遮荫对撂荒地草本群落生物量分配和养分积累的影响

城市化进程导致农村出现大量的撂荒地,了解撂荒地不同利用方式下的植物群落动态可为撂荒地利用与管理提供重要的基础数据。撂荒地栽植与没有栽植林木是否影响林下草本群落的生物量分配与养分积累仍有待于研究。采用50%—95%遮荫网处理,模拟林下光环境对撂荒地草本群落生物量分配和养分积累特征的影响。结果表明:随着遮荫强度增加,群落总生物量著降低。遮荫处理显著降低了地上生物量及其分配比例,而对根部生物量的影响不显著,却显著提高了根部生物量的分配比例。光照强度与总生物量和地上生物量呈极显著正相关。遮荫处理显著降低了群落地上部分C含量,显著提高了P、K含量,对N含量影响不显著;遮荫处理也显著提高了根部C、N、P含量,但对K含量的影响不显著。随遮荫强度增加,地上部分C、N、P、K的分配比例显著降低,根部C、N、P、K的分配比例显著提高。相关分析表明,光照强度仅与地上部分N含量、根部C、N、P含量极显著相关。遮荫处理显著降低了地上部分C∶N、C∶P和地下部分的C∶N,但对地下部分N∶P、C∶P影响不显著。可见,遮荫将影响撂荒地草本植物群落地上部分生物量和养分积累,而根部对光照强度改变的响应不敏感。     

鼎湖山马尾松、荷木混交林生态系统碳素积累和分配特征

选取鼎湖山保护区3个马尾松9Pinus massoniana),荷木（Schima superba)针阔混交林样地,研究其生态系统的碳素积累和分配特征。结果表明,鼎湖山马尾松,荷木混交林乔木尾生物量（thm^-2)为：174.41-270.11。平均227.36,且均以马尾松的生物量居多（占54.9%-84.4%)。林下层植物生物量和地表现存凋落物量（thm^-2)分别为7.41-28.28和7.06-11.56。平均14.41和9.03。三个混交林生态系统总碳贮量（thm^-2)分别为146.35,215.30和205.79。平均为189.15,其中植被层碳贮量贡献率最大,依次占62.9%,61.9%和69.9%。平均65.0%;土壤层贡献率次之,依次占34.3%,35.5%和28.5%。平均32.8%;而地表现存凋落物层的贡献最小,仅占2.8%,2.6%和1.6%。平均为2.3%。此外,本文还对该生态系统植被碳吸存潜力进行了讨论。     

鼎湖山马尾松林降水再分配对养分动态影响

在鼎湖山马尾松林中 ,降水到达森林重新分配后 ,pH值的大小变化顺序为 :茎流 >径流 >穿透雨 >降水 ,且它们均呈酸性。与 pH值变化基本上相类似 ,养分元素浓度在各过程中均以茎流最高 ,降水最低。不同元素比较 ,其大小次序为 :Ca>N >Mg>P。Ca、P和Mg三种元素浓度在各过程中的月变化较明显 ,但pH值和N元素浓度的月际变化不强。该生态系统养分元素呈积累状态 ,大气降水的养分输入为 (kg·hm 2 ·a 1) :2 0 .62 9(N)、1 .0 1 5 (P)、46.3 3 2 (Ca)、3 .5 0 8(Mg) ;输出为 (kg·hm 2 ·a 1) :7.1 2 0 (N)、0 .63 2 (P)、2 3 .640 (Ca)、2 .1 3 3 (Mg)。此外 ,还对该生态系统生物地球化学循环特征进行了讨论。     

土壤增温调节中亚热带森林更新初期植物生物量分配格局

全球变暖提高了温带森林生态系统植物的生产力,但对亚热带森林生产力的影响仍然不清楚。由于亚热带森林植物的碳储量巨大,因此了解全球变暖对亚热带森林植物生长的影响至关重要。采用加热电缆模拟土壤增温(+5℃),探讨中亚热带森林几种主要草本植物和木本植物的生长及其生物量分配格局对温度升高的响应。结果表明:增温显著增加五节芒(Miscanthus floridulus)、山油麻(Trema dielsiana)和东南野桐(Mallotus lianus)的高度,但黑莎草(Gahnia tristis)高度显著降低。增温显著增加木本植物的地上、地下和总生物量,而草本植物的地上、地下和总生物量均显著降低。增温对整个群落的地上和地下部分生物量分配模式无显著影响,但木本植物总生物量在各器官之间分配随温度发生改变,增温显著提高木本植物枝生物量比(BMR),降低干生物量比(SMR),而叶生物量比(LMR)和根生物量比(RMR)无显著影响,但显著降低了细根占总根系生物量比率。结果表明木本植物能够通过调节生物量分配模式应对未来全球气候变暖。     

