Leaf decomposition and nutrient release of dominant species in the forest and lake in the Jiuzhaigou National Nature Reserve,China

AimsLitter decomposition is an important ecological process in nutrient cycling and productivity of ecosystems. Our objective is to quantify the differences of litter decomposition and nutrient release (N and P) under the forest and in an alpine lake among the dominant tree species in the Jiuzhaigou National Nature Reserve.
Methods Fresh leaf litters of Abies ernestii, Pinus tabulaeformis, Betula albo-sinensis, and Salix cupularis were collected and placed in bags under the forest and in an alpine lake for a year.
Important findings The mass remaining ratio (MR) of the leaf litters was well predicted with Olson’s decay model (r > 0.93, p < 0.01). The time for 99% decomposition was the shortest for S. cupularis (6.80 a), followed by B. albo-sinensis (10.34 a), A. ernestii (18.88 a), and P. tabulaeformis (27.21 a). These values were 1.48-, 1.55-, 1.80-, and 1.65-folds of the corresponding values in the lake, respectively. Both MR and nitrogen remaining ratio (NR) had significantly negative correlations with the leaf initial N concentration, but significantly positive correlations with the initial C:N. The nutrient release was significantly different among the four species and between the two sites (i.e., forest and alpine lake). The N release of S. cupularis was consistent between forest and the lake (i.e. directly released in the beginning of decomposition), while other species had an obvious N enrichment process before it released. The release of P among was similar among the four species and between the two sites, with a release—enrichment—release pattern. Overall, the leaf litter decomposition appeared as an intricate process that was affected by the litter chemistry and and the environment. The fast litter decomposition in the lake may have a profound influence on the water quanlity in the Jiuzhaigou National Nature Reserve.     

Spatial patterns of species diversity in the herb layer of early post-fire regeneration in mixed Pinus yunnanensis forests

Herb layer plays an important role in maintaining ecosystem functioning of forests. The aims of this study were to determine the pattern of species diversity in early post-fire regeneration of the herb layer in mixed Yunnan pine forests and to identify the effects of topography, fire severity, pre-fire vegetation and herb species life-history feature on post-fire regeneration.     

油茶叶片营养元素、叶脉密度及生理指标随树龄变化规律及其与产量的相关性

该研究关注了不同树龄油茶叶片的营养元素含量、叶脉密度及生理指标,旨在了解它们随树龄的变化规律及其对产量的影响。结果表明：(1)不同树龄间金属或稀土元素含量差异显著;大部分元素随树龄的增加表现为先增后减的变化趋势,但不同元素达到最大含量的树龄不尽相同;(2)叶脉呈网络状分布,根据叶脉直径大小分为粗、中、细三个等级;粗、中叶脉密度随树龄的变化不明显,细叶脉密度随树龄呈先增后减变化趋势。(3)叶绿素、MDA、可溶性糖、可溶性蛋白质含量以及POD活性等生理指标均随树龄的变化,表现出各自变化规律。(4)叶绿素含量、POD活性、稀土元素总量以及细叶脉密度与产量表现出明显正相关关系(P<0.05, P<0.01)。该研究结果丰富了油茶的基础资料,可为油茶的栽培与管理提供些许参考,并提示人们可以利用叶片的部分营养、生理、结构指标来跟踪监测植株状态和预测产量。     

杜仲叶片不同发育时期数字基因表达谱分析

为在转录水平解析杜仲叶片发育过程中的基因表达模式,该研究通过数字基因表达谱技术对‘华仲6号’杜仲叶片从展叶(4月)到落叶(10月)不同发育时期的基因表达水平进行比较分析,共获得差异基因3 002个,其中1 764个表达量上调,1 238个下调,这些差异表达基因主要行使催化、氧化还原等功能,参与代谢过程和生物过程等;进一步Pathway富集分析发现,苯丙素类生物合成途径相关基因被富集,其中调控绿原酸合成的6个基因差异表达显著;对这些基因表达模式进行分析显示,4月中旬和9月中旬基因的表达量较高,暗示这两个时期对于绿原酸的合成具有重要作用。荧光定量RT-PCR检测6个绿原酸合成相关基因和12个随机选择的差异表达基因,验证结果显示表达谱测序结果可靠。该研究结果为揭示杜仲叶片在不同发育时期的分子调控机制奠定了基础,并为深入解析杜仲绿原酸合成机理,进而通过分子育种手段提高杜仲绿原酸含量提供新的路径。     

