氮素形态对杉木幼苗侧根生长和叶片光合特性的影响

以3月龄的杉木实生苗为试验材料,分析了不同氮素形态——硝态氮(NO₃^- N)、铵态氮(NH4⁺ N)和硝酸铵(NH₄NO₃)(氮素浓度均为3 mmol·L^-1)对杉木幼苗侧根生长、叶片光合气体交换参数和叶绿素荧光参数的影响,以揭示杉木幼苗对不同形态氮的偏好性,以及不同形态氮肥下杉木幼苗侧根生长和光合生理的响应特征,为杉木苗期氮肥管理提供理论依据。结果显示：(1)不同氮素形态对杉木幼苗地上部和侧根生物量具有显著影响,其中NH₄⁺ N处理下幼苗地上部和侧根生物量最大,NO₃^- N处理次之,而NH₄NO₃处理最小。(2)NH₄⁺ N和NO₃^- N处理下杉木幼苗总根长、根系总表面积和根系总体积均显著高于NH₄NO₃处理(P＜0.05),且NH₄⁺ N处理又显著高于NO₃^- N处理,但不同氮形态处理间侧根数量差异不显著。(3)NH₄⁺ N处理下杉木幼苗叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率明显高于NO₃^- N和NH₄NO₃处理,但NO₃^- N和NH₄NO₃处理之间无明显差异。(4)NH₄⁺ N处理下杉木叶片初始荧光强度低于NO₃^- N处理,而最大荧光强度、可变荧光强度和PSⅡ潜在活性却高于全硝氮和硝铵氮处理。上述结果表明,NH₄⁺ N处理不仅有利于杉木幼苗侧根生长发育,且其叶片具有较强的光合能力,较高的PSⅡ中心稳定性、光化学活性以及电子传递效率,从而更有利于植株生长。因此,从根系生长和光合特性来看,杉木幼苗对铵态氮具有偏好性。     

重庆市近郊大气无机氮、硫沉降特征及其来源分析

以重庆市近郊中梁山槽谷为研究区,利用气象站和沉降仪获取2017年5月-2018年4月的大气无机氮、硫沉降数据和降水δ¹⁵N-NO₃^-、δ¹⁸O-NO₃^-和δ³⁴S-SO₄^2-、δ¹⁸O-SO₄^2-数据,通过离子浓度比值、同位素值和气团后向轨迹探讨了研究区大气中氮、硫沉降变化特征及其来源。结果表明：（1）大气DIN总沉降量为19.99 kg/hm²,干、湿沉降量分别占11%和89%;大气S总沉降量为32.62 kg/hm²,干、湿沉降量分别占13%和87%。大气氮、硫湿沉降量与降水量均呈正相关（n=12,P < 0.01）,氮、硫干湿沉降量具有明显的季节差异。（2）降水NH₄⁺-N/NO₃^--N比值介于0.45-2.2之间,雨季（5-10月）NH₄⁺-N/NO₃^--N>1,旱季（11-次年4月）NH₄⁺-N/NO₃^--N<1,表明雨季氮主要来源于农业源,旱季来源于工业和交通源;降水NO₃^-/SO₄^2-比值介于0.1-1.25之间,平均值为0.63,表明硫来源以固定污染源（燃煤）为主。（3）大气降水δ¹⁵N-NO₃^-、δ¹⁸O-NO₃^-值分别为-3.8‰-3.9‰（平均值为0.4‰±2.6‰）和58.7‰-98.7‰（平均值为76.1‰±14.3‰）,夏季偏负,冬季偏正;降水δ³⁴S-SO₄^2-和δ¹⁸O-SO₄^2-变化范围分别为1.3‰-3.2‰（平均值为2.3‰±1‰）和5.3‰-8.5‰（平均值为7.1‰±1.6‰）,大气降水中NO₃^-和SO₄^2-主要来源于当地的化石燃料燃烧,同时受到周边污染物的远距离传输影响。（4）气团后向轨迹表明影响研究区氮、硫干湿沉降来源的主要因素是东亚季风,北东-南西走向的川东平行岭谷大地貌格局加剧了季风的影响。     

