北京东灵山地区常见灌丛生长及凋落物生产对氮添加的响应

我国北方灌丛土壤瘠薄,近几十年来的氮沉降显著提高了北方灌丛土壤的可利用氮水平。灌木生长是灌丛碳吸存的重要组成部分,凋落物在土壤和植物间充当着至关重要的纽带作用,是陆地生态系统养分与能量循环的关键,灌丛生长和凋落物生产受氮添加的影响很大。然而,大气氮沉降对灌丛碳吸存和凋落物生产的影响人们知之甚少。该研究以荆条(Vitex negundo var.heterophylla)和绣线菊(Spiraea salicifolia)灌丛为例,通过0(N0)、20(N1)、50(N2)、100(N3)kg N·hm~(–2)·a~(–1)施氮实验,研究了短期(2012~(–2)013年)氮添加对东灵山地区典型灌丛生长及凋落物生成的影响。研究结果显示:在4种氮添加处理中,荆条灌丛灌木基径年增长率分别为1.69%、2.78%、2.51%和1.80%,相应处理中,绣线菊灌丛灌木基径年增长率分别为1.38%、1.37%、1.59%和2.05%;与之对应的株高年增长率分别为8.36%、8.48%、9.49%和9.83%(荆条灌丛)和2.12%、2.86、2.36%、2.52%(绣线菊灌丛)。虽然处理之间的差异没有达到显著性水平,但N沉降在一定程度上促进了灌木的生长。不同处理间,荆条地上生物量增加了0.19、0.23、0.14、0.15 t C·hm~(–2)·a~(–1),绣线菊灌丛地上生物量增加了0.027、0.025、0.032、0.041 t C·hm~(–2)·a~(–1)。在自然条件下,荆条和绣线菊灌丛2013年凋落物的年产量分别为135.7和129.6 g·m~(–2)。短期氮沉降对凋落物及组分的年产量有一定的促进作用,但处理之间的差异没有达到显著性水平。研究结果表明施肥时间短、土壤含水量低等因素导致土壤可利用氮的利用效率很低,从而使灌丛对施肥的响应比较缓慢。     

N添加对西南亚高山红桦林根系分泌物及其介导的养分转化过程的影响

目前缺乏对根系分泌物通量以及相关生态后果对不同氮（N）沉降水平响应方向和幅度的深入理解,该研究以西南亚高山典型的红桦（Betula albosinensis）林为研究对象,通过野外原位N添加试验模拟不同氮沉降水平（对照组,0 kg?hm^-2?a^-1;低氮处理,25 kg?hm^-2?a^-1;高氮处理,50 kg?hm^-2?a^-1）,分析了红桦林根系分泌物C输入通量及其介导的根际土壤养分循环过程对不同N添加水平的差异化响应,试图揭示不同N添加处理对红桦根系分泌物C输入通量及其介导的土壤养分转化过程的影响。结果表明：（1）N添加显著抑制了红桦林根系分泌物C输入速率（其中低氮（N25）条件下单位根生物量根系分泌速率均值降低约14.87%）和年C输入通量（低氮条件下降低了约45.01%）（P<0.05）,其高氮处理的抑制效应更强。（2）N添加显著抑制了红桦林N矿化速率及其相关的微生物胞外酶活性（P<0.05）,并显著降低了其根际效应;N沉降显著抑制了根系分泌物C输入通量及其介导的土壤养分转化过程,并且这种抑制效应随N沉降水平的升高而增强。该研究结果可丰富全球气候变化下森林地下碳养分循环过程的认识和理解。     

