常绿阔叶林外生和丛枝菌根树种细根形态和构型性状对氮添加的可塑性响应

以中亚热带常绿阔叶林外生菌根树种罗浮栲和丛枝菌根树种木荷为研究对象,采用根袋法进行野外原位氮添加试验,研究了细根形态性状(比根长、比表面积、组织密度、平均根直径)和构型性状(分枝数、分枝比、根长增长速率、根尖密度、分枝密度),分析不同菌根树种细根形态和构型性状对氮沉降的响应。结果表明: 随序级增加,外生和丛枝菌根树种细根比根长、比表面积和分枝数对氮添加的塑性响应逐渐降低,组织密度则相反;这反映了不同分枝等级细根的养分获取与资源维持在序级间存在权衡关系。不同菌根树种对土壤氮有效性的变化采取不同的适应对策: 氮添加后,罗浮栲细根采取机会主义策略,依靠细根本身来提高养分吸收效率、增强空间扩展和就地养分吸收能力,以快速的养分吸收策略为主;而木荷通过养分吸收效率和根系构建成本之间的权衡,并未改变细根形态性状,更多地依赖于菌根菌和细根构型之间的互补性进行养分获取。外生和丛枝菌根树种维持和构建细根碳(C)成本的差异,导致细根采取最适合自身的养分捕获方式,以达到生存的最优策略。     

增温与氮添加对不同季节杉木幼苗细根不同形态氮吸收动力学的影响

为了揭示不同季节下杉木人工林不同形态氮吸收速率对全球变暖与氮沉降的地下响应,在福建三明森林生态系统与全球变化研究站陈大观测点开展增温和氮添加双因子试验,包括对照、增温、施氮、增温+施氮4个处理。结果表明:(1)在三个季节中,4个处理的杉木细根对不同浓度下硝态氮的吸收速率基本呈现出春季较高,夏秋季较低的态势,而对不同浓度下铵态氮的吸收速率则相反,为夏秋季较高,春季较低。(2)不同季节四个处理的离体根对不同浓度下铵态氮的吸收均遵循米氏-曼氏动力学方程,而对硝态氮的吸收并不完全遵循米氏方程,表现为双相动力学。(3)春季,与无氮添加相比,氮添加提高了NH~+_4的最大吸收速率(V_(max)-NH~+_4)。夏季,与无增温相比,增温提高了V_(max)-NH~+_4。秋季,与无增温相比,增温降低了NH~+_4的半饱和常数(K_m-NH~+_4);与无氮添加相比,氮添加提高了K_m-NH~+_4。增温与氮添加对不同季节100μmol时的硝态氮吸收速率(V_(100)-NO~-_3)都没有显著影响。增温与氮添加对不同季节V_(max)-NH~+_4、K_m-NH~+_4和V_(100)-NO~-_3都没有显著的交互作用。本研究表明增温会提高杉木幼苗夏秋季的NH~+_4吸收能力,而氮添加会提高春季的NH~+_4吸收能力,降低秋季的NH~+_4吸收能力,但增温与氮添加并不会改变不同季节的NO~-_3吸收能力。     

米槠次生林和天然林细根养分及化学计量特征

探讨人为干扰对森林养分利用和生物地球化学循环特征的影响,对亚热带米槠(Castanopsis carlesii)次生林和天然林细根化学计量特征及其随土壤深度(0～80cm)的变化趋势进行了研究。结果表明,混合线性模型表明林分和土层深度对细根化学计量特征影响的主效应显著,但是交互作用不显著;米槠次生林细根N和P含量均显著低于天然林,而细根C浓度、C:N、C:P显著高于天然林,天然林1～2mm细根C浓度显著低于次生林;天然林和次生林细根N、P含量均随土层深度增加而呈显著下降趋势,C:N、C:P、N:P均随土层深度增加而呈显著上升趋势,且两林分下降趋势无显著差异;天然林和次生林细根N、P含量及N:P分别与土壤全N、全P含量和N:P存在线性关系,而细根N、P含量和N:P随土层深度变化均与直径显著相关,与细根比根长(SRL)无关。天然林经过人为干扰后,细根化学计量特征随土层深度变化规律虽未发生改变,但细根N和P浓度显著降低。     

