[UBC/内嵌字幕] Lecture I - Nutrient cycling
大家好。
我是 Cindy Prescott，我将给你们做一些关于森林养分循环的讲座。
这是我们首先要介绍的一些树木营养的基础知识，然后是一些关于养分可用性的内容，我们将开始讨论所有各种养分循环过程，然后我们将详细介绍一种养分和 那就是氮循环，然后我会给你一个，谈谈我们如何管理森林中的养分，所以先从养分开始定义。
这些是生物体所必需的化学元素。
我们通常根据它是常量营养素还是微量营养素来考虑它们。常量营养素是那些需要相对大量的营养素，而微量营养素是那些记录和需要的量较小的营养素。
即使一些需要的数量较少，但所有这些都是必需的。
原因是每种营养素在植物中都有特定的功能，你可以在这里看到一些例子，其中大部分在其他材料和功能中也很重要。
因此，因此，任何无法充分供应的营养素都会对功能产生负面影响。
我们指的是新陈代谢和生长，营养素的供应最好通过它在叶子中的浓度来表示。
因此，我们通常有这样一种模式，随着养分浓度的增加，生长会得到改善，直到我们到达某个点，在该点上，该养分被认为可以提供足够的数量。
该工厂可能拥有超过其需要的资源，我们将其称为奢侈消费。
然后，如果它继续吸收越来越多的养分，它最终会妨碍并变得本质上有毒，如此低的养分浓度会限制植物和叶子的生长。
对于地上生长尤其如此。
在某些情况下，我们可以仅通过观察叶子就可以看出植物是否缺乏养分，有时我们会发现某种特定的养分似乎含量不足，而我们最常见的是缺氮，我们可以 通过植物上的黄色叶子得到指示，当然这与营养可用性有关。
我们所说的本质上是指根部以及森林可以获取的养分浓度。
我们的意思是根部及其相关的微波真菌可接触到根部。
它们必须溶解在土壤溶液中。
它们还必须以可以被根吸收的形式存在，这通常是无机形式。
因此，对于氮，它可以以硝酸盐或铵的形式提供，因为磷只能在磷酸盐论坛植入物中吸收，而微波也可以吸收一些简单的有机形式，例如氨基酸。
可用的养分量通常只占土壤总养分库的一小部分。
所以土壤中的大部分养分都被束缚住了。
无论是在有机物中还是在矿物质中，在土壤中都无法获得，因此即使养分总量很大，这些物质也会限制初级生产力，但可用量可能小到足以限制生产力，这是北方的一个例子 温哥华岛和我们在其中工作的一些森林，你可以看到它们在左边的深林地表层，那里含有大量的氮。
在鹰嘴豆泥的材料中，但在顶部，我们发现所有这些氯化物生长缓慢、氮效率高的树木，这是因为各种原因。
氮都以人类无法获得的形式被锁定。
现在我们将进入一些关键的营养循环过程，其中有很多。
因此，将它们分成三个不同的组来考虑是很有帮助的。
首先是将养分带入生态系统的过程，以及可以将养分从生态系统中移除的过程，然后是在生态系统内，有循环，其中一些都发生在树内，然后是一大堆从中获取养分的过程 土壤进入树木，然后再回到土壤中。
因此，我们将独立考虑这三个周期，即使它们在生态系统中并不是真正独立的。
因此，首先从生态系统的输入和输出开始，从输入开始。
这些来自两个主要来源。
1 来自大气，另一种来自大气下方的母体物质，营养物质可以到达盐中的灰尘或火灾后的灰烬中，也可以溶解在沉淀物中，也可以吸收气体，这尤其是 通过微生物和母体物质的固氮作用，氮从大气输入生态系统的案例。
当然，母质的风化、制动基本上是土壤以及从生态系统输出到土壤中的养分。
再次沿着相同的路径行驶，风中可能携带的灰尘、土壤和灰烬来自另一个生态系统，它们是从这里拍摄的 干旱时期。
特别是如果土地已经退化。
还有一些微生物过程通过外延过程将生态系统中的养分以气态、一氧化二氮和氮气的形式释放到大气中。
我们稍后会详细讨论，然后营养物质会以溶解或特定形式在水中流失。
这是如果它被浸出并通过土壤溶液进入地下水，或者如果水在陆地上流动并带走一些养分或侵蚀，如果它带走土壤和其中的养分并将其带走到 小溪，这当然可以相当广泛。
这是我 2019 年在成都拍摄的照片，这是被洪水淹没的河流，洪水携带着流域的大量沉积物。
因此，这可能是从生态系统中获取并最终沉积在其中的大量土壤和养分。
所以这里是生态系统的各种输入和输出的总结。
因此，让我们转到树内循环，树内有很多过程在进行。
要记住的主要事情是，一旦养分进入树中，它就不再存在了。
它在树内一遍又一遍地循环。
所以一旦它在树上。
它被同化为有机形式并用于其新陈代谢和生长，然后它可能会被重新移动，这意味着从有机形式转换回移动形式然后可以在整个植物中重新分配，最后，在组织从植物中移除之前 .
