马占相思叶片液汁碳同位素甄别率和水分利用效率

利用PMS压力室压取叶片液汁并借助稳定碳同位素质谱仪测定碳同位素比率,分析了马占相思(Acacia mangium )叶片液汁光合产物的甄别率(△)和估测了水分利用效率.结果表明:阴天马占相思林冠层日平均空气CO2 的碳同位素比率(δa)为-7.57‰±1.41‰,晴天则为-8.54‰±0.67‰;阴天叶片液汁的光合产物碳同位素比率(δp)日变化呈鞍型,而晴天则从早上至黄昏逐步降低;晴天δp与叶片/空气水汽压亏缺(D)明显呈负相关,阴天的δp变化相对较小;δp随叶片水势(ψ)降低而降低,显示水分胁迫引起δp降低;叶片液汁的D和经气体交换法获得的细胞胞间(Pi)和外界(Pa)CO2分压之比呈正相关,测定结果与理论上碳同位素相关扩散和生化分馏相一致.分析结果显示,田间马占相思空气CO2经气孔扩散的稳定同位素效应口a=4.6‰,有关Pi的净固定的稳定碳同位素效应6=28.2‰.认为液汁碳同位素甄别率是外围空气CO2进入光合产物的净甄别率,由叶片液汁△估测的水分利用效率与气体交换法所得结果相一致(R2=0.86,P＜0.001).本文所采用的叶片液汁光合产物测定即时△以及计算水分利用效率的方法,可减少田间条件下环境因素明显变化对水分和碳同位素的影响,该方法有助于进一步开展由植株至冠层扩展的碳和水分平衡的生理生态研究.     

基于树干液流测定值进行尺度扩展的马占相思林段蒸腾和冠层气孔导度

 应用Granier热消散探针,长期监测华南丘陵地马占相思（Acacia mangium）林14棵样树的树干液流（Sap flow）,由此计算整树和林段的蒸腾速率,结合同步记录的环境因子,求算冠层平均气孔导度（G_c）。Granier探针的灵敏度较高,能精确测定即使是微弱的液流活动。观测结果显示,树木个体之间的液流密度（J_s）和整树蒸腾（E_t）受树形特征影响较大。马占相思林径级大的树木个体数较少,但占据林段边材总面积和林段蒸腾的比例较大。J_s和E_t的日变化主要受光合有效辐射（Q_o）和空气水蒸气压亏缺（D）的控制,土壤含水量（θ）对较大胸径树木E_t的影响大于胸径较小的树木,个体之间J_s和E_t的差异随θ的下降而缩小。一年中,林段蒸腾（E）在光照和水热条件较好的7月最高,9～12月,由于土壤水分供应的减少致使E降低,E对D的敏感性下降。G_c与主要环境因子的关系与E相似,如果θ长期偏低,G_c会明显下降,是造成E降低的主要原因。成熟马占相思林在光照充足、水热条件较好的情况下的蒸腾活动旺盛,但对土壤水分胁迫的忍受力较低。     

华南丘陵地区农林复合生态系统晚稻田甲烷和氧化亚氮排放

采用静态箱-气相色谱法对晚稻田甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)排放进行田间原位测定。结果表明,有植株参与的稻田CH4排放通量季节变化与地下5cm温度呈显著正相关关系。稻田CH4和N2O季节平均排放通量在有植株参与时分别为1.16±0.38mgm-2h-1和42.33±20.00μgm-2h-1,而无植株参与的分别为0.15±0.11mgm-2h-1和51.69±15.87μgm-2h-1。水稻种植对CH4的排放影响较大,对N2O的排放影响较小,有植株参与的稻田CH4平均排放量显著高于无植株参与的稻田,N2O的平均排放量无显著差异。     