氮添加对亚热带山地杜鹃灌丛土壤呼吸的影响

为探究灌丛生态系统对大气氮沉降的响应,2013年1月至2014年9月,对湖南大围山杜鹃(Rhododendron simsii)灌丛群落进行了短期模拟氮沉降试验,施氮浓度分别为0(CK)、2(LN)、5(MN)和10(HN)g·m~(–2)·a~(–1)。利用LI-8100土壤碳通量测量系统测定土壤呼吸速率,并测定不同氮处理下根系生物量增量和凋落物量。结果表明:该地区土壤呼吸呈现明显的季节动态,夏季土壤呼吸最强,冬季最弱。CK、LN、MN和HN处理样地每年通过土壤呼吸释放的CO_2量分别为2.37、2.79、2.26和2.30 kgCO_2·m~(–2)。CK、LN、MN和HN处理下,年平均土壤呼吸速率分别为1.71、2.01、1.63和1.66μmol CO_2·m~(–2)·s~(–1),LN处理样地的年均土壤呼吸速率与对照样地相比增加了17.25%,MN和HN处理则比对照样地稍低。施氮增加了根系生物量增量和凋落物量,但没有达到显著水平。土壤呼吸速率与5 cm土壤温度呈显著指数相关关系,与5 cm土壤的含水量呈显著线性相关关系。CK、LN、MN和HN处理下,土壤呼吸的温度敏感性(Q_(10))值分别为3.96、3.60、3.71和3.51,表明施氮降低了温度敏感性。氮添加导致的根系生物量增加是引起该区域土壤呼吸速率变化的一个重要原因。     

青藏高原东部窄叶鲜卑花碳、氮、磷化学计量特征

为了探究青藏高原东部窄叶鲜卑花(Sibiraea angustata)灌木不同器官碳(C)、氮(N)、磷(P)含量的分配格局及其生态化学计量特征,该文采用分层随机抽样方法布设样地,选择16个窄叶鲜卑花灌丛样地,分别采集窄叶鲜卑花灌木根、茎、叶、当年枝和果等植物器官样品,并分析样品C、N、P含量及其计量比。结果表明:C、N、P在不同器官中的含量分别表现为茎当年枝果根叶,叶果当年枝茎根,果叶当年枝根茎。窄叶鲜卑花各器官中C含量相对稳定,N、P含量变异系数较大,在根部的变异系数最大。在不同器官中N:P的范围为7.12–12.41,其值变化不大,N:P变异系数的最小值在当年枝中,说明N:P在当年枝中的内稳性较高。在该灌木植物体中C与N之间、C与P之间呈极显著的负相关关系,C对N、P具有稀释作用;N与P呈极显著正相关关系,N与P间具有较好的耦合协同性。分析发现:窄叶鲜卑花不同器官C、N、P化学计量特征在一定程度上符合内稳态理论和生长速率理论,其元素分配与器官所执行的功能密切相关;同时指出在物种水平上应当谨慎使用生态化学计量比来判断养分的限制情况。     

N添加对油松幼苗土壤酶活性和微生物生物量的影响

通过连续6年对盆栽油松(Pinus tabuliformis)幼苗进行不同水平N添加(0、2.8、5.6、11.2、22.4和44.8 g N·m~(-2)·a~(-1)),研究了N添加对土壤酶活性(蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶)和微生物生物量碳、氮的影响。结果表明:N添加水平低于11.2 g N·m~(-2)·a~(-1)时,对油松幼苗土壤蔗糖酶和脲酶活性均有促进作用,但过量N添加,尤其超过22.4 g N·m~(-2)·a~(-1)时,蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性均不再提高,甚至表现为抑制作用;N添加为5.6 g N·m~(-2)·a~(-1),微生物生物量碳显著增加,微生物生物量氮无显著变化,而当N添加达到11.2 g N·m~(-2)·a~(-1)时,微生物生物量氮呈显著增加的趋势;土壤蔗糖酶、脲酶活性与微生物生物量碳和微生物生物量氮间均有显著相关关系,而3种酶活性间、微生物生物量碳、氮间均无显著相关性;土壤酶活性和微生物生物量与地上生物量、土壤有机碳和全氮含量显著相关。油松在5.6~11.2 g N·m~(-2)·a~(-1)水平下生长达到最佳。目前黄土高原地区N沉降水平(2.06 g N·m~(-2)·a~(-1))有利于该地区油松林生长;可以通过适当增施N肥的方式提高油松生长。     

