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植物生态学报 2024年第5期48卷 541-560页

作者：常晨晖朱彪朱江玲吉成均杨万勤北京大学城市与环境学院生态研究中心地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871 台州学院生命科学学院浙江台州318000

森林粗木质残体主要包括倒木、枯立木、大枯枝、树桩和粗根等,它们是绝大多数森林生态系统的结构性成分,在全球碳循环和生物多样性保育等方面发挥着不可替代的作用。特别是近些年,极端高温、干旱、热带气旋等极端气候事件正在加速树木死... 详细信息

森林粗木质残体主要包括倒木、枯立木、大枯枝、树桩和粗根等,它们是绝大多数森林生态系统的结构性成分,在全球碳循环和生物多样性保育等方面发挥着不可替代的作用。特别是近些年,极端高温、干旱、热带气旋等极端气候事件正在加速树木死亡,改变森林粗木质残体形成的方式和分解过程,森林生态系统功能和稳定性也会受到深刻影响,生态学家对此也越来越重视。如今,生态学家通过野外观测和控制实验,围绕粗木质残体的分解特征、调控机制和分解过程中粗木质残体上的生物多样性开展了大量研究,促进了粗木质残体生态学的快速发展。该文首先汇总了最常见的用于森林粗木质残体分解过程的研究方法,并且描述了各研究方法适用的情景。其次,从形态、物理和化学性状方面探讨了粗木质残体的分解特征。然后,围绕着影响森林粗木质残体分解的控制因素,系统梳理和总结了已取得的研究结果。具体来说,粗木质残体分解主要受到基质质量、分解者和环境条件的调控,其中基质质量和分解者在样点尺度上影响着分解过程,基质质量对分解者群落有自下而上的调控作用,环境条件在区域或更大研究尺度上发挥主导作用。粗木质残体在分解的同时孕育了数量巨大、种类丰富的生物,主要类群包括苔藓类附生植物、细菌、真菌和无脊椎动物。无脊椎动物对森林粗木质残体的利用方式最为复杂,可能将其作为栖息地、掩蔽所、繁殖地、取食场所。附生植物的演替过程与分解时间正相关,但与腐烂程度联系不紧密,其他生物类群的演替则更多地受到基质质量的影响。由于以往的综述鲜有涉及不同结构组分(树皮和木质部)分解的研究进展,该文补充和探讨了树皮和木质部的分解特征和潜在的相互作用过程。由于粗木质残体分解缓慢的特点和研究方法的限制,目前许多机理的相关研究仍不够深入,该文围绕粗木质残体分解机制和生物多样性保育功能探讨了未来需要重点关注的研究内容及可能的研究方法。

关键词：分解速率树皮木质部分解时期功能性状大小效应

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氮磷添加对温带和亚热带森林土壤碳氮矿化的影响

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北京大学学报（自然科学版） 2022年第4期58卷 730-738页

作者：李瑞冯继广朱彪北京大学生态研究中心北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

选取黑龙江五营温带森林和福建武夷山亚热带森林两个站点,通过120天室内培养实验,探讨氮磷(NH_(4)NO_(3)和NaH_(2)PO_(4))添加对两种森林表层土壤(0~20 cm)碳氮矿化的影响。结果表明,氮添加通过降低土壤微生物的生物量及其碳氮比来降低... 详细信息

选取黑龙江五营温带森林和福建武夷山亚热带森林两个站点,通过120天室内培养实验,探讨氮磷(NH_(4)NO_(3)和NaH_(2)PO_(4))添加对两种森林表层土壤(0~20 cm)碳氮矿化的影响。结果表明,氮添加通过降低土壤微生物的生物量及其碳氮比来降低亚热带森林的土壤碳矿化,但对温带森林的土壤碳矿化没有显著影响;磷添加对两种森林的土壤碳矿化均没有显著影响。磷添加显著地增加温带森林的土壤净氮矿化,氮添加显著地降低温带森林的土壤净氮矿化,氮添加和磷添加均对亚热带森林的土壤净氮矿化没有显著影响。总体而言,可能由于养分可利用性和土壤性质的区别,温带森林和亚热带森林土壤碳氮矿化对氮磷添加的响应存在区别。

