经济学人英语文章翻译:氮沉降对森林生态系统土壤氮循环的影响综述
生态系统中的氮循环及其生态影响

生态系统中的氮循环及其生态影响氮是地球上最丰富的元素之一,它是构成蛋白质和核酸等生物分子的重要成分。
在生态系统中,氮的循环非常重要,它影响着生物体的生长发育、能量转化和物质循环。
本文将介绍生态系统中的氮循环及其生态影响。
首先,让我们了解氮在生态系统中的循环过程。
氮循环包括氮的固定、硝化、硝酸还原和氨化等环节。
首先是氮的固定过程,氮气固定成无机氮化合物,如氨、硝酸盐等,这一过程可以通过氮沉积和氮固定细菌完成。
氮沉积是指氮气通过大气沉降到地面,进入土壤或水体中。
氮固定细菌能够将氮气转化为植物和其他生物可以利用的无机氮化合物。
其次是硝化过程,该过程分为氨氧化和亚硝化两个阶段。
氨氧化是指氨被氨氧化细菌氧化为亚硝酸,而亚硝化是指亚硝酸被亚硝化细菌进一步氧化为硝酸盐。
硝化过程是将氨态氮转化为硝态氮的重要过程。
然后是硝酸还原过程,这一过程发生在缺氧条件下,硝酸盐会被还原为亚硝酸、氨和一氧化二氮等形式,这些产物主要由厌氧细菌产生。
最后是氨化过程,该过程是指亚硝酸盐、硝酸盐等氮化合物在缺氧状态下由细菌还原为氨。
氨会进一步转化为氨基酸、蛋白质等有机氮形式。
氮循环的不同过程相互作用,共同维持着生态系统中氮的平衡。
然而,人类活动对氮循环产生了巨大的影响。
农业的发展导致了大量化肥的使用,使得氮固定过程剧增,进而导致土壤中氮的浓度升高。
这种过度的氮输入对环境产生了负面影响。
首先,氮的过度输入导致水体富营养化,使得水中的硝酸盐浓度升高。
这会引发藻类繁殖,形成赤潮和水华,破坏水生生态系统的平衡,甚至造成鱼类大量死亡。
其次,氮的过度输入还会导致氮沉积增加,影响土壤中氮的平衡。
过多的氮会导致土壤酸化、养分失衡,抑制其他植物的生长发育,甚至导致土壤贫瘠化,破坏生态系统的稳定性。
此外,氮氧化物是大气中的重要污染物之一,它们会与空气中的污染物相互作用,形成酸雨和光化学烟雾,对大气环境和人类健康造成危害。
为减少氮循环对生态系统的负面影响,我们可以采取以下措施:首先,减少化肥的使用量。
【文献解读氮沉降加速了热带森林土壤固碳】

【文献解读氮沉降加速了热带森林土壤固碳】You will never be able to wake up somebody who pretends to be asleep, nor will you satisfy an ungrateful soul."文献解读"专题·第12篇编辑 | 飞鸟4375字 | 12分钟阅读原名:Nitrogendeposition accelerates soil carbon sequestration in tropical forests译名:氮沉降加速了热带森林土壤固碳期刊:PNAS2020年影响因子:11.2055年影响因子:12.291发表时间:2021年4月第一作者:Lu, Xiankai通讯作者:Lu, Xiankai;Vitousek, Peter M.第一单位:中国科学院华南植物园DOI: 10.1073/pnas.2020790118导读陆地生态系统碳固存对缓解全球气候变化具有重要作用。
虽然热带森林对全球碳循环产生了不成比例的巨大影响,但随着全球氮沉降的增加,地下土壤碳储量的变化仍然是一个有待解决的问题,因为氮供应往往不会限制热带森林的生长。
本文通过在一个富含氮的热带原始森林中进行10多年的连续施氮试验,量化了土壤碳固存。
结果表明,长期施氮使土壤C储量增加了7-21%,这主要是由于C输出通量减少和物理保护机制的影响,而有机质的化学组成没有改变。
meta分析进一步证实了过量N输入引起的土壤C固存是热带森林的普遍现象。
值得注意的是,由于施氮条件下C/N比一致,土壤固N与土壤固C保持同步。
研究结果表明,过量N沉降可促进成熟热带森林的地下C固存,这对预测未来陆地碳汇对人为CO2升高和N沉降的影响具有重要意义。
本文进一步发展了一个概念模型假说,描述了在N限制和N富集生态系统中,土壤碳固存是如何在长期氮沉降下发生的,提出了将N沉降和N循环纳入陆地C循环模式的方向,以提高从温带系统扩散到热带系统N沉降增强的C汇强度的可预测性。
大气氮沉降对森林土壤碳库的影响

