茂兰喀斯特区68种典型植物叶片化学计量特征

研究茂兰喀斯特区不同功能(类)群植物叶片的养分含量及化学计量特征,揭示其在时间和空间尺度上的变化规律,阐明碳(C)、氮(N)、磷(P)、钾(K)等养分含量与C∶N∶P间的相互关系,探讨N∶P对该区域植物生长的指示作用,以期能够更深入的了解其养分利用状况及适生性,为喀斯特森林的稳定性及维持机制提供理论依据。以茂兰喀斯特区68种典型植物为研究对象,分别测定不同生长阶段植物叶片的C、N、P和K含量,并计算其化学计量比。结果表明:研究区68种植物分属40科62属;其叶片C、N、P和K含量的几何平均值分别为445.87 g/kg、17.32 g/kg、1.35 g/kg和9.86 g/kg,C∶N的算术平均值为26.93,C∶P、C∶K、N∶P、N∶K和P∶K的几何平均值分别为330.93、45.22、12.85、1.76和0.137;C与N呈极显著负相关,N与P、K以及P与K均呈极显著正相关,N与C∶P和C∶K、P与C∶N、C∶K和N∶K以及K与C∶N、C∶P和N∶P均呈极显著负相关,且它们之间均具有二次函数、指数函数或幂函数的非线性耦合关系;从变异程度来看,C含量为弱变异,N、P、K含量及各元素的化学计量比则均属中等变异或强变异。从植物不同生活型来比较,各生长阶段的C含量均表现为灌木乔木草本,N、P和K含量均为草本灌木乔木,各元素的化学计量比则均为乔木灌木草本。从植物不同系统发育来分析,各生长阶段蕨类植物的N、P、K含量均要高于种子植物,而各元素的化学计量比则正好相反。从不同生长阶段来看,各功能(类)群植物生长期(或生长盛期)的养分含量均要高于落叶期(或生长末期);乔木、灌木和草本等不同生活型植物落叶期的C∶P、C∶K、N∶P和N∶K均要高于生长期;蕨类植物各元素的化学计量比不同生长阶段间差异都不显著;而种子植物的C∶P、C∶K、N∶P和N∶K则均表现为落叶期生长期。对比我国其他地区及全国和全球尺度上的研究结果,该区域植物的生长发育易受N和P素的双重限制,但又因功能(类)群及生长阶段的不同其受限的养分元素也存在一定差异,体现了对高度异质的喀斯特生境不同的适应策略;而植物体内较高的K含量则可能是提高其自身抗性、适应恶劣环境的重要因素。减少人为干扰、加之适当的保护,在植物生长期配以适量的N素添加,有利于其更好的生长发育,有助于提高喀斯特森林生态系统的稳定性和抗干扰性。研究结果揭示了喀斯特森林植物的适生机制,对喀斯特森林的保护具有重要的指导意义。     

喀斯特区天峨槭(Acer wangchii)树干液流特征及其与环境因子的相关分析

采用TDP(Thermal Dissipation Probe)热扩散探针法,于2012年2月—2014年3月,对喀斯特地区天峨槭(Acer wangchii)树干液流速率进行了长期连续的监测,并同步监测了林分空气温度(Ta)、相对湿度(RH)、太阳辐射(Solar)、风速(WS)、降雨量(Rainfall)、土壤含水量(SWC)等环境因子,探讨了不同时间尺度下天峨槭树干液流特征及其与环境因子的关系。结果表明:1)不同天气条件下的树干液流为晴天阴天雨天,且均呈明显的"昼高夜低"变化规律;2)天峨槭树干的日平均液流量为5.08kg/d,不同季节表现为夏季((8.38±5.32)kg/d)秋季((5.16±3.99)kg/d)春季((4.86±3.77)kg/d)冬季((1.94±1.40)kg/d);3)月平均液流量为153.64 kg,年平均液流量达1838.40 kg;4)小时尺度下,影响晴天、阴天、雨天全天树干液流的主要环境因子都是Solar,但各环境因子对树干液流的影响程度又因昼夜、季节及降雨量的不同而存在差异;5)从年度范围来看:小时尺度下,Solar、Ta、RH、SWC_(10cm)和WS可以共同解释树干液流的63.50%;日尺度下,Solar、Ta、SWC_(10cm)和Rainfall可共同解释其68.50%;月尺度下,单个因子Ta就能解释其74.80%;且随着时间尺度的缩小,各环境因子入选回归方程的个数有增加的趋势,而对树干液流的解释程度(R2)则有降低的趋势。对比其他地区研究结果,其环境因子对树干液流的影响差异都很大;但总的来说,无论在何种时间尺度上,Solar(或光合有效辐射(PAR))和Ta基本上都是影响树干液流的主要环境因子,且各环境因子对雨天树干液流的解释程度都不高,本研究亦如此;因此,以环境因子对雨天树干液流进行预测的时候可能会存在误差,应特别注意土壤含水量对其的影响。     