中国西北典型冰川区大气氮素沉降量的估算——以天山乌鲁木齐河源1号冰川为例

高寒冰川区氮素沉降量的变化会对区域生态系统产生显著影响,定量评估冰川区的氮沉降状况可以为修正相关模型提供重要的原始数据。通过2004年1月至2006年12月在天山乌鲁木齐河源1号冰川连续采样,分析了中国西北典型冰川区大气氮素的沉降特征,并估算了该区域的年均氮素沉降量。研究结果表明,1号冰川湿沉降中的硝态氮 (NO₃^--N)、铵态氮 (NH₄⁺-N) 与总无机氮 (TIN) 存在着明显的季节变化特征:夏季沉降量最大,冬季最少,且与降水量表现出较好的对应关系。1号冰川氮素湿沉降的硝铵比 (NO₃^--N / NH₄⁺-N) 月平均值在0.3-1间波动。1号冰川TIN湿沉降量年平均值为1.51 kg/hm² (其中NH₄⁺-N沉降量占总量的69%,而NO₃^--N沉降量仅占31%),干湿沉降总量年均值为1.56 kg/hm²,总氮 (TN) 的干湿沉降总量年均值为3.85 kg/hm²。得到的冰川区氮素沉降量符合中国西部高寒区的一般水平,代表了该区域的本底值。     

丛枝菌根真菌和施加不同形态氮肥对杉木幼苗养分吸收的影响

为了解丛枝菌根真菌(AMF)和不同形态氮对杉木(Cunninghamia lanceolata)生长和养分吸收的影响,以1 a生杉木幼苗接种摩西球囊霉(Glomus mosseae)和添加不同形态氮(NH₄⁺-N和NO₃^–-N),对其养分元素和生长状况的变化进行研究。结果表明,AMF显著提高了杉木的苗高和生物量,促进了杉木对N、P、K、Ca、Mg、Fe和Na的吸收,AMF对微量元素Fe、Na的促进作用总体上要强于大量元素K、Ca。与NO₃^–-N相比,AMF显著提高了NH₄⁺-N处理杉木的生物量、总C和N、Ca、Mg、Mn含量,而且这种显著性在叶中普遍高于根和茎。接种AMF可以促进杉木幼苗的生长和对养分元素的吸收,且添加NH₄⁺-N处理的促进作用要强于NO₃^–-N。     

亚热带次级森林演替过程中模拟氮磷沉降对土壤微生物生物量及土壤养分的影响

氮（N）沉降深刻影响着森林生态系统的生物多样性、生产力和稳定性。亚热带地区森林土壤磷（P）的有效性较低,N沉降将更突显P的限制作用。N、P输入对亚热带次级森林土壤的影响是否依赖于森林演替阶段知之甚少。选取两种不同演替年龄阶段（年轻林：<40 a;老年林：>85 a）的亚热带常绿阔叶林,设置模拟N和/或P沉降（10 g m^-2 a^-1）4个处理（Ctrl、N、P、NP）,连续处理4.5年后采集表层、次表层和下底层（0-15、15-30、30-60 cm）土壤样品,综合分析了土壤微生物生物量碳（MBC）氮（MBN）和多种土壤养分含量。结果表明,MBC、MBN及土壤养分含量均随土壤深度增加而降低。N添加对两种演替阶段森林土壤中MBC和MBN均无显著影响。施P相关处理（P和NP）对年轻林表层土壤MBC和MBN无显著影响,但显著增加了老年林表层土壤MBC和MBN（P<0.05）,表明老年林可能比年轻林更易受P限制。N添加显著增加了两种演替森林表层土壤可溶性有机氮（DON）、氨态氮（NH₄⁺-N）和硝态氮（NO₃^--N）的含量（P<0.05）;P相关处理（P和NP）显著增加两种演替阶段表层和次表层土壤速效磷（AP）以及表层土壤全磷（TP）的含量（P<0.05）。土壤MBC和MBN与土壤中各养分指标（可溶性有机碳DOC、DON、NH₄⁺-N、NO₃^--N、AP、全碳TC、全氮TN和TP）呈显著正相关关系,土壤TC、TN和DOC是影响土壤微生物生物量的主要因子。研究可为评估和揭示未来全球环境变化背景下不同演替林龄亚热带森林的土肥潜力及土壤质量的演变提供一定的科学理论依据。     

