几种光合作用光响应典型模型的比较研究

光响应曲线是判定植物光合效率的重要方法,通过曲线可以获得植物光合特性的相关生理参数,但不同模型提取的光响应参数和指标存在差异。本文选择直角双曲线、非直角双曲线和两种指数曲线模型,分别对3个品系常绿杨光响应数据进行拟合,提取了各光响应曲线模型的主要特征参数,对比分析了各模型参数问的差异,并对光饱和点（LSP）的不同计算方法进行了讨论。最后用巨尾桉光响应数据对分析结果作了进一步验证。结果表明,直角和非直角双曲线模型拟合的最大净光合速率（P＇max）、表观量子效率（a）及暗呼吸速率（Rd）值高于指数模型拟合值,且直角双曲线拟合的各参数均比非直角双曲线拟合的各参数的值大,而两指数模型各参数拟合值基本一致;在LSP计算方法中,用光通量200μmol·m^-2·s^-1以下的点拟合的Pn-I直线与其它模型相结合得到光饱和点的方法不可靠,会使计算结果明显偏小,用接近最大总光合速率Pmax一定比例的方法估计LSP也存在较大偏差,而P＇max由于消除了Rd的影响,计算光饱和点时各模型的估计比例相对固定,是一个比较理想的LSP估计方法,初步得出直角、非直角及指数模型用P＇max来估计光饱和点时应选取的比例分别为（78±1）％、（82±1）％及（96±1）％。     

亚热带森林转换对土壤微生物呼吸及其熵值的影响

土壤微生物呼吸及其熵值是表征土壤质量变化的敏感性指标,不仅能衡量土壤微生物碳利用效率,还能揭示土壤有机碳的变化。通过比较亚热带米槠天然林转换为马尾松人工林和杉木人工林后土壤微生物呼吸速率、土壤微生物生物量碳以及微生物熵、代谢熵的差异,研究亚热带森林转换对土壤微生物碳利用效率的影响。研究结果显示:(1)与天然林相比,马尾松人工林0—10 cm土壤微生物呼吸速率上升32%(P0.05),马尾松人工林和杉木人工林10—20 cm土壤微生物呼吸速率分别下降26%和24%(P0.05);但在20—40 cm土层和40—60 cm土层,天然林土壤微生物呼吸速率比马尾松人工林分别高50%和43%;(2)马尾松人工林和杉木人工林0—10 cm土层土壤微生物生物量碳(MBC)比天然林分别下降19%和40%(P0.05),但马尾松人工林10—20 cm土壤MBC上升29%(P0.05);(3)人工林表层土壤微生物熵与天然林没有显著差异,但与天然林相比,杉木人工林和马尾松人工林20—40 cm土层土壤微生物熵分别下降51%和71%(P0.05),40—60 cm分别下降52%、66%(P0.05)。土壤微生物代谢熵的变化主要发生在0—10 cm土层,马尾松人工林和杉木人工林分别比天然林增加38%和29%(P0.05),在深层土壤,3种林分微生物代谢熵没有显著差异。亚热带森林转换导致表层土壤微生物碳利用效率下降,深层土壤易分解碳在总有机碳库中占比下降,有机碳可利用程度降低。     

增温对湿润亚热带杉木幼林和成熟林土壤无机氮的影响

全球变暖可能加快或抑制森林土壤氮循环,进而影响森林生态系统生产力,而且这种影响随时间的持续而更加复杂。本研究以亚热带杉木幼林和成熟林土壤为对象,通过土壤电缆增温模拟未来气候变化情景,分析土壤无机氮含量对模拟增温的响应。结果表明: 经过持续3年的增温试验(4 ℃),亚热带地区增温显著降低了杉木幼林和成熟林土壤总无机氮和铵态氮含量。其中杉木幼林土壤的降幅更大,其0～10、10～20、20～40、40～60 cm土层土壤铵态氮含量的降幅分别为32.1%、37.1%、20.8%、19.9%。增温导致2种林分土壤可溶性有机氮减少和N₂O排放加快,土壤矿化基质输入减少和气态氮损失增大是土壤中现存无机氮含量减少的原因。杉木幼林土壤矿化基质降幅和气态氮排放升高幅度均比成熟林土壤大,杉木幼林土壤对增温更为敏感。3年的增温造成杉木幼林和成熟林土壤无机氮含量下降,可能对杉木人工林生产力产生不利的影响。     