三种乡土树种在二种林分改造模式下的生理生态比较

在丘陵荒山先锋树种马占相思林的林窗和均匀间伐50％(简称林冠层下)的2种林分改造模式下,研究了降真香、红椎和火力楠3种乡土树种生长初期的生理生态。结果表明,不管是在冬季或夏季,林窗中比林冠层下有更高的光合有效辐射(PAR)和相对湿度(RH),并且有较低的气温(Tair),林窗与林内最主要的差异是PAR的变化。生长在林窗里的植株比林冠层下的叶片小而厚,叶片单位面积干重增加,林窗里的植株叶片有较高的叶绿素含量。冬天,降真香和红椎在林窗里和林冠层下的净光合速率(Pn)日变化曲线都为单峰型,而火力楠在林窗下为双峰型,林冠层下为单峰型。3种树种在林窗里和林冠层下植株的蒸腾速率(Tr)有较相似的日进程,都为单峰型。2种林分改造模式下3种树种叶片气孔导度(GS)的日变化也较相似,与PAR的变化趋势相似,而与RH变化呈相反趋势。冬季。降真香和红椎在林窗的水分利用效率(WUE)比林冠层下稍高,而火力楠在林冠层下则比林窗高．但它们都无显著差异。夏天,3种树种在林窗和林冠层下的Pn与冬天有相似的结果。夏季红椎和降真香在林窗的Tr比林冠层下高,而火力楠在林冠层下的Tr比林窗高。Gs的变化趋势也与PAR相似,与RH变化趋势相反。夏季,降真香和火力楠的WUE在林窗比林冠层下高,但红椎却比林冠层下的低。3个树种中火力楠的WUE最高。3种树种在林窗和林冠层下的wUE都是冬季比夏季高。综合植物各项生理生态指标的分析结果可知,降真香和红椎较适宜种植在林窗里,而火力楠较能适应有一定郁闭度的林冠层下。     

夜间变暖提高荫香叶片的光合能力

研究了不同氮供应的条件下夜间变暖对荫香叶片光合能力的影响。当植株生长在相同的日间温度(25℃),而夜间温度从18℃增至20℃时,叶片的光合速率增高(p<0.05)。高氮供应的植株,夜间变暖下其叶片光合速率较低氮供应的高,氮供应增高能促进夜间变暖提高叶片光合速率的效应。在低氮供给和夜间变暖下,植株叶片的光下呼吸和暗呼吸的增高显著(p<0.05)。无论在高氮或低氮供应下,生长在夜间变暖下的植物,其叶片的R ub isco最大羧化速率(Vcm ax)和光合电子传递最大速率(Jm ax)增高(p<0.05),氮供应能增强夜间变暖对Vcm ax和Jm ax的正向效应。夜间变暖降低植株叶片的比叶重,而增加单位叶干重的氮含量(Nm),单位叶面积的氮含量(Na)没发生明显变化。随着全球气候变化,夜间趋暖将有利于树木叶片光合能力的提高,结合高氮供给将会明显地增高植物的碳固定。     

马占相思树干液流特征及其与环境因子的关系

运用Granier热消散式探针法对华南丘陵退化荒坡植被恢复先锋树种马占相思(Acaciamangium)树干液流密度进行长期连续观测,并对其周围环境因子如空气温度、空气相对湿度、土壤相对湿度、光合有效辐射和总辐射进行同步观测。通过分析发现马占相思边材厚度与胸径存在显著线性相关关系;马占相思树干液流密度最大值与边材面积具显著相关关系;马占相思树干东、南、西、北4个方位测得的液流密度具显著差异,且各方位相互之间均有显著相关关系;马占相思树干液流每天到达峰值与光合有效辐射和水蒸气压亏缺到达峰值存在一定的时滞,这两个时滞与树高无关,个体间时滞差异在湿季较小,干季较大;干湿季液流平均值和最大值具显著差异,湿季蒸腾水量大于相同时间内干季蒸腾水量;液流的变化与空气温度、空气相对湿度、光合有效辐射、总辐射、水蒸气压亏缺等环境因子的变化具显著相关关系,按相关程度排序为:光合有效辐射>总辐射>水蒸气压亏缺>空气相对湿度>空气温度。     

广东鹤山人工林群落主要优势植物的热值和灰分含量

从广东鹤山南亚热带丘陵5种人工林群落中采集20种主要植物器官及3种群落凋落叶样品,利用PARR-1281氧弹热量计和马福炉分别测定样品的干质量热值和灰分含量,再计算去灰分热值;按器官、个体和生长型等比较分析植物的热值和灰分特征.结果表明：植物各器官的干质量热值、去灰分热值分别在10.7～22.17和13.89～23.04 kJ·g^-1之间,叶片的干质量热值和去灰分热值明显高于其他器官(P＜0.05).个体加权平均干质量热值和去灰分热值分别在14.24～19.43和16.63～20.99 kJ·g^-1群落各层次植物去灰分热值平均值的高低依次为：乔木(19.55 kJ·g^-1)＞灌木(19.46 kJ·g^-1)＞草本(18.77 kJ·g^-1),其中,乔木层树木的去灰分热值平均值大小为：本地针叶树(19.86 kJ·g^-1)＞本地阔叶树(19.55 kJ·g^-1)＞外来桉树(19.18 kJ·g^-1),灰分含量的排序则相反.马占相思林、针叶林和木荷林群落的凋落叶热值均高于所在林分各层次的热值(P＜0.01),马占相思林和针叶林的凋落叶热值大于所在乔木层叶片的热值,而木荷林凋落叶热值小于乔木层叶片的热值.     

