RESPONSES OF PHENOLOGY AND GROWTH OF BETULA UTILIS AND ABIES FAXONIANA IN SUBALPINE TIMBERLINE ECOTONE TO SIMULATED GLOBAL WARMING, WESTERN SICHUAN, CHINA

 采用开顶式生长室(Open-top chamber, OTC)模拟增温对植被影响的研究方法, 研究了川西亚高山林线交错带糙皮桦(Betula utilis) 和岷江冷杉(Abies faxoniana)幼苗物候及生长特性对模拟增温的响应。结果表明, 温度升高使岷江冷杉幼苗芽开放时间显著提前(15.2 d); 糙 皮桦春季芽物候期变化不显著, 而落叶时间明显推迟(19.7 d), 叶寿命延长(22.8 d)。与对照(CK)相比, OTC内糙皮桦叶面积和岷江冷杉叶片长度及两者侧枝生长速率都显著加快。模拟增温对两物种基径相对生长速率都表现为正效应, 增温对两物种枝叶特性及分布格局表现为不同程度 的正效应、负效应或无影响。不同功能型两物种对模拟增温响应方式存在一定程度差异。     

青藏高原几种典型高山植物的光合特性比较

选用西宁地区人工栽培的高山植物唐古特大黄(Rheum tanguticum)、山莨菪(Anisodus tanguticus)和麻花艽(Gentiana straminea),比较了3种高山植物之间光合作用的光响应和CO₂响应特性,叶片光合色素以及UV-B吸收物质的差异;并以低海拔植物菘蓝(Isatis indigotica)为对比,分析了高山植物与低海拔植物的差异。结果表明:与低海拔植物菘蓝相比,3种高山植物光合作用的表观量子效率(AQY)都偏低;唐古特大黄叶片的AQY、羧化效率(CE)和光呼吸速率(R_p)都很低,净光合速率(P_n)的光响应曲线在全日照光辐射范围内并没有达到完全饱和,这与单位面积叶片具有较高的光合色素以及UV-B吸收物质有关;麻花艽植物与唐古特大黄一样,具有较高的UV-B吸收物质和光合色素含量,但其R_p较高,加之P_n受气孔限制较为明显,故其光合作用的饱和光强很低,P_n相对于其它3种植物也较低;山莨菪与低海拔植物菘蓝的光合特性很相似,都具有较高的AQY和CE。这些结果表明,3种高山植物的光合特性有较大差异,但并没有一致的相对于低海拔植物的共性。4种植物P_n的胞间CO₂浓度(C_i)响应曲线在CO₂饱和点以后都表现为无机磷(P_i)再生限制,其R_p的变化与CO₂饱和点以后的最大P_n的变化基本一致。     

海水处理对不同产地菊芋幼苗光合作用及叶绿素荧光特性的影响

种植抗盐耐海水经济作物是合理开发利用沿海滩涂和海水资源、培育耐盐植物的有效措施之一。该研究以不同产地菊芋(Helianthus tuberosus)为试验材料研究了海水处理对菊芋幼苗生长、光合作用和叶绿素荧光特性的影响。结果表明:1)随着海水浓度的增加,各地菊芋幼苗根、地上部的鲜重和干重均降低,但盐城菊芋幼苗地上部和根鲜重及干重降低的幅度小于武威和烟台菊芋幼苗。2)随着海水浓度的增加,各地菊芋叶片的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、水分利用效率(WUE)、气孔导度(G_s)和气孔限制值(L_s)均降低,而细胞间隙CO₂浓度(C_i)增大,且在各处理下盐城菊芋较武威和烟台菊芋叶片P_n和T_r大,而盐城菊芋在15%海水处理下,WUE和C_i较武威及烟台菊芋低,G_s和L_s较武威和烟台菊芋高。3)随着海水浓度的增加,各地菊芋叶片的初始荧光(F_o)、最大荧光(F_m)、可变荧光(F_v)、恒态荧光(F_s)、恒态荧光与初始荧光差值(ΔF_o)、PSⅡ潜在光化学效率(F_v/F_o)和PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)均降低,且在各处理下盐城菊芋较武威和烟台菊芋叶片F_m、F_v、F_s、F_v/F_o大。随着海水浓度的增加,盐城菊芋叶片电子传递速率(ETR)、光化学荧光猝灭系数(q_P)和光化学速率变化幅度不大,武威和烟台菊芋在30%海水处理下显著下降,较盐城菊芋小,各处理下菊芋叶片的PSⅡ实际光化学效率(Φ_PSⅡ)变化也不一致,盐城和武威菊芋叶片的Φ_PSⅡ在15%海水处理较0和30%海水处理下大,而烟台菊芋叶片的Φ_PSⅡ在0海水处理下最大。4)随着海水浓度的增加,各地菊芋叶片的叶绿素a(Chla)含量均降低,而叶绿素b(Chlb)含量没显著差异,且在各处理下盐城菊芋较武威和烟台菊芋叶片Chla含量大,武威和盐城菊芋叶片的Chla/Chlb比值均降低,烟台菊芋叶片的Chla/Chlb比值在0和15%海水处理下没差异。可见海水处理对菊芋幼苗生长发育、光合作用和叶绿素荧光特性均有影响,随海水浓度的增加,其效应越明显,但对各来源地菊芋幼苗的影响不一致,盐城菊芋幼苗表现为更耐海水。     

