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。     

氮、磷养分有效性对森林凋落物分解的影响研究进展

通过对相关研究文献的综述结果表明,氮(N)和磷(P)是构成蛋白质和遗传物质的两种重要组成元素,限制森林生产力和其他生态系统过程,对凋落物分解产生深刻影响。大量的凋落物分解试验发现在土壤N有效性较低的温带和北方森林,凋落物分解速率常与底物初始N浓度、木质素/N比等有很好的相关关系,也受外源N输入的影响;而在土壤高度风化的热带亚热带森林生态系统中,P可能是比N更为重要的分解限制因子。然而控制试验表明,N、P添加对凋落物分解速率的影响并不一致,既有促进效应也有抑制效应。为了深入揭示N、P养分有效性对凋落物分解的调控机制,"底物的C、N化学计量学"假说、"微生物的N开采"假说以及养分平衡的理论都常被用于解释凋落物分解速率的变化。由于微生物分解者具有较为稳定的C、N、P等养分需求比例,在不同的养分供应的周围环境中会体现出不同的活性,某种最缺乏的养分可能就是分解的最重要限制因子。未来的凋落物分解研究,应延长实验时间、加强室内和野外不同条件下的N、P等养分添加控制试验,探讨驱动分解进程的微生物群落结构和酶活性的变化。     

气候变化对渔区感知指数、生计策略和生态效应的影响

气候变化已对全球海洋生态环境产生了直接影响,并对渔业资源、渔业生产与渔户生计造成巨大的负面影响,而渔户也通过生计适应影响海洋生态环境。迄今为止,关于渔户对气候变化的感知、生计适应及其生态效应的研究成果较少,基于家庭调查的实证研究更鲜见于报道。选取中国东南沿海的一个典型渔区——福建省霞浦县牙城镇,采用参与式农村评估法(Participatory Rural Appraisal,PRA),基于158份渔户家庭的有效数据,构建气候变化影响感知指数,揭示气候变化影响感知指数与生计资本的内在关联,并进一步探究渔户的生计适应策略及其产生的生态效应。结果表明:(1)渔户对气候变化及其影响的感知较为强烈;(2)渔户的气候变化影响感知指数与生计资本呈现一定的相关性;(3)渔户主要调整了生计生产方式和多样化收入经营两方面策略;(4)渔户生计适应策略的调整会对海洋生态环境产生正面和负面的影响。在此基础上,提出保护渔户生计安全、防范气候变化风险、保护海洋生态环境的政策建议,为当地及其他典型渔区更好地应对气候变化提供有益参考。     

磷添加对中亚热带米槠和杉木细根分解及其酶活性的影响

为深入探讨磷(P)有效性对中亚热带地区林木细根分解及其胞外酶活性的影响,选取福建省三明格氏栲自然保护区内米槠天然林为分解的实验样地,采用网袋法以该区域较为典型且底物P含量有显著差异的米槠和杉木细根为研究对象,进行P添加试验。各施P水平分别为高磷(HP,360 kg P hm~(-2)a~(-1))、中磷(MP,240 kg P hm~(-2)a~(-1))、低磷(LP,120 kg P hm~(-2)a~(-1))和对照(CT,0 kg P hm~(-2)a~(-1))。结果显示:在2 a分解期内,米槠细根分解快于杉木细根,呈先快后慢的变化趋势;P添加提高了细根的分解速率,对分解起促进作用,且对P含量较低的杉木细根促进作用更强,但未随施P水平的提高分解呈加速的现象。总体上,米槠细根分解各种酶活性及总的累积酶活性均显著高于杉木细根;主要降解纤维素的水解酶活性呈先升后降,主要降解木质素的氧化酶活性呈增长趋势;P添加降低了酸性磷酸酶(AP)活性,而提高了β-葡萄糖苷酶(βG)、纤维素水解酶(CBH)、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、酚氧化酶(Ph Ox)和过氧化物酶(Per Ox)活性;回归分析显示细根的分解速率与水解酶呈显著的二次函数关系,与氧化酶呈显著的指数关系。研究表明,P是影响中亚带林木细根分解的主要因素之一,分解过程中酶活性的变化可用于解释细根的分解速率。对土壤P有效性低的中亚热带地区林木细根分解的机理探讨,有助于进一步了解森林生态系统的养分循环并为森林经营提供决策参考。     

