al., 2002; Bond- Lamberty & Thomson, 2010), 在调节大气CO₂浓度和地球的气候变化方面发挥着重要作用.因此, 土壤呼吸的轻微变化就会对全球的气候和环境产生剧烈的影响(Davidson & Janssens, 2006).导致全球变化的主要因子(如氮沉降的增加和CO₂浓度的上升)在很大程度上影响了土壤呼吸速率(Bowden et al., 2004; Deng et al., 2010), 因此, 理解全球变化下土壤呼吸的反应机制对于预测未来的气候变化十分必要. ...

Soil respiration and the global carbon cycle
1
2000

... 一般来说, 将土壤呼吸分为自养呼吸(根系和根际微生物呼吸)和异养呼吸(微生物和土壤动物呼吸)两个组分(Sotta et al., 2004), 土壤总呼吸对氮添加的反应是自养呼吸、异养呼吸反应的综合效应.在全球范围内的森林生态系统中, 自养呼吸约占土壤总呼吸的45.8% (Hanson et al., 2000).Zhou等(2014)对来自不同生态系统的295个研究结果进行整合分析, 结果显示自养呼吸对氮添加的反应与根系生物量密切相关(R²= 0.803).Rodeghiero和Cescatti (2006)对来自7种不同森林生态系统的数据进行研究, 也发现土壤呼吸与根系生物量之间存在着线性回归关系.所以, 氮添加对根系生物量的影响将会很大程度上影响植物根呼吸和与之相关的根际微生物呼吸.本试验中, LN、MN和HN处理样地的根系生物量年增量与对照样地相比, 分别高出了18.36%、36.49%和61.63%.可以看出, 随着氮添加浓度的升高, 根系生物量年增量呈现出递增的趋势, 因此会导致植物自养呼吸也随之上升.土壤异养呼吸来源于土壤中有机物质的分解, 主要依赖于分解底物的质量和数量、胞外酶活性、微生物生物量和微生物活性(Ryan & Law, 2005).Janssens等(2010)和Zhou等(2014)利用大量研究结果进行的整合分析显示, 氮添加与异养呼吸呈负相关关系, 特别是在生产力高、氮素不受限制的生态系统中, 这种负相关性更明显.Egerton-Warburton和Allen (2000)在加利福尼亚沿海灌丛林中进行的试验表明, 氮肥会降低菌根感染率和存活率.Rühling和Tyler (1991)观察到氮添加会使菌根真菌几乎停止产生子实体.研究发现, 在目前的氮添加浓度(通常大于5 kg·hm^-2·a^-1)下, 凋落物的分解经常是被抑制的(Knorr et al., 2005), 主要是通过腐生性营养的微生物群落组成的改变(Gallo et al., 2004)和酶活性的改变(Frey et al., 2004).在本研究中, 作为微生物分解的底物, 凋落物在氮处理样地中的生物量要高于对照样地(图3), 分别比对照样地高出35.87%、22.17%和15.35%.但是, 氮添加在使地上部分凋落物增加的同时, 也可能导致微生物生物量和活性的下降, 从而在一定程度上限制凋落物的分解(Burton et al., 2004), 这也许会使得异养呼吸有所降低.另外, 有研究表明, 随着施氮时间的增加, 氮添加对凋落物分解的抑制作用也会增强(Fang et al., 2007).综上可知, 自养呼吸和异养呼吸对氮添加的不同反应综合导致了土壤总呼吸对氮添加的响应. ...