三峡库区岸边共存松栎树种水分利用策略比较

对三峡库区木鱼岛上马尾松(Pinus massoniana)、槲栎(Quercus aliena)和栓皮栎(Q. variabilis)组成的针阔混交林成林和幼林的光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、清晨和中午水势(ψ_pd和ψ_md)以及叶片稳定碳同位素(δ¹³C)进行了测定。实验结果表明:针叶树马尾松P_n、G_s均低于阔叶树槲栎和栓皮栎(差异达到极显著水平,p<0.001),但马尾松内在水分利用效率(WUE_i, P_n/G_s)却高于槲栎(p=0.003)和栓皮栎(p=0.025)。反映了裸子植物和被子植物木质部不同的水力特性。针阔叶树幼树的P_n和G_s高于成年树,但WUE_i和δ¹³C却低于成年树。表明水分利用效率与水分在树体内传输的距离有关。幼树属于挥霍型水分利用策略,成年树属保守型水分利用策略。三峡大坝的建设所造成的生态环境的改变可能会对三峡库区针阔混交林的演替产生一定的影响,但这需要长期的研究。     

地黄连作的生理生态特性

选择具有典型连作障碍效应的药用植物地黄(Rehmannia glutinosa)为试验材料, 以正茬地黄为对照, 研究连作条件下地黄植株的生理生态特性变化。结果表明, 该试验条件下地黄的连作障碍效应起始于苗期, 在栽种后60天时, 连作引起植株细胞膜质过氧化作用, 使膜的正常结构和功能受到损伤; 重茬地黄的光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)和胞间CO₂浓度(C_i)显著低于对照, 而气孔限制值(L_S) 33.97%, 显著高于对照, 同期重茬地黄叶绿素含量(Chl)也开始显著低于对照。相关分析表明, P_n与G_s、Chl含量相关(相关系数分别为0.977和0.814)。对植株叶片叶肉细胞的电镜观察显示, 连作条件下地黄光合细胞结构在其生长中期开始发生变化。因此, 在地黄生长早期由于(连作)环境胁迫植株叶片细胞内活性氧、自由基积累所带来的膜结构损伤, 导致了叶绿素含量的降低, 而气孔关闭以及叶绿素含量的降低共同造成连作地黄早期光合能力降低, 生长受阻, 从而表现出明显的障碍效应。     

不同光强下高锰对黄瓜光合作用特性的影响

采用营养液培养的方法,研究了不同光强下高锰对黄瓜植株生长、叶绿素含量、叶绿素荧光参数和光合作用的影响.结果表明,高锰处理抑制了黄瓜植株的生长,与弱光处理相比强光下抑制幅度更加显著.强光下,高锰处理显著降低叶绿素含量,但降低光强却增加其含量.强光下,高锰处理显著降低原初光能转换效率(F_v/F_m)、光合电子传递量子效率(ΦPSII)和光化学猝灭系数(qP);弱光下,高锰处理对F_v/F_m和qP无显著影响.高锰处理使净光合速率(P_n)和气孔导度(G_s)下降.尤其是在强光下下降幅度更大.高锰处理使细胞间CO₂浓度(C_i)在强光下升高,而在弱光下则下降.与C_i相反,高锰处理使气孔限制值(L_s)在强光下下降,而在弱光下上升.因此,强光下高锰胁迫使净光合速率下降可能是由非气孔限制引起的,而弱光下高锰处理使净光合速率下降可能是由气孔因子限制引起的.     

