模拟氮沉降对杉木幼苗细根的生理生态影响

细根对氮沉降的生理生态响应将显著影响森林生态系统的生产力和碳吸存。为了揭示氮沉降对杉木细根的生理生态影响,对一年生杉木(Cunninghamia lanceolata)幼苗进行了模拟氮沉降试验,并测定施氮1年后杉木幼苗细根生物量、细根形态学特征(比根长、比表面积)、元素化学计量学指标(C、N、P、C/N、C/P、N/P)、细根代谢特征(细根比呼吸速率、非结构性碳水化合物)。结果表明:(1)杉木细根生物量随氮添加水平的升高而显著降低,尤其是0—1 mm细根生物量;细根比根长和比表面积随氮添加水平升高而显著增大。(2)氮添加后杉木细根C含量、C/N、C/P显著降低,高氮添加导致1—2 mm细根N含量和N/P显著升高,而低氮添加导致1—2 mm细根P含量显著升高、N/P显著降低,而0—1 mm细根的N、P含量则保持相对稳定。(3)氮添加后杉木细根比呼吸速率无显著变化,细根可溶性糖含量随氮添加增加而显著增加,而淀粉含量和NSC显著降低。综合以上结果表明:氮添加后用于细根形态构建的碳分配减少,这可能会减少土壤中有机碳的保留,0—1 mm细根的形态更易发生变化,但是其内部N、P养分含量相对更稳定以维持生理活动,细根NSC对氮添加的响应表明施氮可能导致细根受光合产物的限制。     

扁刺栲不同根序细根形态和化学特征及其对短期氮添加的响应

研究川西亚热带次生常绿阔叶林优势树种扁刺栲1～5级细根形态和化学特征,及其对氮添加的响应.结果表明: 随根序等级的增加,扁刺栲根直径、根组织密度、K含量增加,而比根长、比表面积及N、P、Mg含量降低.氮添加显著增加了扁刺栲细根N含量,降低了Mg含量和C/N,使细根Ca含量呈下降趋势,对根序C、P、K、Na、Al、Mn、Fe含量无显著影响.氮添加未显著影响扁刺栲细根直径、比根长、比表面积和根组织密度.在所有处理中,细根P含量均与各形态特征呈显著线性回归关系.氮添加处理下,细根Mg含量与形态特征之间的线性关系由不显著变为显著,而细根N含量与形态特征之间的线性关系由显著变为不显著.氮添加会影响根系营养元素含量,并增强植物对P和Mg的需求.     

增温与氮添加对杉木幼苗细根化学计量学的影响

全球气候变暖与氮沉降是两个同时存在的全球变化主要因素,但目前关于二者的研究多以单因子为主。细根碳(C)、氮(N)、磷(P)浓度影响着森林生态系统生产力与碳汇,然而目前关于气候变暖与N沉降对细根化学组成元素的影响尚不清楚。本研究在福建三明森林生态系统与全球变化研究站陈大观测点开展增温(W,+4℃)与N添加(N,+40 kg N·hm^-2·a^-1)双因子试验,探讨增温与N添加对杉木细根C、N、P化学计量学的影响。结果表明:(1)增温提高了春季细根N浓度,对细根C与P浓度则无显著影响;增温降低了春季细根C∶N,对细根N∶P无显著影响。(2)N添加提高了细根C浓度与春季细根N浓度,对细根P浓度则无显著影响;N添加降低了春季细根C∶N,提高了春季细根N∶P。(3)增温与N添加的交互作用对春季1~2 mm径级细根C浓度有显著影响,但对0~1 mm径级细根C浓度无显著影响,并且增温与N添加的交互作用对细根N与P浓度均无显著影响。本研究表明,增温与N添加会促进亚热带森林生态系统养分循环,N添加并未改变亚热带杉木人工林N限制现状;增温与N添加的交互作用对细根C、N、P元素的影响并不一致,受苗木C投资权衡与生长稀释效应所调节。     

