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相似文献
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1.
选取荷木、海南红豆、肖蒲桃、红鳞蒲桃和红锥5种南亚热带乡土树种构建混交群落,通过5年人为提高CO2浓度和氮输入试验,研究碳-氮交互作用对南亚热带主要乡土树种及群落的生物量积累与分配的影响.结果表明:CO2浓度升高及氮沉降对植物生物量的积累和分配的影响因树种不同而有显著差异.CO2浓度升高和氮沉降对豆科植物生物量积累相对提高了49.3%和71.0%,且促进了阳生植物生物量的积累;氮沉降能显著提高偏阴生植物生物量积累,但在CO2浓度升高条件下,其生物量积累低于对照.CO2浓度升高抑制了阳生植物地下生物量的分配,但促进偏阴生植物地下生物量的分配.CO2浓度升高、氮沉降以及碳-氮交互作用对南亚热带植物群落生物量积累均具有促进作用;CO2浓度升高促进群落地下生物量积累,氮沉降显著提高其地上部分生物量分配.在全球变化背景下,南亚热带林业固碳树种适宜选用海南红豆和红锥.  相似文献   

2.
CO2浓度升高与氮沉降增加对陆地生态系统的耦合作用已成为全球变化的研究热点。应用大型开顶箱 (OTC) 人工控制手段研究了人工生态系统在1) 高CO2 (700±20μmol·mol-1) +高氮沉降 (100kg N·hm-2·a-1) (CN) ;2) 高CO2 (700±20μmol·mol-1) +背景氮沉降 (C+) ;3) 高氮沉降 (100kg N·hm-2·a-1) +背景CO2 (N+) ;4) 背景CO2+背景氮沉降处理 (CK) 4种处理条件下荷木 (Schima superba) 、红锥 (Castanopsis hystrix) 、海南红豆 (Ormosia pinnata) 、肖蒲桃 (Acmena acuminatissima) 、红鳞蒲桃 (Syzygium hancei) 等主要南亚热带森林植物的生物量积累模式及其分配格局。连续近3年的实验结果表明:不同处理条件下, 各参试植物生物量积累具有不同的响应特征, N+处理显著促进荷木、肖蒲桃及红鳞蒲桃生物量的积累;C+处理显著促进肖蒲桃、海南红豆生物量的积累;CN处理显著促进除红锥外其他物种生物量的积累, 并且具有两者单独处理的叠加效应。不同处理改变物种生物量的分配模式, N+处理降低植物的根冠比, 促进地上部分生物量的积累;C+处理增加红锥和红鳞蒲桃地下部分生物量的分配, 却促进荷木和海南红豆地上部分的积累;CN处理仅促进红磷蒲桃地下部分的积累。群落生物量的积累与分配格局取决于优势物种的生物量及其分配格局在群落中所 占的权重。  相似文献   

3.
 CO2浓度升高与氮沉降增加对陆地生态系统的耦合作用已成为全球变化的研究热点。应用大型开顶箱(OTC)人工控制手段研究了人工生态系统在1)高CO2(700±20 μmol·mol–1)+高氮沉降(100 kg N·hm–2·a–1)(CN); 2)高CO2(700±20 μmol·mol–1)+背景氮沉降(C+); 3)高氮沉降(100 kg N· hm–2·a–1)+背景CO2(N+); 4)背景CO2+背景氮沉降处理(CK) 4种处理条件下荷木 (Schima superba)、红锥(Castanopsis hystrix)、海南红豆(Ormosia pinnata)、肖蒲桃(Acmena acuminatissima)、红鳞蒲桃(Syzygium hancei)等主要南亚热带森林植物的生物量积累模式及其分配格局。连续近3年的实验结果表明: 不同处理条件下, 各参试植物生物量积累具有不同的响应特征, N+处理显著促进荷木、肖蒲桃及红鳞蒲桃生物量的积累; C+处理显著促进肖蒲桃、海南红豆生物量的积累; CN处理显著促进除红锥外其他物种生物量的积累, 并且具有两者单独处理的叠加效应。不同处理改变物种生物量的分配模式, N+处理降低植物的根冠比, 促进地上部分生物量的积累; C+处理增加红锥和红鳞蒲桃地下部分生物量的分配, 却促进荷木和海南红豆地上部分的积累; CN处理仅促进红磷蒲桃地下部分的积累。群落生物量的积累与分配格局取决于优势物种的生物量及其分配格局在群落中所占的权重。  相似文献   

