全球气候变化背景下极端降水事件频发将会影响半干旱草原土壤氮(N)的转化过程, 但土壤氮转化关键过程如何响应降水变化及其总氮矿化速率对不同降水水平的敏感性尚不清楚。该研究依托中国北方草原全球变化联网试验平台的草甸草原, 典型草原和荒漠草原3种草原类型, 采用15N库稀释法, 测定了土壤总氮矿化速率(GNM)、土壤总硝化速率(GN), 以及相关的生物(微生物生物量碳含量、氮含量、地下生物量(BGB))、非生物(土壤温度(ST)、土壤含水量(SWC))和土壤底物(土壤铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3—N)、可溶性有机碳、氮含量)指标。结果表明: 不同类型草原GNM存在显著差异, 从高到低依次是草甸草原((3.284 ± 0.613) mg·kg–1·d–1)、典型草原((1.370 ± 0.167) mg·kg–1·d–1)和荒漠草原((0.724 ± 0.216) mg·kg–1·d–1)。增减50%的降水对3种草原土壤GNM和GN没有产生显著影响。典型草原和荒漠草原土壤GNM和GN对减少降水的敏感性显著高于降水增加的敏感性, 而草甸草原土壤GNM和GN的敏感性在增减降水间无显著差异。结构方程模型(SEM)分析揭示了土壤水分是影响土壤GNM的主要因子。以上结果表明短期的极端降水对中国北方3种重要草原土壤GNM和GN没有产生显著影响, 但改变了其对降水变化的敏感性。未来极端降水事件增加如何影响陆地生态系统土壤N的转化过程尚需进行长时间尺度, 大空间格局的系统研究

樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)是北方风沙区生态环境建设中重要常绿乔木树种。该研究旨在揭示樟子松人工林地下真菌群落构建模式, 以期深化对“樟子松-真菌”互馈调节关系的理解, 并为樟子松人工林可持续经营管理提供微生物视角下的理论基础。该研究以呼伦贝尔沙地不同林龄(26 a、37 a和46 a)樟子松人工林为研究对象, 探究其不同生态位(根系、根际土壤和非根际土壤)下真菌多样性和群落组成时空动态特征, 并阐明其构建模式。主要结果有: (1)林龄和生态位对樟子松人工林地下真菌多样性有显著影响。地下真菌群落丰富度和多样性指数均值排序为46 a > 26 a > 37 a, 随林龄增加群落间相异性逐渐增加; 地下真菌群落丰富度、多样性指数和相异性指数均呈现非根际土壤真菌(NRhSF) >根际土壤真菌(RhSF) >根内真菌(RAF)。(2)樟子松人工林地下真菌属于14门592属。26 a、37 a和46 a人工林地下真菌分别包含3、1和5个丰富属, 均具有内生真菌或外生菌根真菌的共生能力; RAF、RhSF和NRhSF分别包含3、8和5个丰富属, 被孢霉门(Mortierellomycota)和腐生营养型真菌占比逐渐增加。(3)樟子松人工林地下真菌主要构建过程为扩散限制(63.54%), 其次是生态漂变(22.06%)和同质选择(12.90%)。林龄与地下真菌群落呈显著正相关关系; 影响RAF、RhSF和NRhSF的主要土壤因子分别为土壤全磷含量(RAF)、全氮含量和全磷含量(RhSF)以及土壤有机质含量(NRhSF)。研究结果表明, 樟子松人工林地下真菌多样性和群落组成在不同林龄和不同生态位存在时空异质性, 随机性过程主要由扩散限制主导, 确定性过程是宿主选择和环境过滤共同作用的结果。

在养分受限的农牧交错带盐渍化草地, 农业施肥诱导的氮输入增加和土地利用方式的改变通常会使土壤可利用养分发生变化, 进而影响植物净初级生产力。然而, 受年际降水量的影响, 植物净初级生产力对氮添加与刈割的响应是否随降水量的改变而变化, 仍存在很大的不确定性。因此, 该研究以中国北方农牧交错带盐渍化草地为研究对象, 依托山西右玉黄土高原草地生态系统国家定位观测研究站的氮形态与刈割试验平台, 实验设置了包括对照和模拟氮沉降实验中常用的两种氮化合物(硝酸铵和尿素), 并交叉刈割与不刈割处理, 共6个处理, 研究植物净初级生产力对氮添加与刈割的响应。研究结果表明: (1)无论在刈割还是非刈割处理下, 短期硝酸铵和尿素添加均显著提高了土壤中无机氮含量, 进而提高了植物地上(ANPP)、地下(BNPP)及总净初级生产力(NPP); (2) ANPP、BNPP、NPP、无机氮含量及土壤含水量表现出明显的年际差异, 具体表现为在湿润年(2018)年显著高于干旱年(2017); (3)短期氮添加与年份的交互作用对NPP有显著影响。在湿润年, 氮添加对NPP的正效应显著高于干旱年, 这主要与土壤氮水的协同效应有关; (4)刈割降低了NPP, 且与年份的交互作用对BNPP/ANPP有显著影响; 在干旱年, 刈割整体降低了BNPP/ANPP, 然而, 在湿润年, 这种负效应逐渐减弱, 甚至转变为正效应。这些结果强调了自然降水量在调控农牧交错带盐渍化草地净初级生产力对人为干扰的响应中发挥着至关重要的作用, 也进一步说明农牧交错带盐渍化草地生态系统受氮和水的共同限制

