碳氮循环耦合机制相关文献汇报(中英文)
生态学 碳氮循环
在各样地内随机设置5个1m×1m的凋落物收集器，每月 底收集落在收集器上的凋落物，装入塑料袋内带回实验 室，区分针叶、阔叶、落枝、落花、落果、树皮及其碎 屑物等组分，在80°C恒温条件下烘干48h后称量。取部 分样品粉碎后测定有机C、全N、全P、全K、Ca和Mg。
➢ 实验样地的布置； ➢ 模拟氮沉降试验； ➢ 油松林土壤不同层次理化性质对模拟氮沉降的响应； ➢ 油松林凋落物量及养分归还量对模拟氮沉降的响应； ➢ 油松林凋落物分解及养分释放对模拟氮沉降的响应； ➢ 油松林主要树种新生叶比叶面积、养分含量及对模拟氮沉降的响应； ➢ 油松林不同组分土壤呼吸动态特征及对模拟氮沉降的响应； ➢ 主要氮素转换过程的动态特征及对模拟氮沉降的响应； ➢ 氮沉降对油松幼苗生物量分配及根系形态的影响。
Quercus liaotungensis
Corylus mandshurica
Swida bretchneideri
➢ 实验样地的布置； ➢ 模拟氮沉降试验； ➢ 油松林土壤不同层次理化性质对模拟氮沉降的响应； ➢ 油松林凋落物量及养分归还量对模拟氮沉降的响应； ➢ 油松林凋落物分解及养分释放对模拟氮沉降的响应； ➢ 油松林主要树种新生叶比叶面积、养分含量及对模拟氮沉降的响应； ➢ 油松林不同组分土壤呼吸动态特征及对模拟氮沉降的响应； ➢ 主要氮素转换过程的动态特征及对模拟氮沉降的响应； ➢ 氮沉降对油松幼苗生物量分配及根系形态的影响。
表1：油松人工林不同氮处理样地的主要林分和立地特征本底值 Tab1: Background values of the stand and site characteristics in different
nitrogen treatments plots of artificial Pinus tabulaeformis forest
基于土壤微生物的碳氮互作效应：综述
基于土壤微生物的碳氮互作效应综述单文俊1，王庆贵1,2，闫国永1,2，邢亚娟1,3（1黑龙江大学农业资源与环境学院，哈尔滨150080；2东北林业大学林学院，哈尔滨150040；3黑龙江省林业科学研究所，哈尔滨150081）摘要：土壤微生物在养分循环中起着至关重要的作用，可为陆地生态系统能量流动提供动力。
碳(C)、氮(N)元素是构成生物基本骨架和能量代谢最基本的元素，其循环关系到生物生长和生态系统的稳定性。
在陆地生态系统中，土壤微生物C 、N 元素有着明显的相互作用，环境中C 、N 浓度的变化会促使其发生变化，进而导致微生物群落结构和生物功能改变。
笔者从CO 2浓度升高、黑碳添加和N 沉降加剧出发，总结了环境条件变化对微生物C 、N 的影响；分析了现实环境背景下土壤微生物C 、N 的相互作用，探讨微生物C 、N 的内在联系，为微生物C 、N 耦合及生态系统C 、N 耦合提供参考依据。
并提出，今后在气候变化对土壤微生物影响的研究中，应当根据地域和时空的差异建立多个研究模型，深入研究微生物C 、N 与环境中C 、N 的关系，注重生态系统C 、N 耦合的同时，也要注重微生物与其他生物之间，特别是与植物之间的C 、N 耦合。
关键词：土壤微生物；CO 2浓度升高；N 沉降；相互作用；碳氮耦合中图分类号：X171.1文献标志码：A论文编号：casb16010056Interaction Effects of Soil Microbial Carbon and Nitrogen:A ReviewShan Wenjun 1,Wang Qinggui 1,2,Yan Guoyong 1,2,Xing Yajuan 1,3(1College of Agricultural Resource and Environment,Heilongjiang University ,Harbin 150080;2College of Forestry,Northeast Forestry University ,Harbin 1500403Institute of Forestry