Short-term nitrogen fertilization decreased root and microbial respiration in a young Cunninghamia lanceolata plantation

Aims As the primary pathway for CO₂ emission from terrestrial ecosystems to the atmosphere, soil respiration is estimated to be 80 Pg C·a^-1 to 100 Pg C·a^-1, equivalent to 10 fold of fossil fuel emissions. As an important management practice in plantation forests, fertilization does not only increase primary production but also affects soil respiration. To investigate how nitrogen (N) fertilization affects total soil, root and microbial respiration, a N fertilization experiment was conducted in a five-year-old Cunninghamia lanceolata plantation in Huitong, Hunan Province, located in the subtropical region. MethodsOne year after fertilization, soil respiration was monitored monthly by LI-8100 from July 2013 to June 2014. Soil temperature and water content (0-5 cm soil depth) were also measured simultaneously. Available soil nutrients, fine root biomass and microbial communities were analyzed in June 2013. Important findings Total soil, root and microbial respiration rates were 22.7%, 19.6%, and 23.5% lower in the fertilized plots than in the unfertilized plots, respectively. The temperature sensitivity (Q₁₀) of soil respiration ranged from 1.81 to 2.04, and the Q₁₀ value of microbial respiration decreased from 2.04 in the unfertilized plots to 1.84 in the fertilized plots. However, neither the Q₁₀ value nor the patterns of total soil respiration were affected by N fertilization. In the two-factor model, soil temperature and moisture accounted for 69.9%-79.7% of the seasonal variations in soil respiration. These results suggest that N fertilization reduces the response of soil organic carbon decomposition to temperature change and may contribute to the increase of soil carbon storage under global warming in subtropical plantations.     

格氏栲天然林与人工林枯枝落叶层碳库及养分库

通过对福建三明格氏栲天然林及在其采伐迹地上营造的 33年生格氏栲人工林和杉木人工林枯枝落叶层现存量与季节动态、C库及养分库的研究表明 ,格氏栲天然林、格氏栲人工林和杉木人工林枯枝落叶层现存量分别为 8.99t· hm- 2 、7.5 6t· hm- 2 和 4 .81t· hm- 2 ;枯枝落叶层中叶占现存量的比例分别为 6 4 .96 %、6 1.38%和 38.0 5 % ,枝占比例分别为 31.5 9%、37.83%和 4 2 .6 2 %。格氏栲天然林与人工林枯枝落叶层现存量最大值均出现在春季 ,而杉木人工林枯枝落叶层现存量最大值出现在夏季。格氏栲天然林枯枝落叶层 C贮量为 4 .0 2 t· hm- 2 ,分别是格氏栲人工林和杉木人工林的 1.2 2倍和 1.77倍 ;格氏栲天然林和人工林枯枝落叶层 C库与杉木人工林的差异均达到显著水平 (P<0 .0 5 )。格氏栲天然林、格氏栲人工林和杉木人工林枯枝落叶层养分贮量分别为 138.4 2 kg· hm- 2 、113.5 6 kg· hm- 2 和 72 .39kg· hm- 2 ;除 Mg外 ,格氏栲天然林枯枝落叶层中各种养分贮量均最高。与人工林相比 ,天然林枯枝落叶层现存量、C和养分贮量均最大。枯枝落叶层对林地长期生产力维持具有重要作用。     

同龄纯林密度效应新模型的研究

根据植物种群生物量增长模式和最终产量恒定理论,提出一种新的同龄纯林密度效应模型：V^-β=AN^β B。这里N和V分别为林分密度和平均单株材积;A、B、β分别是随生长阶段而变化的参数。采用杉木人工林密度试验材料进行验证,表明该模型能很好地拟合实际的观测资料,明显优于目前常用的密度效应倒数模型和二次效应模型,显示了较大的优越性和较高的准确性。在新的密度效应模型中,取β=1可得密度效应倒数模型,即密度效应倒数模型仅为本文新模型的一个特例。     

凋落叶多样性对杉木幼苗生长及吸收15N标记硫铵的影响

利用15N硫铵研究了凋落叶多样性对杉木幼苗生长及养分吸收的影响 .结果表明 ,凋落叶多样性的增加有利于盆栽杉木幼苗的生长 .杉木、火力楠、红栲和刺楸 4种凋落叶混合处理后 ,杉木幼苗的生长量最大 ;杉木、火力楠、刺楸 3种凋落叶混合处理后的杉木幼苗生长量次之 ,其它依次为杉木、火力楠、红栲 3种凋落叶混合处理 >杉木和刺楸凋落叶处理 >杉木和红栲凋落叶处理 >对照 >杉木和火力楠 2种凋落叶混合处理 >杉木凋落叶处理 .就杉木幼苗对硫铵氮的吸收率而言 ,不作任何处理的杉木幼苗吸收率最高 ,其次为杉木、火力楠、红栲和刺楸 4种凋落叶混合处理 ,其它依次为杉木、火力楠、刺楸 3种凋落叶混合处理和杉木、火力楠、红栲 3种凋落叶混合处理 >杉木和刺楸凋落叶处理 >杉木和红栲凋落叶处理>杉木和火力楠 2种凋落叶混合处理 >杉木凋落叶处理 .另外 ,用凋落叶处理后 ,土壤中硫铵氮的残留量比不作凋落叶处理的土壤多 ,硫铵氮的总回收量也比不作凋落叶处理的土壤大幅增加 ,而且凋落叶多样性的增加也会增加硫铵氮的残留量 .     