5个不同产地藿香叶片解剖结构与光合特性比较研究

以5个不同产地的藿香为研究对象,通过比较叶片解剖结构、光合特性,为藿香在引进地的栽培技术制定提供理论依据。结果显示:(1)不同产地藿香叶片栅栏组织均由1列长柱形细胞构成,其叶片海绵组织细胞在4~6层之间,并在叶片下表皮有较多的气孔和非腺毛,叶片气孔多为卵圆形;其中,成都藿香气孔密度、直径最大,非腺毛长度最长,且叶绿素含量明显高于其它产地。(2)不同产地藿香的光饱和点(LSP)和光补偿点(LCP)分别在688.67~1 244.56和19.42~73.62μmol·m~(-2)·s~(-1)之间,表观量子效率(AQY)则为商丘藿香最高。(3)5个产地的藿香光合日变化曲线均呈双峰型,两个净光合速率(Pn)峰值点均出现在10:00和16:00左右,14:00左右均出现光合午休现象,且均由气孔限制因素导致。研究表明,各产地间藿香叶片解剖结构存在明显差异,并在部分产地中,藿香叶片形态结构与光响应特性存在一定的相关性;成都藿香表现出较强的光环境适应性和光合能力,可作为当地引种优先考虑对象。     

异质性水分环境中克隆整合对活血丹生物量分配及叶片结构特征的影响

喀斯特石漠化环境有着高度的生境异质性,异质性生境中土被不连续,土壤瘠薄,岩溶漏斗上的土壤保水性差,严重制约着喀斯特植被的生长及分布。为探究克隆植物在喀斯特地区的适应策略,本研究以喀斯特黄色石灰土为基质,选用克隆植物活血丹（Glechoma longituba）,以一个节间连接的两个分株为材料,保持节间连接或切断,种植于相邻花盆中,并施以不同浇水量,以明确不同水分可用性水平下克隆整合对活血丹生物量积累、生物量分配、叶片气孔及叶片组织特征的影响。结果显示,克隆整合显著促进活血丹生物量的积累及对根、叶的生物量分配;增加了活血丹叶气孔导度,降低了气孔指数;叶海绵组织受克隆整合影响较小,但栅栏组织及栅海比（栅栏组织/海绵组织）表现为非整合分株高于整合分株。本研究表明,克隆整合可增加活血丹胁迫分株对根、叶的投资,并以更佳的叶气孔、组织适应策略提高其在喀斯特生境中的生存与适应。     

8种绿化树种光合特性及叶片解剖结构比较

城市绿化不仅包含了园林绿化的美化作用,还具有重要的生态功能,其生态功能是通过植物的生理活动实现的。光合能力在种间和基因型间的变化很大,这些差异通常与代谢和(或)叶片的解剖结构的性质有关。本研究选择8种哈尔滨常见树种,采用Li-6400便携式光合测定系统对叶净光合速率(P_n)、呼吸速率(R_d)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、胞间CO_2浓度(C_i)等进行测定,并利用显微镜观察测定叶片厚度、表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度,从而探讨叶片结构对光合生理的影响。结果表明:8个树种间叶片最大光合速率、气孔导度、胞间CO_2浓度、蒸腾速率、光饱和点差异显著(P <0.05);表皮厚度、栅栏组织厚度、上表皮气孔密度和下表皮气孔密度差异显著(P <0.05)。虽然8个树种间光合能力和叶片解剖结构的差异较大,但分析发现其间也存在一定的相关性。其中,光饱和点与叶表皮厚度显著正相关(P <0.01),相关系数为0.78。胞间CO_2浓度与上表皮气孔密度显著负相关(P <0.05),相关系数为-0.65。而最大光合速率、呼吸速率、蒸腾速率和光补偿点与表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、上表皮气孔密度和下表皮气孔密度相关均不显著(P> 0.05)。胞间CO_2浓度与表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度和下表皮气孔密度相关均不显著(P> 0.05)。光饱和点与栅栏组织厚度、海绵组织厚度、上表皮气孔密度和下表皮气孔密度相关均不显著(P> 0.05)。虽然对叶片结构对生理过程的影响的机理还需要进一步研究,但是我们认为叶片解剖结构的研究可以更好地理解生理指标的变化。     