关键词：养分添加温带森林亚热带森林土壤微生物土壤碳氮矿化

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氮添加对亚热带常绿阔叶林土壤有机碳及土壤呼吸的影响

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北京大学学报（自然科学版） 2022年第3期58卷 517-525页

作者：苏梓锐曾发旭郑成洋地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京大学生态研究中心北京大学城市与环境学院北京100871

以福建省武夷山亚热带常绿阔叶米槠林为研究对象,开展氮添加实验。采用4个氮添加梯度(CK,N50,N100和N150,分别表示氮添加0,50,100和150 kg/(hm2·a))模拟自然氮沉降变化,探究氮添加对土壤有机碳及土壤呼吸的影响。结果表明,氮添加... 详细信息

以福建省武夷山亚热带常绿阔叶米槠林为研究对象,开展氮添加实验。采用4个氮添加梯度(CK,N50,N100和N150,分别表示氮添加0,50,100和150 kg/(hm2·a))模拟自然氮沉降变化,探究氮添加对土壤有机碳及土壤呼吸的影响。结果表明,氮添加对表层土壤(0~20 cm)总有机碳的影响不显著,对颗粒态有机碳(POC)和矿物结合态有机碳(MAOC)两种不同碳组分含量的影响不同。其中,N100和N150处理分别使土壤POC含量显著上升110.7%和147.9%(p1=0.024,p2<0.001);土壤MAOC含量则随氮添加量升高呈下降趋势,但差异不显著。土壤呼吸速率的年际波动呈单峰式,且在不同观测时间内,各样地土壤呼吸速率对氮添加的响应不同。通过土壤呼吸速率与土壤温度的拟合方程计算,得到2018—2020年CK,N50,N100和N150样地土壤呼吸年均碳排放量分别为1205.31,1191.56,1287.56和1128.61 g C/m^(2)。其中,N50样地与CK样地无显著差异,N100样地显著上升6.82%(p<0.001),N150显著下降6.8%(p<0.001),即N100可以促进土壤呼吸年碳排放,而N150对土壤呼吸年碳排放有抑制作用。

关键词：氮沉降亚热带常绿阔叶林土壤有机碳土壤呼吸

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四川康定折多山末次冰盛期古冰川重建及其气候意义

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冰川冻土 2022年第4期44卷 1119-1129页

作者：杨舒然杨玮琳韩业松杨彦敏李梦真崔之久刘耕年北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

折多山位于青藏高原东缘,地势上处于由高原面向高山峡谷的过渡区,古冰川遗迹保留较好。对折多山冰川地貌进行深入研究,对揭示青藏高原东缘地形演化与古气候变化的耦合机制具有重要意义。在野外考察的基础上,结合Google Earth遥感影像、... 详细信息

折多山位于青藏高原东缘,地势上处于由高原面向高山峡谷的过渡区,古冰川遗迹保留较好。对折多山冰川地貌进行深入研究,对揭示青藏高原东缘地形演化与古气候变化的耦合机制具有重要意义。在野外考察的基础上,结合Google Earth遥感影像、《中国第二次冰川编目》和DEM等资料,对折多山冰川地貌及其特征参数进行了识别、提取和计算。研究共识别出189条古冰川,覆盖面积为497 km^(2)。基于研究区已有年代学资料,本区冰川地貌主要为末次冰盛期(LGM)以来冰川作用遗存。恢复研究区LGM冰川平衡线高度(ELA),在西坡和东坡分别为4380 m和4110 m,相差270 m,揭示出分水岭东侧更有利于冰川发育。广泛发育的冰蚀湖、冰蚀基岩面、羊背石等,以及深切的冰川槽谷(U形谷)指示海洋性冰川作用特征;冰川作用正差、冰川朝向、冰蚀地貌的差异,揭示积累区地形条件和水汽来源对研究区冰川发育具有重要的影响。

关键词：青藏高原东缘折多山冰川地貌古气候

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长期氮添加对温带落叶阔叶林优势植物叶片次生代谢产物的影响