中亚热带山区土壤不同形态铁铝氧化物对团聚体稳定性的影响

以福建省三明市本底条件一致的三片林分的土壤作为研究对象,采用湿筛法测定了水稳定性团聚体粒径分布,分析了不同形态铁铝氧化物含量与0.25 mm大团聚体数量及团聚体平均重量直径(MWD)的关系。结果表明:(1)不同形态铁铝氧化物含量呈现出米槠次生林米槠人工林杉木人工林,游离结晶态(Fed、Ald)无定形(Feo、Alo)络合态(Fes、Als)。(2)0.25 mm大团聚体含量呈现米槠次生林米槠人促林杉木人工林,林分之间差异显著,MWD值的趋势与之相似。(3)线性回归分析表明:不同形态铁铝氧化物均与0.25 mm水稳定性大团聚体数量及MWD值达到显著甚至极显著相关,但通过分析相关系数R和显著性P说明氧化铝可能比氧化铁更有助于大团聚体的形成与稳定,无定形及络合态铁铝氧化物比游离态铁铝氧化物更能促进大团聚体的形成与稳定。     

中亚热带13种树种幼苗叶片和细根可溶性有机碳的数量特征和结构特征

植物叶片和细根输入的可溶性有机碳(Dissolved organic carbon, DOC)是森林生态系统最活跃的组成部分,对生态系统的碳循环有重要作用。以中亚热带13种典型树种为研究对象,测定其幼苗叶片和细根(0—1 mm和1—2 mm)的碳氮含量,淋溶产生的DOC浓度以及傅里叶红外光谱特征,分析不同树种和不同器官之间DOC的数量特征和结构特征。结果表明：(1)浙江桂在叶片和细根(0—1 mm和1—2 mm)的总碳含量上最高,竹柏在叶片和0—1 mm细根的总碳含量上最低,观光木在1—2 mm细根的总碳含量上最低。花榈木和罗汉松在叶片的总氮含量上分别为最高和最低,木荚红豆和观光木分别在0—1 mm和1—2 mm细根的总氮含量上最高,冬青在细根(0—1 mm和1—2 mm)的总氮含量上最低。(2)刨花楠、闽楠和浙江桂等樟科树种在叶片淋溶产生的DOC浓度上最高,而罗汉松和和竹柏等罗汉松科树种在叶片淋溶产生的DOC浓度上最低;花榈木和木荚红豆等红豆属树种在细根(0—1 mm和1—2 mm)淋溶产生的DOC浓度上最高;刨花楠、闽楠和浙江桂等樟科树种在细根(0—1 mm和1—2 mm)淋溶产生...     

应用小波多尺度分析亚热带森林土壤异养呼吸特征

土壤异养呼吸是森林生态系统碳循环的重要组成部分,其时间变化规律和影响因子一直是碳循环研究的难点和重点。利用全自动连续观测系统对亚热带米槠常绿阔叶次生林土壤异养呼吸进行高频率观测,采用连续小波变换技术对高频率实测值与模型估测值间的差值进行分析,探讨亚热带森林土壤异养呼吸的变化机制。结果发现,土壤异养呼吸速率年变化范围在0.82—7.11μmol CO_2 m~(-2)s~(-1)之间,全年平均值为2.66μmol CO_2 m~(-2)s~(-1),在7月份达到全年最高值。虽然土壤温度和水分双因素模型能够较好地解释土壤异养呼吸的年变化,但土壤温度和土壤异养呼吸速率在时间序列上未出现同步变化模式,同时双因素模型估测值与高频率实测值年均值相差18%,其中4—7月模型值低估12%,而8—9月模型值高估15%。进一步利用连续小波变换对模型误差分析发现,模型值与实测值差异在4—7月主要分布在短周期(32—64 h)和长周期(≥85 d),这可能与生长季节土壤底物有效性提高,大量的易变化碳输入激发原有土壤有机碳分解有关。8—9月差异主要分布在长周期(≥85 d),这可能是干旱造成底物有效性降低,微生物只能利用原有难分解有机碳进行维持代谢。因此亚热带森林土壤异养呼吸会不仅受到温度、土壤水分等环境因素影响,而且底物有效性变化也可能是影响亚热带常绿阔叶林土壤异养呼吸变化的重要因素。     