4.
大气CO2浓度升高和N沉降以及二者之间的耦合作用对陆地森林生态系统的影响是当前国际生态学界关注的热点之一。该实验运用大型开顶箱(open-top chamber, OTC)研究: 1)高CO2浓度(700 μmol×mol-1) +高N沉降(100 kg N×hm-2×a-1) (CN); 2)高CO2浓度(700 μmol×mol-1)和背景N沉降(CC); 3)高N沉降(100 kg N×hm-2×a-1)和背景CO2浓度(NN); 4)背景CO2和背景N沉降(CK) 4种处理对南亚热带主要乡土树种木荷(Schima superba)、红锥(Castanopsis hystrix)、肖蒲桃(Acmena acuminatissima)、红鳞蒲桃(Syzygium hancei)、海南红豆(Ormosia pinnata)叶片元素含量的影响。研究结果表明, 大气CO2浓度升高对5种乡土树种叶片元素含量有较大的影响, 除海南红豆叶片的Ca含量外, 其他树种的叶片元素含量在高CO2浓度处理下都显著升高(p < 0.05); 而在N沉降处理下, 5个树种的叶片K和Ca含量都降低。大气CO2浓度升高与N沉降处理对5种乡土树种植物叶片元素含量影响的交互作用不是很明显, 仅仅木荷和红鳞蒲桃的叶片Ca和Mn以及海南红豆的叶片Mn含量在大气CO2浓度上升和N沉降交互处理下显著下降, 而肖蒲桃的叶片P含量在大气CO2浓度上升和N沉降交互处理下显著上升。  相似文献   

5.
以红枝蒲桃(Syzygium rehderianum)、海南红豆(Ormosia pinnata)、红锥(Castanopsis hystrix)和木荷(Schima superba) 4种南亚热带常绿阔叶林典型树种为研究对象, 采用红外-箱式增温的方法, 研究4个树种叶片气孔性状(表征气孔调节能力)、叶片解剖结构(表征叶片组织调节能力)和光合特征(表征养分维持能力)对增温的响应情况, 比较不同树种在增温背景下的生理生态适应能力, 为预测该地区森林植物在全球变暖情形下的生长变化趋势提供理论依据。结果表明: 增温后, 红枝蒲桃叶片海绵组织厚度减小, 且光合氮利用效率(PNUE)和光合磷利用效率(PPUE)降低; 海南红豆气孔导度增大、气孔密度减小以及叶片厚度和栅栏组织厚度减小, 同时光合速率、PNUEPPUE升高; 红锥气孔大小缩小, 但光合速率不变; 木荷气孔增大而密度减小, 栅栏组织厚度减小, 光合速率、PNUEPPUE降低。综上所述, 红枝蒲桃、海南红豆和木荷能够通过降低叶片厚度来适应高温环境, 不同物种的气孔调节、养分维持、光合速率和光合养分利用效率对增温的响应存在差异。增温有利于固氮植物海南红豆的生长, 但不利于传统优势树种木荷和红枝蒲桃的生长。因此, 在未来气候变暖的情况下, 固氮植物海南红豆由于具有较强的适应能力, 在南亚热带常绿阔叶林中可能会取代木荷和红枝蒲桃等成为新的优势树种。  相似文献   