柠条锦鸡儿生物量分配规律与异速生长对氮、磷添加的响应

氮（N）和磷（P）元素在生态系统的结构和功能、稳定性、服务价值和可持续发展中起着关键作用。但自工业革命以来，全球气候变化受人类活动影响愈加剧烈。气候变化不同程度的影响干旱和半干旱区的氮磷循环过程，进而改变植物个体生物量积累以及植被生产力。因此，探究荒漠植物的生物量积累与分配规律对氮、磷添加的响应机制，有助于深入理解干旱区植物应对大气氮磷沉降等气候变化的适应策略。以荒漠植物柠条锦鸡儿（Caragana korshinskii Kom.，以下简称柠条）为研究对象，通过养分添加控制实验研究柠条地上/地下生物量的积累和分配，揭示其异速生长规律。实验包括3种形态的氮素添加（NH₄⁺、NH₄NO₃、NO₃^-）和1种磷素添加（H₂PO₄^-），分别对应4个浓度梯度（4 g/m²、8 g/m²、16 g/m²和32 g/m²）。结果表明，NO₃^-添加对柠条生物量有显著影响，但不同浓度对柠条生物量的影响无显著差异；单独的NH₄⁺添加对柠条地上/地下部分生长都具有显著抑制作用，且抑制作用与添加浓度呈显著的正相关关系；NH₄NO₃添加初期对柠条地上/地下生物量均具有促进作用，但这种促进作用会随着柠条生长和后期NH₄NO₃添加浓度的增加而消失；高浓度NH₄NO₃添加量（32 g/m²）会抑制柠条的生长。低浓度（4 g/m²、8 g/m²）外源氮添加会使柠条的生物量主要优先配给地下部分；磷添加则会使柠条的生物量分配策略向地上部分倾斜。综上所述，研究结果表明柠条改变地上和地下的生物量分配策略以响应氮或/和磷沉降。这一结论不仅增强了我们对植物生长策略的认识，而且有助于我们揭示全球气候变化条件下干旱地区土壤与植物之间的氮、磷循环和转化。     

硝态和铵态氮配比对水培油麦菜苗期生长及生理特性的影响

采用水培技术,以油麦菜幼苗为材料,研究不同硝铵态氮配比（NO₃^-∶NH₄⁺）对油麦菜苗期地上部和根系生长及生理特性的影响。结果表明：（1）油麦菜地上部和根系硝酸盐含量皆与营养液中NO₃^--N比例呈正相关关系,且各处理均达到无公害蔬菜的标准。（2）随着营养液中NH₄⁺-N比例的增加,油麦菜地上部有机酸含量先降低后升高,且在硝铵态氮配比为5∶5时最低,可溶性糖含量呈上升趋势,而可溶性蛋白质含量先升高后降低,在硝铵态氮配比为5∶5时最高;油麦菜根系有机酸和可溶性糖含量先升高后降低,两者分别在硝铵态氮配比为5∶5和7.5∶2.5时最高,而可溶性蛋白质含量呈下降趋势,在全NO₃^--N时最高。（3）随着营养液中NH₄⁺-N比例的增加,油麦菜地上部和根系中SOD活性先升后降,并分别在硝铵态氮配比为5∶5和7.5∶2.5时最高,而地上部和根系中MDA、脯氨酸含量和POD、CAT活性的变化趋势则与其相反。（4）随着营养液中NH₄⁺-N比例的增加,油麦菜地上部和根系干重皆先升后降,根冠比则逐渐减小;在硝铵态氮配比为7.5∶2.5时干重最大,根冠比适宜且稳定。研究表明,水培油麦菜苗期地上部和根系生长及生理特性受到氮素形态配比的显著影响,且根系的生理响应更敏感;营养液中硝铵态氮配比为7.5∶2.5时,油麦菜受胁迫程度最低,地上部和根系生长较协调,油麦菜生长和生理状况最佳。     