营养物质被分解或每种营养物质的一部分被保留，然后保存在植物中，而组织又失去了一些关于再吸收的东西，这是在其衰老之前或期间以及在其抵抗之前从组织中再动员和去除， 那是它真正从树上掉下来的时候。
这可能是化合物，要么被分解，要么像植物群一样根本无法补充，当然，这在叶子中最活跃，这发生在秋天落叶之前，这些营养物质被重新定位到将持续存在的组织中 冬天，那可能是较年轻的针叶或茎或根。
这种再吸收可以是显着的，它在叶子中的 80% 的氮和磷可以在衰老过程中被分解，数量随着贫瘠地点的地点肥力而变化。
它实际上是从叶子中去除的较小总量。
但它的比例更大，并且有一个下限，组织不能再释放任何营养素。
所以我们永远不会得到 100% 的移除。
有些每年都会丢失，必须从生态系统中重新获得。
因此，树木养分循环涉及关键过程。
继续进行我认为最有趣的 1，即树木和土壤之间养分的循环。
首先，让我们把它从土壤中转移到树上。
这就是吸收的过程。
所以在吸收过程中，养分被植物根部或相关微生物真菌吸收。
嗯，这只能以无机或简单的有机形式进行，当然，在根系和其他土壤微生物之间存在竞争，其中许多微生物将位于路线周围的上升球体中，这可能很小 多年生植物养分含量的比例。
同样由于它们分解和储存了如此多的每种养分，它们每年只需要从土壤中吸收少量的养分。
现在将养分从树上移回土壤。
这就是我们所说的字面上的过程，这是当邪恶的组织变大然后落到土壤中，然后它们可以通过分解过程被回收利用的时候。
虽然我们倾向于认为这主要是叶子，但重要的是要记住，一年中大约有一半的垃圾来自根部，我们现在认为这种根部垃圾也是土壤有机质的重要来源 作为土壤碳。
因此，一年中落下的垃圾量与一年中产生的树叶质量有关。
因此，如果您收集地上掉落的垃圾并测量其质量。
这可以很好地指示森林的生产力。
因此，在顶部图表中，您可以看到 y 轴上的总凋落物与地上净初级生产密切相关，然后您还可以在底部图表中看到赤道处的凋落物生物量在 0 时非常高，然后下降 随着生产力下降并从赤道向北移开。
在地面上，如果我们测量枯枝落叶中的氮和浓度，枯枝落叶也可以很好地表明该地点的肥力，我们会看到在这种情况下至少我们发现它与氮总量之间存在非常紧密的相关性 土壤。
这是这些道格拉斯看台上场地肥力的指标。
养分可以通过其他方式从树木返回土壤。
当然，很多会被昆虫吃掉，然后在它们死后或通过排便回到森林地面。
这个过程在洞察力爆发期间最重要，然后对动物也是如此。
养分从树返回土壤的另一种方式是被雨水或雪从树冠上冲刷。
因此，整个秋天涉及两个过程，只是富集，因为它穿过树叶穿过树冠，然后其中一些会从茎上下来，这里有一些数据来自 mm 落叶植物或混合常绿植物和落叶植物 森林，您可以特别看到基本阳离子。
钙、钾和镁。
一旦穿过树冠或沿着树干向下，降水的浓度就会非常显着地增加。
另一个真正重要的土壤养分来源是通过根系展品，这是根部脱落或作为粘液释放或作为代谢物释放的所有各种材料，可能是代谢废物，也可能是为了各种目的而产生的。
这对土壤微生物来说是非常重要的能量来源，我们现在已经意识到，通过它在产生现场土壤微生物生物量方面的活动，这是稳定土壤有机物的一个非常重要的来源。
这个数字不是很清楚，但只是作秀而已。
从植物释放到土壤中的化合物种类繁多，碳水化合物。
脂肪酸，尤其是从植物中直接释放到土壤中的大量物质，而没有进入他的垃圾场。
一旦它到达土壤，材料就会通过垃圾分解过程被分解，然后它们最终作为养分释放出来，然后这些以植物能够再次吸收的无机形式存在。
有点关于分解。
所以这主要是土壤微生物活动的结果。
当然，加速这些反应的是真菌和细菌及其胞外酶。