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植物生态学报 2024年第12期48卷 1576-1588页

作者：赵常提夏青霖田地陈冰瑞朱瑞德刘宵含俞果吉成均北京林业大学林木资源高效生产全国重点实验室北京100083 北京大学城市与环境学院生态研究中心地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

植物次生代谢产物(PSM)与植物的生长发育、抵御生物与非生物胁迫的能力密切相关,在植物对环境的适应策略中发挥至关重要的作用。然而,目前森林生态系统中植物叶片PSM如何响应长期氮添加尚不清晰,限制了对氮沉降背景下树木抗性及森林生... 详细信息

植物次生代谢产物(PSM)与植物的生长发育、抵御生物与非生物胁迫的能力密切相关,在植物对环境的适应策略中发挥至关重要的作用。然而,目前森林生态系统中植物叶片PSM如何响应长期氮添加尚不清晰,限制了对氮沉降背景下树木抗性及森林生态系统稳定性变化的理解。该研究基于连续12年的氮添加实验平台,选取了北京东灵山温带落叶阔叶林中的乔灌层优势植物,包括白桦(Betula platyphylla)林的优势植物白桦和毛榛(Corylus mandshurica),以及蒙古栎(Quercus mongolica)林的优势植物蒙古栎和大花溲疏(Deutzia grandiflora),旨在探究两种林型的土壤理化性质、4种植物的叶片酚类PSM(总酚、黄酮和单宁)含量及乔木生长对长期氮添加的响应。结果表明,白桦林土壤水分和养分含量均高于蒙古栎林;氮添加显著降低了白桦林的土壤pH和蒙古栎林的土壤含水量,并增加了蒙古栎林的土壤全磷含量。整体上,白桦林和蒙古栎林的优势植物的叶片酚类PSM含量对氮添加的响应并不一致,表现为白桦林呈上升趋势,而蒙古栎林则呈下降趋势,尤其是在高氮添加处理下较为显著。4种植物的叶片酚类PSM含量与叶片养分含量存在权衡关系,并受到土壤水分和养分的调控。此外,氮添加后,白桦的相对生长速率呈下降趋势,而蒙古栎则呈上升趋势。这些结果暗示氮沉降背景下不同林型差异化的养分分配及生长-抗性平衡策略。相较于白桦林,水分和养分相对贫瘠的蒙古栎林在长期氮沉降的影响下很可能较早出现脆弱性相关(如昆虫植食性水平增加,病原菌丰度上升等)的问题。

关键词：氮沉降温带落叶阔叶林植物次生代谢产物土壤理化性质养分分配策略

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金属有机框架及碳基材料在室内有机污染物控制中的研究进展

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材料导报 2025年第4期39卷 41-48页

作者：杨明孙杰王金泽崔占朋吴敏杜伟昆明理工大学环境科学与工程学院昆明650504 云南省土壤固碳与污染控制重点实验室昆明650500 西南联合研究生院昆明650092 北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

室内空气污染已被公认为是影响人类健康的重要因素,因此控制室内空气污染对人体健康具有重要意义。金属有机框架和碳基材料在治理室内空气污染中展示了良好的潜力。本文综述了金属有机框架和碳基材料作为吸附剂和光催化剂在室内空气污... 详细信息

室内空气污染已被公认为是影响人类健康的重要因素,因此控制室内空气污染对人体健康具有重要意义。金属有机框架和碳基材料在治理室内空气污染中展示了良好的潜力。本文综述了金属有机框架和碳基材料作为吸附剂和光催化剂在室内空气污染控制中的研究进展,详细讨论了活性炭、生物炭、活性炭纤维、金属有机框架、石墨烯及石墨烯衍生物和石墨相氮化碳在室内空气污染控制中的利用现状,厘清了吸附材料和光催化材料在治理室内挥发性有机物和颗粒物中的效果,并探讨了其影响因素及存在问题。针对金属有机框架和碳基材料目前存在的问题,提出了金属有机框架和碳基材料在室内空气污染控制方面的发展方向,这将有助于开发廉价高效的吸附材料和光催化材料,为实现室内空气污染控制提供技术支撑。