Science of Heilongjiang Province ,Harbin 150081)Abstract:Soil microorganism plays an important role in nutrient cycling,which can provide power for terrestrial ecosystems energy flow.Carbon(C)and nitrogen(N)element constitute the basic biology skeleton and biological energy metabolism,and the circulation of these two elements are related to the biological growth and stability of ecosystem.In terrestrial ecosystems,soil microbial C and N element have obvious interaction,and C and N concentration change in environment would lead to the change of the two elements in the soil,and resulting in the change of microbial community structure and biological function.This article,from the research points of elevated CO 2concentration,the adding of black carbon and N deposition increase,summed up the influence of changing environmental conditions on microbial C and N,analyzed the interaction of soil microbial C and N under the background of the realistic environment,discussed the inherent relation of基金项目：黑龙江省自然科学基金重点项目“黑龙江省寒温带针叶林生态系统碳循环对模拟N 沉降的响应”(ZD201406)；国家自然科学基金项目“大兴安岭北方森林细根动态和形态特征对氮沉降的响应”(41575137)；国家自然科学基金项目“大兴安岭北方森林生态系统对N 沉降增加的响应”(31370494)；国家自然科学基金项目“小兴安岭阔叶红松林生态系统对N 沉降增加的响应”(31170421)；国家自然科学基金项目“气候变化背景下小兴安岭阔叶红松林土壤碳汇变化机理”(31070406)；科技部基础性工作专项A 类项目“东北森林国家级保护区植物群落和土壤生物调查”(2014FY110600)。
中国农业生态系统的碳氮平衡模拟 耦合和政策评估
二、碳氮耦合循环及其影响因素
二、碳氮耦合循环及其影响因素
碳氮耦合循环是全球生物地球化学循环的重要组成部分，它涉及到有机碳和 氮的相互转化以及其在不同生态系统中的储存和释放。在中国北方森林和草地生 态系统中，碳氮耦合循环受到诸多因素的影响，如气候、土壤性质、植被类型等。
三、碳源汇效应
三、碳源汇效应
材料和方法
材料和方法
本次演示从森林生态系统中各组成部分的作用、耦合模拟实验的设计、数据 采集和处理等方面，系统地介绍了碳氮循环功能耦合的研究材料和方法。在森林 生态系统中，植物通过光合作用将无机碳转化为有机碳，同时吸收氮素进行同化 作用。
材料和方法
动物和微生物则通过呼吸作用将有机碳分解为无机碳，同时释放出氮素。此 外，还有各种形式的氮素流动和碳氮循环过程中的非线性关系等复杂问题需要解 决。因此，研究森林生态系统碳氮循环功能耦合对于深入了解森林生态系统的运 行机制具有重要意义。
结果与讨论
