万木林保护区柑橘和锥栗园土壤呼吸的比较

采用Li-8100开路式土壤碳通量系统,对福建省万木林保护区内柑橘和锥栗两果园土壤呼吸进行1年的定位观测,分析了土壤水热因子及人为管理措施对土壤呼吸的影响.结果表明:柑橘和锥栗园样地土壤的呼吸速率月变化均呈单峰型曲线,峰值分别出现在7月(3.76 μmol·m-2·s-1)和8月(2.69 μmol·m-2·s-1);柑橘和锥栗园样地土壤呼吸速率的年均值分别为2.68和1.55 μmol·m-2·s-1,且柑橘园土壤呼吸速率极显著高于锥栗园;土壤温度是影响土壤呼吸的主要因素,可以解释土壤呼吸速率月动态变化的73％～86％;锥栗园土壤含水量与土壤呼吸速率呈显著正相关,但柑橘园两者关系不显著;指数方程计算的柑橘和锥栗园土壤呼吸的Q10值分别为1.58和1.75;柑橘和锥栗园土壤呼吸年通量值分别为10.01和5.77tC·hm-2 ·a-1.     

亚热带不同演替树种米槠和马尾松细根性状对比研究

选择福建省三明市中亚热带演替前期树种马尾松和演替后期树种米槠两种人工林为研究对象,采用土芯法研究两个树种细根(直径2mm)的生物量及其垂直分布、形态以及分支结构等细根性状特征。结果表明:(1)0—80cm土层米槠的细根生物量密度(0.21±0.06)kg/m3、根表面积密度(3.15±1.25)m2/m3和根长密度(2202.84±517.03)m/m3分别为马尾松的1.6、1.2倍和2.2倍,并且3个指标均随土层深度增加而降低,但演替前期树种马尾松细根在土层间分布更均匀,而演替后期树种米槠细根更富集于表层。(2)马尾松细根的直径(0.86±0.04)mm、比表面积(191±32)cm2/g分别是米槠的1.4倍和1.3倍;米槠细根的比根长(10.73±0.46)m/g、组织密度(0.49±0.06)g/cm3分别是马尾松的1.4倍和2.0倍,马尾松细根的较大直径和低组织密度的形态结构能够迅速生长占领土壤空间和适应干旱环境,而米槠细根的较小直径、高比根长和较高的组织密度使其具有较强养分竞争能力和应对取食压力;(3)米槠的比根尖密度(4288±63)个/g、比分叉密度(1164±155)个/g均为马尾松的2.2倍,米槠细根的高分支系统能够迅速利用富养斑块。结论表明处于不同演替阶段的树种细根性状具有明显差异,可能反映了不同的资源获取策略。     

增温对成熟杉木人工林不同季节细根生长、形态及生理代谢特征的影响

为揭示气候变暖对我国亚热带地区人工林生态系统细根动态过程的影响,在福建三明森林生态系统国家野外科学观测研究站开展成熟杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林野外原位土壤增温实验,采用内生长环法探究增温在不同季节对成熟杉木人工林细根生长量、形态及生理代谢特征的影响。结果表明:与对照相比,在雨季,增温处理使得0–1 mm细根生长量及细根(0–2mm)总生长量显著增加109.9%和78.2%,0–1mm细根比根长(SRL)和可溶性糖含量显著增加28.8%和41.5%,而细根比呼吸速率(SRR)和淀粉含量显著降低64.1%和15.9%;在旱季,增温处理使得0–1和1–2mm细根生长量及各形态指标均无显著变化,而0–1 mm细根SRR、1–2 mm细根淀粉和非结构性碳水化合物(NSC)含量显著降低60.7%、43.9%和14.2%。因此,在未来气候变暖背景下,中亚热带地区成熟杉木人工林具有较强的适应能力。雨季,成熟杉木人工林可能通过增加细根SRL,吸收更多资源并促进淀粉向可溶性糖的转化来维持正常生理活动以促进细根生长来响应增温。旱季,成熟杉木人工林则采取降低细根SRR、减少体...     