氮输入和水淹对短叶茳芏生长、养分及固碳的影响

外源氮输入显著改变河口湿地植物生长和固碳能力,进而影响河口湿地生态系统碳、氮循环过程。以闽江口湿地土著种短叶茳芏(Cyperus malaccensis)为研究对象,通过15个月的中型生态系实验,分析不同氮输入水平(CK,0 g N m~(-2)a~(-1);N8,8 g N m~(-2)a~(-1);N16,16 g N m~(-2)a~(-1))和2种水淹(T1,每天水淹时长2—3 h;T2,每天水淹时长11—12 h)处理对短叶茳芏生长、养分和固碳的影响,探讨短叶茳芏在环境变化下的生长、固碳特征。结果表明:T2处理株高极显著高于T1处理,N8、N16处理的植物株高显著高于CK处理,植物成熟季节的株高也极显著最高(P0.001)。水淹状况和植物生长期对短叶茳芏的密度有显著影响:T1处理密度极显著高于T2处理,植物成熟季节的密度也极显著最高(P0.001),但是氮输入没有显著提高植物密度。植物碳含量较为稳定,T2处理地上碳含量显著高于T1处理(P0.05),但是氮输入和植物生长期对地上碳含量影响不显著。氮输入水平、水淹状况和植物生长期则对植物地上氮含量都有显著影响(P0.05)。N8处理的植物地上生物量和固碳量极显著最高,CK处理极显著最低,植物成熟期的地上生物量和固碳量也极显著最大(P0.001),但是不同水淹处理植物生物量和固碳量无显著差异。闽江口湿地短叶茳芏具有较强的环境适应能力,在持续氮输入环境下,闽江口湿地的短叶茳芏可能向高潮滩拓展。     

氮添加对内蒙古温带草原羊草光合特性的影响

受人类活动和气候变化的影响,大气氮(N)沉降日益加剧,使得草地生态系统正从自然N限制转向富营养化甚至饱和,进而影响了草地的生长。然而,关于优势种植物在N添加下的光合生理潜在机制的研究仍然不足。该研究以内蒙古温带典型草原优势种植物为研究对象,通过不同水平的N养分添加实验,探讨优势种羊草(Leymus chinensis)对N添加的光合生理响应机制。结果表明:地上生物量随着N添加先增加后降低,以10 g N·m~(–2)·a~(-1)处理增加最多。尽管25 g N·m~(–2)·a~(-1)处理出现下降趋势,但与对照相比仍然显著增加了地上生物量。低N时,植物通过把较少的N分配给羧化系统,并降低比叶质量(LMA)使叶片获得更多的光能来适应低N生境。适量的N添加通过增加总叶绿素(Chl)的含量,降低Chl a/b的比值来捕获更多光能;同时增加LMA、羧化效率、最大羧化速率(Vcmax)、最大电子传递速率(Jmax),并降低Jmax/Vcmax,把更多的N分配给羧化系统,提高羧化能力;通过增加实际光化学效率、电子传递效率和光化学猝灭系数,提高了光系统II(PSII)的光化学活性。过量的N添加对羊草的生理指标有一定抑制作用,羧化能力降低,导致净光合速率有所降低,在一定程度上抑制PSII的光化学活性,而非光化学猝灭系数以及类胡萝卜素增加起到了耗散过剩激发能的作用。N添加对羊草光合特性的影响总体表现为"适量促进,过量抑制"。该地区羊草最适的N添加范围是5–10 g N·m~(–2)·a~(-1)。     

黄土高原典型草原优势植物凋落物分解及养分释放对氮添加的响应

利用原位分解袋法研究了黄土高原典型草原优势植物长芒草(Stipa bungeana)和阿尔泰狗娃花(Heteropappus altaicus)凋落物的养分释放过程对氮添加的响应,试验周期为1 a。设置6个氮添加水平,分别为N0(0)、N1(1.15 g N m~(-2)a~(-1))、N2(2.3 g N m~(-2)a~(-1))、N3(4.6 g N m~(-2)a~(-1))、N4(9.2 g N m~(-2)a~(-1))和N5(13.8 g N m~(-2)a~(-1)),氮素类型为尿素((NH_2)_2CO)。结果表明:(1)氮添加处理两年显著改变了长芒草和阿尔泰狗娃花凋落物的初始化学性质。随着氮梯度的增加,凋落物的N(氮)含量逐渐增加,木质素含量先增加后下降,C/N(碳氮比)和木质素/N降低,C(碳)、P(磷)和C/P(碳磷比)没有显著的差异。(2)氮处理对长芒草和阿尔泰狗娃花凋落物的分解速率的影响不显著。长芒草和阿尔泰狗娃花凋落物C含量随分解时间整体为降低过程,N和P含量总体上为增加过程,且整个分解过程中N含量各处理间差异显著。(3)氮处理对长芒草和阿尔泰狗娃花凋落物C和P的分解基本无影响,两种元素都呈现释放过程。氮处理对凋落物的N残留率有显著的影响,在N1—N3(1.15—4.6 g/m~2)处理下的长芒草凋落物N残留率高于其他处理,且呈现富集过程;而阿尔泰狗娃花凋落物中的N呈现富集-释放过程。在土壤养分贫瘠的黄土高原典型草原,适量的氮输入可以促进系统的固氮。     