能耦合的具体影响及其应对策略仍需加强研究。针对这些问题，未来研究应 注重以下几个方面：1）利用先进的观测技术和方法，加强森林生态系统碳氮循 环功能耦合的长期定位观测；2）通过模拟实验，探究森林生态系统碳氮循环功 能耦合的机制和规律
结果与讨论
；3）结合遥感和地理信息系统等技术手段，开展大尺度研究，评估气候变化 对森林生态系统碳氮循环功能耦合的影响等。
五、结论
五、结论
本次演示通过对中国农业生态系统的碳氮平衡模拟、耦合和政策评估进行研 究，发现当前存在的问题及其原因，并提出相应的解决方案和建议。未来研究方 向应包括：（1）加强针对特定区域的碳氮平衡模拟研究，为因地制宜地制定农 业政策提供科学依
五、结论
据；（2）综合考虑多种环境因素对农业生态系统的碳氮循环影响；（3）完 善政策评估体系，采取定量与定性相结合的方法，准确衡量政策实施效果；（4） 重视科技创新在促进农业可持续发展中的作用，加强科技研发与推广应用。
森林生态系统碳氮循环功能耦合研究综述
生态 学报 ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 26, No. 7碳氮循环功能耦合研究综述
项文化, 黄志宏, 闫文德, 田大伦, 雷丕锋
( 中南林业科技大学生态研究室, 长沙 410004)
摘要: 在大气 CO2 浓度升高和氮沉降增加等全球变化背景 下, 森 林生态 系统减 缓 CO2 浓度升 高的作 用及其 对全球 变化的 响应 和反馈存在诸多不确定性。森林生态系统碳氮循环相互作用及功能耦 合规律的研 究是揭示这 些不确定 性的基础, 也是反 映森 林生态系统生物产量与养分之间作用规 律, 涉及林 地持 久生 产力( sustainability of long- term site productivity) 的生态 学机 理问题。 森林生态系统碳氮循环的耦合作用表现在林冠层光合作用的碳固定过 程, 森 林植物组 织呼吸、土壤凋落 物与土壤 有机质分解、 地下部分根系周转与呼吸等碳释放过程, 这些 过程存在反馈机理和非线性作用, 最终决定森林生态 系统的碳平衡。着重在生态 系统尺度上, 综述了碳氮循环耦合作用研究的 一些进展与存在的问题, 对今后研究方向进行了展望 。 关键词: 森林生态系统; 碳循环; 氮循环; 非线性作用; 功能耦合 文章编号: 1000-0933( 2006) 07-2365-08 中图分类号: S7181 55 文献标识码: A
生态系统碳 氮获 取能 力对生 物有 机体 生物 量维 持和 构建 十分 重要[ 11] 。 生态 化学 计量 学 ( ecological stoichiometry) 原理表明, 有机体中碳氮维持一定的比例关系[1, 12] 。氮是生物化学反应酶、细胞复制和大分子蛋 白质的重要组成元素, 有机物质的形成需要一定数量的氮, 植物吸收同化碳、氮的过程密切相关[ 13] 。但不同 有机体的碳氮比( CPN) 因其氮含量不同而异, 如植物组织主要由纤维素和木质素组成, 其 CPN 较高, 在 200~ 1000 之间; 土壤有机质是由死微生物体、无机氮和活的有机分子构成, 其 CPN 较低。CPN 可以用作反映植物养 分利用效率的指标, 控制植物碳生产( carbon production) 与养分吸收、植物向土壤归还有机物质与养分过程[ 12] , 对生态系统中碳氮利用、贮存和转移起着决定作用[ 1] 。因此, 森林生态系统中碳循环与氮循环紧密相连, 表现 出相互耦合作用[ 14, 15] 。
土壤碳氮循环的耦合白娥
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灌区包气带-地下水系统碳氮耦合滞留-释放-输移机制与效应_概述说明
灌区包气带-地下水系统碳氮耦合滞留-释放-输移机制与效应概述说明1. 引言1.1 概述灌区包气带是指土壤中由于地下水位下降或者人工引水造成的气体充填带。
地下水系统中碳和氮元素的耦合滞留、释放和输移机制对该区域的生态环境、土壤肥力以及水质污染等方面产生重要影响。
