周正虎
- 作品数：12 被引量：211H指数：8
- 供职机构：东北林业大学更多>>
- 发文基金：长江学者和创新团队发展计划国家科技支撑计划国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：农业科学生物学更多>>
- 长期氮添加对落叶松和水曲柳人工林土壤碳、氮、磷含量和胞外酶活性的影响被引量：3
- 2022年
- 【目的】氮(N)沉降速率的持续增加影响着森林生态系统的物质循环。本研究旨在探讨长期N添加对两种人工林土壤微生物生物量和胞外酶活性的影响。【方法】基于黑龙江帽儿山森林生态系统国家野外科学观测研究站落叶松(Larix gmelinii)和水曲柳(Fraxinus mandshurica)人工林的长期(16年)N添加[N添加速率为10 g/(m^(2)·a)]试验,测定对照和N添加处理样地土壤的碳(C)、N、磷(P)各组分含量、微生物生物量以及C、N、P循环相关的胞外酶活性。【结果】长期N添加显著增加了两种人工林无机N含量,但降低了两种人工林微生物生物量C、N含量。N添加抑制了水曲柳人工林β-葡萄糖苷酶、过氧化物酶和酚氧化酶活性,但对落叶松人工林的这些C分解酶活性的抑制作用不显著。回归分析进一步发现微生物生物量、β-葡萄糖苷酶、过氧化物酶和酚氧化酶均随着土壤pH的降低而显著降低。几丁质酶活性在落叶松人工林中对N添加呈现负响应,却在水曲柳人工林中对N添加呈现正响应。然而,N添加均未显著改变两种人工林的磷酸酶活性、总有机C,以及酸水解法划分的C组分、全N、全P和有效P含量。【结论】长期N添加主要通过土壤酸化途径改变落叶松和水曲柳人工林土壤微生物生物量和酶活性,而N添加对胞外酶活性的影响因树种而异,这可能与两个树种的不同凋落物质量和菌根类型有关。N添加对土壤微生物和C分解酶活性的抑制作用并没有显著增加土壤C含量和改变C组分,其内在机制需要未来从土壤有机C的形成和稳定性方面进行揭示。
- 赵凯歌周正虎金鹰王传宽
- 关键词：落叶松水曲柳人工林胞外酶
- 木本植物木质部栓塞修复机制:研究进展与问题被引量：20
- 2016年
- 维持木本植物体内长距离的水分运输对于植物生存、生长和发育非常重要,但因水分在木质部张力状态下处于亚稳定状态而易发生空穴化和栓塞,导致水力导度降低、生产力下降、甚至植物死亡。面对水分胁迫诱导的空穴化,植物可通过形成抵抗空穴化的解剖结构降低栓塞发生频率,或(和)通过活跃的代谢修复栓塞,其中对木质部栓塞及其修复的发生频率、条件、机制等的认识仍有很大分歧。为此,该文首先综述了木质部栓塞修复过程及时间动态、木质部栓塞形成及修复的发生频率。然后,总结了木质部导管"新的再充水"栓塞修复过程中的4种主要假说:(1)渗透调节假说;(2)反渗透调节假说;(3)韧皮部驱动再充水假说;(4)韧皮部卸载假说。在此基础上,比较了针叶树种和木本被子植物木质部栓塞形成与修复的差异,并分析了木质部栓塞阻力与修复能力之间的权衡关系。最后,提出了木本植物木质部栓塞与修复研究的4个优先研究问题:(1)改进木质部栓塞测定技术;(2)验证"新的再充水"栓塞修复机制假说及引发木质部再充水的信号;(3)阐明木质部栓塞与修复特性的树种间差异及其可能的权衡关系;(4)加强碳代谢和水通道蛋白表达与木质部栓塞及其修复关系的生理生化研究。