大气氮沉降对森林土壤碳库的影响李云红;张宇;刘延坤;陈瑶;邵英男【摘要】土壤碳库在整个陆地生态系统碳库中占有十分重要的地位,大气氮沉降不断加剧影响着森林土壤碳库贮存过程.本文从土壤碳库的输入和输出两方面分析了大气氮沉降对土壤碳库的影响,为进一步开展相关研究提供参考.%The soil carbon pool plays an important role in the carbon pool in terrestrial ecosystem, increasing atmospheric nitrogen deposition affects forest soil carbon storage process, this paper analyzes the effects of atmospheric nitrogen deposition on soil carbon input and output, as to provide reference for further research.【期刊名称】《林业勘查设计》【年(卷),期】2017(000)001【总页数】2页(P87-88)【关键词】氮沉降;森林土壤碳库【作者】李云红;张宇;刘延坤;陈瑶;邵英男【作者单位】黑龙江省森林工程与环境研究所;黑龙江省林业监测规划院;黑龙江省森林工程与环境研究所;黑龙江省森林工程与环境研究所;黑龙江省森林工程与环境研究所【正文语种】中文自工业革命尤其是近几十年来,随着化石燃料的燃烧、工农业以及畜牧业的发展,向大气中排放的含氮化合物迅速增加,从而引起氮沉降。
研究表明,在未来的25年内,全球氮沉降水平将会加倍增长,因此,氮沉降问题已经成为国际生态和环境等学科研究的热点问题。
土壤碳库在整个陆地生态系统碳库中占有十分重要的地位,其碳库容量是植被碳库的2-3倍,是大气碳库的2倍,在全球碳平衡的维持中发挥着巨大的作用。
氮沉降对森林生态系统的影响研究

氮沉降对森林生态系统的影响研究随着经济的快速发展,工业化进程不断加快,全球大气污染问题也愈发严重。
其中,氮沉降问题成为全球性的大问题,对生态环境产生了极大的不良影响。
森林作为地球的肺脏,其生态系统的稳定直接影响着人类的生存与未来。
本文将深入探讨氮沉降对森林生态系统的影响,以及在保护生态环境方面应采取的一些措施。
1.概念解析氮沉降是指大气中的氮化合物,如氮氧化物和氨,通过空气搬运在大气与地面之间沉降达到地表时的现象。
氮沉降可分为两种:干沉降和湿沉降。
干沉降是指氮化物直接通过空气传递而沉落到地面,湿沉降则是氮化物在大气中与气体或水蒸气结合形成气溶胶或云后,通过降水或雾霾等降落到地面。
2.氮沉降对森林生态系统的影响2.1.影响植物生长氮沉降会改变植物的环境生态系统,特别是植物生长和分化方面的生态系统。
氮沉降过高会导致土壤中的氮素含量过高,破坏土壤和植物的正常生长,进而影响有关森林生态系统的物种、结构和功能。
2.2.破坏生态系统平衡过度氮沉降也会破坏土壤中细菌和微生物的平衡,导致生态系统出现失衡,进而影响了其他生态系统的功能和稳定性,如鸟类、昆虫、藻类和浮游动物等。
2.3.对土壤造成伤害氮沉降还会对土壤造成伤害,比如降低土壤pH值,破坏土壤有机质结构等,进一步影响种植的环境生态系统,减弱土壤对植物的生长和生存的支持作用。
3.保护生态环境方面的建议3.1.对氮沉降施加限制措施全球各国政府应该制定相应的政策和措施,限制氮沉降的数量,防止其超过对生物体影响的最大阈值。
3.2.培育健康的生态系统政府可以合理规划土地、水资源和污染物控制策略。
有效管理和科学利用土壤对土壤质量、土壤结构、土壤pH值和生殖力的保护和管理是提高植物生态系统稳定性和整体生态环境质量调控的必要因素。
3.3.应用现代技术科学家可以借助现代生态技术手段,对森林生态系统的变化进行监测和研究,为制定政策和措施提供科学依据。
4.总结随着氮沉降的不断加重,对于森林生态系统和整个生态环境而言都带来了巨大的影响。
试述氮沉降的环境效应和生物学意义

氮沉降(nitrogendeposition)是一种专业术语,运用于生态学。
具体指,大气中的氮元素以NHx(包括NH3、RNH2 和NH4 )和NOx的形式,降落到陆地和水体的过程。
根据氮元素降落方式不同可分为:大气氮干沉降和大气氮湿沉降。
大气氮干沉降即通过降尘的方式,而大气氮湿沉降即通过降雨的方式使氮返回到陆地和水体。
20世纪中叶以来,随着矿物燃料燃烧、化学氮肥的生产和使用以及畜牧业的迅猛发展等人类活动向大气中排放的活性氮化合物激增,大气氮素沉降也呈迅猛增加的趋势。
