川西亚高山不同海拔森林土壤活性氮库及净氮矿化的季节动态

研究了川西理县毕棚沟不同海拔梯度(3600 m、3300 m和3000 m)森林群落土壤活性氮库及土壤净氮矿化速率的季节动态.结果表明: 研究区森林土壤活性氮库(铵态氮、硝态氮、微生物生物量氮和可溶性有机氮)及净氮矿化速率存在明显的季节变化,但不同形态土壤活性氮库的季节动态有一定差异.4个采样时期(非生长季与生长季初期、中期及末期)各海拔土壤硝态氮浓度(8.38～89.60 mg·kg^-1)均显著高于铵态氮浓度(0.44～8.43 mg·kg^-1).生长季初期各海拔梯度的土壤净氮矿化速率均表现为负值(-0.77～-0.56 mg·kg^-1·d^-1),而非生长季、生长季中期和末期均为正值.除硝态氮外,不同海拔的土壤铵态氮、微生物生物量氮和可溶性有机氮浓度的差异极显著,海拔对它们的影响与季节变化有关.该区土壤净氮矿化以硝化为主,且氮矿化过程不受海拔梯度的影响.冬季土壤净氮矿化明显(0.42～099 mg·kg^-1·d^-1),早春高的土壤无机氮可能为植物生长提供基础养分,也可能通过淋溶方式从系统中丢失.     

川西亚高山森林林窗不同时期土壤转化酶和脲酶活性的特征

为了解川西亚高山森林林窗对不同时期土壤生态过程的影响,于2012年6月—2013年5月期间,根据温度动态过程,对比研究了生长季节(土壤完全融化期、生长季节前期和生长季节后期)与非生长季节(冻结初期、深冻期和融化期)川西亚高山粗枝云杉(Picea asperata)人工林林窗中心、林缘和林下土壤有机层和矿质土壤层转化酶和脲酶活性变化过程。结果表明:林窗不同区域中,土壤有机层转化酶活性均高于矿质土壤层;在生长季节,土壤有机层和矿质土转化酶活性表现为:林窗中心林下林缘,而脲酶活性表现为:林窗中心林缘林下。冻结初期和深冻期林窗中心土壤转化酶活性均高于林缘和林下,而在融化期林下转化酶活性高于林窗中心和林缘;冻结初期和融化期林下土壤脲酶活性显著高于林窗中心和林缘,而在深冻期林窗不同区域土壤脲酶活性没有显著差异。林窗不同区域在不同时期对土壤转化酶和脲酶活性的响应有着深刻影响。     

川西亚高山采伐迹地草坡群落对模拟增温的短期响应

采用开顶式生长室(open-top chamber, OTC),研究了川西亚高山采伐迹地草坡群落物候、群落结构和地上生物量对模拟增温的初期响应.生长季中OTC内日平均气温较对照(CK)增加2.2 ℃,5 cm土壤温度增加0.8 ℃.和CK相比,建群种牛尾蒿和糙野青茅萌动期、花蕾期和花期均显著提前,而枯黄期显著推迟.群落各种群高度、密度和重要值增加、减少或无影响,生物多样性指数有所下降,群落结构发生一定变化.OTC内糙野青茅和牛尾蒿地上生物量较CK分别增加46.3%和42.0%.中华羊茅和其它草类植物地上生物量有所下降,但差异不显著.地上总生物量增加34.0%.     