- 金鹰王传宽周正虎
- 关键词：木质部栓塞
- 土地利用变化对东北温带幼龄林土壤碳氮磷含量及其化学计量特征的影响被引量：49
- 2015年
- 土地利用方式的改变打破森林生态系统原有的碳氮磷平衡,从而显著地影响森林生态系统的生物地球化学循环过程。以地段相邻、林龄相同(10年生)、原始植被一致但土地利用方式不同(无土壤翻动的天然次生林[NS]、间作大豆而土壤翻动中等的人工林[MS]、间作人参而土壤翻动严重的次生林[SS])的温带幼龄林为对象,探索土地利用变化对土壤碳、氮、磷含量及相互关系的影响。结果显示:(1)土地利用方式显著改变表层和深层土壤碳含量,各土壤层次碳含量均呈现NS>MS>SS;而氮含量仅在0—20 cm具有显著性差异(P<0.05);不同土地利用类型之间磷含量无显著差异(P>0.05);表明碳氮磷对土地利用变化敏感程度不同。(2)SS土壤碳氮比(C/N)和碳磷比(C/P)低于NS和MS,而NS和MS之间C/N和C/P因土壤层次而异。不同土壤层次氮磷比(N/P)均随土壤翻动强度的增加而显著减小(NS>MS>SS,P<0.05),且随土层加深而降低;表明N/P相对于C/N和C/P可能对土地利用变化具有更优生态指示功能。(3)土地利用变化显著改变土壤碳-氮、碳-磷、氮-磷的耦合关系。土壤碳-氮(C-N)之间存在极显著(P<0.001)的线性关系,其中3种土地利用方式的土壤C-N关系的斜率差异不显著(P=0.458,共同斜率为11.1),但截距差异显著(P<0.001)。结合本地区和全球文献数据分析指出,森林土壤碳氮关系既有大尺度上的普适性,又有小尺度上对土地利用方式响应的局域分异性。
- 周正虎王传宽张全智
- 关键词：土地利用变化生物地球化学
- 微生物对分解底物碳氮磷化学计量的响应和调节机制被引量：50
- 2016年
- 微生物分解者的生存和生长策略、群落结构和功能会随着底物化学计量特征而改变,从而强烈地影响底物的分解速度和元素的周转速率,进而影响生态系统的功能过程。深入理解微生物生理代谢活动和群落结构与陆地生态系统过程之间的联系及其对全球变化的响应和反馈机理是生态学和全球变化生物学领域值得关注的重大科学命题。该文基于生态化学计量学理论和代谢理论,首先介绍微生物在陆地生态系统碳氮磷循环中的作用;然后综述微生物对分解底物化学计量变异性的响应和调节的4种主要机制:(1)调整微生物自身化学计量特征;(2)调整微生物群落结构;(3)产生特定的胞外酶以获取受限制的资源;(4)改变碳氮磷元素利用效率。最后,通过分析当前研究不足,提出该领域亟需关注的科学问题有:(1)综合阐明微生物对底物化学计量变化响应的各种机制及其相对重要性;(2)探索全球变化对微生物驱动的碳氮磷循环的影响;(3)探索微生物对底物化学计量变化适应对策的时空变化。
- 周正虎王传宽
- 关键词：土壤微生物生物地球化学循环养分利用效率
- 养分添加和次生演替对土壤微生物的影响
- 土壤微生物作为陆地生态系统的主要分解者，其生存和生长策略、群落结构影响土壤有机质的分解以及碳(C)、氮(N)、磷(P)等元素的循环，进而影响生态系统的功能。与传统的植物及群落生态学相比，微生物生态学研究因微生物个体微小、...