温度和水分变化对冻土区泥炭地土壤氮循环功能基因丰度的影响

以大兴安岭多年冻土区泥炭地为研究对象,通过室内模拟增温实验,研究温度升高对不同深度（0-150 cm）土壤氮循环功能基因丰度的影响。同时针对0-20 cm和20-40 cm土壤设置两个水分处理,分别为土壤原始含水量和淹水状态,研究水分变化对表层土壤氮循环功能基因丰度的影响。结果表明温度升高显著提高了活动层（0-60 cm）、过渡层（60-80 cm）、永冻层（80-100 cm）中nifH、nirK基因丰度,温度升高显著提高了活动层（0-40 cm）和过渡层（60-80 cm）中nirS基因丰度。温度升高显著提高了过渡层（60-80 cm）NH₄⁺-N和较深永冻层（140-150 cm）NO₃^--N的含量,但降低了过渡层（60-80 cm）NO₃^--N和较深永冻层（120-150 cm）NH₄⁺-N的含量,相关性分析表明,NH₄⁺-N含量与nifH和nirS基因丰度呈显著正相关,NO₃^--N含量与nirK基因丰度呈显著正相关,说明温度升高能够通过改变微生物丰度促进过渡层固氮作用和反硝化作用。在增温条件下,淹水处理使表层土壤nirS和nirK基因丰度及NH₄⁺-N含量降低,但提高了NO₃^--N含量,说明淹水造成了过度还原的条件使反硝化底物浓度降低,降低反硝化微生物活性进而抑制了土壤反硝化作用。该结果对于明确未来气候变化影响下冻土区泥炭地土壤氮循环过程具有重要意义。     

广州大夫山雨季林内外空气TSP和PM2.5浓度及水溶性离子特征

采用平行同步采样法,于2012年雨季,对广州市大夫山森林公园林内外空气的总悬浮颗粒物(TSP)和细颗粒物(PM_2.5)样品进行了24 h收集,测定了TSP和PM_2.5的质量浓度并分析了样品中水溶性无机离子成分。结果表明:林内外PM_2.5的质量浓度平均值分别为(40.18±10.47)和(55.79±13.01) g/cm³;林内外TSP的质量浓度分别为(101.32 ± 33.19)和(116.61±35.36) g/cm³。林内与林外比,PM_2.5和TSP平均质量浓度都显著减少(P < 0.05),表明森林能显著改善空气环境质量。TSP和PM_2.5中SO₄^2-、Na⁺、NH₄⁺和NO₃^-为水溶性无机离子主要成分,占总离子质量的80%以上,林外这些离子的浓度高于林内(NH₄⁺除外)。这4种离子雨季在空气中的主要存在方式为NaCl、Na₂SO₄、NH₄HSO₄和NH₄NO₃。计算表明,采样期间海盐对大夫山空气TSP和PM_2.5的水溶性组分中Na⁺和Cl^-贡献最大,其它元素主要源自陆地源。林内外TSP和PM_2.5的c(NO₃^-)/c(SO₄^2-)比值在0.3以下,表明固定源是大夫山森林公园空气主要污染贡献者,TSP中c(NO₃^-)/c(SO₄^2-)的比值大于PM_2.5的比值,说明移动源对TSP的贡献大于PM_2.5。     