落叶松幼苗光合特性对氮和磷缺乏的响应

为探讨落叶松幼苗光合特性对氮、磷营养缺乏的响应规律,在温室内用砂培方法培养和处理落叶树幼苗,测定了净光合速率和叶绿素荧光等反映其光合能力的参数,分析了落叶松幼苗的光合特性对氮、磷营养缺乏的响应规律.结果表明,氮素供应不足(1mmol·L^-1)时,落叶松幼苗针叶的全氮含量、叶绿素含量和净光合速率与对照相比都显著降低,分别下降了37%、31%和59%,同时,F_v/F_m(反映光系统II最大光能转换效率)和F_v/F_o(反映光系统II潜在活性)也分别下降了22%和57%,而叶片可溶性蛋白含量只有微弱下降.磷素供应不足(1/8mmol·L^-1)时,叶片全氮和全磷含量、叶绿素含量、叶片可溶性蛋白含量和F_v/F_m与对照相比差异均不显著,净光合速率和F_v/F_o下降13%.氮、磷同时缺乏时,上述各项指标的变化与单独缺氮处理的相似,这意味着本实验中缺磷处理(1/8mmol·L^-1)对落叶松幼苗光合特性影响相对较小.     

土壤水、氮供应对麻疯树幼苗光合特性的影响

在盆栽半控制试验中, 采用两因素的随机区组设计, 在3个土壤水分梯度(分别为80%、50%和30%的田间持水量(FC))下研究了施氮肥和不施氮肥处理麻疯树(Jatropha curcas)幼苗的光合特性。比较了不同水分和氮素供应条件下麻疯树幼苗的光合-光响应和CO₂响应曲线、PSII的最大光化学效率(F_v/F_m)、氮含量和光合色素含量之间的差异。结果表明: 1)施氮肥处理中, 随着土壤水分含量的增加, 叶片表观量子效率(AQY)、光补偿点、最大净光合速率、羧化效率、光呼吸速率、暗呼吸速率和叶片氮含量均呈现增加的趋势, 而且均在80% FC下最高。2)不施氮肥处理中, 随着土壤水分含量的增加, 麻疯树各光合参数均与施氮肥处理呈现相反的变化趋势。3)在30% FC下, 施氮肥处理和不施氮肥处理相比, 氮含量显著增加, AQY、F_v/F_m、光合色素含量无显著的变化, 其他各项指标均显著降低。这些结果表明, 水氮耦合效应对麻疯树光合特性有显著影响, 尤其是在80% FC下增施氮肥的效果最为明显。因此, 在土壤氮素含量不高的情况下, 麻疯树更适宜在较低的土壤水分下生长, 土壤水分较高反而不利于麻疯树的光合作用; 而如果增施氮肥, 麻疯树在土壤水分含量较高时生长更好。     

铅污染对烤烟光合特性、产量及其品质的影响

为研究土壤中Pb污染对烤烟(Nicotiana tabacum)叶片光合特性、烟叶品质及其产量的影响,对烤烟主栽品种‘云烟85’进行了盆栽条件下的Pb污染实验,实验浓度为0、150、300、450、600、750和1 000 mg·kg^-1(以纯Pb²⁺计),分别于团棵期、现蕾期和采收期测定叶片光合特性的变化,并在采收期测定烟叶产量和烤后烟叶的品质变化。结果表明:在3个生育时期,Pb污染下供试烤烟品种叶片净光合速率(P_n)和气孔导度(G_s)均随Pb浓度的升高而下降,而胞间CO₂浓度(C_i)随Pb浓度的升高先增加后下降;PSⅡ活性(F_v/F_o)、最大光能转换效率(F_v/F_m)、光化学猝灭系数(q_P)、非光化学猝灭系数(NPQ)、电子传递的量子产率(Ф_PSⅡ)、表观电子传递速率(ETR)和烟叶产量均随Pb浓度的升高而下降,不利于烟叶充分地利用捕光色素所吸收的光能,降低其光能利用效率,从而降低了光合速率;烤烟烟叶品质指标糖/碱比和氮/碱比升高,糖/碱比和氮/碱比分别为9.52~11.96和1.05~1.23,分别大于7(优质烟叶标准)和1(优质烟叶标准),不利于烟叶香吃味的形成。     