亚热带6种天然林树种细根呼吸异质性

以福建省建瓯市万木林自然保护区6个优势树种为研究对象,使用Li-6400便携式光合测定仪离体测定6个树种1—5级细根呼吸速率。单因素和双因素方差分析表明:树种、序级及其交互作用对6种树种细根比根呼吸均有极显著影响(P<0.01);6种树种细根比根呼吸均随序级的升高呈极显著下降(P<0.01),这种变化可分别用二次函数,三次函数,指数函数或幂函数来拟合。相关性分析表明比根长和氮浓度可以很好地表征同一树种不同序级细根的比根呼吸,但两者不能有效表征不同树种同一序级的比根呼吸。协方差分析表明:细根比根呼吸与比根长的相关性在不同树种间具有显著差异,但在不同序级间则表现一致;细根比根呼吸与氮浓度的相关性则在不同树种和序级间均表现不一致。结果表明细根内部存在明显的功能异质性,而比根长可反映特定树种细根的这种功能异质性。     

格氏栲和杉木人工林地下碳分配

通过对福建三明36年生的格氏栲人工林和杉木人工林林木地下C分配(TBCA)进行研究,结果表明,由分室累加法直接测定的格氏栲和杉木人工林的TBCA分别为8.426和4.040 t C.hm-2.-a 1。在格氏栲和杉木人工林TBCA组成中,根系净生产量和根系呼吸各约占50%;在根系年净生产量中,细根年净生产量和粗根年净生产量各约占75%和25%。而格氏栲和杉木人工林的细根年C归还量则均约占各自TBCA的1/3(分别为33%和36%)。在假设地下C库处于稳定状态时,由C平衡法计算的格氏栲和杉木人工林的TBCA(分别为6.039t C.hm-2.-a 1和2.987 t C.hm-2.-a 1)低于分室累加法,这与两种人工林地下C库尚未达到稳定状态有关。利用R a ich and N ade lhoffer全球模式方程推算的格氏栲和杉木人工林的TBCA(分别为9.771t C.hm-2.a-1和5.344 t C.hm-2.-a 1)则高于分室累加法,这与全球模式方程只是一种全球尺度规律有关。     

格氏栲天然林与人工林根系呼吸季节动态及影响因素

通过用挖壕沟 静态碱吸收法对福建三明格氏栲天然林及33年生格氏栲和杉木人工林的根系呼吸进行为期2a定位研究。不同森林根系呼吸速率季节变化均呈单峰曲线,最大值出现在春末或夏初,最小值出现在冬季。1年中格氏栲天然林、格氏栲人工林和杉木人工林根系呼吸速率变化范围分别在157.76~480.40mgCO2/(m2·h)、53.03~339.45mgCO2/(m2·h)和16.66~228.02mgCO2/(m2·h)之间。在近似正常气候状况的2002年,不同森林根系呼吸主要受土壤温度影响(R2=0.52~0.72);而土壤温度和土壤湿度共同则可解释根系呼吸速率季节变化的81%~90%。在极端干旱的2003年,根系呼吸受土壤温度或湿度的影响较小,土壤温度和土壤湿度共同仅能解释根系呼吸变化的24%~60%,这与根系在持续干旱期间长期处于近休眠状态有关。根系呼吸对土壤温度和土壤湿度的敏感性大小顺序均为杉木人工林>格氏栲人工林>格氏栲天然林。格氏栲天然林根系呼吸占土壤呼吸比例(47.6%)均高于格氏栲和杉木人工林的(42.5%和40.2%),不同森林根系呼吸占土壤呼吸比例均以冬季最低,而以5月或6月最高。格氏栲天然林、格氏栲人工林和杉木人工林根系呼吸年通量分别为6.537、4.013和1.828tC/(m2·h)。     