增温与氮添加对杉木幼苗细根化学计量学的影响

全球气候变暖与氮沉降是两个同时存在的全球变化主要因素,但目前关于二者的研究多以单因子为主。细根碳(C)、氮(N)、磷(P)浓度影响着森林生态系统生产力与碳汇,然而目前关于气候变暖与N沉降对细根化学组成元素的影响尚不清楚。本研究在福建三明森林生态系统与全球变化研究站陈大观测点开展增温(W,+4℃)与N添加(N,+40 kg N·hm-2·a-1)双因子试验,探讨增温与N添加对杉木细根C、N、P化学计量学的影响。结果表明:(1)增温提高了春季细根N浓度,对细根C与P浓度则无显著影响;增温降低了春季细根C∶N,对细根N∶P无显著影响。(2) N添加提高了细根C浓度与春季细根N浓度,对细根P浓度则无显著影响; N添加降低了春季细根C∶N,提高了春季细根N∶P。(3)增温与N添加的交互作用对春季1～2 mm径级细根C浓度有显著影响,但对0～1 mm径级细根C浓度无显著影响,并且增温与N添加的交互作用对细根N与P浓度均无显著影响。本研究表明,增温与N添加会促进亚热带森林生态系统养分循环,N添加并未改变亚热带杉木人工林N限制现状;增温与N添加的交互作用对细根C、N、P元素的影响并不一致,受苗木C投资权衡与生长稀释效应所调节。     

氮沉降对毛竹叶片生态化学计量特征的影响

氮沉降增加作为全球变化的重要现象之一, 已经并将继续对植物叶片生态化学计量特征产生影响。以亚热带粗放经营的毛竹林为研究对象, 研究了模拟氮沉降对毛竹叶片生态化学计量特征的影响。实验设计4 种处理水平: 低氮(L,30 kg⋅ha–1⋅a–1)、中氮(M,60 kg⋅ha–1⋅a–1)、高氮(H,90 kg⋅ha–1⋅a–1)和对照(CK,0 kg⋅ha–1⋅a–1), 处理时间1 年。结果表明:模拟氮沉降处理显著提高了毛竹叶片的C、N、P 含量 (P<0.05), 而且对C、P 含量的增加作用随氮沉降强度而增强。同一模拟氮沉降强度处理下, 3 龄毛竹和1 龄毛竹的叶片C、N、P 含量没有表现出明显的规律性变化。毛竹叶片C︰N︰P 化学计量比在各处理间处于相对稳定状态。3 龄生立竹叶片的C 含量与N 含量存在极显著正相关关系。氮沉降水平及其与竹龄的交互作用对毛竹叶片的C、N、P 含量和C︰N、C︰P、N︰P 均有显著的影响, 而立竹年龄只显著影响到了竹叶的C 含量、C︰N、N︰P 比值。在1 年的模拟氮沉降后, 实验区域粗放经营毛竹林的生长仍然受到N 素的限制, 表明适度的氮沉降可以促进该区域粗放经营毛竹林的生长, 积累更多的生物量碳。     

川南地区毛竹和林下植被芒箕细根分解特征

揭示竹林与其林下植被细根单独和混合分解特征,探讨竹林细根与其林下植被细根之间相互影响的潜在机制,为毛竹林林下植被的合理经营管理提供理论参考。采用原位分解袋法研究了四川长宁毛竹(Phyllostachys edulis)与林下植被芒箕(Dicranopteris pedata)细根分解和养分释放过程,试验周期为1年。结果表明(1)毛竹和芒箕细根初始化学组分有着明显差异,碳(C)含量、碳氮比(C/N)和碳磷比(C/P)毛竹显著高于芒箕(P0.05),而氮(N)含量、磷(P)含量和氮磷比(N/P)均芒箕高于毛竹(P0.05)。(2)毛竹和芒箕细根分解系数(k)分别为0.66±0.04和0.42±0.41,毛竹细根分解速率显著高于芒箕;土壤温度与分解速率呈显著正相关,是影响细根分解速率的关键环境因子。(3)毛竹和芒箕细根碳(C)、氮(N)、磷(P)养分释放均表现为净释放,毛竹细根碳(C)释放速率高于芒箕,但细根氮(N)和磷(P)释放率均低于芒箕。(4)混合分解的实测值和期望值对比结果表明毛竹和芒箕细根混合对分解速率和磷(P)元素的释放没有显著影响,但显著促进了碳(C)元素的释放,抑制了分解初期氮(N)元素的释放。毛竹与林下植被芒箕单独细根分解和养分释放特征均表现不同;细根混合分解速率无显著混合效应,但养分释放的混合效应表现出不同阶段性和不同方向(正或负),说明林下植被通过影响细根养分释放而影响竹林生态系统的养分循环。     