盐氮处理下盐地碱蓬种子成熟过程中的离子积累和种子萌发特性

研究了盐氮处理条件下盐地碱蓬种子成熟过程中的离子积累以及种子萌发特性,以理解盐地碱蓬在种子发育及萌发过程中对高盐低氮生境的适应性。结果表明,种子成熟过程中,不同浓度盐氮处理下(0.5和5 mmol/L NO₃^--N;1和500 mmol/L NaCl),与果皮和果枝相比, 胚中Na⁺、K⁺、Cl^- 和NO₃^-离子含量几乎没有变化。所有盐氮处理下Na⁺ 和Cl^-都是果皮和果枝中高于胚中,尤其是在高盐处理下。高盐处理下,K⁺ 和NO₃^-含量呈现相反的趋势。高氮时无论高盐还是低盐,果皮中NO₃^-离子含量高于胚中,而果枝中NO₃^-离子含量低于胚中。而低氮时果皮及果枝中NO₃^-离子含量均显著低于胚中。与高氮环境下收获的种子相比,低氮环境下收获的种子萌发率,萌发指数,活力指数都要明显高。上述结果说明,盐地碱蓬种子成熟过程中存在完善的离子调控机制,保护胚免受Na⁺ 和Cl^-等有害离子的伤害并且促进K⁺ 和NO₃^-等营养离子的积累。低NO₃^--N下收获的种子对外界的NO₃^-含量比较敏感,施以较高浓度的NO₃^-能够促进种子萌发,提高萌发指数和活力指数,可能与盐地碱蓬长期适应高盐低氮生境有关。     

马尾松组培苗对氮素形态的生长响应

马尾松属高氮需求树种,然而在苗木培育中马尾松对氮素,尤其是不同形态氮素的需求尚不明确。该文以马尾松组培苗为试验材料,采用基质培养方法,针对硝态氮、铵态氮两种氮素形态均分别设置了2、4、8、16 mmol·L~(-1)4个处理,以不添加氮素为对照,对苗木的高径生长、根构型参数(总根长、总表面积、总体积、平均直径和根尖数)以及生物量的变化进行了分析。结果表明:(1)在2～8 mmol·L~(-1)硝态氮处理下,除根冠比外,苗高、地径、根构型参数、生物量均不低于对照,其中以2 mmol·L~(-1)水平下苗木生长效果最好,苗高、地径、根构型参数、生物量均高于对照;在16 mmol·L~(-1)硝态氮处理下,苗高、总根长与根尖数低于对照。(2)在2～16 mmol·L~(-1)供试范围内,铵态氮处理下的苗木根冠比小于对照,但其苗高、地径、根构型参数、生物量均不低于对照,整体上以4 mmol·L~(-1)处理下的苗木生长表现最佳。(3)在任一供氮水平,除根冠比和2mmol·L~(-1)处理下的根总表面积与根尖数在两种氮素形态间无明显差异外,铵态氮处理下的苗木生长情况显著优于硝态氮处理,这说明马尾松组培苗偏好于吸收和利用铵态氮。综上结果表明,外施硝态氮、铵态氮均能促进马尾松组培苗生长,但需控制在适宜浓度范围内,其中以2 mmol·L~(-1)硝态氮和4 mmol·L~(-1)铵态氮处理效果较佳。高浓度硝态氮会抑制苗木高度及根系发育,且在相同施肥水平下,对苗木生长的促进效果大多弱于铵态氮。因此,今后为达到培育优质壮苗和提高肥效、减少肥害的目的,可考虑使用铵态氮肥。     

不同氮处理下速生柳对水体氮的吸收、分配及生理响应

采用水培法,研究了旱柳苗在外源添加不同氮水平(贫氮、中氮、富氮、过氮)的铵态氮(NH+4-N)和硝态氮(NO-3-N)的生长、氮吸收、分配和生理响应。结果表明:一定范围氮浓度的增加能够促进旱柳苗的生长,但过量氮会抑制其生长,且NH+4-N的抑制作用大于NO-3-N;两种氮处理下,旱柳表现出对NH+4-N的吸收偏好,在同一氮水平时,旱柳各部位氮原子百分含量Atom%15N(AT%)、15N吸收量和来自氮源的N%(Ndff%)均为NH+4-N处理大于NO-3-N处理,且随着氮浓度的增加,差异增大,且在旱柳各部位的分布为根﹥茎﹥叶;2种氮素过量和不足均会对旱柳根和叶生理指标产生不同的影响,其中在过氮水平时,NH+4-N和NO-3-N处理下根系活力比对照减少了50.61%和增加了19.53%;在过氮水平时,NH+4-N处理柳树苗根总长、根表面积、根平均直径、根体积和侧根数分别对照下降了30.92%、29.48%、19.44%、27.01%和36.41%,NO-3-N处理柳树苗相应的根系形态指标分别对对照下降了1.66%、5.65%、1.49%、5.06%和25.72%。可见,高浓度NH+4-N对旱柳苗的胁迫影响大于NO-3-N,在应用于水体氮污染修复时可通过改变水体无机氮的比例,削弱其对旱柳的影响,从而提高旱柳对水体氮污染的修复效果。     