人为干扰下的大气氮素沉降已成为全球氮素生物化学循环的一个重要组成部分。
作为营养源和酸源,大气氮沉降数量的急剧增加将严重影响陆地及水生生态系统的生产力和稳定性。
大气氮沉降对土壤和水体环境、农业和森林生态系统以及生物多样性等方面都会造成影响。
大气氮沉降是全球变化重大问题之一。
已有研究表明,农田施肥不合理、养殖场畜禽粪便管理不佳、燃煤、汽车尾气排放等,都会增加人为活性氮向大气的排放。
这些气体及通过次生反应形成的气溶胶/细颗粒物(如PM2.5),会导致空气质量下降或大气污染。
同时,从大气沉降到陆地和水生态系统的活性氮数量和形态,也影响生态系统的功能及稳定性。
20世纪中叶以来,随着矿物燃料燃烧、化学氮肥的生产和使用以及畜牧业的迅猛发展等人类活动向大气中排放的活性氮化合物激增,大气氮素沉降也呈迅猛增加的趋势。
作为营养源和酸源,大气氮沉降数量的急剧增加将严重影响陆地及水生生态系统的生产力和稳定性。
大气氮沉降对土壤和水体环境、农业和森林生态系统以及生物多样性等方面都会造成影响。
氮沉降对森林植物的影响主要表现在以下6个方面:(1)在一定量范围内的氮沉降有利于植物的光合作用,但过量后则会引起植物的光合速率下降;(2)当植物生长受氮限制时,在一定程度上的氮沉降增加植物生产力,但当氮过量后,氮沉降则使植物的生产力下降;(3)过量的氮沉降导致植物体各种营养元素含量的比例失衡;(4)氮沉降会改变植物的形态结构;集中表现为根冠比减小;(5)氮沉降会增加植物对天然胁迫如干旱、病虫害和风的敏感性,减少其抵御能力;(6)氮沉降会改变植物组成和降低森林植物的多样性。
氮沉降对热带亚热带森林土壤氮循环微生物过程的影响研究进展

氮沉降对热带亚热带森林土壤氮循环微生物过程的影 响研究进展
陈 洁1,2,骆土寿1,2,周 璋1,2,许 涵1,2,陈德祥1,2,李意德1,2,∗
1 中国林业科学研究院热带林业研究所, 广州 510520 2 海南尖峰岭森林生态系统国家野外科学观测研究站, 广州 510520
摘要:近年来,高速的城市化和工业化建设导致全球大气氮沉降量逐年递增,其中热带亚热带地区氮沉降量显著高于全球平均
specifically functional microorganisms. Thus, clarifying the effects of elevated N deposition on functional microorganisms in
tropical and subtropical soil is important for the assessment on soil N cycling and the driving mechanisms in forests under
进行了简要剖析。
关键词:森林土壤;氮转化;功能微生物;热带亚热带;氮沉降;全球变化
Research advances in nitrogen deposition effects on microbial processes involved in soil nitrogen cycling in tropical and subtropical forests
Abstract: The rapid urbanization and industrialization have increased global atmosphere nitrogen ( N) deposition year by year, and the N deposition amount in tropical and subtropical areas is higher than the global average value. However, majority of the soil from tropical and subtropical forests is almost N saturation. The elevated N deposition will continuously enhance the input of active N into soil, which would easily induce soil N excess and further destroy N cycling balance of the entire forest ecosystem. The tropical and