6.
程淑兰  方华军  徐梦  耿静  何舜  于光夏  曹子铖 《生态学报》2018,38(23):8285-8295
大气氮沉降增加倾向于促进受氮限制陆地生态系统地上生物量,但是对地下碳过程和土壤碳截存的影响结果迥异,导致陆地生态系统“氮促碳汇”的评估存在很大的不确定性。大气氮沉降输入直接影响微生物活性或间接影响底物质量,改变凋落物和土壤有机质(SOM)的分解速率和分解程度,进而影响土壤有机碳(SOC)的积累与损耗过程。过去相关研究主要集中在土壤碳转化过程和碳储量动态方面,缺乏植物-微生物-SOM交互作用的理解,对土壤碳截存调控的生物化学和微生物学机理尚不清楚。本文以地下碳循环过程为主线,分别综述了氮沉降增加对植物地下碳分配、SOC激发效应、微生物群落碳代谢过程的影响,深入分析SOM化学稳定性与微生物群落动态的关系。该领域研究的薄弱环节体现在:(1)增氮倾向于降低根系的生长和周转,对根际沉积碳分配(数量和格局)的影响及驱动因素不明确;(2)虽然认识到氮素有效性影响土壤激发效应的方向和强度,但是氧化态NO-3和还原态NH+4输入对有机质激发效应的差异性影响及潜在机理知之甚少;(3)微生物碳利用效率(CUE)是微生物群落碳代谢的关键表征,能够很好地解释土壤碳的积累与损耗过程;由于缺乏适宜的测定方法,难以准确量化土壤微生物的CUE及微生物生物量的周转时间;(4)增氮会抑制土壤真菌群落及其胞外酶活性,对细菌群落组成的影响尚未定论,有关SOM化学质量与土壤微生物群落活性、组成之间的耦合关系尚不清楚。未来研究应基于长期的氮添加控制实验平台,结合碳氧稳定性同位素示踪、有机质化学、分子生物学和宏基因组学等方法,深入分析植物同化碳的地下分配规律、微生物碳代谢和周转、有机质化学结构与功能微生物群落的耦合关系等关键环节。上述研究将有助于揭示植物-土壤-微生物交互作用对SOC动态的调控机制,完善陆地生态系统碳-氮耦合循环模型,有效降低区域陆地碳汇评估的不确定性,并可为陆地生态系统应对全球变化提供科学依据。  相似文献   

7.
本文利用CO2交换系统和叶绿素荧光方法研究南亚热带森林的阳生或群落演替早期树种荷木(Schima superba)、中生性或群落演替中期树种红椎(Castanopsis hystrix)和耐荫或群落演替后期树种黄果厚壳桂(Cryptocarya concinna)的叶片光合速率和光合能量利用对高氮和光强的响应.3种供试树种在高氮和高光强下(HNHL)植株叶片的净光合速率(Po)比在低氮和高光强(LNHL)下高,低氮限制了高光强下植株叶片的Pn;高氮和低光强下(HNLL)的植株也有明显低的Pn,低光强限制了高氮下植株的Pn.Pn对氮的响应依赖于氮的水平和生长的光强状况.荷木和红椎的HNHL,LNHL和HNLL植株叶片有相似的F'v/F'm而黄果厚壳桂HNHL植株的F'v/F'm《较LNHL和HNLL高(P〈0.05).在光强0~1200μmol·photo.m^-2.s^-1,黄果厚壳桂的HNHL植株有高的光化量子产率(△/F'm),而这一效应并不反映在阳生树种荷木和中生性树种红椎上.在光强0~2000μmol·photo·m^-2.s^-1,荷木的LNHL植株叶片用于光化反应的吸收光能占18.2%,较HNHL高,并显著高于HNLL(P〈0.05);红椎的LNHL植株亦有较HNHL和HNLL植株高的光化能量利用,而黄果厚壳桂的HNHL植株的光化能量利用部分则较LNHL和HNLL高.3种供试树种的HNLL植株均有低的光化能量利用和光合电子传递速率.高氮和低光强对耐荫或群落演替的后期树种黄果厚壳桂光合能利用的影响较群落演替的早期树种荷木和中期树种红椎大.在当前氮沉降的持续增高和频繁出现的阴霾或灰霾天气情况下,氮沉降可能会导致南亚热带耐荫性树种的退化,而演替早期树种和中期树种有较好的忍耐性,从而能够竞争到更多的资源成为生态系统的优势种.因此,氮沉降可能导致地带性森林群落退化,也可能会减缓植物群落的正向演替进程.  相似文献   