可溶性有机质输入对杉木人工林表层土壤有机碳矿化的激发效应

可溶性有机质(dissolved organic matter,DOM)是生态系统主要的可移动碳库及重要的养分库,它对森林土壤碳吸存的影响已引起高度关注,但DOM对森林土壤有机碳矿化的影响及机制仍不清楚。通过室内为期36 h的短期培养实验,利用~(13)C稳定同位素示踪技术,探究杉木(Cunninghamia lanceolata)凋落叶DOM、米槠(Castanopsis carlesii)凋落叶DOM、杉木死根DOM、米槠死根DOM输入对11年生杉木人工林表层(0—10 cm)土壤有机碳矿化的激发效应,以期揭示DOM在森林碳循环中的作用,对于完善森林碳循环模型有重要意义。研究结果表明:通过~(13)C标记区分不同来源CO_2后发现添加米槠凋落叶DOM和杉木凋落叶DOM处理中来自DOM的CO_2排放速率前期迅速升高,至12 h达到最大值,分别为第2小时的8.0和3.4倍,之后下降,第12小时分别为第36小时的4.6和7.0倍;来自土壤有机碳的CO_2排放速率同样在第12小时达到最大值,分别为同时间点对照的10.1倍和6.3倍。对不同来源CO_2累积排放量进行区分发现,土壤添加凋落叶DOM后来自DOM的CO_2累积排放量显著大于添加死根DOM的(P0.01),其中来自米槠凋落叶DOM的CO_2累积排放量显著大于来自杉木凋落叶DOM的(P0.05),这与添加不同来源DOM中DOC含量呈显著正相关(P0.001)。不同DOM添加对土壤有机碳矿化的激发效应强度不同,培养36h期间添加凋落叶DOM后土壤有机碳激发效应强度始终高于添加死根DOM的。添加米槠凋落叶DOM、杉木凋落叶DOM、米槠死根DOM、杉木死根DOM所引起的激发效应都在第5小时达到峰值,第36小时时添加杉木死根DOM出现负激发效应。可见,添加不同来源DOM对土壤原有有机碳矿化产生了不同的激发效应,这除了与不同来源DOM性质有关外,还可能与DOM添加后土壤微生物群落组成变化有关。有关DOM添加对土壤有机碳矿化影响的微生物学机制有待进一步研究。     

凋落物和根系去除对滨海沙地土壤微生物群落组成和功能的影响

通过在亚热带滨海防护林湿地松、尾巨桉、纹荚相思和木麻黄人工林中设置去除凋落物、去除根系和对照处理,分析改变地上、地下碳输入对沙地人工林土壤微生物生物量、群落结构和功能的影响.2015年9月,在处理设置一年后采集各处理样方0～10 cm土壤样品,分别采用磷脂脂肪酸分析方法和微孔板酶检测技术对土壤样品的微生物群落组成和6种酶活性进行测定.结果表明: 碳输入处理对土壤微生物生物量的影响因树种而异,并主要取决于凋落物和根系的质量.在尾巨桉林中,去除根系使得脂肪酸总量、革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、真菌和放线菌生物量分别显著减少了31%、30%、32%、36%和26%,去除凋落物使得革兰氏阳性细菌、真菌和放线菌生物量显著减少了24%、27%和24%,而其他树种处理对微生物生物量无显著影响.碳输入处理对土壤微生物群落结构的影响主要表现为真菌丰度下降而放线菌丰度上升.不同树种的土壤酶活性对处理的响应表现不一致:湿地松、纹荚相思和木麻黄林分去除凋落物显著降低土壤中纤维素水解酶、β-葡萄糖苷酶、酸性磷酸酶和乙酰氨基葡萄糖苷酶活性,去除根系仅分别降低和提高了湿地松和纹荚相思林β-葡萄糖苷酶的活性;湿地松、木麻黄人工林去除凋落物显著降低了多酚氧化酶和过氧化物酶活性;去除根系对所有树种土壤氧化酶活性影响不显著.不同树种的凋落物、根系特性是影响土壤微生物群落组成和酶活性的重要因子,碳输入处理造成的土壤温度、水分等微环境的改变也是土壤微生物性质变化的重要驱动力.     