不同小麦进化材料生育后期光合特性和产量

以二倍体野生一粒小麦(Triticum boeoticum)、栽培一粒小麦(T. monococcum)、节节麦(Aegilops tauschii)和黑麦(Secale cereale)、四倍体野生二粒小麦(T. dicoccoides)、栽培二粒小麦(T. dicoccum)、硬粒小麦(T. durum)、六倍体普通小麦(T. aestivum)‘扬麦9号’和‘扬麦158’及八倍体小黑麦(Triticale)为材料,采用盆栽试验研究了不同小麦进化材料生育后期旗叶光合特性的演变及产量的差异。结果表明,与六倍体普通小麦和八倍体小黑麦相比,二倍体和四倍体材料在开花前具有较高的光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、最大光能转换效率(F_v/F_m)和实际光化学效率(Φ_PSⅡ)。开花以后,二倍体和四倍体材料受非气孔因素的影响,光合能力下降较快;除黑麦外,旗叶光合速率在开花10 d后都低于普通小麦和小黑麦,胞间CO₂浓度(C_i)迅速增加,F_v/F_m、Φ_PSⅡ和叶绿素含量快速下降。二倍体和四倍体材料开花前单株总叶面积和旗叶叶面积较大,花后下降迅速,功能期短;单株穗数也较多,但穗粒数、千粒重、产量和收获指数却显著低于普通小麦。因此,小麦长期进化过程中,普通小麦花后较高的光合能力及较长的光合持续期是提高千粒重,进而提高产量的重要生理基础。     

Short-term responses of phenology, shoot growth and leaf traits of four alpine shrubs in a timberline ecotone to simulated global warming, Eastern Tibetan Plateau, China

The short-term effects of artificial warming on phenology, growth and leaf traits were investigated in four alpine shrubs using the open-top chamber (OTC) method in a timberline ecotone (3240 m a.s.l.) on the Eastern Tibetan Plateau. The OTC enhanced the mean air temperature by 2.9°C throughout the growing season. In contrast, only a slight difference (0.4°C) in the mean soil temperature was observed in the OTC compared with the control plots (CP). Spiraea mongolica , Potentilla fruticosa , Conicera hispida (deciduous shrubs) and Daphne retusa (evergreen shrub) showed earlier bud break, flowering and fruit coloring as well as longer flower longevity in the OTC than in the CP. All deciduous shrubs in the OTC had a longer leaf lifespan. Daphne retusa had higher leaf survival rates in the OTC. No significant differences in the total number of flowers and fruits were noticed for most species between the two treatments. Warming stimulated the shoot and leaf growth for most species. The specific leaf area tended to increase for many species in the OTC. However, the leaf nitrogen concentration tended to decrease in P. fruticosa and S. mongolica. The results obtained in the present study indicate that warming conditions can have strong impacts on alpine shrubs in a timberline ecotone.     

Biotic validation of small open-top chambers in a tundra ecosystem

Small open‐top chambers (OTC) are used widely in ecosystem warming experiments. The efficacy of the open‐top chamber as an analogue of climatic warming is examined. Twenty‐four small OTCs were used to passively warm canopy temperatures in wet meadow tundra at Barrow, Alaska, during two consecutive summers with contrasting surface air‐temperatures. Fortuitously, the seasonal average temperature regime within chambers in the colder year (1995) was similar to the controls of the warmer year (1996); this allowed a comparison of natural vs. chamber warming. All measured plant responses behaved similarly to both year and treatment 68% of the time. A comparison of the populations of the warmer summer's control with the cooler summer's OTC found no statistical difference in 80% of the response variables measured. A meta‐analysis also found no significant difference between the responses of the two populations. These results give empirical biotic validation for the use of the OTC as an analogue of regional climate warming.     

模拟增温对川西亚高山林线交错带绵穗柳生长、叶物候和叶性状的影响

采用开顶式生长室(open-top chamber, OTC)模拟增温的方法,研究了模拟增温对川西亚高 山林线交错带绵穗柳生长和叶性状的影响.结果表明：与对照样地相比,OTC内日平均气温(地上12 m)在植物生长季中增加2.9 ℃,而5 cm土壤温度仅增加0.4 ℃;温度升高使绵穗柳芽开放时间明显提前、落叶时间明显推迟,叶寿命延长;OTC内绵穗柳叶面积和侧枝生长速率明显加快,比叶面积明显增加,而叶氮浓度却显著下降;OTC内绵穗柳的气孔导度、净光合速率、光呼吸速率和暗呼吸速率总体上呈增加趋势.综上所述,绵穗柳适应增温效应的能力较强,在未来气候变化背景下,其分布的海拔高度有可能上升.     