8.
为了解不同物种在气候变暖条件下的生长及养分利用策略,研究选取南亚热带常绿阔叶林4种具代表性的典型乔木树种幼苗(1年生)木荷(Schima superba)、红锥(Castanopsis hystrix)、红枝蒲桃(Syzygium rehderianum)和海南红豆(Ormosia pinnata)为研究对象。采用红外-箱式增温的方法(2016年1月至2018年12月期间,年平均气温升高2.26℃,P<0.05),研究了4种幼苗生长以及各器官中C、N、P化学计量特征和非结构性碳水化合物(NSC)含量对增温的响应。结果表明:增温促进了红锥和海南红豆(除2017年6月)的生长,但降低了木荷(增温1年后)和红枝蒲桃的生长(P<0.05)。增温显著降低了木荷细根、红锥茎干和海南红豆枝的P含量(P<0.05),与对照相比,分别降低了1.91%、18.70%和46.07%。增温增加了固氮物种海南红豆细根N含量,但降低了其叶片N含量(P<0.05),增温对其它树种N含量无显著影响。木荷茎干N∶P和海南红豆的细根N∶P在增温下分别升高了30.42%和90.29%(P<0.05)。此外,增温显著升高了木荷和红枝蒲桃叶片的可溶性糖含量(P<0.05)。以上结果表明,增温对南亚热带常绿阔叶林植物的影响存在种间差异,木荷和红枝蒲桃在增温条件下生长受限,但促进了红锥和海南红豆的生长,未来气候变暖可能会改变该生态系统的养分竞争平衡,进而可能会改变群落组成。  相似文献   

9.
陆生植物生物量分配对模拟氮沉降响应的Meta分析   总被引:1,自引:0,他引:1  
分析了陆生植物地上、地下各组织中生物量分配对氮沉降的响应,为研究大气氮沉降背景下陆地生态系统的碳、氮循环过程及植物生物量分配、立木收获、定向培育等相关研究和实践提供参考依据。共收集整理了国内外63篇论文的原始数据资料进行Meta分析(Meta-analysis),用以定量评估氮沉降对植物生物量分配的影响,并通过亚组分析进一步探讨了不同生态系统类型、植物种类、氮肥形式、施氮水平和持续时间对生物量分配的影响。结果表明,总体来看施氮会显著促进植物地上部分生物量分配,植物叶生物量和茎生物量在施氮条件下均显著增加;然而地下生物量所受促进作用要低于地上部分,表现为植物细根生物量和粗根生物量在氮输入下并没有显著变化;植物根冠比在氮沉降下显著降低;叶重比、茎重比和根重比在氮沉降下没有显著变化。此外,亚组分析结果表明生态系统类型和植物类型会显著影响植物总生物量和根冠比对氮沉降的响应,草本植物在氮沉降下的生物量累积明显优于木本,这说明短期氮沉降可能会增加草本的覆盖面积;施肥形式对根冠比的影响存在明显差异,相比于尿素,硝酸铵对植物根冠比的作用更显著;不同施氮水平显著影响地上生物量分配,中氮水平(本研究为60—120 kg hm-2a-1)促进作用最大,高氮水平(本研究为≥120 kg hm-2a-1)促进作用明显减弱,这与总生物量的变化一致,表明过高的氮沉降量将抑制植物生长;氮沉降处理时间长短对植物地上生物量的影响也存在显著差异,当施氮时间高于3年,氮沉降对地上生物量的促进作用几乎消失。总之,短期氮沉降会使植物分配更多生物量给地上部分,且氮沉降对草本植物生物量的累积作用明显优于木本,这些发现可为未来大气氮沉降背景下植物地上、地下部分碳存储、植物群落结构、植被动态等相关研究提供科学依据。  相似文献   

10.
为了解未来全球变暖对南亚热带森林生态系统物种组成的影响,在广东鼎湖山采用沿海拔梯度垂直移位的方法,研究了模拟增温对木荷(Schima superba)、红枝蒲桃(Syzygium rehderianum)、红锥(Castanopsis hystrix)和马尾松(Pinus massoniana)等4种优势树种的生物量分配模式和养分(氮和磷)积累的影响。结果表明,增温使大气平均温度增加(1.28±0.60)℃,土壤平均温度增加(1.04±0.30)℃;6 a长期增温使木荷和马尾松的树高增长率分别显著提高83.0%和52.1%,基径增长率分别显著提高37.1%和76.9%,二者的茎质比都显著增加,根质比、叶质比和根冠比都显著降低,养分积累量分别显著增加100.3%和185.7%;但增温对红枝蒲桃和红锥的树高、基径、生物量分配模式和养分积累无显著影响。因此,6 a增温对4种优势树种生物量分配模式和养分积累的影响具有一定的种间差异,木荷和马尾松由于生物量和养分积累量较高,所以在长期增温条件下可能具有较强的适应性,这种差异可能会对我国南亚热带混交林中的群落结构和功能带来潜在影响。  相似文献   

