大气污染对珠江三角洲村边林植被的影响

在群落结构与组成分析的基础上,阐明了陶瓷工业污染对自然条件下生长的植被伤害状况、程度和原因,为类似地理气候区重度污染背景下退化生态系统的植被恢复提供参考。野外调查样地位于广东省佛山市南海区一村边半自然次生林内。结果表明,该森林以隆缘桉和尾叶桉占优势,其次是乡土树种鸭脚木、泥竹,重要值依次为26.75、17.08、16.27和11.50,其它伴生种的重要值不足30。根据冠层叶可见症状、失绿和脱叶对植物受害进行综合评价,分死亡(受害程度100%,全部叶死亡脱落)、重度(60%-100%)、中度(25%-60%)、轻度(10%-25%)和健康(<10%)5个级别。隆缘桉和马尾松冠层叶完全脱落属于死亡类,泥竹、南岭黄檀属重度受害种类。尽管其它伴生树种有较低的重要值,但其中多数种类显示出较强耐受能力,这些种类包括鸭脚木、珊瑚树、酒饼叶、光叶山矾、白背叶、银柴、竹节树、山黄麻、构树、粗叶榕、潺槁树等。和乔木层比较,林下灌木和草本植物受污染的伤害大大降低。桉树类树种因其速生、快速郁闭的特点被认为是华南荒山、退化丘陵地区植被恢复的重要种类,在重度污染地区已经受到严重威胁,应该引起重视。另一方面,某些乡土树种在重度污染地区环境修复中显示出潜力和前景。     

CO2浓度倍增、高氮沉降和高降雨对南亚热带人工模拟森林生态系统土壤呼吸的影响

 土壤呼吸响应全球气候变化对全球C循环具有重要作用。应用大型开顶箱(Open-top chamber, OTC)人工控制手段, 研究了大气CO₂浓度倍增、高氮沉降和高降雨处理对南亚热带人工森林生态系统土壤呼吸的影响。结果表明: 对照箱、CO₂浓度倍增处理以及高氮沉降处理下土壤呼吸速率都具有明显的季节变化, 雨季(4~9月)的土壤呼吸速率显著高于旱季(10月至次年3月) (p<0.001); 但高降雨处理下无明显的季节差异(p>0.05)。CO₂浓度倍增能显著提高土壤呼吸速率(p<0.05), 其他处理则变化不大。大气CO₂浓度倍增、高氮沉降、高降雨处理和对照箱的土壤呼吸年通量分别为4 241.7、3 400.8、3 432.0和3 308.4 g CO₂·m^–2·a^–1。但在不同季节, 各种处理对土壤呼吸的影响是不同的。在雨季, 大气CO₂浓度倍增和高氮沉降的土壤呼吸速率显著提高(p<0.05), 其他处理无显著变化; 而在旱季, 高降雨的土壤呼吸速率显著高于对照箱(p<0.05), 氮沉降处理则抑制土壤呼吸作用(p<0.05)。各处理的土壤呼吸速率与地下5 cm土壤温度之间具有显著的指数关系(p<0.001); 当土壤湿度低于15%时, 各处理的土壤呼吸速率与地下5 cm土壤湿度具有显著的线性关系(p<0.001)。     

鼎湖山主要森林生态系统地表CH4通量

利用静态箱-气相色谱法对鼎湖山3种处于演替不同阶段的森林类型-季风常绿阔叶林、针阔叶混交林和马尾松林-的地表CH₄通量进行了为期一年的原位观测和研究,结果表明:3种林型地表吸收CH₄通量按从大到小的顺序为:季风林>混交林>松林,不同林型间的CH₄通量差异与森林土壤的性质有密切关系,即土壤容重越小、有机质含量与土壤温度和湿度都没有明显的相关性,但在旱季土壤温度成为控制地表CH₄通量的主要因子.     

鼎湖山南亚热带天然针阔叶混交林臭氧吸收特征

针阔叶混交林是我国南亚热带针叶林向地带性常绿阔叶林演替的中间林分类型,为我国南亚地区主要森林类型,发挥着重要的生态系统服务功能。基于树干液流技术和对臭氧浓度的连续监测,评价该森林类型的臭氧吸收特征和能力有着重要的环境生态学意义。对鼎湖山天然针阔叶混交林优势种马尾松(Pinus manssoniana)、锥栗(Castanopsis chinensis)、木荷(Schima superba)和华润楠(Machilus chinensis)在自然环境条件下的臭氧吸收能力进行了分析研究。结果表明:在日尺度上,4个优势树种的冠层气孔对臭氧导度(GO_3)和臭氧吸收通量(FO_3)均呈单峰型曲线,其最大值的时间在干季(10月至竖年3月)比湿季(4月至9月)滞后;季节尺度上,臭氧浓度在湿季达到最大值48.94 n L/L,湿季GO_3、FO_3和年臭氧吸收累积量(accumulative stomatal O_3flux,AFst)均显著高于干季(P 0.01),华润楠的臭氧吸收能力最强,在干季和湿季可分别达1.11 nmol m~(-2)s~(-1)和1.71nmol m~(-2)s~(-1)。随着水汽压亏缺(VPD)增大,优势种GO_3降低。光合有效辐射(PAR)超过1500 umol m~(-2)s~(-1)时,优势树种GO_3和FO_3呈下降趋势。针阔叶混交林的年臭氧吸收累积量超过了保护森林树木所采用的临界阈值,可认为鼎湖山针阔叶混交林受臭氧危害的潜在风险较高。     