本文旨在探讨灌区包气带-地下水系统碳氮耦合滞留-释放-输移机制及其效应，并通过实例研究分析来加深我们对这一现象的理解。
1.2 文章结构本文主要包括五个部分：引言、灌区包气带-地下水系统碳氮耦合滞留-释放-输移机制、灌区包气带-地下水系统碳氮耦合滞留-释放-输移效应、实例研究分析以及结论与展望。
在引言部分，我们将对文章进行概述并介绍文章的结构安排。
1.3 目的本文旨在提供一个综合性的概述，详细描述灌区包气带-地下水系统中碳氮耦合滞留-释放-输移机制及其效应。
通过对实例研究的分析，我们将展示该机制对生态环境、土壤肥力和水质污染等方面的影响，并为未来的研究提出展望和建议。
这将有助于增进我们对灌区包气带-地下水系统中碳氮循环过程的理解，为地下水资源管理和环境保护提供科学依据。
2. 灌区包气带-地下水系统碳氮耦合滞留-释放-输移机制2.1 碳氮耦合滞留机制灌区包气带-地下水系统中的碳氮耦合滞留机制指的是碳和氮在土壤孔隙中相互作用并停留的过程。
当有机物和肥料施加到土壤中时，其中的有机碳会吸附在土壤颗粒表面，形成有机质团聚体。
这些聚集体可以通过离子交换和表面化学反应来吸附和蓄积氮化物，并且其中的微生物活动也会对碳氮耦合滞留起重要作用。
因此，在灌区包气带-地下水系统中，通过不同的滞留过程，如颗粒运移、吸附反应、微生物转化等，碳和氮可以以不同的速率被固定在土壤中。
2.2 碳氮耦合释放机制灌区包气带-地下水系统中的碳氮耦合释放机制指的是已经固定在土壤中的碳和氮向地下水中释放的过程。
这种释放可能由于多种因素引起，如土壤湿度、温度、有机物含量和微生物活性等。
当土壤湿度较高时，土壤中的有机质团聚体会溶解或发生颗粒脱落，导致碳和氮释放到地下水中。
生态系统碳氮循环及其响应机制的研究
生态系统碳氮循环及其响应机制的研究近年来，随着人类活动的加剧以及大气污染的不断加剧，生态系统碳氮循环的研究引起了广泛的关注和重视。
碳和氮元素在生态系统中是最为重要的元素之一，它们在生态系统中的循环和转化对于维护生态系统的平衡和稳定起着至关重要的作用。
本文将对生态系统碳氮循环及其响应机制进行综述和分析。
一、生态系统碳氮循环生态系统碳循环是指生态系统中碳元素从大气中吸收、转移、储存以及释放的过程。
它包括大气-陆地系统的碳交换和陆地-水系统的碳交换两个部分。
大气中的二氧化碳是生态系统中最为重要的碳源之一，陆地生态系统通过植物吸收大气中的二氧化碳，将其转化为生物质，并将一部分储存于土壤中，形成土壤有机碳。
此外，植物和土壤中的微生物也通过呼吸作用释放出二氧化碳到大气中，形成生态系统与大气的碳循环。
生态系统氮循环是指生态系统中氮元素的吸收、转移、储存以及释放的过程。
氮元素在生态系统中既是气体又是溶解物和有机物，它们在生态系统中的转换和转化关系极为复杂。
大气中的氮气通过生物固氮和工业固氮作用形成固定氮，并通过物理、化学和生物作用输入到陆地和水体中，供生态系统利用。
当植物和动物死亡或叶落等有机物体分解时，氮回归土壤和水体中，也可再次利用。
生态系统氮循环的关键是氮素的转换和各有机物之间的转化。
二、碳氮循环的响应机制生态系统碳氮循环的影响因素较多，包括气候变化、陆地利用、生物多样性和化学气体污染等。
碳和氮元素是生态系统中的基础元素，它们对于生态系统的平衡和稳定具有重要作用。
当人类活动过度、气候变化或工业污染等额外影响出现时，生态系统循环也可能发生明显的变化。
1. 气候变化气候变化对生态系统碳氮循环的影响最为显著。
气候变化会导致土壤温度、湿度以及植被类型和分布范围等方面的变化，进而影响碳和氮元素的吸收、释放和转换。
世界气候变暖导致北极冰帽不断融化，大量的冰川水注入到海洋中，增加海洋中的碳氮含量，引起海洋生态系统氮素比例失调，影响生物生长和生态平衡。
文献翻译——超级电容器用氮掺杂多孔碳材料的制备及性能研究---精品模板
基于溶胶-凝胶过程和KOH活化方法的超级电容器用富氮掺杂多孔碳摘要：一种具有高比表面积和优良电容性能的超级电容器电极用富氮掺杂多孔碳材料（Nitrogen-doped porous carbon ，NPC）是聚丙烯酸和甲醚化三聚氰胺甲醛树脂通过溶胶—凝胶过程，在常温下静置24小时，接着在N2氛围下，于350℃煅烧、500℃碳化各一小时,用不同比例的KOH在700℃活化两小时而制备的。
