氮磷添加对巨桉幼苗生物量分配和C:N:P化学计量特征的影响

巨桉(Eucalyptus grandis)是一种优良的速生用材树种, 了解氮(N)和磷(P)对巨桉生长、养分限制、化学计量特征的影响对于科学合理施肥具有重要意义。该实验以巨桉无性系组培苗为研究对象, 通过在酸性紫色土中设置不同施N或施P梯度, 研究巨桉幼苗各器官(根、茎、叶)生物量及碳(C)、N、P的分配和化学计量特征以及巨桉生长的养分限制状况。结果表明: 施N处理对巨桉根茎叶及总生物量的影响极显著, 增加了地上部分的生物量比例而显著降低了根系的生物量比例; 施P对巨桉幼苗总生物量影响不显著, 但显著提高了根的生物量分配比例, 对茎和叶的生物量分配没有显著影响。施N或施P显著改变了巨桉幼苗的N、P含量和化学计量比, 同时也显著影响了土壤与植物N:P的关系。施N可以促使酸性紫色土条件下巨桉对N的吸收而抑制对P的吸收, 施P则促进巨桉幼苗对P的吸收。施N对巨桉幼苗根茎叶的C、N、P分配特征有极显著影响, 而施P对巨桉幼苗根茎叶的C、N、P分配没有显著影响。施N极显著降低了巨桉幼苗N的利用率, 显著提高了P的利用率, 而施P处理极显著降低了巨桉幼苗P的利用率。从巨桉生物量沿施肥梯度和N:P的变化规律可以判断, 当叶片N:P < 15时, 巨桉的生长主要受到N的限制作用。施N可以显著地提高根茎叶的N:P比值, 缓解巨桉缺N的现象, 施P则进一步加剧了N元素的缺乏。     

四川盆地核桃黑斑病病原菌的分离、鉴定与核桃抗病性评价

为鉴定引起四川盆地地区核桃黑斑病的病原菌,采用组织分离法对病原菌进行分离,利用柯赫氏法则验证其致病性,依据菌株形态学和基于16S rDNA基因序列分析对病原菌进行鉴定;同时,利用分离的菌株对18个栽培品种(无性系)进行抗病性评价。结果表明,分离菌株的菌落形态与黄单胞杆菌属(Xanthomonas)相似,其16S rDNA序列与树生黄单胞杆菌(X. arboricola)的(登录号为KP340804.1)同源性高达99%,因此,将引起四川盆地地区核桃黑斑病的病原菌鉴定为树生黄单胞杆菌。18个核桃栽培品种(无性系)的田间侵染发病率和病情指数分别为35.07%～78.57%和17.71%～51.96%,变异系数分别为17.62%和28.78%,并以此为基础评价出5个高抗病品种(无性系)。这为核桃黑斑病致病机理研究和抗病新品种的选育奠定基础。     

川西亚高山不同演替阶段天然次生林土壤碳氮含量及酶活性特征

为了解次生林自然更新演替过程中土壤碳氮含量及酶活性的变化规律, 采用空间代替时间的方法, 在川西亚高山米亚罗林区选取环境条件基本一致的20世纪60、70和80年代采伐迹地自然更新演替的次生林(60-NSF、70-NSF和80-NSF)和岷江冷杉(Abies faxoniana)原始林(对照, CK)为对象, 研究了表层(0-20 cm)土壤碳氮含量和土壤酶活性的关系。结果表明: 表层土壤有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)、轻组有机碳(LFOC)含量均随森林植被更新演替呈显著降低趋势, 而全氮(TN)和可溶性有机氮(DON)含量则表现为60-NSF < 80-NSF < 70-NSF, 但70-NSF和80-NSF间差异不显著; 次生林表层土壤有机碳氮及其活性组分含量均低于CK, 其中80-NSF的DOC和DON含量与CK差异不显著。次生林的β-葡萄糖苷酶(βG)、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)和多酚氧化酶(PHO)活性均显著低于CK, 纤维素水解酶(CBH)和过氧化物酶(PEO)活性与CK无显著差异; 天然次生林中, 60-NSF的βG和CBH活性显著低于70-NSF和80-NSF; 80-NSF的NAG活性显著高于60-NSF和70-NSF; 4种林型之间的PEO活性无显著性差异。Pearson相关分析和冗余分析显示, 土壤TN、LFOC和DOC含量与土壤酶活性显著相关, 其中TN含量解释了酶活性变化的65.4%, 说明土壤氮含量变化可能会影响到土壤碳的水解酶活性, 同时也表明土壤微生物优先利用易分解碳和氮。因此, 次生林近60年的天然更新演替引起了TN、LFOC及DOC含量的显著下降, 导致表层土壤某些胞外酶(如βG、CBH和NAG)活性降低。从土壤酶活性角度看, 岷江冷杉原始林比早期演替阶段的次生林(<60 a)更有利于川西亚高山高海拔森林生态系统的碳氮循环。     