亚热带常绿阔叶林冠层附生植物叶片形态结构及生理功能特征的适应性研究

以南亚热带常绿阔叶林林冠层不同部位的4种附生植物:瓜子金(Dischidia chinensis Champ.ex Benth.)、蔓九节(Psychotria serpens L.)、白背瓜馥木(Fissistigma glaucescens (Hance) Merr.)和山萎(Piper hancei Maxim.)为研究对象,比较其叶片解剖结构和光合、蒸腾等生理特性,探讨附生植物叶片形态结构、生理生态功能对冠层不同部位水、热和光资源的适应以及叶片形态结构与生理生态功能的联系.结果表明:着生在冠层上部的两种附生植物瓜子金和蔓九节叶片小而厚(厚度分别为3558±63 μm和217.1±33.1 μm),气孔面积小(分别为185.7±3.7 μm2和225 4±5.2 μm2)且覆盖角质膜,有利于降低蒸腾速率(两者分别为0.17±0.02 mmol H2O和0.34±0.05 mmol H2O),提高水分利用效率WUE(分别为11.35±0.87 μmol CO2/mmolH2O和7.88±1.31 μmol COJmmol H2O),更适应冠层顶部高温、低湿、强光照的生境.这些结构特征却不利于气体交换,会致使瓜子金和蔓九节的光合作用降低(二者最大净光合速率Pmax分别为2.2±0.1 μmol CO2 ·m-2·s-1和3.2±0 4 μmol CO2·m-2·s-1).冠层中下部的白背瓜馥木和山蒌叶片相对较薄(厚度分别为90.8±9.9 μm和114 9±18.2 μm),气孔面积较大(分别为260.6±6.3 μm2和362.5±8.7 μm2),叶肉细胞分化明显,海绵组织排列松散,有利于提高对弱光的利用,增强光合能力(二者Pmax分别为9.5±1.3 μmol CO2·m-2·s-1和7.1±0.8 μmol CO2·m-2·s-1,是瓜子金和蔓九节Pmax的3～4倍),更适应冠层中下部低温、高湿、弱光照环境.这些结构同时会导致白背瓜馥木和山蒌蒸腾速率提高(两者分别为0.67±0.10 mmol H2O和0.74 +0.13 mmol H2O),WUE下降(分别为4.4±1.01μmol CO2/mmol H2O和3.4±0.9 μmol CO2/mmol H2O,仅为瓜子金和蔓九节WUE的30％ -48％).这表明着生在林冠层不同部位的附生植物叶片形态结构特征随着光合有效辐射、温度、湿度等微环境因子的变化表现出显著的差异,并致使各自的生理生态功能发生了相应的适应,是植物适应环境条件的重要表现.     

鼎湖山针阔叶混交林优势种树干液流特征及其与环境因子的关系

运用Granier热扩散式探针法,于2010年干湿季对鼎湖山自然保护区针阔混交林4种优势树种马尾松、锥栗、木荷和广东润楠的树干液流密度进行连续监测,并同步观测气温、相对湿度和光合有效辐射等环境因子的变化,研究其树干液流特征及其对环境因子的响应.结果表明:在干湿季,4种优势树种的树干液流速率日变化均呈“昼高夜低”的典型单峰曲线,阔叶树锥栗、木荷和广东润楠的平均液流速率和峰值以及日液流量均显著大于针叶树马尾松;马尾松、锥栗、木荷和广东润楠的最大树干液流密度分别为29.48、38.54、51.67、58.32g H2O·m-2·s-1.优势树种树干液流速率的变化与环境因子的昼夜变化存在时滞;液流速率变化与光合有效辐射、水汽压亏缺和气温等环境因子的变化呈显著正相关,其中湿季以光合有效辐射为主导因子,干季以气温为主导因子.     