全球变化背景下, 地下生态过程的变化已成为生态学领域关注的热点问题之一。菌根是植物根系与菌根真菌形成的共生体。作为与树木相关的两种菌根真菌, 丛枝菌根和外生菌根真菌广泛分布于陆地生态系统中, 且在形态和功能上存在显著差异。根系分泌物作为植物与土壤进行物质能量交换和信息传递的重要媒介, 在土壤碳动态变化中发挥着重要作用。不同菌根类型树种能够通过根系分泌物不断地调整有机质输入数量和化学组成来积极响应环境变化, 影响森林生态系统养分动态及循环过程。而目前对不同菌根类型树种根系分泌物的组成和功能、变化规律及对植物与土壤的影响机制尚未明确。为此, 该文围绕目前该领域国内外的前沿动态, 针对不同菌根类型树种的根系分泌物特征、影响机制及其根际效应进行了综述, 以期为不同菌根类型树种的根系分泌物对全球变化的响应和适应机制研究提供参考。此外, 还提出了未来需要深入研究的方向: (1)加强对不同菌根类型树种根系分泌物的系统性研究; (2)加强菌根类型与其他环境因子耦合对根系分泌物的影响机制研究; (3)利用更加精准的技术手段, 以全面深入地了解不同菌根类型树种根系分泌物特征的变化; (4)从植物生理和代谢角度深入揭示不同菌根类型树种根系分泌物的影响机理; (5)对不同菌根类型树种开展长期动态监测和模拟实验, 预测其根系分泌物对土壤生态过程的影响。

干旱打破树木的碳平衡过程是诱发树木干旱死亡的主要因素之一, 这一过程可能受到土壤养分(如氮)有效性的调控。然而, 氮添加对树木干旱响应过程中地上-地下部分碳和氮利用、各器官碳氮耦合关系的影响仍不清楚。该研究通过为期两年的微宇宙实验, 在第一个生长季对无梗花栎(Quercus petraea)进行氮添加处理, 随后在第二个生长季进行干旱处理, 并在干旱前进行15N标记、干旱中进行13C标记, 双标记后经过连续3次破坏性取样研究氮添加对无梗花栎响应持续干旱过程中碳氮分配动态的影响。主要研究结果: 1)前期氮添加促进了无梗花栎地上部分光合碳和氮分配, 也促进了根系氮吸收, 改变了植株地上-地下新吸收碳和氮的关系, 降低了各器官非结构性碳水化合物(NSC)含量; 2)干旱对无梗花栎地上-地下碳氮分配过程、各器官碳和氮关系的影响较小, 但降低了各器官NSC含量; 3)干旱第40–73天过程中, 前期氮添加下的无梗花栎表现出将吸收的氮素和光合碳逐渐往地下器官转移的趋势。综上, 无梗花栎通过调控自身对碳和氮的利用策略, 具有较好的干旱适应能力, 而前期氮添加很可能会增加无梗花栎的干旱敏感性。

摘 要 【目的】植物性系统是影响植物交配、遗传、进化与物种分布的重要繁殖特征，根据花器官雌蕊与雄蕊分布位置不同，可将性系统分为两性花、雌雄异株与雌雄同株。【方法】本文以戴云山不同海拔(900-1600 m)森林群落为研究对象，分析木本植物性系统数量特征的海拔梯度变化，采用Mantel相关性探讨性系统与环境因子之间的相关关系。【主要结果】1.样地内共有木本植物85种，其中两性花植物49种(57.6%)，雌雄异株植物26种(30.6%)，雌雄同株植物10种(11.8%)。2.随着海拔升高，两性花与雌雄异株植株数显著增加，两性花与雌雄异株物种比例无明显变化，雌雄同株植株数与物种比例显著下降。3.随海拔升高，性系统Shannon-Wiener多样性指数与Pielou均匀度指数总体下降，Simpson优势度指数无明显变化。4.土壤有效磷与土壤温度是驱动木本植物性系统数量特征海拔梯度变化的最重要因子。综上，戴云山木本植物性系统数量特征沿海拔梯度存在显著差异，性系统的海拔分布对环境变化高度敏感，表明植物通过调节性系统组成适应环境变化，从而确保种群持续生存和繁衍。