不同径级马占相思(Acacia mangium)整树蒸腾的湿、干季变化

利用Granier树干液流测定系统对广东鹤山丘陵地马占相思(Acacia mangium)林进行长期监测,并同步监测环境因子(空气温度、相对湿度、光合有效辐射、土壤体积含水量),选择胸径具有代表性的样树,结合马占相思的形态学参数,计算马占相思的整树蒸腾.通过对光合有效辐射(PAR)分级,建立不同辐射强度等级的湿季(土壤水分θ≥33%)整树蒸腾与水汽压亏缺(VPD)的相关方程,以干季(θ≤24%)的VPD代入对应PAR等级的湿季的拟合方程,求出干季的潜在蒸腾,以潜在蒸腾和干季实际蒸腾之差分析不同径级整树蒸腾在不同季节的实际变化.在所有的PAR分级内,干季整树蒸腾显著低于湿季,仅占湿季蒸腾的10%～20%,就蒸腾减少的绝对量而言,优势木>中间木>劣势木.土壤水分下降缩小了不同径级树木之间液流密度的差异,土壤水分亏缺限制了树木的蒸腾,对马占相思的生长造成一定程度的水分胁迫.     

华南丘陵区冬闲稻田二氧化碳、甲烷和氧化亚氮的排放特征

采用静态箱 气相色谱法对收获后冬闲稻田CO₂、CH₄和N₂O排放进行了田间原位测定,探讨了越冬稻田3种温室气体的排放规律.结果表明,残茬稻田和裸田的CO₂的排放峰值分别出现在18:00和16:00左右.日间CH₄排放为净值,夜间表现为弱吸收.残茬稻田和裸田N₂O夜间排放分别为日间平均的1.79和1.58倍.残茬稻田的昼夜CO₂平均排放通量显著高于裸田(P＜0.05).在测定期间,残茬稻田CO₂排放随温度升高而增高.相关分析表明,CO₂排放与土温、地表温度和气温均呈显著相关,表明温度是影响收获后稻田CO₂排放的主要因素.在11月10日至翌年1月18日测定期间,残茬稻田的CO₂和CH₄平均排放通量分别为(180.69±21.21) mg·m^-2·h^-1和(-0.04±0.01) mg·m^-2·h^-1,CO₂排放通量较裸田高13.06％,CH₄吸收增高50%.残茬稻田的N₂O排放通量为(21.26±19.31) μg·m^-2·h^-1,较裸田低60.75％.由此说明华南丘陵区冬闲稻田是大气CO₂和N₂O的源,CH₄的汇.     

华南丘陵区不同土地利用方式下土壤呼吸

采用静态箱-气相色谱法对华南丘陵区针叶林和果园土壤呼吸及其主要影响因子进行了观测。结果表明:针叶林和果园含凋落物年均土壤呼吸分别为(1.96±0.09)和(6.56±0.32)kg.m-2.a-1;不含凋落物年均土壤呼吸分别为(1.60±0.07)和(5.30±2.80)kg.m-2.a-1。土地利用方式对土壤呼吸的影响较大,果园土壤呼吸明显大于针叶林(P<0.01)。针叶林和果园土壤呼吸季节变化模式相似,即雨季较高而旱季较低。不同土地利用方式下不同处理土壤呼吸均与地下5cm土壤温度、地表温度和气温呈显著指数相关。利用Q10模型计算出针叶林和果园土壤呼吸Q10值变化范围在1.73～3.30。土壤呼吸与土壤含水量显著相关。温度和土壤含水量能部分解释针叶林和果园土壤呼吸的季节变化。针叶林和果园由凋落物分解释放的CO2对土壤呼吸的贡献分别为18.14%和19.08%。