贵州东部常绿落叶阔叶混交林碳素积累及其分配特征

以雷公山自然保护区常绿落叶阔叶混交林为研究对象,对其碳素含量、碳密度及分配特征进行了研究。结果表明:生态系统碳素含量表现为乔木层(418.58 g/kg)灌木层(387.26 g/kg)草本层(382.80 g/kg)枯落物层(378.11 g/kg)土壤层(31.48 g/kg),差异极显著(P﹤0.01),乔木不同器官表现为干根叶枝,差异不显著(P0.05),灌、草层均表现为地上地下,土壤碳素含量随土层深度的增加而减少;生态系统碳密度为234.68 t/hm2,表现为土壤层(170.00 t/hm2)乔木层(57.02 t/hm2)枯枝落叶层(5.48 t/hm2)灌木层(1.81 t/hm2)草本层(0.37 t/hm2),分别占生态系统碳密度的72.44%、24.30%、2.34%、0.77%和0.16%;植被层碳密度为58.79 t/hm2,占了生态系统碳密度的25.09%;乔木层各器官以树干的碳密度最高,占了乔木层碳密度52.43%;灌木层、草本层地上部分碳密度分别是地下部分的2.85倍1.64倍;土壤表层(0—20 cm)碳密度为70.40 t/hm2,显著高于其它各层(P﹤0.001),占了土壤(0—80 cm)碳密度的41.41%,有很强的表聚性,因此,防止地表的水土流失,可有效保持土壤对碳的吸存。     

贵州省喀斯特地区原始林水化学特征

降水是森林生态系统的一个主要的养分输入源,观测并分析降水化学对于准确地估算森林生态系统养分循环的养分元素浓度与量显得极为重要。对贵州省茂兰国家自然保护区原始林森林群落2007年9月-2008年8月的降水进行定位观测与分析。结果表明:(1)在林外雨、林内雨、树干流和溪流水中,除了Na+之外,pH值与大部分的养分元素的浓度表现出明显的季节变化,冬季与早春浓度较高,夏季浓度较低。这与各季节的降雨量不同而导致浓度稀释或者浓缩有关。(2)大气降雨通过林冠的过程中,养分元素的浓度出现了较大的变化,林内雨与树干流中的浓度基本高于大气降雨;养分元素变化中,浓度差异较大的元素是K+、Mg2+和Ca2+,K+在林内雨和树干流的浓度分别是大气降雨的14倍和21倍;Mg2+浓度分别为大气降雨的12倍和9倍;Ca2+浓度分别为大气降雨的4倍和3倍,这与大气降雨通过林冠,与树体的养分交换以及树体养分的溶脱有关。(3)通过林内雨,树干流输入样地较多的养分元素是K+和Ca2+,分别是35.8kg.hm-.2a-1和31.5kg.hm-.2a-1;通过溪流水输出的元素中,较多的是Ca2+和Mg2+,分别是-547.4kg.hm-.2a-1和-144.5kg.hm-.2a-1;其次是SO24-,而Na++K++NH4+-N总量不足阳离子总量的1%,Cl-+NO3-总量不足阴离子总量的1%。这可能与母岩风化是碳酸岩类岩石风化有关。(4)年养分的垂直移动量特征显示,土壤0cm到土壤5cm的养分元素量变化较明显,无机态N量的变化可能跟微生物的氮固定、无机化或者植被的吸收有关。(5)研究地的年间养分元素量收支分别为N2.9kg.hm-.2a-1;K25.2kg.hm-.2a-1;Ca-547.4kg.hm-.2a-1;Mg-144.5kg.hm-.2a-1;Na-4.0kg.hm-.2a-1;Cl2.5kg.hm-.2a-1和SO24-S-5.9kg.hm-2.a-1。在年间养分的输入与输出中,无机态N跟K+显示正收支,Ca2+、Mg2+为负收支,而Na+、Cl-相对较稳定。     

山豆根主要活性成分含量及影响因素研究进展

药用植物有效成分及其含量是评价药材质量的关键指标和发挥临床疗效的物质基础。山豆根是我国重要的药用植物之一，山豆根碱是山豆根的主要活性成分和发挥药效及毒性作用的主要物质基础。由于野生资源濒临枯竭，人工种植成为保障市场需求的主要途径。为此，笔者整合分析近年来山豆根植物根、茎和叶的主要活性成分、含量特征，重点论述了光照条件、水分含量、养分特征、种群密度和微生物等环境因子对有效活性成分含量影响。综合当前人工栽培山豆根立地选择、种植密度和管护等栽培技术，分析相关研究存在的问题及瓶颈，以期为山豆根资源高效利用提供参考。