不同林龄杉木人工林的水分利用效率与叶片养分浓度

以亚热带不同林龄(3、8、14、21、46年生)杉木人工林为研究对象,探索不同叶龄(当年生、1年生、2年生和3年生)叶片氮、磷养分状况和水分利用效率的差异及其相互关系.结果表明: 不同叶龄水分利用效率差异显著,总体趋势为当年生>1年生>2年生>3年生,而林龄对水分利用效率影响不显著.叶片N/P为11.4～19.6,其中,幼龄林和老龄林叶片N/P高于速生期林分叶片N/P,氮、磷浓度随叶龄的变化趋势一致,为当年生>1年生>2年生>3年生.水分利用效率随林龄变化不显著,可能是因为叶片光合速率和气孔导度同时随林龄下降.水分利用效率与叶片氮浓度相关不显著,而与叶片磷浓度呈显著正相关,与N/P呈显著负相关,表明在氮沉降增加的背景下,亚热带森林中植物磷含量逐渐成为影响水分利用效率的重要因子.     

中亚热带米槠天然林土壤甲烷吸收速率季节变化

以福建省建瓯市万木林自然保护区米槠天然林为对象,定位观测了土壤甲烷吸收速率(V_CH4)的季节变化.结果表明：米槠天然林土壤V_CH4的季节变化表现出夏秋季高于冬春季的趋势,最大值(95.13 μg·m^-2·h^-1)出现在初秋(9月),最小值(9.13 μg·mμg·m^-2·h^-1)出现在初春(3月).土壤全年均为甲烷汇.随土壤温度和含水量的增加, V_CH4分别呈增加和降低趋势,但V_CH4与土壤温度和土壤含水量的相关性均不显著.米槠天然林土壤甲烷年通量为3.93 kg·hm^-2·a^-1,高于全球天然林土壤甲烷年通量的平均水平(2.4 kg·hm^-2·a^-1)和亚洲地区热带天然林土壤甲烷年通量(2.07 kg·hm^-2·a^-1),低于亚洲地区温带天然林的土壤甲烷年通量(8.12 kg·hm^-2·a^-1).     

增温对林木细根寿命影响的研究进展

细根寿命作为林木生长的重要参数，不仅对林木吸收水分和养分能力具有重要作用，而且影响林木对光合产物的地下分配以及森林生态系统碳循环过程。气候变暖对细根寿命的影响已成为全球变化背景下关注的热点问题，细根寿命对全球变暖的响应将影响到生态系统的碳平衡。本文就林木细根寿命对增温的响应特征及其响应机制的研究进展进行综述，以期揭示增温对林木细根寿命的影响。目前已开展的大部分研究认为，增温会通过改变根际土壤环境、细根形态以及林木物候等指标来影响细根寿命。但细根生长和死亡受诸多因素的影响，导致增温对细根寿命影响的研究结果因研究区域自然环境、增温方式和研究对象等因素存在分歧。因此，综合分析气候变暖背景下林木细根寿命的变化对研究地下生态学过程至关重要。今后还应加强以下研究：1)结合多种方式进行地下、地上同时增温，并探索更准确和有效的无损观测方法；2)结合多种观测手段研究增温对细根寿命的影响；3)开展增温对不同树种细根寿命的研究，深入理解不同林木细根寿命对增温的响应机理；4)多角度综合分析增温对细根寿命的影响特征，探究多种因素综合作用对细根寿命的影响机理；5)增温与其他环境因子对细根寿命交互作用；6)增温后根...     

亚热带森林土壤氨氧化微生物和反硝化微生物功能基因丰度对氮磷输入的响应

为探究亚热带森林土壤氨氧化微生物和反硝化微生物对氮、磷输入的响应，2015年开始在钱江源国家森林公园设置氮磷模拟添加试验，包括对照(CK)、氮(N)添加、磷(P)添加和氮磷(NP)添加4种处理，于2021年4月(湿季)和11月(干季)采集土样，采用定量PCR的方法分析亚热带森林土壤氨氧化微生物(氨氧化古菌AOA、氨氧化细菌AOB和全程氨氧化菌comammox)amoA基因和反硝化微生物功能基因(nirS、nirK和nosZ基因)的丰度变化特征。结果表明：长期N输入显著降低土壤pH,但显著提高了土壤铵态氮和硝态氮含量，而长期P输入显著提高了土壤有效磷和总磷含量。氮的输入(N和NP处理)显著提高了干湿季土壤AOB-amoA基因丰度，且在N处理中最高，达8.30×10⁷ copies·g^-1。NP处理土壤AOA-amoA基因丰度显著高于CK,达1.17×10⁹ copies·g^-1。comammox-amoA基因丰度在不同季节间差异显著，其他基因丰度在不同季节间差异均不显著。双因素方差分析表明，N输入显著...