林窗对川西亚高山凋落叶总酚和缩合单宁损失动态的影响

总酚和缩合单宁作为重要组分参与并调控森林凋落物的分解过程,其可能受到林窗直接或间接的影响。该研究以川西亚高山6种常见植物(包括方枝柏(Juniperus saltuaria)、岷江冷杉(Abies fargesii var. faxoniana)、四川红杉(Larix mastersiana)、红桦(Betula albosinensis)、康定柳(Salix paraplesia)和高山杜鹃(Rhododendron lapponicum))凋落叶为研究对象,在林窗内外不同位置(林窗中心、林冠林窗、扩展林窗、郁闭林下)进行为期3年的原位分解实验,探究凋落叶总酚和缩合单宁在3年分解过程中冬季和生长季节的动态特征。研究发现凋落叶总酚和缩合单宁均在分解第一年具有较高的损失速率,分别为10.76和8.5mg·d–1;林窗对酚类物质降解的影响随分解进程逐渐减弱并具有明显的季节性差异;6种凋落叶总酚含量均在生长季降低较快,且初始缩合单宁含量较高的凋落叶在第一年冬季有较高的缩合单宁损失速率。研究表明森林林窗内的凋落叶在长期分解过程中,其酚类物质的降解受凋落叶质量和季节差异的影响更为显著。研究结果有...     

青藏高原东缘林线交错带糙皮桦幼苗光合特性对模拟增温的短期响应

采用开顶式生长室(OTC)模拟增温对植被影响的研究方法,研究了青藏高原东缘林线交错带糙皮桦(Betula utilis)光合特性对模拟增温的响应。结果表明:与对照样地相比,OTC内日平均气温(1.2m)在植物生长季中增加2.9℃,5cm土壤温度增加0.4℃。增温使糙皮桦幼苗叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)分别增加17.4%、21.4%和33.9%,但对糙皮桦幼苗叶片的水分利用率(WUE)却没有明显影响,而对糙皮桦的叶氮浓度却表现为显著的负效应。同时,增温能显著增加糙皮桦幼苗的最大同化速率(Pnmax)(+19.6%)、暗呼吸速率(Rd)(+14.3%)、表观量子效率(AQY)(+7.9%),但对其光补偿点(LCP)和光饱和点(LSP)却没有明显的影响。此外,增温使糙皮桦幼苗叶片的最大羧化速率(Vcmax)和电子传递速率(J)分别增加了12.3%和11.7%,而磷酸丙糖利用率(TPU)和CO2补偿点(CCP)对增温却并不敏感。该研究表明,模拟增温对林线糙皮桦光合生理总体上表现为正效应,这有可能帮助该物种对未来气候变化更快更好地适应。     

亚高山/高山森林土壤有机层氨氧化细菌和氨氧化古菌丰度特征

为了解季节性冻融作用对川西亚高山/高山地区土壤氨氧化微生物群落的影响,采用qPCR技术,以氨单加氧酶基因的α亚基(amoA)为标记,在生长阶段、冻结阶段、融化阶段中的9个关键时期调查了该地区不同森林群落：岷江冷杉(Abies faxoniana)原始林(PF)、岷江冷杉(A. faxoniana)和红桦(Betula albosinensis)混交林(MF)、岷江冷杉次生林(SF)土壤有机层的氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria, AOB)和氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea, AOA)丰度的特征。结果表明,三个森林群落土壤有机层中都具有相当数量的氨氧化细菌和古菌,均表现出从生长阶段至冻结阶段显著降低,在冻结阶段最低,但冻结阶段后显著增加,在融化阶段为全年最高的趋势。土壤氨氧化微生物类群结构(AOA/AOB)受负积温影响明显。冻结后期三个森林群落土壤负积温最大时,AOA数量明显高于AOB,但其他关键时期土壤氨氧化微生物类群结构与群落类型密切相关。高海拔的PF群落土壤有机层表现为AOA>AOB(冻结初期除外),低海拔的SF群落中表现为AOB>AOA(冻结后期除外),而MF群落则仅在融冻期和生长季节末期表现为AOB>AOA。这些结果为认识亚高山/高山森林及其相似区域的生态过程提供了一定的科学依据。     