沙冬青AmNAC3转录因子基因在抗旱性和抗寒性中的功能鉴定

为了研究强抗逆植物沙冬青Am NAC3转录因子基因在抗旱性和抗寒性中的功能,首先利用半定量RT-PCR方法对该基因进行了表达分析。结果表明,在室内培养的沙冬青幼苗中,Am NAC3有一定量的基础表达,在干旱胁迫下其转录水平明显上调,而在低温胁迫下其表达上调较弱。然后利用5'RACE技术获得该基因的5'端序列及全长cDNA序列,并利用RT-PCR方法克隆到其全长编码区(846bp)。将编码区片段构建到植物表达载体上,利用农杆菌介导法获得转基因拟南芥。进一步分析表明,转基因拟南芥对于干旱和低温胁迫的抗性表型与野生型无明显差异,但其离体叶片的失水率和气孔开度均大于野生型。此外,转基因幼苗中气孔开闭相关基因ABI1和ABI2的表达量降低。这些结果表明,Am NAC3可能主要在响应干旱胁迫和调节气孔开闭及叶片保水性中发挥功能,而在抵抗低温胁迫中无明显作用。     

红松和紫椴叶片暗呼吸及其光抑制性在幼、成树间的差异

叶片暗呼吸是森林碳循环的重要组分,深入分析幼、成树的叶片暗呼吸及其光抑制性的差异,对生态系统总生产力(GPP)的准确估算具有重要意义.本研究以长白山阔叶红松林主要树种(红松和紫椴)的幼树和成树为研究对象,分别测算不同光照下叶片暗呼吸与无光暗呼吸,比较叶片暗呼吸及其光抑制性在幼、成树间的差异,结合幼、成树叶片生理生态参数的对比,对幼、成树叶片暗呼吸及其光抑制性差异的原因进行探讨.结果表明: 两个树种幼树叶片光下暗呼吸的值高于成树,在生长季(6—9月),幼树的值比成树高6.8%～39.6%;两个树种幼树叶片暗呼吸光抑制程度低于成树,幼树叶片暗呼吸光抑制性的值比成树低2.5%～14.1%;红松幼、成树间叶片暗呼吸光抑制性的差异总体高于紫椴幼、成树间叶片暗呼吸光抑制性的差异,差值最高可达18.6%;幼树中较高的光下暗呼吸值和较低的光抑制程度可能与最大净光合速率、比叶面积、气孔导度的变化有关,与叶片氮含量的变化无关.     

科尔沁沙地优势固沙灌木叶片氮磷化学计量内稳性

为科学认识科尔沁沙地优势固沙灌木的生态适应性和固沙植被演变规律, 该研究对科尔沁沙地流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘和丘间低地的优势固沙灌木小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)和盐蒿(Artemisia halodendron)进行野外调查, 研究了这两种固沙灌木的叶片氮(N)、磷(P)化学计量特征、灌丛土壤养分状况以及内稳性特征。结果表明: 1)与盐蒿相比, 灌木小叶锦鸡儿具有较高的叶片N含量及N:P, 而P含量仅为盐蒿的1/2; 2)两种优势固沙灌木灌丛下土壤的全N、全P含量及速效N、速效P含量高于该地区土壤的平均水平, 小叶锦鸡儿灌丛下土壤养分含量显著高于盐蒿灌丛下土壤; 3)盐蒿叶片N、P化学计量内稳性指数(H)表现为H_P > H_N:P > H_N, 说明盐蒿更易受土壤N的限制; 小叶锦鸡儿叶片N、P化学计量内稳性指数表现为H_N:P > H_N > H_P, 意味着小叶锦鸡儿更易受土壤P的限制。在N含量较低的沙化草地, H_N较高的固沙灌木小叶锦鸡儿比盐蒿更具生长优势, 对于该地区生态恢复及保护具有不可替代的作用。然而, 小叶锦鸡儿额外吸收的N, 使其生长过程可能易受P的限制, 因此在沙地恢复过程中应注意土壤P的供应。