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。     

长期模拟增温对岷江冷杉幼苗生长与生物量分配的影响

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组成。长期模拟增温对川西亚高山森林树木的生长、物质积累及其分配格局的影响至今鲜有报道。以川西亚高山针叶林优势种岷江冷杉(Abies faxoniana)幼苗为研究对象,采用控制环境生长室模拟增温的方法,研究了模拟增温对岷江冷杉幼苗生长、物质积累及其分配格局的影响。结果表明,模拟增温(2.2±0.2)℃处理65个月后,岷江冷杉幼苗基径、株高、单株叶面积和比叶面积(SLA)均显著增加,比叶重(LMA)显著下降。增温对岷江冷杉幼苗的茎、侧枝、叶和总生物量具有显著的促进作用,对根生物量没有显著影响。岷江冷杉幼苗的叶重比(LMR)下降、枝重比(SMR)增加、根重比(RMR)无显著变化。长期增温能显著促进岷江冷杉幼苗的生长和物质积累,改变生物量分配格局,促使叶片物质向茎转移,降低光合物质投入。     

两种立地条件下麻栎人工林地上部分养分的积累和分配

麻栎(Quercus acutissima)是一种分布广、用途大、耐干旱瘠薄的乔木树种, 掌握其生长规律和养分利用特性对麻栎人工林的科学经营十分必要。对安徽省滁州市红琊山林场两种立地条件下的麻栎人工林的生长和养分状况进行了对比研究, 结果表明: 在土壤含石量较高、养分含量较少的立地条件下, 12年生的麻栎人工林地上部分生物量为49 180.2 kg·hm^-2; 林木养分总累积量为633.9 kg·hm^-2, 其中N、P、K、Ca、Mg的累积量分别为119.9、18.7、88.5、368.6和38.2 kg·hm^-2。在土壤含石量较少、养分含量较高的立地条件下, 12年生麻栎人工林地上部分生物量为90 774.8 kg·hm^-2; 林木养分总累积量为993.6 kg·hm^-2, 其中N、P、K、Ca、Mg的累积量分别为203.5、23.0、146.9、553.6和66.6 kg·hm^-2。所以, 立地条件对麻栎生长和养分累积具有显著影响。较差立地条件下的麻栎对土壤养分的富集系数较大, 但其凋落物的养分含量较低。研究显示, 麻栎可以通过养分奢侈吸收、提高养分内循环、减少养分损失等途径来适应低养分环境。     

氮素形态处理下水曲柳幼苗养分吸收利用与生长及养分分配与生物量分配的关系

森林土壤中NO-3-N和NH 4-N的比例不平衡,造成森林树木对养分的吸收与利用、生长以及生物量分配格局发生变化。采用沙培技术,以不同NO-3-N和NH 4-N的比例对水曲柳播种苗木进行处理,研究养分吸收利用与生长的关系以及养分分配格局与生物量分配格局的关系。实验结果表明,虽然水曲柳幼苗偏好NO-3-N,但NNUR、NPUR、NUE、PUE、RGR、NAR以及单株总生物量均没有随NO-3-N的比例增加而增加。在8～9月份水曲柳幼苗生长旺盛时期,NNUR和NUE之间以及NPUR和PUE之间的关系显著,而在9～10月份这两组关系不显著。在水曲柳旺盛生长的8～9月份,NUE和PUE对水曲柳幼苗的NAR具有很大的影响,而在生长较弱的9～10月份,这两者对其NAR影响不大。在8～9月份和9～10月份两个时段内,NUE和RGR之间以及PUE和RGR之间的关系非常显著。在8月份和9月份,在不同氮素形态处理下,水曲柳幼苗体内的氮分配格局决定了其生物量的分配格局,而磷分配格局与生物量分配格局无关。     