因此，影响这些微生物活性的任何因素都会影响分解速度，分解速度也会受到浸出的影响，尤其是在腐烂初期。
有很多水溶性材料会损失高达 30% 的质量，这些水溶性化合物可能会损失，具体取决于森林类型和垃圾类型，土壤动物群在分解材料方面可能很重要。
其他人可以消化它，通过他们的肠道，将其转化为其他形式，有些人只是四处移动，可能更容易分解，我们也发现了更多关于阳光的影响，尤其是在干燥的环境中 生态系统和光降解过程，分解一些较坚硬的物质，如木脂素，因此在某些生态系统中发挥着重要作用。
这就是我们测量分解的方式。
通常我们将已知质量的垃圾放入这个网袋中，将其放到森林中，然后它会分解，我们会在一段时间后收集一些垃圾，现在您可以在下面看到牧羊草的叶子是如何分解的 , 在头三年内分裂。
因此，从随着时间的推移剩余的质量中，我们能够计算出这条曲线的斜率，并将其用作分解常数或 K 值，K 值越高，质量损失得越快。
那么影响分解率的因素有哪些 从这个数字中可以看出，环境和垃圾质量都很重要，但它们通过对土壤生物（微生物和土壤动物）的影响来发挥作用。
所以对于环境。
水分和温度非常重要，而且垫料的特性对于确定组成率也很重要。
所以这里有一些来自元分析的数据。
如果他们从 70 项已发表的垃圾分解研究中获取数据，并将 K 值与该地点的年平均温度进行比较，你可以在这里看到低于 10 摄氏度的年平均温度，分解质量损失率在 10 以上均较低 度。
它可以变得很高或不太高，表明当温度升高时其他因素可能会受到限制。
在我在不列颠哥伦比亚省进行的实验中，我发现水分在这里往往是一个非常重要的因素。
这是三年内白杨落叶量的剩余量，您可以看到它在 CW 风速中最快，然后是黄松黑白锅炉、水果和 IDF 中最慢的，这当然是干旱地区。
因此，我们内部的水分往往会产生最大的影响。
影响分解率的另一个因素是材料本身的质量或成分，这是我从落基山脉的森林中获得的一些数据，您可以看到质量损失率最高的是 4 个信念。
这是柳叶菜，然后是草的高含量，针叶的中等含量，然后是所有木质材料的低含量。
我们发现它与材料的木质素氮比密切相关，并且该荟萃分析还发现高于 50 质量损失的液氮比一致较低的关系。
根据生态系统的不同，还有一些其他因素 ph 值和养分可用性会影响分解率。
关键是任何因素都可以限制分解率。
所以如果没有足够的水分分解会很慢等等，所以它是否真的温暖并不重要。
这就是分解。
现在这就是材料分解成越来越小的化合物的地方，最终其中的营养物质可以无机形式释放，这取决于分解速度以及该材料中营养物质的浓度。
另一个复杂的因素是，当微生物忙于分解和释放这些营养物质时，它们也会吸收其中的一些营养物质。
所以我们都有总矿化。
这是微生物释放然后净矿化的速率减去它们随后收回的量。
这基本上就是植物可以利用的东西，所以我们可以通过在这种情况下采集土壤或森林地面材料的样本来测量，放入一个袋子，在开始时测量可用养分的浓度，然后在 大约一个月后在袋中孵化结束。
通常，差异会告诉我们营养物质以可用形式释放的速度有多快。
现在我们也在使用这些粘附在土壤和养分中的铁交换树脂。
交换到这些上，因此您将建立阳离子或和离子，具体取决于您使用的是这些居民中的哪一个。
因此，它可以让您了解在这段时间内，这根棍子在土壤中传递了多少养分。
在大多数温带森林中，氮净氮矿化率与净初级生产力正相关。
在这里，您可以在左侧看到氮矿化与净初级生产力之间的良好关系，然后不是那么紧密的关系，但凋落物氮与净初级生产力之间的关系仍然相似。
所以好吧，大多数温带森林往往主要受到可用氮的限制。
这里总结了土壤和树木之间循环所涉及的所有过程。
我要停在那里。