氮添加对北京东灵山地区灌丛土壤呼吸的影响

土壤呼吸是陆地生态系统碳收支的重要组成部分。与森林相比,自然或半自然的灌丛主要分布在养分贫瘠的地区,通常认为它们对环境变化较为敏感。外源氮输入可能会显著影响灌丛的土壤呼吸。迄今为止,人们对大气氮沉降对灌丛土壤呼吸的影响知之甚少。该文通过氮添加试验,研究了北京东灵山荆条(Vitex negundo var.heterophylla)和绣线菊(Spiraea salicifolia)灌丛土壤呼吸及其对不同氮添加水平(对照(0)、低氮(20 kg N·hm~(–2)·a~(–1))、中氮(50 kg N·hm~(–2)·a~(–1))和高氮(100 kg N·hm~(–2)·a~(–1)))的响应。结果表明:自然条件下,荆条和绣线菊灌丛的土壤总呼吸年通量为5.91和4.23 t C·hm~(–2)·a~(–1),异养呼吸通量为5.76和3.53 t C·hm~(–2)·a~(–1),荆条和绣线菊灌丛的总呼吸和异养呼吸均与土壤温度呈显著的指数关系。荆条和绣线菊灌丛土壤总呼吸温度敏感性系数(Q_(10))的变化范围分别为1.44–1.58和1.43–1.98,异养呼吸Q10的变化范围分别为1.38–2.11和1.49–1.88。短期氮添加抑制了荆条灌丛的自养呼吸,而对土壤总呼吸和异养呼吸影响不明显;氮添加促进了绣线菊灌丛的异养呼吸,而对土壤总呼吸和自养呼吸均无显著影响;氮添加对两种灌丛土壤呼吸年通量及土壤总呼吸Q10均无显著影响。     

亚热带不同树种凋落叶分解对氮添加的响应

为探究不同质量凋落物对氮(N)沉降的响应,该研究采用尼龙网袋分解法,在亚热带福建三明格氏栲(Castanopsis kawakamii)自然保护区的米槠(Castanopsiscarlesii)天然林,选取4种本区常见的具有不同初始化学性质的树种凋落叶进行模拟N沉降(N添加)分解实验(施N水平为对照0和50 kg·hm~(–2)·a~(–1))。研究结果表明:在2年的分解期内,对照处理的各树种凋落叶的分解速率依次为观光木(Michelia odora, 0.557 a~(–1))、米槠(0.440 a~(–1))、台湾相思(Acacia confusa, 0.357 a~(–1))、杉木(Cunninghamia lanceolata, 0.354 a~(–1)); N添加处理凋落叶分解速率依次为观光木(0.447 a~(–1))、米槠(0.354 a~(–1))、杉木(0.291 a~(–1))、台湾相思(0.230a~(–1)),除杉木凋落叶外, N添加显著降低了其他3种凋落叶分解速率。N添加不仅使4种树木凋落叶分解过程中的N释放减慢,同时还抑制凋落叶化学组成中木质素和纤维素的降解;N添加在凋落叶分解过程中总体上提高β-葡萄糖苷酶(βG)和酸性磷酸酶活性,对纤维素水解酶的活性影响不一致,而降低β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性和酚氧化酶活性。凋落叶分解速率与凋落叶中的碳获取酶(βG)活性以及其化学组分中的可萃取物含量极显著正相关,与初始碳浓度、纤维素和木质素含量极显著负相关,与初始N含量没有显著相关性。凋落物类型和N添加的交互作用虽未影响干质量损失速率,但对木质素和纤维素的降解具有显著效应。综上所述,化学组分比初始N含量能更好地预测凋落叶分解速率,而N添加主要通过抑制分解木质素的氧化酶(如PHO)来降低凋落叶分解速率。     