香草醛和对羟基苯甲酸对杉木幼苗生理特性的影响

采用盆栽模拟实验 ,研究了不同浓度的香草醛和对羟基苯甲酸对杉木幼苗生理特性的影响 .结果表明 ,当浓度为 10mmol·L-1和 1mmol·L-1时显著抑制了杉木幼苗的叶绿素含量、光合作用、根系活力等生理指标 ,并且随着浓度的增加 ,对生理活性的抑制作用增大 .其中 ,用香草醛处理的杉木幼苗的净光合速率分别降低 37.0 %、2 5 .1% ;蒸腾速率分别降低 37.0 %、2 0 .3% ;气孔导度分别降低 4 6 .8%、33.7% ;根系活力分别降低 78.8%、5 1.6 % .连栽杉木林土壤中积累的香草醛、对羟基苯甲酸等酚类化合物能够对杉木幼苗产生化感作用 ,这是导致连栽杉木生产力降低的一个不可忽视的因素 .     

半天然杉阔混交林优势种群的增长规律

采用有限空间种群增长的逻辑斯谛模型,研究半天然杉阔混交林群落中主要种群（杉木,米槠）氏面积增长规律,指出杉木,米槠在不同类型群落中的底面积的最大增长速度的径级范围。     

毛竹杉木混交林土壤团粒结构的分形特征研究

运用分形理论对杉木纯林（19年生）、毛竹纯林（19年生）、6种杉木毛竹混交林（杉木19年生）的土壤团粒结构进行研究,建立了土壤团粒结构的分形维数与土壤团聚体含量、土壤结构体破坏率之间的回归模型,在此基础上,运用弹性分析与边际分析法进一步探讨了土壤团粒结构的分形维数对土壤性质变化所产生的影响效应。结果表明:土壤>0.25mm水稳定性团聚体含量越大,团粒结构的分形维数越小,土壤的结构与稳定性就越好;土壤团粒结构分形维数与水稳定性团聚体（>0.25 mm及>5.0mm）含量及结构体破坏率之间均存在极显著的回归关系;土壤团粒结构分形维数对土壤性质的变化产生较大的影响效应。本研究为毛竹杉木混交林的栽培管理,土壤肥力的科学评价提供依据。     

杉木高效再生与基因转化的初步研究

用取自60d龄无菌苗上的杉木茎段为外植体,在MS 6-BA0.75mg/L IBA0.25mg/L培养基中诱导芽分化,丛生芽的诱导率达到95.8％,每个外植体平均有5.2个芽。切取诱导芽单苗,转至MS NAA1.0mg/L培养基上诱导根再生,外植体出根率为91.4％。在此基础上,将杉木茎段与农杆菌AGL1共培养2d,通过在含200mg/L卡那霉素的再生培养基中培养,初步筛选出卡那霉素抗生苗,转化频率为1.1％。     

人工纯林和混交林中南酸枣木材解剖特性的比较分析

对林龄为25 a的南酸枣[Choerospondias axillaris (Roxb. ) Burtt et Hill]纯林、南酸枣-马尾松(Pinus massoniana Lamb. )混交林和南酸枣-杉木[Cunninghamia lanceolata (Lamb. ) Hook. ]混交林中南酸枣木材的解剖特性进行了比较分析.测定结果表明,在25 a的树龄内,南酸枣-马尾松混交林、南酸枣-杉木混交林和南酸枣纯林中南酸枣木材纤维的长度分别为0.843～1.401、0.858～1.489和0.873～1.347 mm,宽度分别为19.28～23.58、19.34～22.34和19.76～25.26 μm,长宽比分别为39.70～62.04、39.20～63.96和40.60～59.34;随树龄的增加,纯林和混交林中南酸枣木材纤维的长度、宽度及长宽比均逐渐增加,且不同林分间的差异逐渐达到显著水平,并以南酸枣-杉木混交林中南酸枣木材纤维的长度和长宽比最大、宽度最小.3种林分中南酸枣木材的导管组织比量、纤维组织比量和木射线组织比量分别为16.1%～16.7%、64.7%～65.2%和12.9%～13.4%,以南酸枣-杉木混交林中南酸枣木材导管组织比量和纤维组织比量最大,但差异均不显著;仅纯林的木材轴向薄壁组织比量(5.8%)显著高于混交林(5.1%和5.2%).随树龄的增加,3种林分中南酸枣木材微纤丝角均逐渐减小,南酸枣-马尾松混交林、南酸枣-杉木混交林和南酸枣纯林中南酸枣木材微纤丝角分别为23.33°～16.82°、 23.20°～16.36°和23.34°～17.41°, 且仅在树龄16～25 a阶段,混交林中的南酸枣木材微纤丝角显著小于纯林, 其中又以南酸枣-杉木混交林中的南酸枣木材微纤丝角最小.研究结果显示,南酸枣-杉木混交林中南酸枣木材的解剖特性总体上最优,在南酸枣木材品质定向培育过程中宜选择杉木作为伴生树种.