氮磷添加对呼伦贝尔草甸草原4种优势植物根系和叶片C∶N∶P化学计量特征的影响

近年来大量的氮添加实验表明,持续氮沉降往往会造成植物生长由氮限制转变为磷限制或氮磷共限制,但目前还很少有报道涉及磷添加或氮磷共同添加以研究氮磷元素之间的平衡/失衡的生态后果。本研究依托额尔古纳氮磷添加平台,研究了草甸草原4种优势植物羊草(Leymus chinensis)、贝加尔针茅(Stipa baicalensis)、狭叶柴胡(Bupleurum scorzonerifolium)和披针叶黄华(Thermopsis lanceolata)根系及叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)含量与计量特征的变化。结果表明:氮添加或磷添加对4种植物根、叶部的C含量均无显著影响;磷添加对羊草、贝加尔针茅和狭叶柴胡的根、叶部N含量和C∶N无显著影响,对羊草根部、狭叶柴胡叶部的P含量和C∶P也无显著影响,但显著增加了羊草叶、狭叶柴胡根以及贝加尔针茅根和叶部的P含量,降低了其C∶P;氮添加显著提高了羊草、贝加尔针茅和狭叶柴胡根、叶部的N含量,降低了其C∶N,对羊草和狭叶柴胡根、叶部的P含量和C∶P无显著影响,但显著增加贝加尔针茅根、叶部的P含量和降低其C∶P,同时显著提高了羊草、贝加尔针茅和狭叶柴胡根、叶部的N∶P;氮添加和磷添加对豆科植物披针叶黄华根、叶部的养分含量与计量特征均无显著影响;氮磷添加对4种植物根、叶部养分含量与计量特征的影响均不存在显著交互作用。研究结果说明,物种属性在决定植物养分和化学计量特征对养分富集的响应方面发挥着重要作用。不同物种养分含量和计量特征发生的改变对于预测未来养分富集情况下植物群落组成的改变将具有重要参考意义。     

遮光和施氮对暗紫贝母生长和C-N平衡的影响

为了了解暗紫贝母对资源变化的适应策略,本研究通过田间控制试验,研究了遮光和施氮对暗紫贝母生物量、生物量分配,以及叶、根C、N状态的影响。结果表明：遮光和施氮处理后,暗紫贝母生物量均减少;遮光下叶片的生物量分配相对增加,叶根生物量比显著升高（P<0.05）,但施氮处理下叶根生物量比的变化不明显;遮光和施氮后,暗紫贝母叶、根N含量均显著升高（P<0.05）,叶片和根的C：N显著降低（P<0.05）;相关分析显示,叶片N、C：N与暗紫贝母总生物量、叶根生物量比有极显著的相关性（P<0.01）。本研究表明,与生物量分配相比,C-N平衡,尤其是叶片的C：N比能更好的解释暗紫贝母对资源变化的适应。     

氮沉降和经营强度对毛竹林凋落叶生态化学计量特征的影响

为探讨氮沉降和经营强度对毛竹凋落叶化学计量特征的影响,研究了不同强度模拟氮沉降(低氮: 30 kg N·hm^-2·a^-1;中氮: 60 kg N·hm^-2·a^-1;高氮: 90 kg N·hm^-2·a^-1)对两种经营强度(粗放经营和集约经营)毛竹林凋落叶生态化学计量特征的影响.结果表明: 相比于粗放经营,集约经营使毛竹凋落叶C、N、P含量分别显著提高9.3%、32.4%和22.7%, 而C∶N、C∶P和N∶P分别显著降低17.4%、54.3%和44.6%.粗放经营条件下,低、中氮沉降显著提高了毛竹凋落叶C、N、P含量,但显著降低了C∶N、C∶P和N∶P;高氮沉降显著提高了C、N含量及C∶P、N∶P,但显著降低了P含量.集约经营条件下,低氮沉降显著提高了毛竹凋落叶P含量,降低了C含量及C∶P、N∶P;中氮沉降显著提高了N、P含量,降低了C含量及C∶N、C∶P和N∶P;高氮沉降显著提高了C∶N、C∶P和N∶P,降低了P含量.经营方式和氮沉降的交互作用显著影响了凋落叶除C∶N以外的生态化学计量特征.毛竹凋落叶P与土壤P含量呈显著相关.     