subtropical areas in our country are characterized by rapid economic development, and the increase of N deposition has caused the ecological problems such as soil nutrients imbalance as well as forest degradation. Therefore, the responses and adaptive mechanisms of forest soil N cycling to N atmosphere deposition have
氮沉降对杉木人工林土壤有机碳矿化和土壤酶活性的影响_百解析

2期沈芳芳等:氮沉降对杉木人工林土壤有机碳矿化和土壤酶活性的影响527 [ 48] Liu J G, Zhang W, Li Y B, Sun Y Y, Bian X M. Effects of longterm continuous cropping system of cotton on soil physicalchemical properties and 2009 , 42 ( 2 ): 725-733. activities of soil enzyme in Oasis inXinjiang. Scientia Agricultura Sinica,[ 49] Carreiro M M,Sinsabaugh R L,Repert D A,Parkhurst D F. Microbial enzyme shifts explain litter decay responses to simulated nitrogen deposition. Ecology, 2000 , 81 ( 9 ): 2359-2365.[ 50]Gallo M,Amonette R,Lauber C,Sinsabaugh R L,Zak D R. Microbial community structure and oxidative enzyme activity in nitrogenamended north temperate forest soils. Microbial Ecology, 2004 , 8 ( 2 ): 218-229.[ 51] DeForest J L,Zak D R,Pregitzer K S,Burton A J. Atmospheric nitrate deposition,microbial community composition,and enzyme activity in northern hardwood forests. Soil Science Society of America Journal, 2004 , 68 ( 1 ): 132-138.[ 52] Zeglin L H,Stursova M,Sinsabaugh R L,Collins S L. Microbial responses to nitrogen addition in three contrasting grassland ecosystems. 2007 , 154 ( 2 ): 349-359. Oecologia,[ 53] Frey S D,Knorr M,Parrent J L,Simpson R T. Chronic nitrogen enrichment affects the structure and function of the soil microbial community in temperate hardwood and pine forests. Forest Ecology and Management, 2004 , 196 ( 1 ): 159-171.[ 54] Debosz K,Rasmussen P H,Pedersen A R. Temporal variations in microbial biomass C and cellulolytic enzyme activity in arable soils:effects of organic matter input. Applied Soil Ecology, 1999 , 13 ( 3 ): 209-218.