增温下土壤资源异质分布对杉木幼苗生长的影响

在福建三明森林生态系统与全球变化研究站陈大观测点开展大气温度控制、土壤温度控制和土壤资源分布3因子试验,探讨土壤资源异质分布和增温对杉木幼苗地下和地上生长的影响,以及增温是否能改变杉木幼苗细根对土壤资源异质分布的识别度,以明确杉木人工林在全球变暖背景下对土壤资源异质分布的响应.结果表明:杉木对土壤资源异质分布的识别度主要体现在吸收根(0~1 mm径级)上,而1~2 mm径级细根则不具有识别度.除了单独大气增温处理对杉木1~2 mm径级细根的避贫系数具有显著影响外,不同增温处理均未对杉木幼树细根的贫富比、趋富系数和避贫系数产生显著影响.与土壤资源均质分布相比,土壤资源异质分布增加了0~1 mm径级细根生物量,降低了树高.与无大气增温相比,大气增温降低了0~1和0~2 mm径级细根生物量,增加了树高.与无土壤增温相比,土壤增温降低了1~2 mm径级细根生物量,但增加了树高和侧枝长度.大气增温控制、土壤增温控制和土壤资源异质分布对杉木地下、地上生长都无显著交互作用.杉木幼苗吸收根本身对土壤资源异质分布具有识别度,但增温并不会改变杉木幼苗细根对土壤资源异质分布的识别度.     

大气和土壤增温对杉木幼苗叶片功能性状的影响

为了探讨杉木幼苗叶片功能性状对全球气候变暖的响应与适应机制,在福建三明森林生态系统与全球变化研究站陈大观测点,设置大气增温(开顶箱被动增温,不增温)×土壤增温(电缆增温4℃,不增温)双因子试验,对杉木幼苗叶片生理代谢、形态属性、化学计量学特征等功能性状进行为期1年的研究。结果表明,虽然土壤增温和大气增温对4月和7月的叶片净光合作用速率和水分利用效率没有显著影响,但土壤增温对11月的叶片净光合作用速率有显著促进作用,而大气增温和土壤增温对11月的水分利用效率有显著促进作用。大气增温显著增加比叶面积和叶含水率,并降低叶厚度;而土壤增温则对其均没有显著影响。土壤增温、大气增温均显著增加杉木叶氮浓度,但只有同时大气增温和土壤增温处理才显著提高叶磷浓度。研究结论表明,从叶功能性状角度看,同时大气增温和土壤增温可能更有利于促进杉木幼苗生长。     

城市空气负离子浓度时空分布及其影响因素综述

空气负离子(NAI)是综合反映空气质量的重要指标,对人居环境有重要意义.本文综述了城市空气负离子时空分布特征,并根据不同环境因子对其理化过程的影响及其在城市中的特点探讨了城市NAI时空分布特征的成因:NAI分布的时间动态主要受控于太阳辐射的周期变化;空间分布的城乡梯度差异受城市气溶胶、下垫面性质及城市热岛效应影响;城市绿地的高NAI浓度与植被生命活动和土壤辐射有关;近水环境中NAI浓度较高的原因在于水分子通过多种途径参与NAI生成过程;其余环境因子可在一定程度上影响NAI的生成、寿命、组分、迁移和分布;增加城市绿化面积和大气湿度、保持下垫面土壤自然属性均可有效地提高NAI水平,改善城市空气质量.     

基于土芯法的亚热带常绿阔叶林细根空间变异与取样数量估计

树木细根具有高度空间异质性,确定合理的细根取样策略是林木细根研究的前提。通过在福建省三明米槠天然常绿阔叶林内随机钻取96个土芯,分析细根生物量和形态特征的空间变异特征,并估计各指标所需的取样数量。结果表明:(1)随着径级增加,细根各指标变异系数增大,相应的取样数量增加;(2)随着土壤深度增加,单位面积细根生物量变异程度和相应的取样数量均增加。在置信水平为95%、精度为80%的条件下,直径为0-1 mm和1-2 mm的细根,分别采集16和42个样品可以满足测定单位面积细根生物量,采集17和31个样品可以满足测定单位面积细根长度,采集25和33个样品可以满足测定单位面积细根表面积。Shapiro-Wilk检验表明,除表层土壤0-1 mm细根单位面积生物量符合正态分布外,其余细根生物量和形态指标数据均不符合正态分布。研究结果为亚热带常绿阔叶林细根的合理取样提供了科学依据。