Soil CO₂ efflux in a tropical forest in the central Amazon
1
2004

... 作为反映土壤呼吸与土壤温度间关系的重要指标, Q₁₀值反映了土壤呼吸的温度敏感性, 对于量化和预测未来气候变化下的全球碳循环具有重要意义(Davidson & Janssens, 2006).本试验对照样地的Q₁₀值为3.96, 高于前人测得的灌丛生态系统的Q₁₀值(2.49 ± 0.54, Peng et al., 2009).这可能与本研究区域海拔较高有关.罗璐等(2011)对同一地区不同海拔梯度上的4种典型森林的土壤呼吸的研究显示, 海拔越高, 土壤呼吸对温度变化的响应越敏感.本研究中, 氮添加使得Q₁₀值与对照相比有所降低, 这与前人的研究结果(Mo et al., 2008; Tu et al., 2013; Sun et al., 2014)相似.一个可能的原因是氮添加通过形成难利用有机质增强了土壤有机碳的稳定性, 氮与土壤有机质结合会产生高度耐微生物酶降解的化合物(Janssens et al., 2010), 使得微生物异养呼吸的底物可利用性降低.呼吸底物的可利用性在土壤呼吸对土壤温度的响应中起关键作用, 当底物供应下降时, 土壤呼吸的温度敏感性也会下降(Deng et al., 2010).同时氮添加也会降低微生物酶活性(Ma et al., 2014).这些改变会降低分解作用对温度变化的敏感性, 从而导致土壤呼吸的Q₁₀降低.但是也有研究得出了相反的结论, 即氮添加增强了土壤呼吸温度敏感性(Pendall et al., 2004; Deng et al., 2010).这也许同样与底物供应有关, 在养分贫瘠的地区, 施氮促进植物生长, 增加了碳向根系的分配(Deng et al., 2010), 使得施氮对土壤有机质含量的促进作用大于其抑制作用, 从而增加了底物供应, 使Q₁₀值增加.总的来说, 氮沉降对Q₁₀的影响是个复杂的过程, 受到生态系统类型、环境因子和土壤养分含量等多种因素的影响(Zheng et al., 2009), 要综合考虑各因素的交互作用, 才能准确判断全球变化背景下氮沉降对Q₁₀的影响. ...

The effect of nitrogen addition on soil respiration from a nitrogen-limited forest soil
2
2014

... 研究结果显示, 不同氮处理下的土壤呼吸呈现出相似的季节变化模式, 在夏季达到最大, 冬季降到最低, 这与在中国亚热带其他地区得到的研究结果相符(Tang et al., 2006; Mo et al., 2007).土壤呼吸的季节变化主要受到温度等气候因子和植物生长的调控影响(韩广轩和周广胜, 2009).2013年在对照样地测得的杜鹃灌丛年CO₂释放量为(2.37 ± 0.39) kg·m^-2, 低于Deng等(2010)在中国南亚热带森林测得的值((3.53 ± 0.03) kg·m^-2), 但高于中国暖温带森林的年CO₂释放量((1.50 ± 0.03) kg·m^-2, Sun et al., 2014).试验结果显示, 低氮处理对土壤呼吸有促进作用, 而中氮和高氮处理则有轻微的抑制效应.综合前人的研究可知, 研究区域和施氮浓度不同, 土壤呼吸的响应也不同, 这受到土壤本身养分状况的影响(Mo et al., 2007).在氮含量丰富的环境中氮添加会抑制土壤呼吸, 而在氮限制的地区氮添加则会促进土壤呼吸(Hyvonen et al., 2007; Cusack et al., 2011). ...

... 在本研究区域, 土壤呼吸与土壤温度(R²为 0.77-0.82, p < 0.001)和土壤水分(R²为0.10-0.15, p < 0.05)显著正相关, 这一结果与已有的报道一致(Tang et al., 2006; Mo et al., 2007, 2008).土壤水分与土壤呼吸的相关性要小于土壤温度, 说明本区域土壤温度是影响土壤呼吸变化的主导因素, 这与研究地的中亚热带季风湿润气候类型有关, 本地区温度的季节变化明显, 降水丰富, 土壤含水量较高, 不是土壤呼吸的主要限制因子.在氮处理下土壤呼吸与土壤含水量的相关性与对照相比有所上升, 我们推测这是由于氮添加对植物生长的促进会加强植物对土壤水分的消耗(段洪浪等, 2009), 同时氮添加会增加叶片扩散导度和气孔导度(Deng et al., 2010), 加剧了水分的散失, 从而降低土壤含水量.当土壤水分含量降低时, 土壤含水量与土壤呼吸的相关性会更高(Dilustro et al., 2005). ...