[ 55] Taylor J P,Wilson B,Mills M S,Burns R G. Comparison of microbial numbers and enzymatic activities in surface and subsoils using various techniques. Soil Biology and Biochemistry, 2002 , 34 ( 3 ): 387-401.[ 56] Wang G H,Jin J,Han X Z,Liu J D,Liu X B. Effects of different land management practices on black soil microbial biomass C and enzymes activities. Chinese Journal of Applied Ecology, 2007 , 18 ( 6 ): 1275-1280.[ 57] VásquezMurrieta M S,,FrancoHernández O,Govaerts B,Dendooven L. C and N mineralization and microbial biomass in heavymetal contaminated soil. European Journal of Soil Biology, 2006 , 42( 2 ): 89-98.参考文献:[9 ]李忠佩,张桃林,陈碧云.可溶性有机碳的含量动态及其与土壤有机碳矿化的关系.土壤学报, 2004 , 41 ( 4 ): 544-552.[ 10]王清奎, 2007 , 26 汪思龙,于小军,张剑,刘燕新.常绿阔叶林与杉木林的土壤碳矿化潜力及其对土壤活性有机碳的影响.生态学杂志,( 12 ): 1918-1923.[ 12]陈春梅,谢祖彬,朱建国.大气 CO2 浓度升高对土壤碳库的影响.中国生态农业学报, 2008 , 16 ( 1 ): 217-222.[ 16]周礼恺.土壤酶学.北京:科学出版社, 1989.[ 17]孟立君,吴凤芝.土壤酶研究进展.东北农业大学学报, 2004 , 35 ( 5 ): 622-626.[ 18]吴中伦,侯伯鑫.中国杉木栽培利用简史.林业科技通讯(专刊), 1995.[ 19]樊后保,黄玉梓.陆地生态系统氮饱和对植物影响的生理生态机制.植物生理与分子生物学学报, 2006 , 32 ( 4 ): 395-402.[ 20]樊后保,刘文飞,李燕燕,廖迎春,袁颖红,徐蕾.亚热带杉木( Cunninghamia lanceolata)人工林生长与土壤养分对氮沉降的响应.生态 2007 , 27 ( 11 ): 4630-4642.学报,[ 21]高春芬,樊后保,刘文飞.杉木人工林凋落物大量元素含量与通量对模拟氮沉降的响应.福建林学院学报, 2009 , 29 ( 3 ): 237-242.[ 26]鲁如坤.土壤农业化学分析方法.北京:中国农业科技出版社, 2000.[ 27]关松萌.土壤酶及其研究方法.北京:农业出版社, 1986.[ 38]王兴文,丁国安.中国降水酸度和离子浓度的时空分布.环境科学研究, 1997 , 10 ( 2 ):1-7.[ 39]王效科,白艳莹,欧阳志云,苗鸿.全球碳循环中的失汇及其形成原因.生态学报, 2002 , 22 ( 1 ): 94-103.[ 40] Willian D B,郑萧.落基山脉高山冻原生态系统对环境变化反应的生物控制.人类环境杂志, 2000 ,29 ( 7 ): 396-400.[ 41]杨万勤,王开运.土壤酶研究动态与展望.应用与环境生物学报, 2002 , 8 ( 5 ): 564-570.[ 43]宋学贵,胡庭兴,鲜骏仁,肖春莲.川南天然常绿阔叶林土壤酶活性特征及其对模拟 N 沉降的响应.生态学报,2009 ,29 ( 3 ): 1234-1240.[ 44]吕国红,周广胜,赵先丽,周莉.土壤碳氮与土壤酶相关性研究进展.辽宁气象, 2005 ,( 2 ): 6-8.[ 46]赵玉涛,李雪峰,韩士杰,胡艳玲.不同氮沉降水平下两种林型的主要土壤酶活性.应用生态学报, 2008 , 19 ( 12 ): 2769-2773.[ 47]涂利华,胡庭兴,张健,李仁洪,戴洪忠,雒守华,向元彬,黄立华.华西雨屏区苦竹林土壤酶活性对模拟氮沉降的响应.应用生态学 2009 , 20 ( 12 ): 2943-2948.报,[ 48]刘建国,张伟,李彦斌,孙艳艳,卞新民.新疆绿洲棉花长期连作对土壤理化性状与土壤酶活性的影响.中国农业科学,2009 ,42 ( 2 ): 725-733.[ 56]王光华,金剑,韩晓增,刘居东,刘晓冰.不同土地管理方式对黑土土壤微生物量碳和酶活性的影响.应用生态学报,2007 ,18 ( 6 ): 1275-1280. http: / / www. ecologica. cn。