黑河天涝池流域典型林分生态水文化学特征

采集了黑河天涝池流域典型林分林外雨、穿透雨、树干径流和枯透水,并检测水体pH值和12种离子(K~+、Ca~(2+)、Na~+、Mg~(2+)、NH_4~+、Cu~(2+)、Zn~(2+)、Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cl~-、SO_4~(2-)、NO_3~3)的质量浓度。结果表明:天涝池流域大气降水pH均值为7.74,呈碱性,降水中离子绝对质量浓度较低,最高的是NO_3~-,质量浓度为1.1111 mg/L,最低的为Na~+,质量浓度为0.0108 mg/L;两种林分冠层有降低降雨pH值的作用,青海云杉林冠层对NH_4~+有升高作用,祁连圆柏林冠层对NH_4~+有降低作用,两种林冠层对NO_3~-和Cu~(2+)质量浓度有降低作用,对其它离子质量浓度均表现为升高作用;两种林分树干径流有提高穿透雨pH值的作用,与穿透雨相比,两种林分树干径流中阴离子均有升高,圆柏树干径流中所有阳离子质量浓度均有下降,云杉树干径流中Ca~(2+)、K~+、Mg~(2+)和Na~+减少,NH_4~+和Cu~(2+)增加;典型林分枯透水有提升穿透雨pH值的作用,与穿透雨相比,两种林分枯透水中阴离子质量浓度均有升高,云杉枯透水各阳离子均有降低,圆柏枯透水中Ca~(2+)、K~+和Mg~(2+)质量浓度升高,NH_4~+、Na~+和Cu~(2+)质量浓度下降;在采集的所有样本中,Pb~(2+)和Cd~(2+)均未检出,而Zn~(2+)仅在云杉树干径流中检出。     

氮素形态对铁线莲光合特性及氮代谢的影响

为了解铁线莲的光合性能和氮素代谢的响应机制,对不同氮素形态配比下1 a生厚叶铁线莲(Clematis crassifolia)与天台铁线莲(C.paten ssp.tientaiensis)的生长、光响应曲线、A-Ci曲线和氮代谢相关酶活性进行了比较。结果表明,氮素形态配比显著影响铁线莲的生物量和叶绿素(Chl)含量,厚叶铁线莲在铵态氮(NH_4~+-N)与硝态氮(NO_3~–-N)配比为1∶1时,生物量、Chl a、Chl b、Car含量达到最大;天台铁线莲的Chl a和Chl b含量在NH_4~+-N/NO_3~–-N为1∶3时最高。在NH_4~+-N/NO_3~–-N为1∶1时,厚叶铁线莲的光饱和点和天台铁线莲的光补偿点为最大值,且厚叶铁线莲叶片的Vc_(max)与J_(max)值均显著高于其他处理。天台铁线莲的谷氨酰胺合成酶(GS)活性在NH_4~+-N/NO_3~–-N为3∶1处理下最高,而硝酸还原酶(NR)和亚硝酸还原酶(NiR)活性在NH_4~+-N/NO_3~–-N为1∶3时显著高于其他处理。可见,NH_4~+-N和NO_3~–-N混合施用能有效促进2种铁线莲的生长和光合作用,加强氮素利用效率。厚叶铁线莲适宜的NH_4~+-N/NO_3~–-N配比为1∶1,而天台铁线莲更适宜1∶3。     