新疆古尔班通古特沙漠土壤N_2O、CH_4和CO_2通量及其对氮沉降增加的响应

沙漠土壤在全球土壤主要温室气体通量中扮演着重要角色,但是在环境变化条件下的通量估算结果存在很大的不确定性。在新疆古尔班通古特沙漠设定N0、N0.5、N1、N3、N6和N24 6个样方,以0、0.5、1.0、3.0、6.0和24.0 g·m~(–2)·a~(–1) 6个不同模拟氮(N)沉降浓度进行N处理,两年后开始对施N样方进行为期两个生长季的N_2O、CH_4和CO_2通量测定。研究表明生长季对照样方(N0)的N_2O、CH_4和CO_2的平均通量分别为4.8μg·m~(–2)·h~(–1)、–30.5μg·m~(–2)·h~(–1)和46.7 mg·m~(–2)·h~(–1),季节变化显著影响3种气体的通量。N0、N0.5和N1在春季和夏季具有相似的N_2O排放速率,排放速率高于秋季,而N6和N24的N_2O排放主要受N输入时间影响;CH_4的吸收在春季和夏季相对较高,秋季较低;CO_2的排放量在第一年春季和夏季之间变化较小,但高于秋季排放量,第二年CO_2动态与N浓度相关。N增加通常能显著促进N_2O的排放,但受测定季节和年度的影响,且各处理的N_2O排放因子大小无明显规律;CH_4的吸收受N增加影响不显著;CO_2的排放在第一年不受N增加的影响,第二年高浓度N增加对春季和夏季CO_2排放具有限制作用,对秋季影响不显著。结构方程模型的研究表明,对N_2O、CH_4和CO_2的动态变化影响较大的因子分别是施N浓度、土壤温度或土壤含水量和植株密度。整个生长季由N带来的净通量和增温潜力非常小。     

外源施N对干旱河谷白刺花（Sophora davidii）幼苗生长，生物量及C、N、P积累与分配的影响

干旱气候条件下改善土壤养分能否提高植物抗旱能力,促进植物生长一直是一个争论性的问题.为了解外源施N是否可提高岷江上游干旱河谷优势灌木白刺花(Sophora davidii)幼苗适应干旱贫瘠环境的能力,研究了不同施N(0、92 mg N · kg-1土和184 mg N · kg-1土)处理下一个生长季节内白刺花幼苗生长、生物生产量、C、N和P的积累与分配特性,以及N和P利用效率.研究结果表明:轻度施N(92 mg N ·kg-1土)处理促进了植物生长,增加了生物生产量,强化了C的固定和N、P等资源的吸收和积累,提高了其它受限资源的利用效率(如P),降低了N利用效率;但并不显著改变幼苗生物生产量及C、N和P等资源的分配格局,从而维持了资源的吸收、分配与利用的相对平衡,可能改善白刺花幼苗适应干旱贫瘠环境能力.而重度施N(184 mg N · kg-1土)处理虽然也相对于对照增加了叶片数目、生物生产量和C、N、P的积累量,但显著降低了幼苗根系的长度,抑制了根系的生长,并导致生物量及资源(生物量、C、N、P)较多地分配给地上部分(主要是叶片),不利于干旱环境下水分的吸收和利用,因而可能会加重幼苗受胁迫伤害的程度.综合分析表明,适当施加N肥可以促进白刺花幼苗的生长,一定程度上提高幼苗抗旱能力,改善幼苗定居,但也应避免过度施N.     