模拟增温对川西亚高山林线交错带绵穗柳生长、叶物候和叶性状的影响

采用开顶式生长室(open-top chamber, OTC)模拟增温的方法,研究了模拟增温对川西亚高 山林线交错带绵穗柳生长和叶性状的影响.结果表明：与对照样地相比,OTC内日平均气温(地上12 m)在植物生长季中增加2.9 ℃,而5 cm土壤温度仅增加0.4 ℃;温度升高使绵穗柳芽开放时间明显提前、落叶时间明显推迟,叶寿命延长;OTC内绵穗柳叶面积和侧枝生长速率明显加快,比叶面积明显增加,而叶氮浓度却显著下降;OTC内绵穗柳的气孔导度、净光合速率、光呼吸速率和暗呼吸速率总体上呈增加趋势.综上所述,绵穗柳适应增温效应的能力较强,在未来气候变化背景下,其分布的海拔高度有可能上升.     

Initial responses of soil CO2 efflux and C, N pools to experimental warming in two contrasting forest ecosystems, Eastern Tibetan Plateau, China

Alpine ecosystems are harsh environments where low temperatures are generally a limiting factor. Predicted global warming is thus expected to have a profound impact on alpine ecosystems in the future. This study was conducted to compare the effect of experimental warming on soils in two contrasting forest ecosystems (a dragon spruce plantation and a natural forest) using the open top chamber (OTC) method in the Eastern Tibetan Plateau of China. The OTC enhanced average daily mean soil temperatures by 0.61°C (plantation) and 0.55°C (natural forest), respectively, throughout the growing season. Conversely, soil volumetric moisture declined by 4.10% in the plantation and by 2.55% in the natural forest. Across all measuring dates, warming increased average soil CO₂ efflux by 10.6% in the plantation and by 15.4% in the natural forest. However, elevated temperatures did not affect the respiration quotient in either forest. Two-stage sulfuric acid hydrolysis was used to quantify labile and recalcitrant C and N fractions in the two contrasting soils. Warming significantly reduced labile C and N fractions in both ecosystems but did not influence the total, recalcitrant and microbial biomass C and N pools. Labile C, N and microbial biomass C showed significant interactions in warming × forest type × season. Irrespective of warming treatments, all measured pools were significantly larger in the natural forest compared to the plantation. Taken together, our results indicate that the lowered soil labile C and N pools may be induced by the increased soil CO₂ efflux. The responses of the natural forest soil were more sensitive to experimental warming than those of the plantation. We conclude that reforestation dramatically lowers soil C and N pools, further affecting the responses of forest soils to future global warming.     

川西高海拔增温和加氮对红杉凋落物有机组分释放的影响

对川西高山树线红杉新鲜凋落物中有机组分于11月进行自然条件(对照)、加氮(2 g N·m^-2)、增温(顶开式培养室)、加氮+增温4个处理的原位培养,并监测凋落物中有机组分的分解动态.结果表明: 在试验开始后4个月内,增温、加氮以及加氮+增温处理比对照显著促进了红杉凋落物中水溶性糖、水溶性酚和多酚的分解,但随着培养时间的延长,累积分解量的差异逐渐缩小.与对照相比,增温、加氮和增温+加氮处理均抑制红杉凋落物中CH₂Cl₂提取组分、酸溶碳水化合物、酸溶木质素和非酸溶木质素分解,其中增温处理抑制作用最强,加氮处理抑制效果最弱,增温+加氮处理介于二者之间;增温处理对非酸溶木质素和CH₂Cl₂提取组分的半分解周期延长1倍以上,热水溶组分的半分解周期延长50%以上.在原位培养条件下,红杉新鲜凋落物中水溶性糖、水溶性酚、多酚、酸溶碳水化合物、酸溶木质素是较容易分解的有机组分,半分解周期分别为182、159、127、154和190 d;热水溶组分、CH₂Cl₂提取组分和非酸溶木质素是较难分解的有机组分,半分解周期分别是209、302和318 d;尽管低温季节(11月至次年3月)极其寒冷,气温均低于0 ℃,常被认为是微生物活性最弱、有机物分解最慢的时期,但结果显示低温季节期间红杉凋落物各有机组分却分解最快.因此,氮沉降和升温将迟滞该区域高寒红杉林凋落物的分解.这将有利于高寒森林生态系统的土壤碳固持.     