高山森林林窗位置和附生植物去除对倒木总酚和缩合单宁含量的影响

倒木分解是森林生态系统中重要的养分循环过程,倒木中的难分解物质对土壤有机质积累具有积极作用。但关于森林林窗和附生植物对倒木难分解物质含量的影响还不清晰。为了理解林窗更新及附生植物生长对倒木总酚和缩合单宁含量的影响,2013年8月在川西高山原始森林进行样地布置,在进行3年附生植物去除处理后,2016年8月在不同林窗位置（林窗、林缘和林下）下两种处理（附生植物去除和保留）不同腐解等级（I-V）进行岷江冷杉（Abies faxoniana）倒木不同结构（心材、边材和树皮）样品采集,分析其总酚和缩合单宁含量。结果表明：树皮总酚和缩合单宁含量显著高于心材和边材,树皮总酚和缩合单宁含量随腐解等级变化差异不显著;森林林窗对Ⅲ-V腐解等级心材和边材总酚含量具有显著影响,但对心材和边材缩合单宁影响差异不显著,林窗对倒木树皮总酚和缩合单宁含量影响差异极显著且两者含量特征均表现为林窗 > 林缘 > 林下;附生植物去除处理降低了心材缩合单宁和边材总酚含量,增加了倒木边材缩合单宁含量。附生植物去除处理对树皮影响和林窗位置存在交互作用,林缘和林下的倒木附生植物去除显著降低了树皮总酚和缩合单宁含量。此外,不同林窗位置的温度差异是导致树皮总酚和缩合单宁含量变化的主要原因,附生植物去除对倒木pH的影响也可能是影响倒木总酚和缩合单宁含量的原因之一。由此可见,高山森林林窗更新及附生植物生长会显著影响倒木难分解物质含量变化特征,为进一步了解倒木分解过程在养分循环及对环境的响应提供了新的角度。     

巨桉与5种木本植物幼树的耗水特性及水分利用效率的比较

巨桉因生长迅速且经济效益高,在我国南方被广泛用于营造短周期工业原料林,但其蒸腾耗水状况与其他常见或乡土树种存在怎样的差异,大面积种植是否会改变栽培区原有的水分平衡,是一个尚未明确的问题。利用LI-6400光合作用仪测定了巨桉与其他5种木本植物在不同光强、温度、湿度下的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE),用称重法测定了参试植物载叶量、生物量和耗水量,并对这些树种的蒸腾耗水特性进行了评价。结果表明:(1)相同环境条件下,巨桉的Tr最大,WUE最低,单位质量耗水量最多,单株蒸腾耗水量远高于其他树种,其明显较大的叶面积可能是重要原因之一,虽然其Pn仅次于杨树,生物量积累最大,因此为高光合、高蒸腾、低水分利用效率植物。(2)阔叶树种的Pn和Tr明显高于针叶树种,而WUE低于针叶树种。(3)环境因子(光照强度、温度和湿度)对植物Pn、Tr和WUE的影响较大,其中Pn主要受光照强度影响,Tr对湿度最为敏感,一般情况下WUE随湿度的增大而升高。在试验设置的温度范围(24—32℃)内,光合作用变化幅度不大。光照强度800μmol.m-.2s-1和温度28℃最有利于参试植物的光合作用。(4)巨桉等速生树种较强的光合作用使其生长迅速,固碳潜力大,但其高蒸腾和低水分利用效率的特点意味着在栽培区替代原有植被进行大规模造林时,可能会消耗更多的水资源而对生态环境造成一定的不利影响,因此在发展巨桉人工林时应选择水分条件好的区域(尤其是年降雨量充沛且季节间分配相对均匀的地区),并进行科学的经营管理。     