- 周正虎
- 关键词：土壤微生物次生演替
- 文献传递
- 东北地区大秃顶子山土壤-微生物-胞外酶C:N:P化学计量特征沿海拔梯度的变化被引量：12
- 2019年
- 海拔变化导致温度、水分、植被等条件的改变会显著影响土壤碳(Csoil)、氮(Nsoil)、磷(Psoil)含量及其化学计量特征,土壤微生物如何通过调整自身生物量和胞外酶化学计量特征进行适应仍不明确。为了研究海拔梯度变化对土壤微生物生物量和胞外酶活性的影响,探索土壤-微生物-胞外酶C:N:P化学计量特征间的协变性,该文以黑龙江省雪乡大秃顶子山800、1100、1600和1700 m分布的典型生态系统(针阔混交林、针叶林、岳桦林和草地)为研究对象,测定其Csoil、Nsoil、Psoil含量,微生物生物量C(Cmic)、N(Nmic)、P(Pmic)含量,以及微生物获取C(β-1,4-葡萄糖苷酶,BG),N(几丁质酶,NAG),P(酸性磷酸酶,AP)资源的相关胞外酶活性。结果表明:(1)海拔梯度变化对Csoil和Cmic含量没有显著影响;不同海拔间土壤和微生物生物量N、P含量存在显著差异。(2)BG和NAG活性随着海拔的升高呈现显著降低趋势,表明海拔升高导致的温度降低抑制了微生物的活性。(3)海拔对土壤C:N、微生物C:N:P以及胞外酶C:N:P均具有显著影响。胞外酶C:N:P随着微生物与土壤间C:N:P化学计量不平衡性(土壤C:N:P与微生物C:N:P的比值)的增加而逐渐降低。微生物可以通过调整自身生物量以及胞外酶C:N:P适应土壤化学计量特征的变异,该结果支持了微生物的资源分配理论。
- 殷爽王传宽金鹰周正虎
- 关键词：微生物活性海拔胞外酶
- 抚育间伐对长白落叶松人工林土壤碳、氮及其组分的影响被引量：27
- 2019年
- 抚育间伐作为重要的森林经营措施之一,能够改变林分结构和稳定性,进而影响森林生态系统的生物地球化学循环.然而,抚育间伐对森林土壤碳、氮循环的影响程度如何尚不明确,尤其缺少长期试验结果报道.本研究以黑龙江省孟家岗林场经过4种不同强度和频度的抚育间伐处理后的60年生长白落叶松人工林为研究对象(4次低强度的间伐,LT4;3次中等强度的间伐,MT3;2次高强度间伐,HT2;不进行间伐的对照,CK),从酸水解法划分土壤碳、氮库(活性碳、氮库Ⅰ,活性碳、氮库Ⅱ和惰性碳、氮库)的角度研究了抚育间伐对长白落叶松人工林土壤总有机碳、全氮的影响机制.结果表明:抚育间伐显著增加了土壤有机碳和全氮含量,增幅分别高达48.7%～50.3%和28.9%～42.7%.抚育间伐均增加了3种碳、氮组分的含量,而增加的程度因碳、氮组分和抚育间伐措施的不同而异.与活性碳库Ⅰ和活性碳库Ⅱ的增加程度相比,惰性碳库的增加程度最大,LT4、MT3和HT2处理下惰性碳库分别增加71%、69%和75%.此外,抚育间伐也显著增加了惰性碳占土壤总有机碳的比例.LT4显著提高了土壤微生物生物量碳、氮含量和微生物熵,而MT3和HT2对微生物生物量碳、氮和微生物熵却无显著影响.抚育间伐可能通过产生较多的粗木质残体于土体中,增加土壤木栓质和木质素等顽固组分的输入,进而导致土壤惰性碳含量增加,降低有机质的分解,最终导致土壤有机碳增加.