《2024年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不断增加,氮沉降已成为全球环境变化的重要现象之一。
草原生态系统作为地球上的重要生态系统之一,其受到氮沉降的影响尤为显著。
本文以模拟氮沉降为研究对象,探讨了其对草原生态系统生产功能、群落结构与土壤呼吸的影响。
二、研究方法本研究采用模拟氮沉降的方法,通过在草原生态系统中施加不同浓度的氮肥,模拟不同强度的氮沉降。
同时,通过定期采集数据,对草原生态系统的生产功能、群落结构与土壤呼吸进行监测和评估。
三、模拟氮沉降对草原生态系统生产功能的影响1. 氮沉降对草原生物量的影响研究结果表明,在一定的氮沉降范围内,草原生态系统的生物量会随着氮沉降的增加而增加。
这是因为适量的氮沉降可以提供更多的营养元素,促进植物的生长和繁殖。
然而,过量的氮沉降则会导致生物量的减少,因为过量的氮会抑制植物的生长并破坏生态系统的平衡。
2. 氮沉降对草原生态系统多样性的影响研究发现,随着氮沉降的增加,草原生态系统的物种丰富度和多样性呈现先增加后减少的趋势。
适量的氮沉降可以促进一些适应性强的物种的生长和繁殖,从而增加物种的多样性。
然而,过量的氮沉降则会导致一些物种的消失,降低生态系统的物种多样性和稳定性。
四、模拟氮沉降对草原群落结构的影响1. 氮沉降对优势种群的影响研究发现,随着氮沉降的增加,某些适应力强的植物种群逐渐成为优势种群。
这些植物具有较高的氮利用效率和对环境的适应性,能够在高氮沉降环境下快速生长和繁殖。
然而,这也会破坏生态系统的群落结构,降低生态系统的稳定性。
2. 氮沉降对植物群落演替的影响模拟氮沉降对植物群落的演替过程也有一定影响。
在低氮沉降条件下,植物群落的演替过程较为缓慢且稳定;而在高氮沉降条件下,植物群落的演替速度加快,但稳定性降低。
这主要是由于过量的氮沉降改变了植物之间的竞争关系和生态系统的平衡状态。
五、模拟氮沉降对土壤呼吸的影响研究发现,模拟氮沉降对土壤呼吸具有显著影响。
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Acta Ecologica Sinica 35 (2015)35-43Impacts of nitrogen deposition on soil nitrogen cycle in forest ecosystems:A review氮沉降对森林生态系统土壤氮循环的影响综述Xiaomin Zhu a,b,Wei Zhang a,Hao Chen a,b,Jiangming Mo a,* 译者:肖敏珠,张伟,浩辰,蒋明莫a中国广东广州(510650)科学院华南植物园植物恢复与管理重点实验室b中国北京(100049)科学院大学摘要:在过去的几十年里,由于人类活动,例如:氮肥的施用、固氮作物的种植、大量化石燃料的燃烧,使得大气中氮元素的沉积增加了。
逐渐增多的氮的沉积已经成为森林生态系统中调节氮循环的一个重要因素。
森林生态系统可以通过生物和非生物作用来使一部分氮元素进入土壤,但是,当氮元素输入量超过土壤中的保留容量,氮的损失就会加剧氮的散发或淋洗。
通过酸化和富营养化,氮元素的过量输入已经来损害了森林生态系统的健康,从而导致欧洲和北美森林生态系统的生物多样性和森林生产力的下降。
目前,中国已成为世界上遭受氮元素沉积物影响最严重的三个国家之一。
氮元素沉积对中国森林生态系统的影响日益得到广泛的关注。
在有效的实验的基础上,我们检查了土壤中氮元素的循环和它们对大气中氮元素沉积的反应。
这是为了强化我们关于氮元素沉积对森林生态系统的土壤中氮循环影响的理解,并且为可持续的森林管理提供科学资料。
实验过程包括:(1)土壤氮循环过程及其控制变量。
该循环过程包括:生物固氮作用、分解作用、矿化作用、硝化作用、反硝化作用、氮氧化物散发和硝态氮的淋洗。