Growth,chemical composition,and nitrate reductase activity of Rumex species in relation to form and level of N supply

Growth, chemical composition, and nitrate reductase activity (NRA) of hydroponically cultured Rumex crispus, R. palustris, R. acetosa, and R. maritimus were studied in relation to form (NH₄ ⁺, NO₃ ^-, or both) and level of N supply (4 mM N, and zero-N following a period of 4mM N). A distinct preference for either NH₄ ⁺ or NO₃ ^- could not be established. All species were characterized by a very efficient uptake and utilization of N, irrespective of N source, as evident from high concentrations of organic N in the tissues and concurrent excessive accumulations of free NO₃ ^- and free NH₄ ⁺. Especially the accumulation of free NH₄ ⁺ was unusually large. Generally, relative growth rate (RGR) was highest with a combination of NH₄ ⁺ and NO₃ ^-. Compared to mixed N supply, RGR of NO₃ ^-- and NH₄ ⁺-grown plants declined on average 3% and 9%, respectively. Lowest RGR with NH₄ ⁺ supply probably resulted from direct or indirect toxicity effects associated with high NH₄ ⁺ and/or low Ca²⁺ contents of tissues. NRA in NO₃ ^- and NH₄NO₃ plants was very similar with maxima in the leaves of ca 40 μmol NO₂ ^- g^-1 DW h^-1. ‘Basal’ NRA levels in shoot tissues of NH₄ ⁺ plants appeared relatively high with maxima in the leaves of ca 20 μmol NO₂ ^- g^-1 DW h^-1. Carboxylate to organic N ratios, (C-A)/N_org, on a whole plant basis varied from 0.2 in NH₄ ⁺ plants to 0.9 in NO₃ ^- plants. After withdrawal of N, all accumulated NO₃ ^- and NH₄ ⁺ was assimilated into organic N and the organic N redistributed on a large scale. NRA rapidly declined to similar low levels, irrespective of previous N source. Shoot/root ratios of -N plants were 50–80% lower than those from +N plants. In comparison with +N, RGR of -N plants did not decline to a large extent, decreasing by only 15% in -NH₄ ⁺ plants due to very high initial organic-N contents. N-deprived plants all exhibited an excess cation over anion uptake (net proton efflux), and whole-plant (C-A)/N_org ratios increased to values around unity. Possible difficulties in interpreting the (C-A)/N_org ratio and NRA of plants in their natural habitats are briefly discussed.     

The chemical composition of throughfall beneath oak, birch and pine canopies in Northwest Germany

The chemical composition of rainwater is altered upon its passage through tree canopies. In order to investigate how rainwater chemistry is affected by canopy-dependent processes in characteristic forest types of Northwest German sandy lowland regions – oak–birch-forests, Betula pubescens Ehrh. swamp forests, and stands of Pinus sylvestris L. – comparative studies on the chemical composition of throughfall were carried out at seven forest sites, situated in close proximity within a nature reserve. Additionally, rainwater was sampled at three heathland sites for analysis of open-field precipitation and at three sites along an oak–birch-forest edge. Throughfall concentrations of most of the parameters analysed were significantly higher than open-field concentrations, especially with regard to electric conductivity, NH₄-N, K⁺, and KMnO₄-index. Ion concentrations in throughfall were the lowest in a 10-year-old stand of Betula pendula Roth. and Pinus sylvestris and in a Betula pubescens swamp forest and were highest beneath a stand of Pinus sylvestris. Except for Na⁺, Cl⁻, and NO₃⁻, ion concentrations in both throughfall and open-field precipitation increased during the growing season (May–October). In throughfall, Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, and Mn²⁺ were strongly correlated. Enrichment ratios between throughfall and open-field deposition varied among sites and elements and were the highest for K^‰+, Mg^2‰+, and Mn^2‰+. Estimates of canopy leaching indicated high leaching rates of K^‰+ and Mn^2‰+ and moderate leaching of Mg^2‰+. The contribution of foliar leaching to throughfall deposition was higher at the deciduous than at the coniferous stands.     

