阔叶红松林不同林层和生长阶段树木生长对采伐强度的响应

采伐是调整林分结构的重要手段。不同林层的树木对采伐强度有着不同的响应方式。但以往考察采伐对树木生长的影响时多采用定性或简单定量的方法(如按树高等距)划分森林的垂直层次, 这就忽略了同一林层内不同树种间和不同发育阶段树木生长的差异。该研究在吉林蛟河天然阔叶红松(Pinus koraiensis)林内建立轻度(胸高断面积采伐强度17.3%)、中度(34.7%)、重度(51.9%)采伐以及对照(不采伐)样地, 跟踪调查采伐后自然恢复2、4、7年保留木的生长动态。根据不同树种每一个体所处的林层位置和生长发育阶段, 将保留木划分为3个组别: 林冠层树种的成熟个体(I)、林冠层树种的未成熟个体(II)以及林下层树种的全部个体(III), 比较不同恢复时期各组别树木的生长对于采伐强度的响应差异。结果表明, 第II组树木的平均胸径相对生长速率(0.033 cm·cm^-1·a^-1)显著高于第I (0.016 cm·cm^-1·a^-1)和III组(0.018 cm·cm^-1·a^-1)。总体来看, 采伐促进了大多数林冠层优势树种(第I、II组)的生长, 尤其是第II组树木的相对生长速率随采伐强度的增加而增加, 但第I组树木的相对生长速率只在重度采伐样地显著高于对照样地。然而林冠层少见种的生长速率并未受到采伐活动的显著影响。值得注意的是, 第I和II组树木生长对于采伐的响应都存在一定的时间滞后, 伐后短期内(2年)采伐样地与对照样地的生长速率没有显著差异, 而采伐对树木生长的促进效果在伐后2-4年才开始出现, 并在随后的监测期内持续存在。各组别树木的相对生长速率均随初始胸径的增大而降低, 且这种负相关关系的斜率随采伐强度增加逐渐增大, 表明随着采伐强度增加, 较小的树木个体从减弱的竞争中获益更多, 呈现出更加明显的生长释放现象。     

南亚热带10种造林树种的水力结构和水力安全

南亚热带地区人工纯林面积大, 但是结构简单, 对气候变化响应敏感。在区域气候干旱化的背景下, 造林树种的生理生态策略及其对季节性干旱的响应亟待研究。该研究选择南亚热带地区10种造林树种(包括6种乡土种和4种外来种), 测定这些树种的平均生长速率、水力学性状以及经济学性状, 分析性状与生长速率之间的相关关系, 并比较水力安全边际和气孔安全边际的种间差异。结果发现: (1)造林树种的生长速率与木质部导水率显著正相关, 但与木材密度、比叶面积以及水力安全性指标无显著相关性。(2)造林树种的水分传导效率性和安全性之间没有权衡关系, 外来树种Acacia crassicarpa和Eucalyptus grandis × urophylla同时具有较高的木质部导水率和较强的抗栓塞能力。(3)造林树种的水力安全边际和气孔安全边际的种间差异显著, 大叶相思(Acacia auriculiformis)、红锥(Castanopsis hystrix)、壳菜果(Mytilaria laosensis)和阴香(Cinnamomum burmannii)在干季发生水力失败的风险较高。建议南亚热带人工林的生态监测指标体系中应包括树木水力学性状, 进而为人工林的可持续经营管理提供重要参考。     

CO2浓度升高对木荷幼苗光合特征的影响

IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)报告预测,到2100年CO₂浓度会出现430～480、580～720、720～1000和>1000μmol·mol^-1 4种不同情景,而目前同时探究所有CO₂情景下植物响应情况的研究很少。本试验利用开顶式气室分别探究自然大气浓度(约400μmol·mol^-1)、550、750和1000μmol·mol^-1 4个CO₂水平在生长季内对一年生木荷(Schima superba)幼苗气体交换参数、光合色素含量及生物量的影响。结果表明：熏气期间,550、750和1000μmol·mol^-1浓度下木荷幼苗净光合速率分别平均提升32.7%、66.7%、82.7%,胞间CO₂浓度分别平均增加60.3%、126.2%、223.9%,而高浓度CO₂对净光合速率的提升作用随着熏气时间延长,可能受叶片氮含量减少等非...     