青藏高原两种植被类型净初级生产力与气候因素的关系及周转值分析

基于2008—2016年青海海北站9年净初级生产力及气候因子监测数据,分析了青藏高原高寒小嵩草草甸和高寒金露梅灌丛两种植被净初级生产力年际动态,并探讨了气候因子对其影响及其不同土层深度根系周转值特征。结果表明:(1)年际尺度上,小嵩草草甸地上净初级生产力表现为显著增加趋势,增幅为7.02 g m~(-2) a~(-1),而金露梅灌丛地上净初级生产力相对较为稳定;对于其地下净初级生产力和总生产力,小嵩草草甸和金露梅灌丛均表现为增加趋势(P0.05),9年间小嵩草草甸地上、地下和总净初级生产力平均值分别为(217.55±9.95)、(1882.75±161.33) g m~(-2) a~(-1)和(2100.30±163.38) g m~(-2) a~(-1),金露梅灌丛地上、地下和总净初级生产力9年间平均值分别为(256.27±11.4)、(1614.31±173.03) g m~(-2) a~(-1)和(1870.58±177.93) g m~(-2) a~(-1)。(2)不同植被类型地上净初级生产力对气候因素响应不同,金露梅灌丛地上净初级生产力主要受温度影响,而温度对小嵩草草甸地上净初级生产力无显著影响。此外,降水不是限制高寒生态系统草地地上净初级生产力主要因子,相比于降水影响,高寒生态系统地上净初级生产力更受温度调控。(3)年均温和年降水对金露梅灌丛和小嵩草草甸地下净初级生产力均无显著影响(P0.05),表明高寒生态系统,其地下生产力受外界气候条件变化影响微弱,是一个稳定的碳库。(4)两种植被类型其根系周转值均随着土壤深度的增加呈逐渐增加趋势,且高寒灌丛根系周转值明显高于高寒草甸根系周转值。研究表明,在全球气候变暖背景下将会增加金露梅灌丛地上净初级生产力,而对小嵩草草甸地上净初级生产力无显著影响。     

模拟氮沉降对华西雨屏区天然常绿阔叶林凋落叶分解过程微生物生物量的影响

为进一步深化氮沉降对凋落物分解影响的研究,2016年3月—2017年3月,在华西雨屏区天然常绿阔叶林内,用凋落叶分解袋法研究了模拟氮沉降对凋落叶分解过程中微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)和微生物生物量磷(MBP)的影响。实验设置了对照(0 g N m~(-2)a~(-1))、低氮(5 g N m~(-2)a~(-1))、中氮(15 g Nm~(-2)a~(-1))和高氮沉降(30 g N m~(-2)a~(-1)) 4个处理。结果表明:低氮和中氮处理显著增加了凋落叶分解过程中的MBC和MBN,以低氮处理增加幅度最高;低氮和中氮处理对凋落叶分解过程中的MBP影响不显著;高氮处理显著降低了分解过程中的MBC、MBN和MBP。随模拟氮沉降量的递增,凋落叶分解过程中微生物生物量碳氮比逐渐减少,微生物生物量碳磷比呈现先增加后下降的趋势。研究结果说明,氮沉降影响了华西雨屏区天然常绿阔叶林凋落物分解过程中微生物生物量,进而改变了凋落物的分解过程。     

氮添加对川西高寒灌丛凋落枝化学计量特征及养分归还的影响

氮(N)是陆地生态系统初级生产力的重要限制因子,大气N沉降的增加将会对植物的化学元素含量和生物量产生重要影响,进而影响凋落物的化学计量特征及其养分归还。高寒灌丛是陆地生态系统的重要组成部分,但有关N沉降对高寒灌丛凋落物尤其是凋落枝的化学元素和生物量的研究还较为缺乏,难以深入揭示N沉降对高寒灌丛土壤碳(C)和养分循环的影响机理。基于此,以青藏高原东部地区的优势高寒灌丛类型—窄叶鲜卑花(Sibiraea angustata(Rehd.) Hand.-Mazz.)灌丛为研究对象,连续4年人工模拟N沉降,分析了凋落枝C、N、磷(P)、木质素和纤维素化学计量特征及其归还量对不同N添加浓度(0、20、50、100 kg hm^-2 a^-1)的响应趋势。结果表明：(1)N添加对凋落枝C、N含量无显著性影响(P>0.05),而对P、木质素和纤维素含量有显著性影响(P<0.05),但不同年份间的影响趋势不一致;(2)4年的N添加并未改变凋落枝的C/N、N/P,但显著降低了凋落枝的木质素/N(第3年)、C/P(第1年和第4年)和C/N/P(第1年);(...     