关键词：室内空气污染金属有机框架材料碳基材料吸附光催化

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中国北方树木秋季物候的过程模拟及其区域分异归因

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植物生态学报 2022年第7期46卷 753-765页

作者：陈奕竹郎伟光陈效逑北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

揭示温带落叶树木秋季物候的发生机理对提高生态系统固碳量和植被生产力的预估精度具有重要意义。该研究利用低温和光周期乘积模型模拟了1981–2014年中国北方温带90余个站点6个树种的叶始变色期和落叶末期,并对逐站点-物种的最优模型... 详细信息

揭示温带落叶树木秋季物候的发生机理对提高生态系统固碳量和植被生产力的预估精度具有重要意义。该研究利用低温和光周期乘积模型模拟了1981–2014年中国北方温带90余个站点6个树种的叶始变色期和落叶末期,并对逐站点-物种的最优模型进行了模拟精度评价,分析了最优模型模拟精度的时空差异及其随水分梯度的空间变化。主要结果如下:(1)在诱导叶片衰老方面,光周期缩短的影响通常大于温度降低的影响。据此建立的叶始变色期和落叶末期最优模型模拟的平均均方根误差分别为6.9 d和6.0 d,模拟与观测时间序列呈显著正相关关系的比例分别为71.4%和83.6%;(2)最优模型对区域平均和多年平均叶始变色期和落叶末期模拟的绝对误差小于2.4 d,但模拟日期的时空变幅通常小于观测日期,这与秋季物候发生日期的高度时间变异性密切相关;(3)水分条件在一定程度上影响叶片衰老诱导途径的选择,表现为光周期缩短诱导叶片衰老的叶始变色期最优模型所占比例在干旱和半干旱区大于湿润和半湿润区,而最优模型的模拟精度在湿润和半湿润区高于干旱和半干旱区。该研究验证了低温和光周期乘积模型在中国温带地区的适用性,并揭示了水分条件对秋季物候发生机理和模拟精度的影响。

关键词：秋季物候模拟低温和光周期乘积模型(TPM) 模拟效果的时空特征水分依赖性温带落叶树木

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山西地堑系北部六棱山北麓断裂西段晚第四纪右旋走滑速率的约束

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第四纪研究 2022年第3期42卷 717-731页

作者：罗全星李有利胡秀郭爱伦刘晴日姜珊汝北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

山西地堑系是华北中部的一个不连续的右旋剪切拉张构造带,这一观点似乎早已被学界所广泛认同。然而,目前仍缺乏对山西地堑系内部NNE向断裂右旋走滑特征的深入认识。本研究主要以山西地堑系北部六棱山北麓断裂的西段为研究对象,基于高分... 详细信息

山西地堑系是华北中部的一个不连续的右旋剪切拉张构造带,这一观点似乎早已被学界所广泛认同。然而,目前仍缺乏对山西地堑系内部NNE向断裂右旋走滑特征的深入认识。本研究主要以山西地堑系北部六棱山北麓断裂的西段为研究对象,基于高分辨率卫星影像解译、野外地质地貌调查、无人机摄影测量和光释光测年等手段对断裂的晚第四纪运动学特征进行了厘定。跨断裂冲沟的一致性右旋偏转等表明断裂具有右旋走滑活动,断裂露头的构造解析及断层三角面、断层崖和冲沟裂点等指示断裂还具有正断分量。对断错地貌面和地质体的精确测量结果表明断裂应以右旋走滑为主,兼有正断分量,且走滑分量远大于垂直分量。结合年代学估算出断裂晚第四纪以来的右旋走滑速率为1.6±0.3 mm/a,垂直滑动速率约为0.2 mm/a。六棱山北麓断裂西段的右旋走滑速率与GPS测量的山西地堑系的右旋剪切速率大体相当,表明六棱山北麓断裂西段在山西地堑系的右旋剪切运动中起着重要的作用。六棱山北麓断裂西段的右旋走滑运动未被六棱山北麓断裂中段的水平拉张作用完全吸收和调节,剩余的应变分量可能继续向NE方向传递,故与六棱山北麓断裂西段走向基本一致的六棱山北麓断裂的东段也可能具有右旋走滑特征。

