当前位置：文档之家 › 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

  • 格式：pdf
  • 大小：484.79 KB
  • 文档页数：6

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。

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］。