短期增温对亚热带常绿阔叶林林下植被物种多样性的影响

为了解气候变暖对亚热带常绿阔叶林林下植被物种多样性的影响,采用土壤增温方式,研究短期4年增温(4℃)对亚热带常绿阔叶天然林林下植被物种多样性的影响。结果表明,短期增温对林下植被物种组成影响不显著(P>0.05),增温和对照样地林下植被共有植物38科59属77种,其中增温样地37科53属65种,对照样地36科52属63种。短期增温使乔木盖度增加了22.61%,草本和灌木盖度分别降低4.97%和21.75%;增温使草本、灌木和乔木的高度分别降低21.64%、3.37%和5.59%。草本植物中的蕨类重要值排名在增温后呈下降趋势,乔木重要值呈上升趋势(P>0.05)。虽然植物物种多样性指数在增温后差异不显著(P>0.05),但随温度增加均呈递减的趋势。因此,林下植被物种组成对短期增温响应不敏感,增温使草本植物中的蕨类重要值下降,对植物多样性指数产生一定负面影响,但这种响应并不敏感,预计长期增温将可能导致整个群落从草本向灌木和乔木方向演替。     

杉木人工林不同深度土壤CO2通量

土壤CO₂通量具有明显的时间和空间变异性。土壤温度和含水量是影响土壤CO₂通量的重要因素,同时,不同深度的土壤CO₂通量对温度和含水量变化的响应差异较大,因此,研究土壤CO₂通量和影响因素随土壤深度的变化,对于准确评估土壤碳排放具有重要意义。选择福建三明杉木人工林(Cunninghamia lanceolata)作为研究对象,利用非散射红外CO₂浓度探头和Li-8100开路式土壤碳通量系统,并使用Fick扩散法计算了0-60cm深度土壤CO₂的通量,结果表明:(1)5种扩散模型计算的表层(5cm)CO₂通量与Li-8100测量结果均具有显著相关性(P<0.01),Moldrup气体扩散模型计算结果较好。(2)土壤CO₂浓度随深度的增加而升高,但60cm深度以下土壤CO₂浓度开始降低;不同深度土壤CO₂浓度的日变化均呈现单峰型;0-60cm土壤CO₂通量日通量均值变化范围为0.54-2.17μmol m^-2 s^-1;(3)指数拟合分析显示,5、10cm和60cm深度处土壤CO₂通量与温度具有显著相关性,Q₁₀值分别为1.35、2.01和4.95。不同深度土壤含水量与CO₂通量的相关性不显著。     

森林土壤酶对环境变化的响应研究进展

全球气候变化已是不争的事实,对陆地生态系统特别是森林生态系统物质循环将产生显著的影响。土壤酶是森林土壤物质循环的主要限制因素之一,对气候变化的响应近年来受到广泛关注。由于森林土壤酶对全球气候变化的响应研究是预测未来环境变化对森林生态系统过程影响的关键,因此,着重综述了森林土壤酶对环境变化尤其是全球变暖和氮沉降响应方面的研究,并分析了未来研究的主要方向。环境变化会引起土壤p H、水分及其营养成分的变化,而这些变化会反作用于土壤酶的活性和稳定性。森林土壤酶对增温的响应,不仅与酶的种类以及增温的温度范围和持续时间有关,还与土壤类型有关,是多种因子综合作用的结果。森林土壤酶对氮添加的响应与林分类型和土层类型有关,受复合氮的影响更大。建议未来的研究应加强酶的基本性质对环境变化的响应研究,注重林分类型、土层类型导致的差异,强化多因素的交互作用,并进行长期、综合的观测。     

中亚热带常绿阔叶林粗木质残体呼吸季节动态及影响因素

粗木质残体呼吸(RCWD)释放的CO2是生态系统碳收支中的一个重要组成部分。采用红外气体分析法(Li-Cor8100土壤碳通量系统连接自制腔室)对中亚热带常绿阔叶林不同分解等级粗木质残体呼吸进行测量,探讨分解等级、温度(TCWD)和含水量(WCWD)对RCWD的影响机制。结果表明:不同分解等级粗木质残体呼吸季节变化曲线均呈明显的单峰型,最大值(9.69μmolCO2·m-2·s-1)出现在8月,最小值(0.60μmol CO2·m-2·s-1)出现在2月;不同分解等级粗木质残体呼吸存在着明显差异,Ⅲ级和Ⅳ级粗木质残体呼吸显著高于Ⅰ级(P<0.05);粗木质残体呼吸与TCWD呈显著的正相关关系(P<0.01),TCWD可以解释RCWD变化的70.2%—85.6%;RCWD与WCWD相关性不显著(P>0.05);不同分解等级粗木质残体呼吸的Q10值变化范围为2.46—2.83,平均值为2.64,Q10值随分解等级升高而增大。