NPC的孔容和表面化学组成可由KOH活化步骤控制，随着活化比例的增大,NPC的比表面积发生了显著的变化，由14。
2 m2g—1增加到最高2674 m2g—1，氮元素的含量则从20。
3%减少到8.8％。
实验表明,活化比例为1:1。
5时,达到最理想效果.氮元素的存在使得多孔结构的NPC在1M硫酸溶液中具有很好的电化学性能：电流密度为0.2 Ag-1时表现出高达280 Fg—1的比容量、优良的倍率特性（电流密度15Ag-1时仍有154Fg—1），以及良好的循环稳定性（9000次循环后没有电容量损失)。
这些特性使得这种NPC很有希望成为超级电容器的电极材料。
关键词：氮掺杂；多孔碳；溶胶—凝胶过程；活化；超级电容器1介绍基于双电层电容器中的电化学电荷调节（充放电机制）和法拉第过程（赝电容效应）的电化学电容器，是大电流充放电用电设备和混合动力汽车的重要组成部分[1—6］.为了改善电化学电容器的比容量性能，通过加入大量的表面电活性物质来引入赝电容并且同时增加双电层电容的容量，这一方法是极为有效和有意义的 [2—12］。
R。
Kotz[3], A。
Burke［4］,F.X.Wang［6],T。
X。
Ma［8]和E。
Frackowiak ［12］等人在它的工作原理、现今应用和将来发展趋势及前景方面提供了更多细节信息。
多孔碳材料作为电化学电容器电极材料的重要可选材料之一，因其多孔的结构、稳定的物理化学性质、优良的电导率、低廉的成本以及易于制备的特点，因而可能是增加超级电容器比容量的最理想材料［3-6,8，12-16]。
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二、碳氮耦合作用与激发效应
利用C和N同位素示踪技术结合氨基糖的微生物过程指示作用可进一步发现，碳氮耦合作用对 土壤微生物过程的影响在不同肥力土壤及不同微生物类群中均有所不同。由于细菌的碳氮比为 5 ～ 8，显著低于真菌（碳比为9～15），所以C/N＝10的活性底物加入后快速生长的细菌是外加 活性碳源的 “汇”( Demoling et al, 2007）。随着底物的加入，真菌的增殖显著增强，对外源底 物的碳需求增强，从而使土壤微生物群落过渡为碳限制型。在这种条件下，土壤有机质含量越低， 微生物对外加碳源的利用速率越大，真菌、细菌的增殖能力和保持容量也越大，即低有机质土壤 中的微生物群落具有底物利用最大化策略，但同时对SOC产生强烈的激发效应，加快了原 有SOC的分解。高碳氮比的活性底物（如C/N＝30）加入后对真菌生长的刺激作用显著高于细菌， 尤其促进了高有机质含量土壤微生物的增殖，同时，增强了土壤微生物对底物的长期利用能力和 原有土壤碳保持能力，使碳转化具有更高的可持续性。细菌细胞壁物质主要参与有机碳氮的周转， 而真菌细胞壁残留物主要贡献于土壤有机质的稳定化过程。
碳氮循环耦合机制相关文献汇报
汇报人：罗正明 2019.1.19
Байду номын сангаас
一、氮素循环与碳循环的相互作用及其耦合机制
作为构成生命的两大元素，碳和氮元素循环之间存在紧密的耦合关系，碳的循环过 程及周转速率与氮的可利用性直接相关，在氮受限制的生态系统中，氮是决定土壤碳循 环对气候变化响应的控制因子。碳氮循环密切的耦合关系可体现在不同的层次上，从分 子水平如温室气体CO2、CH4和N2O的排放，植物对有机氮的吸收利用，根际激发效应对 氮循环的影响等再到全球尺度上的碳平衡（Gardenas et al. 2011）。
外源N投入可有效增强土壤微生物对外源C底物固持水平，减少因SOC矿化带来的土壤C素 损失（ Fontaine et al. 2011），从而提高土壤整体的C固持速率。全球尺度下，大量外源N素投 入，可促进农田生态系统碳固持量提高3.5％，尤其可促进土壤难分解态C増加10％，促进了土 壤碳的长期有效固持（ Reid et al．，2012）。