川西北窄叶鲜卑花灌丛的类型和生物量及其与环境因子的关系

窄叶鲜卑花（Ｓｉｂｉｒａｅａａｎｇｕｓｔａｔａ（Ｒｅｈｄ．）Ｈａｎｄ．Ｍａｚ．）灌丛是青藏高原东缘高山灌丛中特有的、具代表性的类型。选择该群落的典型分布区域,运用数值分类法,将窄叶鲜卑花群系分为４个群丛组、１０个群丛类型。用ＰＣＡ排序技术定量分析了各类型在空间地理上的分布格局,以及与环境因子之间的关系。结果表明：各类型的分布主要取决于环境中土壤条件（主要是土壤水分和土壤有机质含量）和热量条件的垂直梯度变化,而群落的分类等级越低,对环境因子的变化越敏感。生物量的研究表明,窄叶鲜卑花灌丛的群落生物量在３８．９９～４７．７２ｔ·ｈｍ－２之间,其中灌木层和草本层的生物量分别在２５．８７～３２．１６ｔ·ｈｍ－２和１２．０５～１３．７３ｔ·ｈｍ－２之间,而地下部分的生物量通常高于地上部分。     

模拟N沉降下不同林龄马尾松林凋落叶分解-土壤C、N化学计量特征

模拟N沉降对森林生态系统的影响是当今全球变化生态学研究的一个热点问题,土壤碳库对N沉降比较敏感,N沉降增加了凋落叶分解过程中外源N含量,间接影响凋落叶分解的化学过程并改变凋落叶分解速率,因此,研究模拟N沉降下凋落叶分解-土壤C-N关系对预测森林C吸存有重要意义。利用原位分解袋法研究了模拟N沉降下三峡库区不同林龄马尾松林(Pinus massoniana)凋落叶分解过程中凋落叶-土壤C、N化学计量响应及其关系;N沉降水平分对照(CK,0 g m~(-2)a~(-1))、低氮(LN,5 g m~(-2)a~(-1))、中氮(MN,10 g m~(-2)a~(-1))和高氮(HN,15 g m~(-2)a~(-1))。结果表明:分解540 d后,N沉降促进20年生和30年生马尾松林凋落叶分解,46年生马尾松林中仅低氮处理促进凋落叶分解,4种处理均是30年生分解最快,说明同一树种起始N含量低的凋落叶对N沉降呈正响应,N沉降处理促进起始N含量低的凋落叶分解,起始N含量高的凋落叶分解过程中易达到"N饱和"。N沉降抑制20年生和46年生凋落叶C释放(低于对照0.62%—6.69%),促进30年生C释放(高于对照0.28%—5.55%);30年生和46年生林分N固持量均高于对照(高于对照0.15%—21.34%),20年生则低于对照(5.70%—13.87%),说明模拟N沉降处理促进起始C含量低的凋落叶C释放和起始N含量低的凋落叶N固持。N沉降处理下仅30年生马尾松林土壤有机碳较对照增加,且土壤有机质与凋落叶C、N和分解速率呈正相关,与凋落叶C/N比呈显著负相关;土壤总氮与凋落叶分解速率、凋落叶N含量呈正相关,土壤有机碳/总氮比与凋落叶C、N含量呈正相关;对照处理中凋落叶分解指标对土壤养分影响顺序是分解速率凋落物C含量凋落物C/N比凋落物N含量,低、中、高氮处理中则是凋落物C含量分解速率凋落物N含量凋落物C/N比。研究表明低土壤养分含量马尾松林对N沉降呈正响应,N沉降促进低土壤养分马尾松林凋落叶分解并提高土壤肥力;凋落叶质量和土壤养分含量低的生态系统土壤C对N沉降响应更显著。     