模拟氮沉降对杉木幼苗细根化学计量学特征的影响

为了揭示全球氮(N)沉降对杉木人工林细根碳(C)、N、磷(P)元素组成的影响,在福建三明陈大国有林场开展杉木(Cunninghamia lanceolata)幼苗模拟N沉降试验,设置了对照(CK)、低N(LN,40 kg N hm~(-2)a~(-1))、高N(HN,80 kg N hm~(-2)a~(-1))3个处理,每个处理5个重复。采用内生长环法通过2年4次取样探讨N沉降对细根C、N、P化学计量学的影响。结果显示:(1) N添加在2015年降低细根C浓度,此后低N处理无影响,高N添加在2016年增加了细根C浓度;高N添加提高了细根(特别是0—1 mm细根) N浓度,但低N添加则无显著影响,甚至在2016年7月显著降低细根N浓度; N添加在2015年对细根P浓度无显著影响,但在2016年导致细根(特别是0—1 mm细根) P浓度降低。(2)低N添加在2016年显著提高细根的C∶N比,而高N添加则在2015年1月显著降低细根的C∶N比;低N添加对细根N∶P比没有显著影响,而高N添加则在大部分取样时间里显著增加了细根N∶P比。(3)不同处理细根C浓度、C∶N比均随着时间的增加呈增加趋势,而细根N浓度和N∶P比呈降低趋势。本研究表明,N添加对杉木细根化学计量学特征的影响因不同N添加水平而异,并受苗木生长的稀释效应所调节。     

两种芒箕覆盖度下毛竹林土壤团聚体的稳定性及生态化学计量特征比较研究

为了解毛竹林下不同盖度芒萁种群对土壤碳含量和养分状况的影响，研究了四川长宁县芒萁(Dicranopteris dichoyoma)盖度分别为7.75%(PE)和63.25%(DD)下的毛竹(Phyllostachys edulis)林土壤团聚体稳定性和生态化学计量特征。结果表明,DD样方土壤大团聚体含量显著低于PE样方，进而导致团聚体稳定性降低。DD样方土壤总有机碳(TOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量显著低于PE样方，且TP降幅最大，使得土壤C:N、C:P和N:P显著增加。毛竹凋落叶和细根的TOC、TN、TP、C:N、C:P和N:P在DD和PE样方间无显著差异，但DD样方芒萁凋落叶和细根的TN和TP含量显著高于毛竹。相关分析表明PE毛竹细根的TP含量仅与大团聚体的TP含量呈显著正相关；DD毛竹和芒萁细根的TP含量与大团聚体、微团聚体和中团聚体的TP含量均呈显著正相关。毛竹林下高盖度的芒萁种群降低了土壤团聚体稳定性和土壤C、N、P含量，通过改变土壤生态化学计量特征进而增加毛竹和芒萁细根对土壤不同粒径团聚体N和P的吸收，尤其是对P的吸收。因此，在川南地区粗放经营毛竹林中应考虑调整林下...     