增温施氮对高寒草甸生产力及生物量分配的影响

在青藏高原高寒草甸区设置模拟增温和氮添加处理,研究长期增温与外源氮输入对高寒草甸群落生产及其分配的影响.结果表明:开顶箱增温装置造成小环境暖干化,即显著提高地表空气温度1.6℃,提高表层土壤温度1.4℃,降低土壤含水量4.7%.2012、2013和2014年不施氮处理下增温分别降低地上生物量61.5%、108.8%和77.1%,在高氮(40和80kg N·hm^-2·a^-1)处理下增温对群落地上生物量无显著影响,这说明增温的影响依赖于氮添加水平,且施氮补偿了增温导致的土壤氮损失.增温导致根冠比增加,2012、2013和2014年不施氮处理下增温分别增加根冠比98.6%、60.7%和97.8%.在不增温处理下,植物群落地上、地下生物量的变化率均表现出低氮(10、20 kg N·hm^-2·a^-1)促进、高氮抑制的趋势,达到饱和阈值时的氮添加剂量分别为56.0和55.5 kg N·hm^-2·a^-1;而在增温处理下,地上、地下生物量随施氮量增加呈线性增加趋势.这说明增温改变了高寒草甸生物量分配对外源氮输入的响应模式,增温导致的土壤无机氮含量变化是生物量分配模式改变的主要原因.由氮添加试验估算的高寒草甸氮饱和阈值表明,高寒草甸对氮输入的敏感性高于其他类型草地.     

辽东山区落叶松人工林地上生物量和养分元素分配格局

落叶松是我国北方最主要的人工用材林树种,由于人工林树种单一、结构简单等原因,导致土壤养分循环出现失衡.研究落叶松生物量和养分元素分配规律,可以为落叶松人工林的合理经营和养分循环研究提供科学参考.本文以辽东山区19年生二代落叶松人工林(胸径12.8 cm,树高15.3 m,密度2308株·hm^-2)为对象,研究其地上各器官(干、枝、皮、叶)生物量、碳和养分元素含量(N、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn)的积累规律和分配格局.结果表明：单株落叶松生物量为70.26 kg,林分水平落叶松生物量为162.16 t·hm^-2,各器官生物量差异显著,排序为：树干>树枝>树皮>树叶;单株落叶松养分积累量为749.94 g,林分水平落叶松养分积累量为1730.86 kg·hm^-2,其中,大量元素和微量元素的养分积累量均为树干显著高于树枝、树皮和树叶.全叶期每砍伐一棵落叶松(19年生),平均从系统中带出749.94 g养分元素;如果将树皮、树枝、树叶留在林地仅仅带走树干,带出的养分元素可减少40.7%.
     

细叶百合的生物量和营养分配

 以栽培的2年生细叶百合（Lilium pumilum）为材料,于2000年的生长季从蕾期至种子成熟期进行6次取样,对其各器官生物量和氮、磷元素的配置进行了动态研究。结果表明,细叶百合虽然以种子繁殖为主,但在整个生长季用于生殖器官的生物量投资的比例并不很大,大量干物质分配到地下器官鳞茎中（平均为60.17%）;茎、叶的生物量分配比例仅次于鳞茎;雄蕊生物量分配比例明显高于雌蕊。在叶萌动及展叶初期植株全氮百分含量最高;从春季萌动至秋季果实成熟,叶中的氮呈逐渐递减的趋势;茎和生殖器官的全氮含量在蕾期最大;生殖器官与叶、鳞茎的全氮含量相关显著。磷在生殖器官的含量较高,这与磷在植物有性生殖过程中的重要作用相一致;生殖器官与茎的全磷含量相关显著。地下器官全氮、全磷随季节变化有增多的趋势;地上各器官全氮、全磷相关显著,随季节变化有明显减少的趋势。     

鼎湖山南亚热带常绿阔叶林植物营养元素含量分配格局研究

在鼎湖山南亚热带常绿阔叶林中,植物叶片营养元素含量为Ｎ ０．９４６％－２．５３５％,Ｐ ０．０３０－０．１２７％,Ｋ ０．６１４％－１．８３３％,Ｃａ ０．４４２％－１．９９５％,Ｍｇ ０．０２４％－０．１８８％。叶片各营养养元素间相关性较差,仅Ｐ与Ｍｇ及Ｍｇ与Ｋ之间存在显著的线性相关。叶片Ｎ元素平均含量在各层中的序列为：乔木Ⅲ〉乔木Ⅱ〉乔木Ⅰ〉灌木〉藤本〉草本;其它营养元素浓度随层次分配的规律性     