增温对川西亚高山针叶林内不同光环境下红桦和岷江冷杉幼苗生长和生理的影响

 川西亚高山针叶林是青藏高原东部高寒林区的重要组成部分, 也是研究全球变化对森林生态系统影响的重要森林类型。开展亚高山针叶林不同树种对气候变暖响应差异的研究, 可为预测未来气候变暖背景下亚高山针叶林植被组成和森林动态提供科学依据。我们以川西亚高山针叶林两种主要树种——红桦(Betula albo-sinensis)和岷江冷杉(Abies faxoniana)为研究材料, 采用开顶式增温法(Open-top chamber, OTC)模拟气候变暖, 研究了增温对全光条件和林下低光环境中(约为全光的10%)生长的红桦和岷江冷杉幼苗生长和生理的影响。在人工林环境下, OTC使增温框内平均气温和地表温度分别升高了0.51和0.33 ℃; 而在林外空地处, OTC使二者分别升高了0.69和0.41 ℃。研究结果显示, 增温总体上促进了两种幼苗的生长和生理过程, 并促使幼苗将更多的生物量投入到其同化部位——叶, 使幼苗的根冠比(R/S)显著降低。增温通过增加叶片的光合色素含量和表观量子效率等光合参数, 促进了幼苗的光合过程和生长。然而, 增温对两种幼苗生长和生理的影响效果与植物种类及其所处的光环境有关。增温仅在林外全光条件下显著影响红桦幼苗的生长和生理过程。岷江冷杉幼苗对增温的响应与红桦相反, 即增温仅在林下低光环境下对岷江冷杉幼苗的生长和生理过程有明显促进作用。这种响应差异可能赋予这两种植物在未来气候变暖背景下面对外界环境变化时具有不同的适应能力和竞争优势, 从而对亚高山针叶林生态系统物种组成和森林动态产生潜在影响。     

长期模拟升温对崇明东滩湿地土壤微生物生物量的影响

以崇明东滩芦苇湿地为对象,采用开顶室生长箱(Open top chambers OTCs)原位模拟大气升温试验,研究了连续升温8a对崇明东滩湿地0—40cm土层土壤微生物生物量碳氮含量的影响。结果表明:连续升温显著提高了崇明东滩湿地土壤微生物生物量碳氮含量,从土壤表层到深层(0—10,10—20,20—30,30—40cm),微生物生物量碳分别增加了39.32%、70.79%、65.20%、74.09%,微生物生物量氮分别增加了66.46%、178.27%、47.24%、64.11%。但升温对土壤微生物生物量的影响因不同土层和不同季节并未表现出统一的规律,长期模拟升温显著提高4月0—20cm土层和7月0—40cm土层微生物生物量碳氮含量,对10月0—40cm土层微生物生物量碳含量没有影响,但是显著提高了10月0—40cm土层微生物生物量氮含量,同时,微生物生物量碳氮比在7月也显著提高。相关分析表明:无论在升温条件还是在对照条件下,土壤温度、含水量、总氮与土壤微生物生物量碳氮及微生物生物量碳氮比均无相关关系,升温条件下,有机碳与微生物生物量碳氮含量以及微生物生物量碳氮比呈显著正相关,但是在对照条件下有机碳与微生物生物量碳氮含量以及微生物生物量碳氮比呈显著负相关。因此,土壤有机碳是影响土壤微生物生物量碳氮含量对长期模拟升温响应的重要生态因子。     

川西高山林线土壤活性碳、氮对短期增温的响应

随着温室效应的加剧,受低温限制的高山林线生态系统对全球气候变暖较为敏感,可能直接影响到植物的生长和土壤碳氮过程.本研究假设气候变暖会改变高山生态系统土壤活性碳氮含量,在四川省理县米亚罗高山生态系统定位站,采用开顶式模拟增温装置(OTC)模拟增温对土壤活性碳、氮的短期影响.分别于2017年4、7和10月,采集OTC以及对照样地(CK)内土壤有机层和矿质土壤层的原状土壤,测定土壤可溶性有机碳(DOC)、土壤微生物生物量碳(MBC)、土壤可溶性有机氮(DON)和土壤微生物生物量氮(MBN)含量.结果表明: 模拟增温使年均气温升高0.88 ℃,土壤有机层和矿质土壤层的年均温度分别提高0.48和0.23 ℃.模拟增温没有显著改变土壤有机质和含水量,但显著提高了矿质土壤层的pH值,同时显著降低了非生长季矿质土壤层的DOC、DON含量;季节变化对两个层次的DOC、DON和MBN含量有极显著影响,而MBC没有明显的季节动态;增温和季节交互作用对矿质土壤层的DOC和DON有显著影响.土壤有机层的MBC、MBN含量显著高于矿质土壤层.土壤活性碳、氮与土壤有机质和含水量呈极显著正相关,MBC、MBN与土壤pH呈极显著正相关,MBN与土壤温度呈显著负相关.