米槠次生林和天然林细根养分及化学计量特征

探讨人为干扰对森林养分利用和生物地球化学循环特征的影响,对亚热带米槠(Castanopsis carlesii)次生林和天然林细根化学计量特征及其随土壤深度(0～80cm)的变化趋势进行了研究。结果表明,混合线性模型表明林分和土层深度对细根化学计量特征影响的主效应显著,但是交互作用不显著;米槠次生林细根N和P含量均显著低于天然林,而细根C浓度、C:N、C:P显著高于天然林,天然林1～2mm细根C浓度显著低于次生林;天然林和次生林细根N、P含量均随土层深度增加而呈显著下降趋势,C:N、C:P、N:P均随土层深度增加而呈显著上升趋势,且两林分下降趋势无显著差异;天然林和次生林细根N、P含量及N:P分别与土壤全N、全P含量和N:P存在线性关系,而细根N、P含量和N:P随土层深度变化均与直径显著相关,与细根比根长(SRL)无关。天然林经过人为干扰后,细根化学计量特征随土层深度变化规律虽未发生改变,但细根N和P浓度显著降低。     

3种功能型林木幼苗叶片与细根碳氮磷化学计量特征及其异速关系

为了比较不同功能型林木叶片与细根碳氮磷化学计量特征及其异速关系的差异,本研究以刨花楠(常绿阔叶)、福建山樱花(落叶阔叶)和福建柏(常绿针叶)的幼苗为对象,对其叶片和细根的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其计量比关系进行分析。结果表明: 3种树木幼苗的叶片与细根的C、N、P含量及其计量比存在显著差异,其中,叶片与细根的C含量及C/N、C/P均以刨花楠最高,N含量和N/P以福建山樱花最高,P含量以福建柏最高;3种幼苗叶片的C、N、P含量和C/P、N/P均高于细根。叶片的C、N、P含量及其计量比之间的异速关系与细根不同,且受功能型差异的影响;3种幼苗叶片的C/P与N/P之间存在着指数明显不同的异速关系,但其细根的N、P含量均为等速关系。3种幼苗叶片和细根的C、N、P含量及其计量比关系也存在差异;刨花楠叶片和细根的关系主要显示为叶片C含量与细根P含量的异速关系,福建山樱花则主要显示在叶片C、N含量及C/N、N/P与细根C/N、N/P间的异速或等速关系,而福建柏主要是叶片C含量与细根C、N、P含量间的异速关系,福建山樱花叶片与细根的养分分配更具协调性。3种幼苗叶片和细根对P的投资策略具有相似性。研究结果为实施林木苗期精准养分管理与高效培育技术等提供了科学依据。     

武夷山不同海拔黄山松细根碳、氮、磷化学计量特征对土壤养分的适应

细根的生态化学计量特征承载着植物生存环境的变化信息,从而为探索全球变化对植物内在机制的影响提供理论依据。以江西武夷山国家级自然保护区内五个不同海拔梯度(1200、1400、1600、1800、2000 m)的黄山松为对象,运用挖掘法采样后测定细根C、N、P含量及化学计量比特征,研究不同的海拔下细根对土壤养分变化的适应规律。结果表明:(1)黄山松细根C含量年平均值为(486.27±64.32)mg/g,海拔对其没有显著的影响,与土壤养分之间不存在显著的相关关系。(2)细根N含量年平均值为(9.26±2.09)mg/g,海拔对其没有显著的影响,但与土壤C含量存在显著的正相关关系。(3)细根P含量年平均值为(0.39±0.13)mg/g,与海拔梯度及土壤P含量均存在极显著正相关关系,而与土壤碳氮比呈显著负相关关系。(4)细根氮磷比为26.94±12.51,与海拔梯度、土壤P含量及土壤碳氮比均显著负相关。因此,黄山松细根吸收N是以消耗C为代价;细根P主要受土壤P供应量的限制;武夷山地区N沉降将进一步增加植物的氮磷比,加剧黄山松生长的P限制。     

干旱胁迫对3种灌木不同器官化学计量特征的影响

采用盆栽控水试验,研究了3个水分处理,即田间持水量(FC)的(75±5)％、(55±5)％和(35±5)％,对丁香、黄刺梅、连翘的叶、茎、极细根(0～1 mm)、细根(1～2 mm)和粗根(＞2 mm)化学计量特征的影响.结果表明:3种灌木相同器官间氮(N)和磷(P)含量以及C∶N、C∶P、N∶P均存在显著差异.随着干...     