杉木N、P代谢对模拟土壤增温及隔离降雨的响应

全球气候变化改变了陆地生态系统植物的生理状态,使植物氮(N)、磷(P)代谢发生了变化。为揭示全球气候变暖及干旱环境下植物N、P代谢特征的变化,以典型的亚热带植物杉木(Cunninghamia lanceolata)为研究对象,按照两因素两水平试验设计设置对照、增温(+5℃)、隔离降雨(-50%)和增温×隔离降雨4个处理,根据"主干法"确定针叶龄级,采集一年生、二年生、三年生及四年生叶片,同时收集每个处理的凋落叶,分别测定鲜叶及凋落叶的生态化学计量学特征,并计算其N、P吸收率。结果表明:(1)增温及隔离降雨对凋落叶N浓度及C/N比值均无显著影响,隔离降雨使凋落叶P浓度显著增加23.32%,C/P比值显著下降18.57%(P0.05)。(2)增温、增温×隔离降雨处理使杉木二年生鲜叶N浓度较对照组均有显著差异(P0.05),三、四年生叶片N浓度在隔离降雨处理下分别极显著增加18.15%和25.33%(P0.01),增温及隔离降雨使P浓度均呈下降趋势但未造成显著差异。(3)N吸收率(NRE)在处理间及叶龄间均无显著差异;P吸收率(PRE)随叶龄增加呈下降趋势,其中仅隔离降雨处理下不同叶龄杉木叶PRE未有显著差异。(4)增温、隔离降雨及二者交互作用均增加鲜叶N浓度及NRE之间拟合关系,其中增温及增温×隔离降雨拟合度呈显著相关(P0.05),而增温、隔离降雨及二者共同作用均显著降低鲜叶P浓度及PRE的拟合关系(P0.05),其中隔离降雨处理对其影响最大。在中亚热带地区,杉木生长受P元素限制显著,土壤温度和水分都是叶片P素变化的重要因素,而杉木叶片N素对水分较为敏感,适当的水分亏缺能使叶片的N浓度增加,尤其对成熟叶片影响显著。     

土壤增温对亚热带杉木幼树不同深度土壤微生物胞外酶活性的影响

土壤微生物胞外酶可有效反映气候变暖对土壤微生物功能和土壤有机质分解的影响.目前关于气候变暖对土壤微生物胞外酶活性(EEAs)影响的相关研究主要关注有机碳含量较丰富的表层土壤(0～20 cm),而对深层土壤(>20 cm)EEAs的研究仍较缺乏.因此,本研究关注土壤增温对亚热带不同深度(0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm和40～60 cm)EEAs的影响及主要调控因素,其中微生物胞外酶包括参与碳循环的β-葡萄糖苷酶(BG)、纤维二糖水解酶(CBH)、酚氧化酶(PHO)和过氧化物氧化酶(PEO).结果表明: 土壤增温提高了0～10 cm和10～20 cm土壤所有胞外酶的活性(18%～69%).在20 cm以下的深层土壤中,土壤增温仅显著提高了20～40 cm的PHO(10%),而对其余胞外酶的活性无显著影响或有一定的抑制作用(13%～31%).冗余分析(RDA)结果表明: 在微生物可利用有机碳较丰富的表层土壤中,铵态氮(NH₄⁺-N)和土壤含水率(M)是调控EEAs的主要因素,增温增强了微生物与植物之间的养分竞争,因而提高EEAs以获取微生物所需的养分NH₄⁺-N;而在微生物底物有效性较低的深层土壤中,EEAs主要受可溶性有机质(可溶性有机碳和可溶性有机氮)和微生物生物量(MBC)的影响,增温提高深层土壤可溶性有机质的含量,为微生物提供更多的底物,减少微生物对EEAs的需求,进而降低EEAs.本研究发现,不同深度EEAs对土壤增温具有不同响应,且土壤增温条件下表层和深层土壤的EEAs具有明显不同的调控因素.因此,加强不同深度土壤微生物的研究对于准确评估生态系统碳循环对全球变暖的响应具有重要意义.     