青藏高原东缘高山森林-苔原交错带土壤微生物生物量碳、氮和可培养微生物数量的季节动态

为了了解青藏高原东缘高山森林-苔原交错带土壤微生物的特征和季节变化, 研究了米亚罗鹧鸪山原始针叶林、林线、树线、密灌丛、疏灌丛和高山草甸土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)和可培养微生物数量的季节动态。结果表明, 植被类型和季节动态对MBC、MBN和微生物数量都有显著影响。不同时期的微生物在各植被类型间分布有差异, 植物生长季初期和生长季中期, 树线以上群落的MBC高于树线下的群落, 而到生长季末期恰恰相反, 暗针叶林、林线和树线的MBC显著升高, 各植被之间MBC的差异减小; 微生物数量基本上也是以树线为界, 树线以下群落土壤微生物数量显著低于树线以上群落, 其中密灌丛的细菌数量最高; 可培养微生物数量为生长季末期>生长季初期>生长季中期。生长季末期真菌数量显著增加, 且MBC/MBN最高。统计分析表明, MBN与细菌、真菌、放线菌数量存在显著的相关关系, 而MBC仅与真菌数量存在显著相关关系( p < 0.05)。植物生长季末期大量的凋落物输入和雪被覆盖可能是微生物季节变异的外在因素, 而土壤微生物和高山植物对有效氮的竞争可能是微生物季节变异的内在因素。植物生长季初期对氮的吸收和土壤微生物在植物生长季末期对氮的固定加强了高山生态系统对氮的利用。气候变暖可能会延长高山植物的生长季, 增加高山土壤微生物生物量, 加速土壤有机质的分解, 进而改变高山土壤碳的固存速率。     

雪被去除对川西亚高山云杉林土壤活性氮的影响

气候变化引发的季节性雪被改变可能对高寒森林土壤氮循环产生深刻影响.以遮雪棚去除雪被,研究了雪被去除样方和对照样方在不同关键时期(雪被初期、深雪被期和雪被融化期)土壤氮库和矿化速率的变化.结果表明: 季节性雪被对土壤具有良好的保温作用,雪被去除使得5 cm深度土壤平均温度和最低温度分别降低0.33和1.17 ℃,并明显增加了土壤冻结深度和冻融循环.土壤活性氮在不同雪被时期存在显著差异.雪被去除使得冬季土壤铵态氮、硝态氮和可溶性有机氮增加38.6%、23.5%和57.3%.此外,雪被去除也促进了融化期土壤硝化和矿化速率的增加.因此,未来气候变暖引起的雪被减少可能加快川西亚高山森林冬季土壤氮循环.     

川西亚高山3个优势树种不同径级根系分解特征

采用埋袋法对川西亚高山3个优势树种(岷江冷杉、粗枝云杉和红桦)细根(≤2 mm)、中根(2～5 mm)和粗根(≥5 mm)质量损失率及碳(C)、氮(N)、磷(P)在经历生长季和非生长季之后释放特征进行研究.结果表明： 红桦质量残留率低于岷江冷杉和粗枝云杉.同一树种,质量残留率总体上随根系径级增加而增加.非生长季的质量损失率占全年质量损失率的52.1%～64.4%.红桦C释放率最高,岷江冷杉最低,且随根系直径的增粗,C释放率降低.岷江冷杉和粗枝云杉N释放模式为非生长季富集、生长季释放,而红桦反之.富集期间,径级越大,富集量越多.3个树种各径级根系P动态在非生长季和生长季皆表现为富集-释放模式,且岷江冷杉P富集程度显著高于粗枝云杉和红桦,但各径级之间差异总体不显著.根系径级对川西亚高山森林根系分解具有显著影响,而径级影响与树种和分解时期有一定关系.     

模拟增温对川西亚高山林线交错带绵穗柳生长、叶物候和叶性状的影响

采用开顶式生长室(open-top chamber, OTC)模拟增温的方法,研究了模拟增温对川西亚高 山林线交错带绵穗柳生长和叶性状的影响.结果表明：与对照样地相比,OTC内日平均气温(地上12 m)在植物生长季中增加2.9 ℃,而5 cm土壤温度仅增加0.4 ℃;温度升高使绵穗柳芽开放时间明显提前、落叶时间明显推迟,叶寿命延长;OTC内绵穗柳叶面积和侧枝生长速率明显加快,比叶面积明显增加,而叶氮浓度却显著下降;OTC内绵穗柳的气孔导度、净光合速率、光呼吸速率和暗呼吸速率总体上呈增加趋势.综上所述,绵穗柳适应增温效应的能力较强,在未来气候变化背景下,其分布的海拔高度有可能上升.