生态系统光合与呼吸拆分的同位素理论、方法和应用进展

生态系统光合和呼吸是构成净生态系统CO₂交换量(NEE)的重要组分。涡度相关技术可直接观测生态系统NEE,并通过建立温度回归或光响应曲线等函数将NEE统计拆分为生态系统光合和呼吸,但是存在自相关和高估白天呼吸等问题。稳定同位素红外光谱技术的进步使高时间分辨率大气CO₂及其稳定碳同位素组成(δ¹³C)的连续观测成为可能,与涡度相关技术观测的NEE数据相结合,可实现昼夜和季节尺度生态系统光合和呼吸拆分。本文系统阐述了生态系统光合与呼吸的同位素通量拆分方法的基本理论与假设,阐述了同位素通量观测技术的发展及其应用进展,综述了同位素通量拆分理论解析生态系统光合与呼吸过程的新机制认识,最后总结并展望了同位素通量拆分理论的不确定性以及开展多种拆分方法综合比较的必要性。     

产铁载体菌株的分离、培养条件优化及初步应用

【背景】微生物菌肥是推动绿色农业发展的关键。铁载体是由植物根际微生物产生的一类低分子量金属离子螯合物,可通过螯合Fe³⁺促进植物生长,因此,筛选具有高产铁载体功能的菌种意义重大。【目的】从植株根际土壤中分离高产铁载体微生物,为开发植物根际促生菌提供种质资源。【方法】采用chrome azurol sulfonate （CAS）平板覆盖法分离、纯化获得高产铁载体真菌菌株,通过形态观察及18S r RNA基因序列分析对菌株进行鉴定,在此基础上,采用单因素实验法优化其产铁载体条件,并通过上海青水培试验,初步考察菌株的促生效应。【结果】分离获得4株产铁载体真菌菌株,其中一株菌产铁载体能力相对较强,编号为RL1,初步鉴定为黑曲霉（Aspergillus niger）。RL1的最佳产铁载体培养条件为：初始p H 5.0,碳源葡萄糖含量5 g/L,温度20°C,培养时间5 d,转速60 r/min。随着RL1菌悬液浓度的增加,上海青植株的鲜重和叶片光合色素含量均逐渐增大。当施加最大浓度孢子菌悬液（3.2×10⁸ CFU/m L）时,植株的总鲜重量和茎叶鲜重...     

不同水分条件下杨树-玉米复合系统凋落物分解特性

为探讨水分变化对农林复合生态系统凋落物分解特性的影响,以河西走廊杨树（Populus）-玉米（Zea mays）凋落物为研究对象,设置正常水分（9200 m³/hm²,对照）,轻度干旱胁迫（减少15%,7800 m³/hm²）,中度干旱胁迫（减少30%,6400 m³/hm²）3种不同水分处理条件,采用分解袋法研究了不同水分条件下杨树叶和玉米秸秆的质量残留率、分解速率和养分含量变化特征。结果表明：（1）随着干旱胁迫的加剧,两种凋落物的质量残留率均增加,而分解速率降低。经过164 d的分解后,杨树叶和玉米秸秆的质量残留率分别为70.43%-77.49%、63.55%-68.29%。分析表明：水分和时间对各类型凋落物的质量残留率均有极显著的影响（P<0.001）,但二者的交互作用不显著（P>0.05）;干旱胁迫显著降低了玉米秸秆的分解速率,但杨树叶的分解速率却只是在中度干旱胁迫下显著降低（P<0.05）。对于不同类型凋落物而言,分解速率表现为玉米秸秆>杨树叶。（2）两种类型凋落物的氮（N）残留率在分解过程中表现为降低的趋势,但随着干旱程度的加大,N的残留率增加,表明水分抑制了N的释放过程。分解164d后,同一类型凋落物不同水分条件下的N残留率均存在显著差异。对于同一水分条件下不同凋落物而言,玉米秸秆的N残留率最低,而杨树叶最高。总的来说,水分降低对干旱区农林复合系统内凋落物的分解和氮元素含量具有显著的抑制作用。     

基于糖原代谢调控的蓝细菌光合细胞工厂优化研究进展

蓝细菌是重要的光合自养微生物,也是最具潜力的光合微生物底盘之一,被广泛应用于光驱固碳细胞工厂的开发。糖原是蓝细菌最重要的天然碳汇物质,糖原代谢对蓝细菌光合碳流的分配和调控具有重要意义。为了优化蓝细菌光合细胞工厂的合成效能,驱动更多的光合碳流重定向至目标代谢产物的合成,已经有多种策略和方法被成功开发用于调控蓝细菌的糖原代谢和糖原含量。然而,作为具有全局效应的重要碳汇机制,针对糖原代谢的调控往往对蓝细菌底盘藻株的光合生理和代谢网络造成复杂的影响,在不同光合细胞工厂合成效能优化上取得的效果也不尽相同。文中梳理了蓝细菌糖原代谢工程的最新进展,对糖原代谢调控造成的生理、代谢影响进行了介绍和分析,进而对通过糖原代谢调控来优化光合细胞工厂效能的研究前景进行了展望。     