杨树人工林生态系统降水再分配及主要离子特征

大气降水是森林生态系统养分输入的主要途径之一,对养分的生物地球化学循环有着重要的意义。对13年生杨树人工林林外雨、树干流、林内雨和地表径流等水文过程中的养分特征进行了调查分析,旨在了解该生态系统的养分输入与输出规律,为杨树人工林可持续经营提供依据。结果表明,从2013年11月至2014年10月,杨树人工林生态系统林外雨量为1154.1 mm,树干流量仅占大气降水量的2.3%,15.4%的大气降水被杨树人工林的冠层截留;林内雨、树干流与大气降水量(林外雨)的动态变化规律相似。各类降水年加权平均pH值表现为林内雨林外雨树干流;各类降水的离子浓度动态变化规律基本一致,即在降水量较小的11月至次年1月份,各阴阳离子的浓度普遍较高,在降水量较大的2—9月份,阴阳离子浓度普遍较低。SO_4~(2-)-S和Ca~(2+)分别是各类降水中的主要阴离子和阳离子;整体上,树干流的离子浓度林内雨大气降水;林内雨是养分输入的主要形式,通过林内雨输入林地较多的养分离子是Ca~(2+)和K~+,分别为70.83 kg hm~(-2)a~(-1)和63.31 kg hm~(-2)a~(-1);地表径流和土壤渗漏是养分输出的主要形式,输出林地较多的离子是Cl~-和Ca~(2+),分别为196.47 kg hm~(-2)a~(-1)和123.09 kg hm~(-2)a~(-1),其次为SO_4~(2-)-S、Mg~(2+)、Na~+、K~+;NH_4~+-N和NO_3~--N的输出量不足输出离子总量的1%。所以,从水文过程看,杨树人工林生态系统无机氮(NH_4~+-N和NO_3~--N)和K~+表现为净积累,净积累量分别为10.9 kg hm~(-2)a~(-1)和56.4 kg hm~(-2)a~(-1),其他离子表现为净损失,其中Cl~-的净损失量达179.8 kg hm~(-2)a~(-1)左右,其他离子损失量50 kg hm~(-2)a~(-1)。     

川西北高寒草地沙化过程中土壤氮素变化特征

草地沙化是我国最严重的环境问题之一,但关于草地沙化过程中氮素变化特征的研究报道多集中于干旱半干旱地区,而半湿润地区的相关报道还比较缺乏。通过野外调查,研究了川西北半湿润地区高寒沙质草地沙化过程中土壤氮素变化特征。结果表明,草地沙化对0—100cm土层土壤氮素具有显著影响,全氮、碱解氮、铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)和微生物量氮(MBN)均呈现极显著下降的变化特征,极度沙化阶段较未沙化阶段分别减少了73.95%、77.72%、76.75%、79.77%和84.12%。其中,0—20cm土层变化最显著,全氮、碱解氮、NH_4~+-N、NO_3~--N和MBN含量分别减少了86.43%、83.52%、82.11%、88.82%和91.77%。随着土层深度增加,不同程度沙化草地土壤氮素含量及其变化量逐渐减少;草地沙化过程中,不同沙化阶段土壤氮素损失数量不尽相同,其中,以轻度沙化阶段氮素损失最严重,全氮、碱解氮、NH_4~+-N、NO-3-N和MBN含量分别降低了41.18%、35.17%、46.74%、43.46%和46.88%。草地沙化过程中,土壤全氮、碱解氮、NH_4~+-N、NO_3~--N和MBN含量与土壤粉粒、粘粒含量和植被群落盖度均呈极显著正相关特征,与土壤沙粒含量呈极显著负相关特征。研究区土壤氮素损失与风蚀选择性吹蚀土壤粉粒、粘粒及地表植物覆盖状况逐渐变差密切相关,因此该区域治沙的关键是采取措施降低风蚀对地表土壤吹蚀作用,提高沙化草地地表植被覆盖。同时,还应及时对沙化前期阶段及潜在沙化的草地进行生态治理,从而避免草地沙化继续恶化。