UV-B辐射胁迫下不同起源时期的3种木本植物幼苗的生长及光合特性

平流层臭氧的减薄导致到达地表UV-B辐射增强是全球所面临的环境问题之一。UV-B辐射胁迫对植物的生物学效应研究成为继全球大气二氧化碳浓度升高对植物影响研究之后的又一热点领域。设置了UV-B滤光减弱组、UV-B辐射增强组和自然光对照组3组大田实验,选择不同起源时期的乐东拟单性木兰(Parakmeria lotungensi)、青冈(Cyclobalanopsis glauca)、山核桃(Carya cathayensis)幼苗为实验材料,测定每组中3种植物的生长量与光合特征参数,通过对比组间和种间差异,研究不同起源时期的3种木本植物对UV-B辐射胁迫的响应模式,分析3种植物对于UV-B辐射胁迫的适应性与自身起源和进化时间的关系,为"起源时间越早的木本植物生长发育和光合生理能否更好地适应UV-B辐射胁迫"这一科学命题的探讨提供一定实验参考。得到如下结果:(1)相对于自然光照条件,增强UV-B辐射胁迫对3种木本植物的地径和株高都有抑制作用;对乐东拟单性木兰、青冈的Pn和Amax有一定的抑制作用,对山核桃Pn和Amax则具有一定的促进作用。减弱UV-B辐射胁迫对3种木本植物的地径起到抑制作用,对乐东拟单性木兰、青冈幼苗的株高生长有促进作用,但对山核桃的株高却具有抑制作用;对乐东拟单性木兰以及山核桃的Pn和Amax有一定的抑制作用,而对青冈Pn和Amax则有促进作用。(2)对比种间差异,发现3种不同的UV-B光照条件下青冈的地径生长量都最大,乐东拟单性木兰次之,山核桃最小;株高生长量种间大小排序不一致;相对于自然光照条件,增强UV-B辐射强度下山核桃Pn、Amax的比值都最大,青冈次之,乐东拟单性木兰最小;减弱UV-B辐射强度下青冈的Pn、Amax的比值都最大,乐东拟单性木兰次之,山核桃最小;表明不同起源时间对植物抗UV-B辐射胁迫能力有一定的影响,但不是决定性因素。UV-B辐射增强和过滤减弱胁迫对3个树种幼苗的生长发育、光合作用、叶绿素均有影响,但不同起源时期3种木本植物幼苗光合特征参数的响应模式不一,其机制尚待进一步开展实验进行求证。本研究结果可丰富和补充UV-B辐射胁迫对木本植物的影响研究,为从进化角度筛选UV-B胁迫抗性较强的植物提供了一定的依据。     

不同演替阶段典型树种幼苗对酸胁迫响应的高光谱监测

通过在为期2a的可控酸雨试验下对处于不同演替阶段的典型树种幼苗的高光谱测定,得到不同梯度酸雨下各树种的叶片光谱反应曲线及相应叶片的生理生化参量.对测定的3种树种的叶片叶绿素含量及一阶导数光谱进行分析,发现随着酸雨浓度的增加,处于演替前期的先锋树种马尾松的幼苗叶绿素含量呈现增加趋势,而处于演替中、后期的木荷和青冈幼苗叶绿素含量则呈现减少趋势;随着试验时间的推移,马尾松的红边位置呈现"红移"趋势,其中pH2.5处理下的"红移"趋势较明显;而木荷和青冈的红边位置则呈现不同程度的"蓝移"趋势.较长时期高浓度酸胁迫对先锋树种马尾松的幼苗生长有一定促进作用,而对演替中期和后期树种木荷和青冈幼苗生长则主要表现为抑制作用.     

模拟酸雨对刨花楠幼苗生长和光合生理的影响

研究了模拟酸雨对亚热带典型用材树种和经济树种刨花楠(Machilus pauhoi)幼苗生长和光合生理的影响,以期为浙江省引种刨花楠提供科学依据.结果表明,pH4.0的模拟酸雨对刨花楠株高、地径和叶绿素含量无明显影响,而pH2.5的模拟酸雨使株高显著降低;pH为4.0的模拟酸雨对刨花楠的光合参数无显著影响,而pH为2.5的酸雨处理则能明显提高刨花楠的胞间CO2浓度、暗呼吸速率以及光补偿点、增加气孔导度和蒸腾速率,显著降低最大净光合速率;相关分析和回归分析表明,酸雨增加了刨花楠对环境的敏感性.     