- 周焘王传宽周正虎孙志虎
- 关键词：落叶松人工林间伐微生物生物量
- 帽儿山地区不同土地利用方式下土壤-微生物-矿化碳氮化学计量特征被引量：13
- 2017年
- 土地利用方式的变化导致土壤碳氮含量及其化学计量关系的变化,然而土壤微生物化学计量及其驱动的碳氮矿化过程如何响应这种变化仍不明确。以帽儿山地区天然落叶阔叶林、人工红松林、草地和农田4种不同土地利用类型为对象,测定其土壤有机碳(C_(soil))、全氮(N_(soil))、微生物生物量碳和氮(C_(mic)和N_(mic))、土壤碳和氮矿化速率(C_(min)和N_(min)),旨在比较不同土地利用方式对土壤、微生物碳氮化学计量特征及矿化速率的影响,探索土壤-微生物-矿化之间碳氮化学计量特征的相关性,揭示微生物对土壤碳氮化学计量变化的响应和调控机制。结果显示:C_(soil)、N_(soil)、C_(mic)、N_(mic)和C_(min)均呈现天然落叶阔叶林>人工红松林>草地>农田,而天然落叶阔叶林和草地的N_(min)显著高于人工红松林和农田。土地利用方式显著影响土壤和微生物碳氮比(C∶N_(soil)和C∶N_(mic)),均呈现农田最高。不同土地利用方式的数据综合分析发现:碳氮矿化速率比与C∶N_(mic)呈负相关,而和微生物与土壤碳氮化学计量不平衡性(C∶N_(imb))显著正相关。单位微生物生物量的碳矿化速率(qCO_2)随着C∶N_(mic)的增加而降低,而单位微生物生物量的氮矿化速率(qAN)随着C∶N_(mic)的增加而增加。C∶N_(imb)与qCO_2正相关,与qAN负相关。以上结果表明,微生物会通过改变自身碳氮化学计量、调整碳氮之间相对矿化速率,以适应土地利用变化导致的土壤碳氮及其化学计量的变异性,以满足自身生长和代谢的碳氮需求平衡。
- 周正虎王传宽
- 关键词：化学计量碳矿化氮矿化土地利用变化
- 东北温带森林20种乔木树种叶片干旱容忍性特征被引量：2
- 2022年
- 全球范围内干旱频率和强度的增加严重影响树木生长,甚至导致森林大面积死亡。压力-容积(PV)曲线能够反映树木对干旱的容忍能力,但在局域尺度上尚未确定哪个PV曲线参数具有最优指示性。通过测定东北温带森林20种主要树种(包括16种被子植物和4种裸子植物)的PV曲线性状,包括质壁分离时的相对含水量(RWC_(tlp))、失膨点叶水势(TLP)、饱和含水时的叶渗透势(π_(0))、细胞弹性模量(ε)、叶水容(C_(leaf))及叶结构性状(比叶面积和叶密度),研究局域尺度上叶片耐旱性的最佳指示性状,并分析叶片PV性状与结构性状间的相关性。结果表明:被子植物的RWC_(tlp )显著大于裸子植物,但其C_(leaf )显著小于裸子植物,这表明用RWC_(tlp)和C_(leaf)可以指示东北温带森林不同功能型树种间耐旱性的大小。在被子植物中,TLP和π_(0)与叶密度呈显著负相关,且均与比叶面积呈显著正相关;而ε与比叶面积呈显著负相关。然而,裸子植物PV曲线性状与叶结构性状之间呈现与被子植物完全相反的趋势。裸子植物与被子植物树种之间PV曲线性状与叶结构性状关系的差异,可能归因于二者采取不同的干旱响应和适应策略。
- 王乐乐周正虎金鹰王传宽
- 关键词：压力-容积曲线耐旱性温带森林
- 土壤有机碳的稳定和形成:机制和模型被引量：8
- 2022年
- 土壤有机碳对自然气候解决方案的贡献可以达到25%,提高土壤碳储量是实现“碳中和”的重要途径。合理的土壤有机碳管理和精准的模型预测依赖于对土壤碳循环过程的清晰认识。然而,土壤有机碳的长期保存机制、来源和环境调控作用还不清楚。本文系统评述了土壤有机碳稳定(生化难分解性、矿物保护和团聚体保护)和形成(腐质化、微生物效率−基质稳定框架和微生物碳泵理论)的前沿理论和机制,在此基础上分析了目前土壤碳循环模型的发展(Century模型、微生物模型和微生物−矿物模型),并提出了未来试验和模型研究中亟需解决的关键科学问题。
- 周正虎刘琳侯磊
- 关键词：土壤有机碳土壤微生物群落