Soil-atmospheric exchange of CO₂, CH₄, and N₂O in three subtropical forest ecosystems in southern China
1
2006

... 陆地生态系统的大部分碳储存于土壤中.已有的研究显示, 全球植物和土壤的碳储量分别为560 Pg (Forster et al., 2007)和>3300 Pg (Tarnocai et al., 2009).土壤呼吸是CO₂从陆地生态系统返回到大气中的主要途径(Schlesinger & Andrews, 2000).CO₂的主要来源是根系和根际微生物呼吸、土壤微生物和土壤动物呼吸.作为大气和陆地生态系统之间的第二大碳交换途径, 土壤呼吸每年向大气中释放的碳量高达68-98 Pg (Raich et al., 2002; Bond- Lamberty & Thomson, 2010), 在调节大气CO₂浓度和地球的气候变化方面发挥着重要作用.因此, 土壤呼吸的轻微变化就会对全球的气候和环境产生剧烈的影响(Davidson & Janssens, 2006).导致全球变化的主要因子(如氮沉降的增加和CO₂浓度的上升)在很大程度上影响了土壤呼吸速率(Bowden et al., 2004; Deng et al., 2010), 因此, 理解全球变化下土壤呼吸的反应机制对于预测未来的气候变化十分必要. ...

Soil organic carbon pools in the northern circumpolar permafrost region
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2009

... 由于化石燃料的燃烧和施肥等人类活动的影响, 大气氮沉降(NH⁺₄-N和NO^-₃-N)在过去的一个世纪急剧增加(IPCC, 2013).在亚洲, 由于工农业的快速发展, 活性氮的使用和释放从1961年的14 Tg·a^-1增加到2000年的68 Tg·a^-1, 预计到2030年将达到105 Tg·a^-1 (Zheng et al., 2002; Denman et al., 2007).中国的大气氮沉降也经历了快速的增长, 而且有不断发展的趋势(Liu et al., 2011), 一些亚热带地区森林的氮沉降量达到了30-73 kg·hm^-2·a^-1 (Mo et al., 2006).低水平的大气氮沉降可以刺激植物的生长, 增加植物对大气中碳的吸收, 从而缓解全球气候变化(Pregitzer et al., 2008; Thomas et al., 2010).但是过度的大气氮沉降会产生许多负面的生态学影响, 比如土壤酸化(Maskell et al., 2010)和生物多样性的丧失(Högberg et al., 2006).大气和土壤中的氮素积累已在很大程度上改变了区域和全球环境, 影响了陆地生态系统的碳循环(Luo et al., 2006), 从而对未来的气候变化产生影响(Melillo et al., 2002). ...

Increased tree carbon storage in response to nitrogen deposition in the US
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2010