桫椤生态系统的土壤呼吸特征

桫椤植物最早出现于中生代的晚三叠纪或早侏罗纪,现存的桫椤林是一种非常典型的孓遗陆地生态系统.对桫椤生态系统土壤呼吸特征研究表明,6月份桫椤纯林的土壤呼吸速率很小,去除凋落物和保留凋落物的土壤呼吸速率分别为0.87、0.89μmol · m-2 · s-1,两种处理无显著差异(P>0.05).由于其它生物的入侵,在保护区桫椤林中出现了多种混交的森林类型,比较典型的是毛竹、落叶阔叶林、常绿阔叶林作为桫椤纯林的入侵种与其形成的3种生态系统类型,根据测定的结果,表明这3种生态系统类型的林地土壤呼吸速率均大于桫椤纯林,平均值分别为2.95、2.06、1.33μmol · m-2· s-1,经统计分析,发现它们与桫椤纯林有显著的差异(P<0.001).凋落物对这3种类型的影响表现为,毛竹桫椤混交林、常绿阔叶桫椤混交林差异显著(P<0.001),落叶阔叶和桫椤混交林差异不明显(P>0.05 );在较短时间尺度上对4种森林类型的日动态分析,均表现为一致的平稳状态.在土壤温度和湿度变化较小的情况下,两种处理5cm土壤温度和湿度均与土壤呼吸无明显相关性.     

酸雨胁迫对亚热带典型树种幼苗生长与光合作用的影响

通过对酸雨胁迫下中国亚热带典型针叶树和阔叶树,马尾松(Pinus massoniana Lamb.)、杉木(Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook.)、甜槠(Castanopsis eyrei (Champ.) Tutch.)、苦槠(Castanopsis sclerophylla (Lindl.) Schott.)幼苗的光合生理研究,试图判断日益严重的酸雨是否会对中国亚热带森林产生影响,以便更好地对已退化的森林进行恢复.试验结果表明:在酸雨胁迫下,甜槠和杉木幼苗的高生长受到的影响不显著,而对马尾松幼苗的高生长有一定的促进作用;在pH4.0时,酸雨胁迫对甜槠、杉木和马尾松幼苗的地径生长有一定的促进;在不同酸雨处理下,苦槠、甜槠和马尾松幼苗的最大净光合速率随着酸雨浓度的增加而下降,说明这3种植物幼苗的光合能力受到影响,特别是阔叶树幼苗,苦槠和甜槠幼苗的最大净光合速率分别下降了30%和25%.     

浙江省1991~2006年森林火灾释放黑碳量的估算

黑碳气溶胶不仅造成环境污染危害人的健康,同时通过吸收太阳和大气辐射产生的辐射强迫对全球和区域产生影响,成为影响全球变暖的仅次于CO2的重要成分.在全球变暖及大气中CO2浓度不断升高的趋势下,各国开始采用造林再造林来减缓全球变暖的趋势,随着森林面积和林内生物量的不断增加,以及森林火灾的频发,林火带来的黑碳排放量也不容忽视.然而在世界上大部分地区,这方面的工作却很少被人所关注.根据1991～2006年浙江省森林火灾统计资料和浙江省各种森林类型地上生物量的数据,计算出了浙江省每年的森林火灾导致的生物量损失量.同时采取释放因子法,对1991～2006浙江省每年森林火灾释放的黑碳量进行了估算.其中1995年和2000年森林火灾释放的黑碳总量分别是38.4、97.2 t,占整个浙江省黑碳释放总量中的比重分别是0.12%、0.17%,对于区域大气质量有一定的影响.     