底物中的N含量，不仅决定了微生物是加速生长还是偏重细胞物质储存，还会直接影响底物是用于细
胞体磷脂类物质合成还是用于其他目标组分合成。Thiet等（2006）认为，外源N添加条件下，真 菌／细菌比值低的微生物群落对葡萄糖C矿化速率更快。
二、碳氮耦合作用与激发效应
碳氮代谢相关信号转导两个典型途径包括：
二、碳氮耦合作用与激发效应
在复杂的土壤环境中，不同有机质含量土壤中微生物对外源底物扰动的响应策略明显不同，并 强烈地依赖于碳源可利用性和碳氮耦合作用（Bagsdatskaya et al. 2007)。
SOC激发效应的方向与强度，不但与外源碳施用量有关，还与其质量有关，且受到原有微生物群 落结构及其后续的群落演替过程的显著影响( Blagodatskaya et al.2011)。碳源输入不足对低有机质 土壤微生物的激活作用十分有限，新形成的微生物代谢物也较少；大量的高活性碳源输入则导致 了低有机质土壤碳及微生物代谢物的快速转化与更新，以及在转化过程中的高速合成和分解过程， 即产生高的激发效应( Brant et al.,2006)。
二、碳氮耦合作用与激发效应
土壤微生物群落往往有较高的冗余度，不同微生物群落结构未必会导致C同化／矿化速率 有较大差异；但有一点必须承认，微生物群落结构必然会随外源有机质代谢途径不同而发生 变化( Blagodatskaya et al.2008)。16SrRNA DGGE分析表明，N投入的变化可改变土壤细菌群 落组成（ Milcu eta．2011. 根据高通量测序结果得知，外源无机N添加条件下细菌群落结持 续由以放线菌与厚壁菌为主，转向以酸杆菌与疣微菌门（ Verrucomicrobia）为主（ Ramirez et ，2012）。
二、碳氮耦合作用与激发效应
由此可见，提高SOC的关键，是提升外源碳对土壤内源微生物代谢的可用性，以减少内源 SOC消耗。一般来说，当外源可用性C低于土壤微生物生物量（SMB）的15％时，外源C底物加 入会引起SOC正激发效成，微生物周转速率提高，且其正激发强度随外源C量增加而线性增加； 外源可用性C高于SMB的50％时，正激发效应随外源C增加呈指数递减；当外源可用性C高于 SMB的200％时，出现负激发效应（ Bingodatskaya et al.,2007），因此，外源C加量通常推荐为 SMB的2倍，这样就可以实现SOC负激发，即减少内源SOC的消耗（Lal, 2004; Blagodntsknya et nl., 2011），从面增加土壤碳截获，提高土壤有机质的稳定性。
一、氮素循环与碳循环的相互作用及其耦合机制
氮循环的各个转化过程如硝化、反硝化均与有机质的矿化分解和有效态含量密切相关， 并受环境中C／N的控制（ Taylor and Townsend，2010）。此外，化能自养的氨氧化微生物 及厌氧铵氧化细菌本身即是一个重要的碳库，其活性与动态直接影响着碳源和汇的平衡。
小分子N调节蛋白PⅡ和磷酸转移酶系统（Commichau et al．2006）。其中PⅡ 是N同化 过程调控核心，如低含量谷氨酰胺会促进PⅡ尿苷酰化作用，进而促进 PⅡ 与高亲和力铵透 过酶（AmtB ）、谷氨酰胺合成酶（GS）调节因子（GlnE ）或感知因子激酶（NtrB ）之间 的相互作用，最终在底物水平（AmtB 调节）、铵同化过程（GS活力调节）和基因表达 （NrB 调节）等水平上实现对N同化过程的调节。该过程还与ATP和2－酮戊二酸的代谢相 关，因而与C的核心代谢过程和能量代谢密切相关。2－酮戊二酸还是谷氨酸盐合成的前体， 控制着无机氮素的代谢。
因此，理解碳氮循环的耦合作用过程和机制，不仅是进一步认识氮循环，也是理解生态 系统对全球变化的反馈和适应机制的重要途径。
二、碳氮耦合作用与激发效应
土壤有机质转化影响着土壤原有碳氮的动态变化，并最终形成输入与输出平衡。微生物主导 的生物化学过程是土壤碳氮循环过程研究的核心，控制着土壤碳的输入－输出平衡及其截获与 更新的程度和限度，所产生的激发效应依赖于土壤碳氮转化的耦合／去耦合作用。