该过程的控制变量复杂并且相互作用。
这些变量仅有一个可能会影响土壤氮循环。
例如,碳氮比就是能控制生物固氮作用、分解作用、矿化作用、硝化作用和硝态氮淋洗的因素。
(2)研究方式以及当前研究的结果与氮的沉积对森林生态系统土壤氮循环影响的关系。
本次的研究方式包括:长期的模拟氮沉积实验、氮沉积梯度模式、屋面雨水方法和氮同位素追踪法。
氮沉积对土壤氮循环影响的不同取决于氮元素初始状态的不同和实验时间的长短。
在―氮受限制‖的森林中,氮沉积对土壤氮循环过程有积极影响的趋势,比如:加快了垃圾的分解速率和氮的矿化过程。
然而,这样的结果通常会出现在短时间的施肥试验中。
在一些长时间的施肥实验中,当森林的氮元素饱和时,其结果则是:它的消极影响会增加。
与―氮受限制‖的森林的温和部分相比,氮的沉积对―氮富足‖的热带森林有积极或中性作用的趋势。
例如:氮的沉积提高了热带森林的硝化作用。
(3)氮沉积对土壤氮循环影响可能的机制:通过变更森林基质的化学特性、生物量以及植物与微生物的群落合成物,则氮的沉积能影响土壤的氮循环。
(4)目前关于氮沉积对土壤氮循环影响的研究存在的问题和未来的研究需要:未来我们要深入研究:对于氮沉积在森林生态系统的土壤氮循环中的影响,局部的差异、森林类型的改变和碳氮的相互作用所起到的作用。
关键词:氮沉积,土壤氮素循环,森林生态系统目录1.土壤氮素循环过程 (36)1.1氮输入 (37)1.2土壤氮素转化 (37)1.3土壤氮素产量 (37)2.氮沉积在森林土壤氮素循环作用中的研究方法 (38)3.氮沉积对森林土壤氮循环的影响 (38)3.1氮沉积对氮输入的影响 (38)3.1.1氮沉积对生物固氮的影响 (38)3.1.2氮沉积对凋落物分解和养分动态变化的影响 (38)3.2氮沉积对土壤氮素产量的影响 (40)3.3氮沉积对土壤氮素转化的影响 (40)4.氮沉积对土壤氮素循环影响的机制研究 (40)4.1改变凋落物和森林基质的化学性质 (40)4.2改变微生物群落的活性和组成 (41)4.3改变植物生物量和群落结构 (41)5.问题与展望 (41)5.1区域差异 (41)5.2林型变化 (41)5.3研究的局限性 (41)5.4碳,氮,磷之间的关系 (42)致谢 (42)引用 (42)土壤中氮量占森林生态系统中总氮量的90%。
土壤中的氮循环是决定生态系统氮循环和呼吸率的一个重要组成部分[1,2],森林土壤氮素循环包括三个过程,如输入、转换和输出。
这些过程包括:生物固氮,凋落物分解,氮矿化,硝化,反硝化,氮氧化物排放和硝态氮的淋洗[1]。
森林生态系统土壤中的氮主要来自生物固氮和分解,无需或者较少受人为干扰。
氮素在植物、微生物、土壤有机质和矿物质中转移,在这些生态系统少有氮素损失[2,3]。
然而,由于施肥、固氮植物的栽培,化石燃料和生物质燃烧,氮沉积量在过去的几十年中升高。
[ 4 ]。
Galloway等人预测到2050年全球氮沉降将达到200 kg N hm-2year-1,成为森林中氮输入的主要模式。
森林生态系统中生物和非生物机制的土壤能保留部分的沉积氮,如植物吸收、微生物固定化,土壤阳离子交换和土壤有机质的吸收[6,7]。
但当森林生态系统达到―饱和‖,植物和微生物则不能累积过多的氮[ 8 ]。
在这一点上,氮通过浸出和氮氧化物排放引起水污染和温室气体排放增加,导致生态破坏[9,10]。
在温带和热带森林的许多研究中,过量的氮输入改变了森林生态系统的结构和功能。
例如,氮沉降可能打破元素平衡的植物的生长,土壤酸化减少生物多样性,并在最严重的情况导致森林退化[11,12]。
氮沉降引起的生态环境问题日益受到人们的关注。
氮沉降对温带地区森林生态系统的影响早在1980年以前就已有研究,例如欧洲氮饱和实验和森林生态系统实验(实验性管理)[13,14]。
在美国,研究基地成立于马萨诸塞州的哈佛森林,缅因州的熊溪流域和佛蒙特州的太阿斯卡特尼森林,[15,16]。
这些研究基地提出了有限的森林氮沉降的影响及相关机制的研究。
随着热带地区的氮沉降增多,氮沉降对热带森林生态系统的影响受到广泛关注。
目前,在许多热带地区都成立了长期研究基地,如夏威夷、哥斯达黎加、波多黎各、厄瓜多尔和巴拿马。
这些基地的研究使我们对热带森林生态系统中氮沉积的结构和功能的沉积影响有了认识。
原位土芯孵化、离子交换树脂及同位素示踪技术被用来研究土壤氮库和土壤通量研究中的大小.最近,中国已经成为世界上遭受氮沉降最严重的4个地区之一。