关键词：山西地堑系右旋走滑六棱山北麓断裂滑动速率

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松辽流域生态流量赤字及其成因

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环境科学学报 2022年第1期42卷 151-159页

作者：吴昌贤薄岩杜悦悦周丰北京大学城市与环境学院北京100871 北京大学地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

水资源的过度开发导致了水短缺和水生态退化,因此,提供适宜的生态流量对维护河流健康具有重要意义.以往研究聚焦断面尺度的生态流量及其保障程度,尚未有效剥离上游子流域的影响.本研究以松辽流域为研究对象,运用VMF法、Tessmann_(_adapt... 详细信息

水资源的过度开发导致了水短缺和水生态退化,因此,提供适宜的生态流量对维护河流健康具有重要意义.以往研究聚焦断面尺度的生态流量及其保障程度,尚未有效剥离上游子流域的影响.本研究以松辽流域为研究对象,运用VMF法、Tessmann_(_adapted)法和Smakhtin_(_adapted)法3种水文学法核算二级水资源区生态流量及1956—2000年期间生态流量赤字,解析生态流量赤字的关键成因.结果表明:松花江和辽河流域的生态流量分别为(1869±402)m^(3)·s^(-1)和(554±81)m^(3)·s^(-1),均占天然流量的44%.其中松花江(三岔口以下)流域生态流量最大,东辽河流域生态流量最小.1956—2000年,松辽流域均出现生态流量赤字且逐年增加,辽河干流赤字情况最严重.气候变化和人类耗水分别是造成松花江流域和辽河流域生态流量赤字的主导因素.该研究对松辽流域生态流量确定和保障、水资源合理开发利用、水生态保护等具有重要现实意义.

关键词：生态流量水文学法生态流量赤字人类耗水气候变化松辽流域

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土壤有机碳动态对增温的响应及机制研究进展

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植物生态学报 2024年第4期48卷 403-415页

作者：秦文宽张秋芳敖古凯麟朱彪北京大学生态研究中心北京大学城市与环境学院北京大学地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871 福建师范大学地理科学学院福州350117

陆地生态系统碳循环对气候变暖的响应受到土壤有机碳动态的调控。以往的研究开发了多样化的增温方法(如室内培养实验、野外增温实验和温度梯度采样等)来探究土壤有机碳动态对气候变暖的响应及其机制。然而,由于不同增温方法都存在一定... 详细信息

陆地生态系统碳循环对气候变暖的响应受到土壤有机碳动态的调控。以往的研究开发了多样化的增温方法(如室内培养实验、野外增温实验和温度梯度采样等)来探究土壤有机碳动态对气候变暖的响应及其机制。然而,由于不同增温方法都存在一定的局限性,目前有关增温对土壤有机碳动态影响的研究无法形成一致结论。从过程上看,土壤有机碳动态主要包括碳输入与碳分解两个过程,并受到碳稳定性的调控,这三者的变化共同决定了土壤有机碳动态对增温的响应。先前的研究表明,碳输入和碳分解对增温存在积极响应,这与植物和土壤微生物活性的增强有关。但也有研究指出,由增温导致的土壤理化性质改变(如土壤水分含量降低)以及生物过程变化(如土壤微生物热适应),可能会影响碳输入和碳分解对增温的响应。需要注意的是,表层(0-30 cm)与深层(>30 cm)土壤有机碳动态对增温的响应机制可能存在差异,这是因为深层土壤有机碳的输入和分解过程受环境因子的限制,且稳定性与表层土壤存在较大差异。未来的研究应致力于开发新的增温方法,增加对深层土壤有机碳动态和气候敏感的生态系统的研究,引入新技术研究土壤有机质的来源、结构、保护机制等,关注植物-土壤动物-土壤微生物体系对增温的响应及其对土壤有机碳动态的调控作用,以改善碳循环模型中的不确定性,更准确地预测全球碳循环对气候变暖的反馈。

关键词：气候变暖土壤有机碳输入土壤有机碳分解土壤有机碳稳定性深层土壤

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