青藏高原东部高寒灌丛生物量分配对模拟增温的响应

植物生物量分配特征的变化反映了不同环境条件下植物的适应策略,全球气候变暖正在改变青藏高原高寒生态系统植被动态和生物量分配格局。然而,到目前为止,有关青藏高原高寒灌丛生物量分配特征对气候变暖的响应研究较少。为了探究气候变暖对高寒灌丛生物量分配的影响,以青藏高原东部典型的窄叶鲜卑花高寒灌丛为研究对象,分析了高寒灌丛灌木层、草本层和群落水平生物量分配特征对开顶式生长室（OTC）模拟增温的响应。研究结果表明：整个生长季节,模拟增温使空气温度和表层土壤温度分别升高0.6℃和1.2℃,使表层土壤水分含量下降2.7%。模拟增温使草本层和群落地上生物量显著增加57.8%和7.2%,使灌木层、草本层和群落根系生物量显著增加42.5%、105.6%和45.6%。然而,模拟增温没有显著影响灌木层地上生物量。同时,模拟增温使灌木层、草本层和群落总生物量显著增加25.6%、85.7%和28.4%,使灌木层、草本层和群落根冠比显著增加33.2%、30.4%和36.0%。由此可见,模拟增温在促进高寒灌丛生物量生产的同时将显著提高向地下根系部分的分配比例。Pearson相关分析表明,高寒灌丛生物量分配与空气温度、土壤温度和土壤硝态氮含量呈显著正相关关系;多元线性回归分析结果也表明,空气温度、土壤温度和土壤硝态氮含量解释了高寒灌丛生物量分配变异的50.8%以上。这些结果表明,青藏高原东部高寒灌丛植被能够通过调节生物量分配模式应对未来气候变暖。     

多年模拟氮沉降对华西雨屏区苦竹人工林土壤节肢动物的影响

土壤动物在生态系统养分循环中扮演着重要角色,其中土壤节肢动物在凋落物破碎和土壤团聚体形成中起着决定性作用。为探究多年模拟氮沉降对苦竹人工林土壤节肢动物的影响,于2007年11月起在华西雨屏区苦竹人工林进行了每月1次的模拟氮沉降试验,以硝酸铵为氮源,设对照(0 g N·m~(-2)·a~(-1))、低氮(5 g N·m~(-2)·a~(-1))、中氮(15 g N·m~(-2)·a~(-1))和高氮(30 g N·m~(-2)·a~(-1)) 4个处理。在施氮6.5年后分别于2014年1月、10月,2015年1月采集凋落物层和0～15 cm土层样品带回实验室分离鉴定。结果显示:本试验共观察到土壤节肢动物1852只,隶属于3门7纲18目;凋落物层土壤节肢动物个体数和类群数随施氮浓度的升高而增加,且高氮处理显著高于对照;土壤层土壤节肢动物个体数和类群数随施氮浓度的升高而减少,但与对照相比均不显著;模拟氮沉降对凋落物层和土壤层土壤节肢动物多样性指数、均匀度指数和丰富度指数均无显著影响。     

窄叶鲜卑花(Sibiraea angustata)nrDNA ITS和cpDNA trnL-F序列分子进化特点的分析

应用PCR产物直接测序法分析了窄叶鲜卑花居群间nrDNA(核糖体DNA)ITS序列和cpDNA(叶绿体DNA)trnL-F的碱基差异,并与cpDNAtrnS-G序列和rpl20-rps12序列进行比较,从而初步研究两套植物基因组的变异速率。采用改良的CTAB法从硅胶干燥的窄叶鲜卑花叶片中提取总DNA,并对nrDNA ITS和cpDNAtrnL-F区域进行扩增、纯化、测序。nrDNA ITS序列共有601 bp,有变异位点3处,变异位点百分率为0.05%,(G+C)含量为41.4%。cpDNAtrnL-F序列共有927 bp,有变异位点1处,变异位点百分率0.01%,(G+C)含量为32.6%,两种序列的核苷酸多样性非常低。比较发现,窄叶鲜卑花nrDNA ITS区域较cpDNAtrnS-G序列和rpl20-rps12序列保守,变异速率较慢,比cpDNAtrnL-F序列变异速率稍快。通过对ITS序列单倍型(haplotype)进行分析发现,窄叶鲜卑花现有分布范围经历了居群近期范围扩张,与叶绿体基因组(trnS-G和rpl20-rps12序列)得出的结论一致。因此,窄叶鲜卑花nrDNA ITS序列适合该种的谱系地理学研究。