Growth and nutrition of small Betula pendula plants at different relative addition rates of iron

Summary Small birch plants (Betula pendula Roth.) were cultivated in a hydroponic spray solution where the relative addition rate of iron (R_Fe; g g^–1 day^–1), was the growth-controlling variable. All other elements were added in free access. An additional treatment was performed where all nutrients, including iron, were in free access (FA). The plants showed deficiency symptoms at steady-state growth and severe limitation of iron, R_Fe 0.05 and 0.10 day^–1. There were few symptoms at R_Fe of 0.15 or above. Plant relative growth rate (R_G; g g^–1 day^–1), equalled the relative rate of increase in iron supply, R_Fe. Internal iron concentration of the plants ranged from 40 to 70 g g^–1 dry weight (DW) over the range for which iron supply was limiting growth. At FA, the internal concentration was approximately 200 g g^–1 DW without further increase in R_G, demonstrating that iron may be taken up in excess without affecting growth. Internal concentrations of macronutrients were stable at the different R_Fe, except for Ca and Mg in shoots which were higher at low iron supply. Uptake rates of iron, calculated per root growth rate (mol g^–1 root DW), were approximately twice as high at R_Fe 0.20 as at 0.05 day^–1. The effect of iron limitation on dry matter allocation to leaves was small, with increases in the root fraction being largely at the expense of the stem. Leaf area ratio was constant regardless of R_Fe and the specific leaf area tended to increase with increasing iron limitation. Net assimilation rate decreased by a factor of 6 from free access to severe iron limitation, largely accounting for the differences in plant R_G.     

鼎湖山南亚热带季风常绿阔叶林凋落物的养分动态

本文探讨鼎湖山季风常绿阔叶林调落物养分特征,分析了其动态、季节间与种间变异、构成特征等。结果表明,该群落各种群含氮量的季节变化较小,各个种的变异系数多在15％以下,但磷、钾和钠的变异较大。无论在群落还是在种的水平上,各种营养成份间均没有显著的相关性。除磷外,不同种问养分含量有显著差异,季节间则除镁外无显著差异,磷在红壤地区土壤中难于利用的主要原因可能是不同植物在磷的利用上趋同．全年通过凋落物回归土壤的养分量为氮99．88kghm-2,磷15．03kghm-2．钾27．01kghm-2,钙37．11kghm-2;镁12．19kghm-2。在该群落中,椎栗是对落叶养分贡献最大的种,荷木其次。8月是当年凋落物养分量最高的月份,主要是由于台风作用产生大量的枝叶折落,12月则是最低月份,两者在构成上的主要区别是8月份枝条所持养分量极大,而12月份枝条极少。全年凋落物养分出现两次高峰,4月和8月,而以较寒冷的1、2、11、12月份最低。     

鼎湖山不同植被类型下土壤微生物养分的矿化

 本研究测定了鼎湖山5种主要植被类型下土壤微生物养分的矿化值,结果表明：同一植被类型下,土壤微生物3种养分元素(氮、磷、钾)的矿化值大小不一,其顺序是：矿化氮(铵态氮+硝态氮)>矿化钾>矿化磷。同一种养分元素,不同植被类型下的矿化也有较大差异。5种植被类型下土壤微生物氮、磷、钾的矿化值范围分别为：20.24—33.36、2.01—3.86和8.88—18.35mg／kg(干土)。土壤微生物氮的矿化与土壤微生物生物量呈显著正相关,磷、钾的矿化与土壤微生物生物量无相关关系。不同植被类型下土壤微生物库养分贮量各不相同。碳,氮、磷和钾的贮量范围分别为：702.94—1150.58、93.72—155.53、10.95—20.27和34.03—70.35kg／ha,其平均贮量为：924.15±195.73,117.27±25.52,15.08±3.95和50.14±13.29kg／ha;分别占土壤库中有机碳、全氮、全磷和全钾的3.00±1.13、5.34±1.57、1.71±0.57和0.26±0.22%。5种植被类型中,季风常绿阔叶林的土壤微生物养分固定及其供应能力最强。     

Patterns of root activity and responses of species to nutrients in vegetation of fertile alluvial soil