Effects of simulated exudate C:N stoichiometry on dynamics of carbon and microbial community composition in a subalpine coniferous forest of western Sichuan,China

 目前有关森林根系分泌物及其诱导的土壤生态学效应研究主要关注根系碳(C)源输入, 而极少关注根系分泌物氮(N)源输入及其伴随的C:N化学计量特征对土壤过程和功能的影响, 极大地限制了我们对森林根系-土壤-微生物互作机制的深入认识。该研究以川西亚高山天然林和云杉(Picea asperata)人工林土壤为对象, 模拟配制不同C:N化学计量特征(只有N、C:N = 10、C:N = 50、C:N = 100和只有C处理)的根系分泌物溶液进行人工添加试验, 以探究根系分泌物化学计量特征对两种林分土壤碳动态及其微生物群落结构的影响差异。结果表明: 模拟根系分泌物C添加总体促进了两种林分土壤有机质分解激发效应而降低了土壤总碳(TC)含量, 而N添加在一定程度上缓和了两种林分土壤TC含量的降低幅度, 且C添加导致天然林土壤TC含量的降低幅度明显低于土壤N有效性更低的人工林。几种根系分泌物添加处理对两种林分土壤活性和惰性碳库的影响无明显规律。另外, 根系分泌物C添加总体降低了天然林土壤微生物总磷脂脂肪酸(PLFA)含量和细菌、放线菌、真菌PLFA含量, 而总体增加人工林土壤微生物PLFA总量和细菌、放线菌、真菌PLFA含量, 并诱导两种林分土壤微生物群落结构(细菌:真菌相对丰度)也发生了各自不同的变化。上述结果表明森林根系分泌物N源输入和土壤N有效性共同调控根系C源输入对土壤有机质分解激发效应的方向和幅度。研究结果为深入揭示典型森林根系分泌物化学计量特征对土壤生物化学循环过程的调控机制提供了一定的理论依据。     

Effects of forest gap on hemicellulose dynamics during foliar litter decomposition in an subalpine forest

 亚高山森林林窗可能通过改变冬季雪被格局和生长季水热环境影响林窗内凋落物中半纤维素的分解动态, 但目前对此还缺乏研究。采用凋落物分解袋法, 以亚高山森林5种典型物种岷江冷杉(Abies faxoniana)、红桦(Betula albosinensis)、四川红杉(Larix mastersiana)、方枝柏(Sabina saltuaria)和高山杜鹃(Rhododendron lapponicum)凋落物为研究对象, 研究雪被形成期、雪被覆盖期、雪被融化期和生长季节从林窗中心、林冠林窗、扩展林窗到郁闭林下物种凋落物的半纤维素变化特征。经历一年分解后, 5种凋落物的半纤维素均呈现净累积现象。针、阔叶凋落物半纤维素分别在雪被覆盖期和融化期表现出相对较高的损失率。在雪被覆盖期和融化期, 凋落物半纤维素在林窗中心和林冠林窗具有相对较高的损失率; 而在生长季节, 林窗中心呈现相对较低的凋落物半纤维素累积率。统计分析结果表明凋落物分解过程中半纤维素损失率与环境因子和凋落物质量因子均显著相关。这些结果表明亚高山森林林窗对凋落物分解过程中半纤维素损失率具有显著影响, 分别促进了半纤维素在冬季的损失以及抑制了半纤维素在生长季节的累积, 意味着亚高山森林林窗的形成有利于凋落物半纤维素的降解。     