11.
Different but partially overlapping hypotheses have been developed to predict the allocation of phenolics in elevated atmospheric CO(2). The carbon-nutrient balance hypothesis predicts increased allocation to phenolics due to reduced relative availability of nitrogen. The growth-differentiation balance hypothesis states that allocation will depend on source and sink strength, while the protein competition model predicts that allocation will remain unchanged. We grew Poa annua at two CO(2) concentrations in soils of three different nutrient levels. Although plant-tissue nitrogen levels were reduced in high CO(2) and photosynthetic rate increased, phenolic concentration and biomass allocation remained unchanged. We discuss these data in the context of the three models' predictions of phenolic allocation in conditions of elevated CO(2).  相似文献   

12.
Differential responses to elevated atmospheric CO(2) concentration exhibited by different plant functional types may alter competition for above- and belowground resources in a higher CO(2) world. Because C allocation to roots is often favored over C allocation to shoots in plants grown with CO(2) enrichment, belowground function of forest ecosystems may change significantly. We established an outdoor facility to examine the effects of elevated CO(2) on root dynamics in artificially constructed communities of five early successional forest species: (1) a C(3) evergreen conifer (longleaf pine, Pinus palustris Mill.); (2) a C(4) monocotyledonous bunch grass (wiregrass, Aristida stricta Michx.); (3) a C(3) broadleaf tree (sand post oak, Quercus margaretta); (4) a C(3) perennial herbaceous legume (rattlebox, Crotalaria rotundifolia Walt. ex Gemel); and (5) an herbaceous C(3) dicotyledonous perennial (butterfly weed, Asclepias tuberosa L.). These species are common associates in early successional longleaf pine savannahs throughout the southeastern USA and represent species that differ in life-form, growth habit, physiology, and symbiotic relationships. A combination of minirhizotrons and soil coring was used to examine temporal and spatial rooting dynamics from October 1998 to October 1999. CO(2)-enriched plots exhibited 35% higher standing root crop length, 37% greater root length production per day, and 47% greater root length mortality per day. These variables, however, were enhanced by CO(2) enrichment only at the 10-30 cm depth. Relative root turnover (flux/standing crop) was unchanged by elevated CO(2). Sixteen months after planting, root biomass of pine was 62% higher in elevated compared to ambient CO(2) plots. Conversely, the combined biomass of rattlebox, wiregrass, and butterfly weed was 28% greater in ambient compared to high CO(2) plots. There was no difference in root biomass of oaks after 16 months of exposure to elevated CO(2). Using root and shoot biomass as a metric, longleaf pine realized the greatest and most consistent benefit from exposure to elevated CO(2). This finding suggests that the ability of longleaf pine to compete with sand post oak, a common deciduous tree competitor, and wiregrass, the dominant understory herbaceous species, in regenerating ecosystems may be significantly enhanced by rising atmospheric CO(2) concentrations.  相似文献   

13.
Biomass allocations between aboveground and belowground organs provide pivotal information for connecting aboveground productivity and belowground carbon sequestration. As accurate measurement of belowground biomass is essential for determining the biomass allocation, we first reviewed the methods in quantifying belowground biomass and their merits. We then presented the major advances on plant biomass allocations between aboveground and belowground organs, as well as the potential drivers such as precipitation, warming, atmospheric CO2 concentration, and nitrogen deposition. We finally provided a list of challenges in studying belowground biomass allocation for the future. This review has important implications for studies on carbon cycling in grassland ecosystems under the changing climate.  相似文献   