Temporal pattern of growth, time and depth of root activity, and responses to N, P and K enrichment were measured for the three most abundant species in species-poor vegetation on fertile alluvial soil to examine whether differences in these characteristics could account for their co-existence. The responses of these co-existing species to nutrients were tested in a factorial experiment of N, P and K additions. In the control plots, repeated harvests and injections of Sr at different depths in the soil were used to test differences among species in temporal and spatial pattern of root activity. Root activities were assessed from the Sr concentrations in the aboveground biomass. Differences in temporal pattern of growth and root activity, but not differences in spatial root activity between species, could account for the co-existence of species, since Conium, the most abundant species, was the earliest grown and the deepest-rooted species and it died back when the other two species started to maximize their growth and root activity. In comparison with the second most abundant species Lactuca, Conium had higher N but lower P tissue concentrations. Addition of N favoured Conium and almost eliminated Lactuca, while P and/or K additions increased the abundance of Lactuca and restricted that of Conium. These results provide indications that the differential responses of species to nutrients could be explained by species co-existence also in fertile soils. The changes in vegetation composition after nutrient enrichment could merely be predicted by the species' tissue concentrations of nutrients. The addition of a particular nutrient tended to favor the species with the highest tissue concentration of this nutrient.     

鼎湖山马尾松林凋落物及其对人类干扰的响应研究

通过处理（根据当地习惯收割凋落物和林下层）和保护（无任何人类活动）样地的比较,在3年时间里研究了鼎湖山生物圈保护区马尾松（Pinus massoniana)林凋落物,养分动态及其对人类干扰的响应,处理和保护样地年平均凋落物总量分别为：2．388和2．342t/hm^-2.a^-1,它们主要由针叶组成（45．4％－78．8％）,皮＋枝占12．4％－14．4％,杂物8．6％－40．2％,凋落物量具有明显的年,季和月变化规律。尽管为人工起源的马尾松林,但其凋落物的空间分布很不均匀（变异系数＞22％）,凋落物中主要营养元素浓度因组分和季节不同而异,但总的趋势以杂物和春季的浓度最高。凋落物主要营养元素的归还量亦随季节和组分不同而异,其年平均归还总量为：处理样地N15.85kg.hm^-2.a^-1.P0.63kg.hm^-2.a^-1,K2.86kg.hm^-2.a^-1,Ca6.04kg.hm^-2.a^-1和Mg1.77kg.hm^-2.a^-1;保护样地N16．24kg.hm^-2.a^-1,P0.67kg.hm^-2.a^-1,k2.61kg.hm^-2.a^-1,Ca5.41kg.hm^-2.a^-1和Mg2.09kg.hm^-2.a^-1,当停止人为干扰后,凋落物产量及其养分归还量相对于继续受干扰的松林趋向逐年增加。     

Plant community responses to 5 years of simulated climate change in meadow and heath ecosystems at a subarctic-alpine site

Climate change was simulated by increasing temperature and nutrient availability in an alpine landscape. We conducted a field experiment of BACI-design (before/after control/impact) running for five seasons in two alpine communities (heath and meadow) with the factors temperature (increase of ca. 1.5–3.0°C) and nutrients (5 g N, 5 g P per m²) in a fully factorial design in northern Swedish Lapland. The response variables were abundances of plant species and functional types. Plant community responses to the experimental perturbations were investigated, and the responses of plant functional types were examined in comparison to responses at the species level. Nutrient addition, exclusively and in combination with enhanced temperature increase, exerted the most pronounced responses at the species-specific and community levels. The main responses to nutrient addition were increases in graminoids and forbs, whereas deciduous shrubs, evergreen shrubs, bryophytes, and lichens decreased. The two plant communities of heath or meadow showed different vegetation responses to the environmental treatments despite the fact that both communities were located on the same subarctic-alpine site. Furthermore, we showed that the abundance of forbs increased in response to the combined treatment of temperature and nutrient addition in the meadow plant community. Within a single-plant functional type, most species responded similarly to the enhanced treatments although there were exceptions, particularly in the moss and lichen functional types. Plant community structure showed BACI responses in that vegetation dominance relationships in the existing plant functional types changed to varying degrees in all plots, including control plots. Betula nana and lichens increased in the temperature-increased enhancements and in control plots in the heath plant community during the treatment period. The increases in control plots were probably a response to the observed warming during the treatment period in the region. Electronic supplementary material  The online version of this article (doi:) contains supplementary material, which is available to authorized users.