在中国,平均氮沉降率从1960年的13.2kg N hm-2yera-1增加到2000年的21.1kg N hm-2year-1[ 22 ]。
氮沉积速率在中国东南部达到30-50kg N hm-2year-1,而这些速率均高于欧洲和美国氮沉降峰值。
这意味着大量的氮通过沉降将运输到森林[ 23 ]。
然而,氮沉降对森林生态系统的影响的评估直到2003年中国第一个研究基地在华南鼎湖山建立才被注意[ 9 ]。
之后,在中国其他热带地区(福建、重庆、四川进行,等)和温带地区(长白山)也建立了研究基地[ 23 ]。
然而,我们对土壤氮循环的反应和氮转化在森林生态系统中沉积的了解仍然有限。
有两个氮沉降对生态系统的影响的回顾总结:前者只集中在土壤氮素转化过程(矿化、硝化和反硝化)[ 2 ];后者主要集中在农业生态系统和非农业生态系统之间氮沉降对氮池和氮循环的不同影响,而不提相关机制[ 24 ]。
在本文中,我们回顾了土壤氮循环的过程和它们的反应在温带和热带森林的大气氮沉降的基础上的现有文献。
我们还讨论了氮沉降对土壤氮循环影响的可能机制,目的是提高我们对氮沉降对森林生态系统土壤氮循环的影响,为森林可持续经营提供科学依据。
1.土壤氮素循环过程土壤氮循环是森林生态系统氮循环的重要组成部分。
也是生态系统氮循环最重要、最活跃的过程[ 1,2 ]。
森林生态系统的土壤氮循环构成了三个过程,如投入、转化和产出。
这些过程包括:生物固氮,凋落物分解,氮矿化,硝化,反硝化,氮氧化物排放和浸出.1.1氮输入生物固氮是一个过程,固氮微生物将大气中的氮气(N2)通过固氮酶转化成氨[ 25 ]。
在人类活动的情况下,生物固氮是活性氮的主要来源,提供约90-130 Tg N year-1[ 26 ]。
根据固氮微生物和其他生物的关系,固氮菌可分为三种类型:共生固氮菌(根瘤菌),非固氮菌(自由N-毒贩,蓝藻)和丝状放线菌(固氮微生物共生自生或与一些非豆科植物的维管束植物种类)[ 27 ]。
总的来说,固氮菌共生的植物的固氮率最高[ 27 ]。
在这种共生关系,固氮是由植物的营养和利用植物作为碳源,同时返回固定植物根系分泌物和凋落物分解[ 1,27 ]。
高矿物在土壤中的氮库中很多,总结研究发现在热带雨林大部分与固氮根瘤共生细菌固氮率15-36 kg N hm-2year-1。
此外,在凋落物和土壤中自由生活的微生物也有助于大量的氮通过生物固氮固定在热带生态系统[28,29]。
热带森林中的生物固氮率相似或比估计的温带森林甚至更高(7–27 kg N hm-2year-1)[ 27 ]。
霍尔顿等人[ 30 ]表明,生物固氮在温带森林植物生长提供氮,但生物固氮在热带森林的高利用率需要维持土壤酶的生存(特别是磷酸酶)获得磷(P)或其他限制性营养物质。
植物吸收的养分(90%以上的氮、磷,60%的其他矿物元素)主要来源于许多森林生态系统的凋落物分解。
在一定程度上,凋落物分解率决定了森林生态系统的养分循环和土壤氮素有效性[ 31 ]。
由于微生物分解有机质(从植物、动物、微生物)过程中,氮和磷是在胞外酶的作用下溶解性有机物(DOM)释放的。
然后溶解性有机物矿化成矿物形式被植物和微生物利用[ 1 ]。
物理环境,基质的数量和质量,微生物群落特征是影响森林凋落物分解的因子[ 32]。
在全球和区域尺度上,气候条件(温度、降水等)是控制分解的关键因素,而凋落物质量(碳和氮含量、木质素含量、碳氮比、凋落物分解等)限制在局部尺度。
凋落物的碳氮比,氮磷比和木质素碳比被认为是预测凋落物分解及养分动态的因子[33,34].1.2.土壤氮素转化绝大多数土壤氮素储存在死亡的有机物中,可以由天然森林生态系统中的微生物将不溶性有机氮转化为溶解有机氮。
为了解除限制,微生物使用碳骨架支持生长和维护他们的能源需求分解溶解性有机氮,并分泌NH4+进入土壤[ 1 ]。
这个过程被称为氮矿化或氨化作用[ 1 ].绝大多数土壤氮素储存在死亡的有机物中,可以由不溶性有机氮转化为天然林生态系统中的微生物溶解有机氮。
为了解除限制,微生物分解不使用C骨架支持生长和维护他们的能源需求,并分泌NH4+进入土壤[ 1 ]。
这个过程被称为氮矿化或氨化作用[ 1 ]。
部分铵根离子被植物吸收,被微生物固定,或被粘土矿物吸收。
其他部分的铵根离子氧化成NO2-,然后通过硝化细菌生成NO3-。
从硝酸铵到硝酸盐的转化称为硝化作用[ 1 ]。