常温和低温条件下不同浓度外源褪黑素对降香黄檀幼苗的生理生态影响

为探究外源褪黑素对不同温度下降香黄檀幼苗的生理生态影响,该研究开展了不同浓度外源褪黑素(300、500、600、700、900、1 200μmol·L^-1)对常温（白天28℃/夜晚25℃）和低温（白天8℃/夜晚5℃）下降香黄檀（Dalbergia odorifera）幼苗的生长发育、光合作用、叶片色素含量、叶片水分状况、膜系统等方面影响研究,并通过隶属函数分析综合评价筛选出具有促进降香黄檀幼苗生长发育和提高低温耐受性的最适外源褪黑素浓度。结果表明：（1）在常温下喷施各个浓度的褪黑素溶液,在生长发育（形态、茎高增长和株高增长）,光合作用参数[净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、胞间二氧化碳浓度（C_i）和蒸腾速率（T_r）],光合色素[总叶绿素（Total Chl）、叶绿素a（Chl a）、叶绿素b（Chl b）和类胡萝卜素（Caro）]和可溶性蛋白含量上均有一定的提高。（2）低温胁迫处理下,喷施各个浓度的褪黑素溶液可在不同程度上缓解低温胁迫对植株形态、茎高增长、株高增长、P     

适度紫外辐射增强对白鲜光合特性和药用活性成分的影响

次生代谢成分环境调控是药用植物优质栽培的理论和实践基础。然而,迄今为止,短期紫外光诱导对药用活性成分积累效应方面的研究仍然比较薄弱。该文以光环境敏感植物白鲜(Dictamnus dasycarpus)为研究对象,探索短期不同强度(低剂量和中剂量)紫外(UV)辐射增强对其根、茎和叶中黄柏酮、梣酮、白鲜碱和柠檬苦素4种有效成分的诱导效应。结果表明:(1)无论是低剂量还是中剂量UV-A和UV-B辐射条件下,白鲜叶片光系统Ⅱ(PS Ⅱ)最大光化学量子产量(F_v/F_m)均大于0.76; PS Ⅱ实际光合量子产量Y(Ⅱ)、调节性能量耗散的量子产量Y(NPQ)、基于“湖泊模型”光化学淬灭系数(qL)和非光化学淬灭系数(NPQ)与对照(未经紫外辐射处理)相比均没有显著差异; 低剂量与中剂量UV-B辐射均显著增加白鲜PS Ⅱ的非调节性能量耗散的量子产量Y(NO)。(2)适度短期紫外辐射增强能够诱导白鲜药用活性成分快速积累,根中4种有效成分最高可提升51%,主要在白鲜根中积累。其中,中剂量UV-A辐射和低剂量UV-B辐射效果最明显,不仅根中黄柏酮、梣酮、白鲜碱和柠檬苦素4种活性成分明显提升,还促进茎中白鲜碱和叶中梣酮的积累。综上所述,该研究结果表明短期紫外辐射增强能有效诱导白鲜药用活性成分的积累,并通过提升白鲜PS Ⅱ非光化学效率来提升白鲜光强耐受性。     

Seasonal and interannual variations of ecosystem photosynthetic characteristics in a semi-arid grassland of Northern China

北方半干旱草原生态系统光合参数的季节和年际变异 生态系统表观量子效率(α)、最大光合速率(P_max)和暗呼吸速率(R_d)不仅反映了生态系统水平 光合生理特征,同时也是碳循环模型中光合过程模拟的关键参数。气候和植被因子都会影 响光合参数的季节和年际变异,但二者在光合参数调控过程中的相对贡献和作用途径尚不清晰。本研究基于连续12年(2006–2017)的涡度相关观测数据,分析了内蒙古半干旱典型草原光合参数的季节和年际变化规律;利用回归分析和结构方程模型(SEM)方法明晰了环境和生理调控的作用途径及相对贡献。结果发现,光合参数(α、P_max和R_d)均表现出单峰的季节变化趋势,并呈现明显的年际波动。温度(T_a)和土壤含水量(SWC)的变化共同影响光合参数的季节变化,而SWC主导了其年际变异。α和R_d的变化主要由T_a决定,而Pmax的变化主要受SWC的影响。SEM模型分析表明,除了直接作用外,环境因子主要通过影响冠层水平气孔导度(gc)对光合参数和碳同化生理过程进行调控。此外,叶面积指数对光合参数特别是Pmax的季节和年际变异起主要调控作用。以上结果明确了环境和植被共同决定了生态系统水平光合参数的季节和年际变异,并强调了在水分受限的草原生态系统中,植被生理调控在光合碳同化能力和碳汇功能评估中的重要作用。