大气增温对杉木幼树叶片及细根生理特征的影响

为揭示亚热带森林对未来全球变暖的生理响应特征,本研究以杉木为研究对象,利用开顶式增温方式模拟气候变暖,研究其对叶片和细根丙二醛含量、活性氧代谢、渗透调节物质含量以及抗氧化酶活性的影响。研究结果显示：（1）增温显著增加杉木叶片和细根的丙二醛含量,且叶片丙二醛含量显著高于细根,说明增温加剧了杉木叶片和细根氧化损伤,且叶片氧化损伤程度高于细根;（2）增温后,杉木叶片脯氨酸和可溶性蛋白含量降低,细根脯氨酸和可溶性蛋白含量则增加;（3）增温显著提高了杉木叶片过氧化物酶活性,对杉木细根抗氧化酶活性无显著影响;（4）增温后,杉木叶片和细根活性氧含量未发生显著变化,杉木叶片活性氧含量显著高于细根。综合分析表明,尽管增温增加了杉木叶片和细根的氧化损伤,但杉木可以通过提高抗氧化保护酶活性（叶片）和积累较多的渗透调节物质（细根）来维持体内活性氧代谢平衡。可见,杉木地上和地下部分器官间的相互合作与协调使杉木能有效地适应高温环境。     

植被恢复对退化红壤团聚体稳定性及碳分布的影响

土壤有机碳对土壤团聚体的形成与稳定具有重要影响.研究了植被恢复对侵蚀退化红壤团聚体稳定性的影响,在此基础上探讨了有机碳在团聚体中的分布及有机碳与团聚体稳定性的关系.红壤侵蚀裸地大团聚体水稳定性程度低,植被恢复后大团聚体稳定性显著提高.裸地各级团聚体有机碳含量基本相似,植被恢复后,有机物质输入的增加促进了团聚体的形成,从而改变了土壤团聚体有机碳含量和分配比例.大团聚体对有机碳具有一定的富集作用,有机碳含量高于全土和微团聚体、粉粒及粘粒有机碳含量,大团聚体有机碳恢复速度也快于微团聚体以及粉粒与粘粒有机碳的恢复速度.植被恢复使裸地0～10cm土层大团聚体有机碳占总有机碳的比例从15%左右增加到32%～42%.土壤中增加的有机碳约41%～51%储存在大团聚体中,24%～38%储存在微团聚体中,20%～31%储存在粉粒及粘粒中.团聚体稳定性的增强与土壤有机碳含量密切相关,植被恢复时间越长,土壤有机碳含量越高,土壤团聚体水稳性程度也越好.     

增温对土壤有机碳矿化的影响研究综述

全球变暖的大背景下,土壤作为陆地生态系统中最大碳汇的载体,其微小变化都会引起大气CO2浓度显著的改变。土壤有机碳对气候变化的响应和适应对于预测未来气候变化具有十分重要的作用。然而,目前增温对土壤有机碳的影响及其影响机制仍存诸多未解决的问题。综述了目前土壤有机碳矿化的研究方式及增温对土壤有机碳矿化影响的国内外研究进展。结果发现增温往往会促进土壤有机碳排放,主要源于土壤微生物代谢活性或群落组成的改变。同时该排放强度因生态系统类型、增温方式和幅度以及增温季节和持续时间的不同而存在巨大差异,且长期增温反而使土壤微生物产生适应及驯化现象,从而降低或缓解陆地生态系统对全球变暖的正反馈效应。但这些结果大都基于温带实验,而原位增温实验对高生产力、多样性丰富的热带亚热带地区的影响是否与温带一致仍待进一步考证。室内模拟实验虽可深入研究温度对土壤有机碳矿化的影响机制,却无法真实反映野外自然环境。同时,野外增温方式及室内研究方式的多样均降低不同研究之间的可比性,进而难以预估由实验方法本身差异引起的结果变异。     

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。     

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).