14.
Elevated CO2, rhizosphere processes,and soil organic matter decomposition   总被引:12,自引:0,他引:12  
Cheng  Weixin  Johnson  Dale W. 《Plant and Soil》1998,202(2):167-174
The rhizosphere is one of the key fine-scale components of C cycles. This study was undertaken to improve understanding of the potential effects of atmospheric CO2 increase on rhizosphere processes. Using C isotope techniques, we found that elevated atmospheric CO2 significantly increased wheat plant growth, dry mass accumulation, rhizosphere respiration, and soluble C concentrations in the rhizosphere. When plants were grown under elevated CO2 concentration, soluble C concentration in the rhizosphere increased by approximately 60%. The degree of elevated CO2 enhancement on rhizosphere respiration was much higher than on root biomass. Averaged between the two nitrogen treatments and compared with the ambient CO2 treatment, wheat rhizosphere respiration rate increased 60% and root biomass only increased 26% under the elevated CO2 treatment. These results indicated that elevated atmospheric CO2 in a wheat-soil system significantly increased substrate input to the rhizosphere due to both increased root growth and increased root activities per unit of roots. Nitrogen treatments changed the effect of elevated CO2 on soil organic matter decomposition. Elevated CO2 increased soil organic matter decomposition (22%) in the nitrogen-added treatment but decreased soil organic matter decomposition (18%) without nitrogen addition. Soil nitrogen status was therefore found to be important in determining the directions of the effect of elevated CO2 on soil organic matter decomposition.  相似文献   

15.
高CO2浓度对长白山阔叶红松林主要树种的影响   总被引:16,自引:6,他引:10  
组成长白山阔叶红松林的主要树种红松、云杉、落叶松、大青杨、白桦、椴树、水曲柳和色木的幼树,盆栽于模拟自然光照和人工调节CO2浓度为700μl·L -1、400μl·L-1 的气室内两个生长季,以生长在400μl·L-1下的幼树为对照组 ,在各自生长条件下测定,高CO2浓度下生长的红松、云杉、落叶松、大青杨、白桦、椴树、水曲柳和色木的高生长比对照组的幼树提高10%~40%.高CO2浓度的幼树与对照CO2 下的幼树相比各树种蒸腾速率升降不一,但水分利用效率均有不同程度的提高,不同树种的可溶性糖和叶绿素含量对高CO2浓度反应不一,反映出幼树对高CO2浓度适应的复杂性.长期高CO2浓度环境下生长的阔叶树对CO2变化反应较针叶树敏感,供试树种均发生光合驯化现象.  相似文献   

16.
Carbon allocation and N acquisition by plants following defoliation may be linked through plant-microbe interactions in the rhizosphere. Plant C allocation patterns and rhizosphere interactions can also be affected by rising atmospheric CO(2) concentrations, which in turn could influence plant and microbial responses to defoliation. We studied two widespread perennial grasses native to rangelands of western North America to test whether (1) defoliation-induced enhancement of rhizodeposition would stimulate rhizosphere N availability and plant N uptake, and (2) defoliation-induced enhancement of rhizodeposition, and associated effects on soil N availability, would increase under elevated CO(2). Both species were grown at ambient (400 μL L(-1)) and elevated (780 μL L(-1)) atmospheric [CO(2)] under water-limiting conditions. Plant, soil and microbial responses were measured 1 and 8 days after a defoliation treatment. Contrary to our hypotheses, we found that defoliation and elevated CO(2) both reduced carbon inputs to the rhizosphere of Bouteloua gracilis (C(4)) and Pascopyrum smithii (C(3)). However, both species also increased N allocation to shoots of defoliated versus non-defoliated plants 8 days after treatment. This response was greatest for P. smithii, and was associated with negative defoliation effects on root biomass and N content and reduced allocation of post-defoliation assimilate to roots. In contrast, B. gracilis increased allocation of post-defoliation assimilate to roots, and did not exhibit defoliation-induced reductions in root biomass or N content. Our findings highlight key differences between these species in how post-defoliation C allocation to roots versus shoots is linked to shoot N yield, but indicate that defoliation-induced enhancement of shoot N concentration and N yield is not mediated by increased C allocation to the rhizosphere.  相似文献   

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