Changes in log quality at different decay stages in an alpine forest

倒木是高寒森林生态系统重要的碳(C)库和养分库,其不同分解阶段的质量变化,是认识倒木分解过程中C和养分释放的重要基础。以一个分解序列的岷江冷杉(Abies faxoniana)倒木为研究对象,研究了心材、边材和树皮在5个分解阶段的C:N:P化学计量特征,以及木质素和纤维素含量动态。结果显示:I至III分解阶段,随着分解程度加深,树皮C含量升高,而心材和边材C含量降低,从IV分解阶段开始倒木各组分C含量均开始显著降低。除III分解阶段的心材外,倒木各组分N含量总体表现为随着分解程度加深而增加的趋势,除边材N含量在V分解阶段时显著升高外,其余组分均未达到显著性水平。心材和树皮P含量表现为先降后升的变化趋势,最小值分别出现在III和II分解阶段;边材P含量表现为随着分解程度加深而增加。在同一分解阶段,树皮相对于边材和心材均具有最低的C:N:P化学计量比,易分解比例Fm也表明树皮更易于分解。边材在I和II分解阶段的C:N:P化学计量比最高,心材在III到V分解阶段C:N:P化学计量比最高。心材C:P、树皮和边材的C:N和C:P临界值与N和P的初始值成反比。纤维素含量随着倒木分解而降低,不同分解阶段的纤维素含量表现为:心材>边材>树皮;但木质素含量随着分解程度加深而增加,表现为:树皮>边材>心材;倒木3个组分纤维素含量下降均快于木质素,此外,IV和V分解阶段的树皮木质素与纤维素比值显著增高,且一直处于较高水平。统计分析结果表明:倒木N含量显著影响不同分解阶段木质素和纤维素分解。由生态化学计量学理论推测:树皮分解前期易受N限制,整个分解阶段均易受P限制,心材和边材在整个分解阶段均易受N和P限制。     

川西亚高山粗枝云杉人工林地上凋落物对土壤呼吸的贡献

采用Li-8100土壤碳通量分析仪对川西亚高山典型的粗枝云杉(Picea asperata)人工林土壤呼吸(凋落物去除和对照)及其环境因子进行为期1年的连续观测。结果表明:凋落物去除处理和对照土壤呼吸速率均具有显著的季节动态变化,并呈现一致的动态特征,变动范围分别为0.35—4.39μmol m-2s-1和0.40—5.15μmol m-2s-1。整个观测期间,凋落物去除对土壤温度、水分以及土壤呼吸速率产生的差异均不显著。与对照相比,凋落物去除分别使土壤呼吸速率和土壤水分平均下降了14.21%和4.95%。两种处理的土壤呼吸速率和土壤温度均呈显著指数相关,与土壤水分呈显著线性相关。凋落物去除和对照的土壤温度敏感性(Q10)分别为3.84和4.09。凋落物对土壤呼吸速率的年均贡献率为14.93%,且存在明显季节动态。可见,地表凋落物是亚高山森林土壤呼吸的重要组成部分。     

冬季雪被对青藏高原东缘高海拔森林凋落叶P元素释放的影响

雪被是影响高海拔森林凋落物分解的重要生态因子,其是否影响到生长季节与非生长季节凋落物中的P元素释放,尚未量化。为了量化季节性雪被对高海拔森林凋落物分解过程中P元素释放的影响,于2010年10月至2012年10月间,在青藏高原东缘川西高海拔森林不同厚度冬季雪被斑块下,设置凋落物分解袋实验。检测该地区代表性树种岷江冷杉(Abies faxoniana)、红桦(Betula albo-sinensis)、四川红杉(Larix mastersiana)和方枝柏(Sabina saltuaria)凋落叶在雪被覆盖不同关键时期(雪被形成前期、完全覆盖期和消融期)以及生长季节的P元素动态。结果表明,凋落物质量与雪被厚度均显著影响了P元素的释放过程。雪被覆盖时期凋落物P元素释放率表现为有雪被覆盖大于无雪被覆盖,而生长季节中除岷江冷杉外的其他3种凋落物P元素释放率均为无雪被覆盖下最大。相对于无雪被覆盖斑块,冬季雪被的存在提供了保护绝缘层,促进凋落物P元素释放,提高了各物种冬季P元素释放贡献率。这些结果表明,全球变化情景下的雪被减少可能减缓高海拔森林凋落物P元素的释放过程,改变森林土壤P元素水平。所以在研究高寒、高海拔地区全球气候变化下生态系统功能的工作中,应注重雪被这一异质性环境因子对生态系统功能的影响。