洞头列岛土地利用对土壤及沉积物重金属污染的影响及其生态风险评价

针对浙江省洞头列岛不同土地利用类型土壤及沉积物中的重金属含量进行调查, 选择了五种土地利用类型,农田、森林、围涂、码头、养殖。主要评估重金属的污染现状, 区域快速产业化导致的土壤及沉积物中重金属污染及生物的潜在生态风险。采用内梅罗指数法、Hakanson 潜在生态危害系数法对重金属的潜在生态风险进行评价。结果表明, 洞头列岛不同土地类型的土壤重金属含量均超过浙江省土壤背景值, 其中, Cr、Mn、Co 超标率为100%, Zn 超标率为84%。多数监测点土壤重金属含量的内梅罗综合指数处于清洁水平, 但养殖类型中的As、Co, 围涂类型中的As、Pb, 农田类型中的Pb、Cr 属于尚清洁等级, 围涂中的Co 元素属于轻度污染等级; 综合潜在生态风险指数(RI)均显著低于轻微生态危害水平, 五种土地类型土壤质量的RI 大小顺序为: 养殖>围涂>码头>森林>农田, Pb、As 是主要的重金属生态风险种类。重金属元素之间的相关性分析表明, 围涂与码头土壤中重金属元素之间的相关性明显高于其他三种类型。围涂类型土壤中As 与Co、Cu 元素呈极显著正相关, Pb 与Zn 呈极显著正相关; 码头类型中的Cu 与Co 呈极显著正相关, As、Pb 与Zn 呈极显著正相关。Cu 与As 在码头、养殖、围涂类型中的含量较高。五种土地类型中除农田和养殖用地的某些重金属来源于成土母质, 其他各重金属来源主要是人为活动影响, 如: 交通运输、城市排污、三废排放以及汽车尾气等。因此, 应该把由人类活动导致的有毒重金属的污染控制作为首要任务, 制定相应的政策和法规。     

浙江江山公益林物种种间关系及CCA排序

利用浙江省江山市80个公益林固定小班监测数据,基于生态位理论、种间联结、CCA排序方法对研究区内群落优势种种间关系及其与环境的关系进行研究。结果表明:江山市公益林群落中杉木、檵木、紫萁分别在乔木、灌木、草本层中占优势地位;石栎与青冈、隔药柃与山苍子、蕨与海金沙的生态位重叠指数值分别在乔、灌、草本层中最大;而CCA协变量矩阵偏典范对应分析说明物种分布主要受海拔、坡度、坡向(光照强度)以及腐殖质厚度的影响,总体上可以对89.44%的环境因子进行解释。并且还表明,生态位宽度较大的物种其生态位重叠值较大,并在CCA排序图物种集中区分布。反之,生态位重叠较小,在CCA排序图中将偏离物种集中区;除此之外,在CCA排序图上,物种间的距离与其生态位重叠值的大小及种间联结均有密切的关联,若未存在显著的联结性,随物种间的生态位重叠值越高,其在CCA排序上的距离越近,若存在显著联结性,则正相关缩小距离,负相关拉大距离。     

不同起源时期的3种被子植物对酸雨胁迫响应的光合生理生态特征

为了验证起源时间较长的植物具有较强适应性的假设, 人工模拟酸雨胁迫, 研究了在不同酸雨处理下不同起源时期的3种被子植物乐东拟单性木兰(Parakmeria lotungensi)、石栎(Lithocarpus glaber)和山核桃(Carya cathayensis)的光合生理适应特性。实验设置了酸雨对照处理(pH 5.6)、中度酸雨胁迫处理(pH 4.0)和重度酸雨胁迫处理(pH 2.5), 并测定了这3种植物的光合特性。研究结果显示: 1)在不同强度的酸雨处理下, 乐东拟单性木兰的光合能力大小趋势为pH 2.5 > pH 4.0 > pH 5.6, 石栎则为pH 5.6 > pH 4.0 > pH 2.5, 但山核桃在酸雨处理之间差异不显著; 2)在酸雨对照处理(pH 5.6)中, 石栎的光合能力相对较高, 其次是乐东拟单性木兰, 山核桃最小。但在重度和中度酸雨胁迫下(pH ≤ 4.0), 3种植物光合能力的大小趋势为乐东拟单性木兰 > 石栎 > 山核桃, 且酸雨胁迫越严重, 上述趋势越明显。研究结果表明: 在重度酸雨胁迫下, 起源时间较早的乐东拟单性木兰表现出较高的光合与适应能力。从应用的角度出发, 建议考虑将乐东拟单性木兰作为酸雨灾害严重地区植被构建的物种之一。     

UV-B辐射对马尾松凋落叶分解和养分释放的影响

由大气臭氧层减薄导致的UV-B辐射变化将直接影响到凋落物的分解。目前,有关UV-B辐射影响木本植物凋落物分解的研究还很少,在国内还没有开展。采用分解袋法开展了马尾松凋落叶在自然环境和UV-B辐射滤减两种辐射环境下的分解试验。结果表明：在UV-B辐射滤减环境下的马尾松凋落叶年分解速率比对照环境减慢了47.74%。UV-B辐射极显著(p<0.01)地加快了马尾松凋落叶的分解速率,促进了凋落叶中碳、磷、钾的释放和木质素的降解,对氮的释放无明显影响。研究结果意味着UV-B辐射将加快马尾松林的营养循环速度,降低马尾松林凋落物层的碳储量。