... 作为反映土壤呼吸与土壤温度间关系的重要指标, Q₁₀值反映了土壤呼吸的温度敏感性, 对于量化和预测未来气候变化下的全球碳循环具有重要意义(Davidson & Janssens, 2006).本试验对照样地的Q₁₀值为3.96, 高于前人测得的灌丛生态系统的Q₁₀值(2.49 ± 0.54, Peng et al., 2009).这可能与本研究区域海拔较高有关.罗璐等(2011)对同一地区不同海拔梯度上的4种典型森林的土壤呼吸的研究显示, 海拔越高, 土壤呼吸对温度变化的响应越敏感.本研究中, 氮添加使得Q₁₀值与对照相比有所降低, 这与前人的研究结果(Mo et al., 2008; Tu et al., 2013; Sun et al., 2014)相似.一个可能的原因是氮添加通过形成难利用有机质增强了土壤有机碳的稳定性, 氮与土壤有机质结合会产生高度耐微生物酶降解的化合物(Janssens et al., 2010), 使得微生物异养呼吸的底物可利用性降低.呼吸底物的可利用性在土壤呼吸对土壤温度的响应中起关键作用, 当底物供应下降时, 土壤呼吸的温度敏感性也会下降(Deng et al., 2010).同时氮添加也会降低微生物酶活性(Ma et al., 2014).这些改变会降低分解作用对温度变化的敏感性, 从而导致土壤呼吸的Q₁₀降低.但是也有研究得出了相反的结论, 即氮添加增强了土壤呼吸温度敏感性(Pendall et al., 2004; Deng et al., 2010).这也许同样与底物供应有关, 在养分贫瘠的地区, 施氮促进植物生长, 增加了碳向根系的分配(Deng et al., 2010), 使得施氮对土壤有机质含量的促进作用大于其抑制作用, 从而增加了底物供应, 使Q₁₀值增加.总的来说, 氮沉降对Q₁₀的影响是个复杂的过程, 受到生态系统类型、环境因子和土壤养分含量等多种因素的影响(Zheng et al., 2009), 要综合考虑各因素的交互作用, 才能准确判断全球变化背景下氮沉降对Q₁₀的影响. ...

Nitrogen addition stimulates different components of soil respiration in a subtropical bamboo ecosystem
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2013

... 虽然国内外关于土壤呼吸对氮沉降反应的研究已有很多, 但由于生物区系类型、环境条件和试验方法不同, 模拟氮沉降对土壤呼吸的影响至今没有统一结论(Craine et al., 2001; Moscatelli et al., 2008; Xu & Wan, 2008).值得注意的是, 目前关于氮沉降对土壤呼吸的影响的研究大多是在森林和草原进行的, 灌丛生态系统作为陆地生态系统的重要组成部分, 在我国的分布面积仅次于草地而高于森林(胡会峰等, 2006), 但对其土壤呼吸的研究还较为缺乏, 关于亚热带灌丛土壤呼吸的研究更是少见.在灌丛生态系统中, 植被组成不同于森林和草原, 其本底土壤呼吸值是多少, 对氮沉降如何响应?这些问题至今还不清楚.从胡会峰等(2006)对中国主要灌丛植被的研究可以得知, 中国灌丛面积近2 × 10⁸hm²约有一半分布在亚热带区域.而杜鹃(Rhododendron simsii)作为广泛分布的物种, 在我国绝大部分省区均有生长.基于此, 本研究选择我国中亚热带山地杜鹃灌丛作为研究对象, 探讨不同施氮水平下土壤呼吸通量和季节动态的响应, 并分析土壤呼吸与土壤温度和土壤含水量的相关关系, 以期为准确地预测环境变化与土壤呼吸之间的关系提供理论依据. ...

Water- and plant-mediated responses of soil respiration to topography, fire, and nitrogen fertilization in a semiarid grassland in northern China
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2008

... 灌木层根系生物量的测量采用数学模拟法(郑绍伟等, 2007).2012年8月和2013年8月分别对样方中的全部灌木进行每木调查, 逐株记录其种名、基径(地面5 cm处)和高度.首次测量时, 用红色油漆笔标记基径的测量位置, 一年后在标记位置进行测量.对每株灌木编号挂牌, 以便识别.在样方外, 对优势种杜鹃和湖南白檀分别取47株和30株标准株, 对非优势种分常绿种和落叶种分别取168株和33株标准株.测量标准株的基径和高度, 测量后全根挖出, 清除所有非根系物质, 对各部分分割后称质量,并取样(取样100 g)装入布袋带回实验室烘干称量, 以构建测量因子与根系生物量之间的关系, 并利用群落调查的测量因子基径和高度推算样地的根系生物量.两年测得的根系生物量相减得到根系生物量增量. ...