Allocation strategies of carbon,nitrogen and phosphorus following a gradient of wildfire severities

植物碳、氮、磷在不同火烧强度下的分配策略 森林野火是影响北方针叶林演替过程中养分分配规律的重要因素。然而,植物叶片和细根之间 的碳(C)、氮(N)、磷(P)分配策略在不同强度森林野火后的研究尚不充分。本研究旨在探讨不同野火强度下叶片和细根间C、N、P的分配策略。运用化学计量学理论和异速生长方程,选取中国东北大兴安岭地区的4个不同火烧强度(未火烧、低、中、高)恢复10年后的火烧迹地为研究样地,比较不同火烧强 度下各物种叶片和细根的C、N、P含量。研究结果表明,与未受到火烧的样地相比,轻度火烧迹地的植物叶片和细根C浓度增加,重度火烧迹地植物叶片N浓度最高,但是细根N浓度最低。N:P比值的平均值大于16的结果表示植物养分利用策略在高火烧强度下趋于P限制。更重要的是,随着火烧严重程度的增加,细根与叶片间的C、N、P分配规律出现由异速生长向等速生长的转变,即随着火烧强度的增加,元素分配表现为对叶片的分配多于细根。这些结果表明,植物叶片和细根之间的元素分配策略在受到不同强度的野火干扰以后发生了失衡。本研究加深了我们对火后森林生态系统演替过程中植物与土壤养分动态的认识。     

Spatial changes and influencing factors of fine root carbon,nitrogen and phosphorus stoichiometry of plants in China

为了研究中国陆地植物细根碳(C)、氮(N)、磷(P)的空间变化模式,揭示细根在"温度-植物生理假说"及"生长速率假说"等方面的规律,该文收集已发表的有关中国陆地植物细根研究的文献,从中提取细根C、N、P元素含量及其相关数据,分析了细根C、N、P含量及其比例与经纬度之间的关系。结果表明:细根N、P元素含量均随纬度增加而增加,P含量随经度增加而降低,N:P随经度增加而增加。细根N、P含量与年平均气温、年降水量均呈负相关关系,与土壤养分呈正相关关系。在土壤养分、温度、降水量3个非生物因素中,土壤养分对细根N、P含量的影响最大。该文中细根和粗根的C:P、N:P差异变化不完全支持"生长速率假说"。根系和叶片一样,N、P含量与纬度呈正相关关系,支持"温度-植物生理假说",反映了植物对自然环境的适应策略。     

经营措施对毛竹林土壤不同组分有机碳、氮及化学结构的影响

以次生常绿阔叶林为对照,选择立地条件相近的无经营、粗放经营和集约经营3种类型毛竹林为研究对象,应用密度-粒径联合分组以及化学、生物分析和傅里叶变换红外光谱(FTIR)方法,探讨经营措施对毛竹林土壤不同组分有机碳、氮含量,分配比例及结构特征的影响。结果表明: 与对照相比,无经营和粗放经营毛竹林显著提高了土壤总有机碳(TOC)、全氮(TN)、游离态颗粒有机碳、氮、可溶性有机碳(DOC)、氮(DON)和矿物结合态有机碳、氮的含量。无经营毛竹林虽然显著增大了游离态颗粒有机碳、氮的分配比例,但其与黏土矿物结合的有机碳依然是土壤有机碳的最大贮存库(67.6%)。集约经营导致竹林土壤有机碳、全氮的贮量及各组分有机碳、氮含量下降,但明显增大了DOC/TOC、微生物生物量氮与全氮比值以及微生物生物量碳和土壤有机碳的比值(微生物商)。经营措施对土壤有机碳的化学结构也具有显著影响。与对照相比,无经营和粗放经营毛竹林土壤有机碳中酚醇-OH、脂肪族-CH、芳香族C=C和羰基C=O吸收峰相对强度增强,土壤疏水性显著增加。土壤有机碳的脂肪碳、芳香碳和疏水性与土壤碳氮总量呈显著正相关,与微生物商呈显著负相关。在人为干扰减少的情况下,毛竹林凋落物、根系等有机质残体输入量的增多引起土壤难分解化合物的相对积累,使有机碳化学稳定性明显增强。同时,土壤黏土矿物质对土壤有机碳起到了很好的保护作用,通过矿物-有机碳复合使土壤碳储存稳定性更高,进而有利于土壤碳的长期保存。