油页岩废渣场植物修复的生态效应

对广东茂名页岩油工业固体废物裸露灰渣地植林18a(南排)和3-5a(北排)后的植物生长、凋落物、土壤容重、有机质、pH和植物多样性进行了对比调查和分析。结果表明,南排和北排已形成了森林环境。土壤基质已得到了改善,南排的凋落物现存量增加了1.39倍,土壤有机质增加了52.39%(0-20cm)、50%(20-40cm),土壤pH值提高了0.28个单位。南、北排林地土壤pH值分别比植林前裸地提高了0.99个单位和0.71个单位。这说明植树造林对增加土壤有机质效果明显,对提高土壤pH值则相对较慢。南排自堆放油页岩灰渣后,45a来入侵定居的野生植物有48科118属138种,其中草本植物占总种数的54%,乔木15种;北排堆放28a来,有24科63属66种植物入侵定居,其中草本种类占67%。     

茂名北排油页岩废渣场的土壤与植被特性研究

茂名北排油页岩废渣堆放场是一块面积达670hm²的工业生产废弃地,废渣场土壤干旱,养分贫瘠,重金属含量略为偏高,不利植物入侵与定居。这片因人为因素形成的次生裸地经过20多年的自然恢复,入侵定居植物只有24科59属66种,且大多数均为禾本科、莎草科、菊科等科的草本植物种类;草本植物有13科38属44种,占总种数的67%,占总覆盖度的80%以上。群落结构及组成种类简单,处于群落次生演替的前期阶段,表明废渣场次生裸地的植被恢复是非常缓慢的。为尽早达到控制污染、改善环境等目的,必须辅以人工措施,加速植被的恢复进程。最后提出了实现这一目的的生态恢复对策。     

增温对南亚热带常绿阔叶林4种幼树生长和碳氮磷化学计量特征的影响

为了解不同物种在气候变暖条件下的生长及养分利用策略,研究选取南亚热带常绿阔叶林4种具代表性的典型乔木树种幼苗（1年生）木荷（Schima superba）、红锥（Castanopsis hystrix）、红枝蒲桃（Syzygium rehderianum）和海南红豆（Ormosia pinnata）为研究对象。采用红外-箱式增温的方法（2016年1月至2018年12月期间,年平均气温升高2.26℃,P<0.05）,研究了4种幼苗生长以及各器官中C、N、P化学计量特征和非结构性碳水化合物（NSC）含量对增温的响应。结果表明：增温促进了红锥和海南红豆（除2017年6月）的生长,但降低了木荷（增温1年后）和红枝蒲桃的生长（P<0.05）。增温显著降低了木荷细根、红锥茎干和海南红豆枝的P含量（P<0.05）,与对照相比,分别降低了1.91%、18.70%和46.07%。增温增加了固氮物种海南红豆细根N含量,但降低了其叶片N含量（P<0.05）,增温对其它树种N含量无显著影响。木荷茎干N∶P和海南红豆的细根N∶P在增温下分别升高了30.42%和90.29%（P<0.05）。此外,增温显著升高了木荷和红枝蒲桃叶片的可溶性糖含量（P<0.05）。以上结果表明,增温对南亚热带常绿阔叶林植物的影响存在种间差异,木荷和红枝蒲桃在增温条件下生长受限,但促进了红锥和海南红豆的生长,未来气候变暖可能会改变该生态系统的养分竞争平衡,进而可能会改变群落组成。     

南亚热带常绿阔叶林树木多样性与生物量和生产力的关联及其影响因素

生物多样性和生态系统功能的关系直接或间接地影响着生产力, 是生态学研究的关键问题。本研究旨在定量探讨亚热带自然林演替后期森林生态系统树木多样性与生物量或生产力的关系。本研究基于中国南亚热带长期永久性样地的群落调查数据以及地形和土壤养分数据, 分析了南亚热带常绿阔叶林树木多样性与生物量和生产力的关联及其影响因素。相关性分析结果表明, 物种多样性与生物量呈显著负相关, 与生产力呈显著正相关; 结构多样性与生物量呈显著正相关, 与生产力呈显著负相关。此外, 不同环境因子对多样性、生物量和生产力的影响具有显著差异, 其中土壤含水量对生产力有显著影响, 物种多样性指标与部分地形和土壤因子均有相关性, 而群落结构多样性指标与土壤因子的相关性更强。方差分解结果表明, 结构多样性对生物量和生产力的单独效应的解释率最大, 分别为35.39%和5.21%; 其次是结构多样性和物种多样性的共同效应, 对生物量和生产力的解释率分别为13.66%和3.53%; 地形和土壤因子的解释率较小。同时, 结构方程结果也表明, 结构多样性对生物量有较强的直接正影响; 生物量对生产力有强烈的直接负影响, 结构多样性通过增加生物量明显地减少了生产力; 土壤和地形因子主要是通过物种和结构多样性间接影响生物量和生产力。综上, 本研究认为在南亚热带森林演替顶极群落中, 群落结构复杂性和物种多样性的提高对促进群落生产力和生物量具有重要作用。