灌木群落及生物量研究综述
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2007

... 由于化石燃料的燃烧和施肥等人类活动的影响, 大气氮沉降(NH⁺₄-N和NO^-₃-N)在过去的一个世纪急剧增加(IPCC, 2013).在亚洲, 由于工农业的快速发展, 活性氮的使用和释放从1961年的14 Tg·a^-1增加到2000年的68 Tg·a^-1, 预计到2030年将达到105 Tg·a^-1 (Zheng et al., 2002; Denman et al., 2007).中国的大气氮沉降也经历了快速的增长, 而且有不断发展的趋势(Liu et al., 2011), 一些亚热带地区森林的氮沉降量达到了30-73 kg·hm^-2·a^-1 (Mo et al., 2006).低水平的大气氮沉降可以刺激植物的生长, 增加植物对大气中碳的吸收, 从而缓解全球气候变化(Pregitzer et al., 2008; Thomas et al., 2010).但是过度的大气氮沉降会产生许多负面的生态学影响, 比如土壤酸化(Maskell et al., 2010)和生物多样性的丧失(Högberg et al., 2006).大气和土壤中的氮素积累已在很大程度上改变了区域和全球环境, 影响了陆地生态系统的碳循环(Luo et al., 2006), 从而对未来的气候变化产生影响(Melillo et al., 2002). ...

The Asian nitrogen cycle case study
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2002

... 作为反映土壤呼吸与土壤温度间关系的重要指标, Q₁₀值反映了土壤呼吸的温度敏感性, 对于量化和预测未来气候变化下的全球碳循环具有重要意义(Davidson & Janssens, 2006).本试验对照样地的Q₁₀值为3.96, 高于前人测得的灌丛生态系统的Q₁₀值(2.49 ± 0.54, Peng et al., 2009).这可能与本研究区域海拔较高有关.罗璐等(2011)对同一地区不同海拔梯度上的4种典型森林的土壤呼吸的研究显示, 海拔越高, 土壤呼吸对温度变化的响应越敏感.本研究中, 氮添加使得Q₁₀值与对照相比有所降低, 这与前人的研究结果(Mo et al., 2008; Tu et al., 2013; Sun et al., 2014)相似.一个可能的原因是氮添加通过形成难利用有机质增强了土壤有机碳的稳定性, 氮与土壤有机质结合会产生高度耐微生物酶降解的化合物(Janssens et al., 2010), 使得微生物异养呼吸的底物可利用性降低.呼吸底物的可利用性在土壤呼吸对土壤温度的响应中起关键作用, 当底物供应下降时, 土壤呼吸的温度敏感性也会下降(Deng et al., 2010).同时氮添加也会降低微生物酶活性(Ma et al., 2014).这些改变会降低分解作用对温度变化的敏感性, 从而导致土壤呼吸的Q₁₀降低.但是也有研究得出了相反的结论, 即氮添加增强了土壤呼吸温度敏感性(Pendall et al., 2004; Deng et al., 2010).这也许同样与底物供应有关, 在养分贫瘠的地区, 施氮促进植物生长, 增加了碳向根系的分配(Deng et al., 2010), 使得施氮对土壤有机质含量的促进作用大于其抑制作用, 从而增加了底物供应, 使Q₁₀值增加.总的来说, 氮沉降对Q₁₀的影响是个复杂的过程, 受到生态系统类型、环境因子和土壤养分含量等多种因素的影响(Zheng et al., 2009), 要综合考虑各因素的交互作用, 才能准确判断全球变化背景下氮沉降对Q₁₀的影响. ...

Temperature sensitivity of soil respiration is affected by prevailing climatic conditions and soil organic carbon content: A trans-China based case study
2009

Different responses of soil respiration and its components to nitrogen addition among biomes: A meta- analysis
2014

氮添加对亚热带山地杜鹃灌丛土壤呼吸的影响

本站小编 Free考研考试/2022-01-01

Effects of nitrogen addition on soil respiration of Rhododendron simsii shrubland in the subtropical mountainous areas of China