模拟增温对杉木幼树生长和光合特性的影响

为阐明杉木生长特征及光合能力对未来全球变暖的响应方式,通过在福建省三明市森林生态系统与全球变化研究站陈大观测点内开展的土壤增温(电缆加热,+4℃)实验,研究了增温条件下杉木幼树生长(树高、地径)特征及光合作用参数的变化,并对土壤有效氮(N)、叶片N含量、叶绿素含量(Chl)及非结构性碳水化合物(NSC)指标进行了测定。结果表明:1)在增温条件下,杉木幼树净光合速率(P_n)和水分利用效率(WUE)显著增加,分别增加了71.4%、51.3%,增温后杉木叶片能维持较高的气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)和胞间二氧化碳浓度(C_i)。2)增温促进土壤有机氮矿化作用,使土壤中可供植物吸收利用的有效N含量显著增加,从而引起杉木叶片N含量显著提高。而N作为叶绿素的重要组成物质,增温后,叶片N含量显著提高,最终导致杉木幼树叶片Chl a、Chl b及Chl总量显著增加,增加比例分别为76.3%、55.8%、68.7%,Chl a/b值亦呈增加趋势。3)增温对杉木幼树生长及叶片NSC含量并无显著影响。综上所述,增温通过改变杉木叶片气孔导度敏感性以及促进杉木叶片Chl含量合成,增加叶片对CO_2的吸收以及光能捕获能力,进而提高光合效率。同时,增温引起的根系高温可能大幅度提高杉木呼吸强度,加剧对杉木叶片碳水化合物的消耗过程,使其NSC含量无显著变化,从而导致杉木幼树生长无显著差异。     

模拟降水减少对中亚热带杉木人工林土壤甲烷吸收的影响

森林土壤是大气中甲烷重要的汇,降水变化是影响森林土壤甲烷吸收速率(V_(CH_4))的重要因子。以中亚热带地区不同降水减少程度的杉木林土壤为研究对象,采用静态箱-气相色谱法来测定不同模拟降水减少处理样地的土壤甲烷吸收速率。结果表明:模拟降水减少后显著改变了土壤中的含水量,降水减少60%、降水减少20%和对照样地的年均土壤含水量分别为18.87%、23.89%和28.33%。杉木人工林土壤甲烷吸收速率在月变化上存在较大幅度的波动,其中土壤甲烷吸收速率在8月份达到一年中的最大值(对照75μg m~(-2) h~(-1)),2月份达到一年中的最小值(对照10.93μg m~(-2) h~(-1))。3种处理样地的土壤全年均为甲烷汇,与对照样地的甲烷年通量(2.48 kg hm~(-2) a~(-1))相比,降水减少60%和20%样地的甲烷年通量分别增加44%和19%。在对照样地中,土壤甲烷吸收速率与土壤含水量呈现负相关(P=0.001),与温度相关性不显著(P0.05);而模拟降水减少后,土壤甲烷吸收速率与土壤温度呈正相关关系(P=0.006和P=0.034),与土壤含水量相关性不显著(P0.05)。总之,模拟降水减少后不仅提高了杉木人工林土壤甲烷吸收的能力,同时也可能改变影响土壤甲烷吸收的环境因子;在模拟降水减少前土壤甲烷吸收速率与土壤水分相关性更为密切,而模拟降水减少后土壤甲烷吸收速率可能主要受土壤温度的影响。     

亚热带不同树种凋落叶分解对氮添加的响应

为探究不同质量凋落物对氮(N)沉降的响应, 该研究采用尼龙网袋分解法, 在亚热带福建三明格氏栲(Castanopsis kawakamii)自然保护区的米槠(Castanopsis carlesii)天然林, 选取4种本区常见的具有不同初始化学性质的树种凋落叶进行模拟N沉降(N添加)分解实验(施N水平为对照0和50 kg·hm ^-2·a ^-1)。研究结果表明: 在2年的分解期内, 对照处理的各树种凋落叶的分解速率依次为观光木(Michelia odora, 0.557 a ^-1)、米槠(0.440 a ^-1)、台湾相思(Acacia confusa, 0.357 a ^-1)、杉木(Cunninghamia lanceolata, 0.354 a ^-1); N添加处理凋落叶分解速率依次为观光木(0.447 a ^-1)、米槠(0.354 a ^-1)、杉木(0.291 a ^-1)、台湾相思(0.230 a ^-1), 除杉木凋落叶外, N添加显著降低了其他3种凋落叶分解速率。N添加不仅使4种树木凋落叶分解过程中的N释放减慢, 同时还抑制凋落叶化学组成中木质素和纤维素的降解; N添加在凋落叶分解过程中总体上提高β-葡萄糖苷酶(βG)和酸性磷酸酶活性, 对纤维素水解酶的活性影响不一致, 而降低β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性和酚氧化酶活性。凋落叶分解速率与凋落叶中的碳获取酶(βG)活性以及其化学组分中的可萃取物含量极显著正相关, 与初始碳浓度、纤维素和木质素含量极显著负相关, 与初始N含量没有显著相关性。凋落物类型和N添加的交互作用虽未影响干质量损失速率, 但对木质素和纤维素的降解具有显著效应。综上所述, 化学组分比初始N含量能更好地预测凋落叶分解速率, 而N添加主要通过抑制分解木质素的氧化酶(如PHO)来降低凋落叶分解速率。     

米槠天然林树木根系分解和化学组分变化

运用网袋法,在福建建瓯万木林自然保护区米槠天然林内,将米槠根系按直径大小分成0～1、1～2和2～4 mm 3个级别进行分解研究.结果表明:在为期2年(720 d)的分解试验过程中,网袋内所有米槠根系的分解速率均呈现前期较快、后期较慢的变化特征,主要是可萃取物的淋溶损失使根系的前期分解较快,而酸不溶性物质浓度的上升抑制了其后期分解.根系分解1年(360 d)后,不同径级根系的分解速率由其初始可萃取物和N浓度控制;而分解2年(720 d)后,其根系底物中初始C/N、初始酸不溶物质与N、P浓度共同决定分解速率.在分解过程中,米槠3个径级根系都表现为N浓度不断上升、P浓度不断下降的趋势,其中N的释放呈现富集-释放格局,而P则为直接释放.     

格氏栲天然林与人工林细根生物量、季节动态及净生产力

通过对福建三明格氏栲天然林及在其采伐迹地上营造的33年生格氏栲人工林和杉木人工林细根分布、季节动态与净生产力进行的为期3a(1999～2001)的研究,结果表明,格氏栲天然林、格氏栲和杉木人工林活细根生物量分别为4.944t/hm2、3.198t/hm2和1.485t/hm2,死细根生物量分别为3.563t/hm2、2.749t/hm2和1.287t/hm2;死细根生物量占总细根生物量的比例分别为41.9%、46.2%和46.4%;<0.5mm细根生物量占总细根生物量的比例分别为31.2%、29.4%和69.9%。3种林分活细根生物量和死细根生物量季节间差异显著(P<0.05),但年份间差异则不显著(P>0.05);活细根生物量最大值均出现在3月份,最小值一般出现在5～7月份或11～翌年1月份间。0～10cm表土层格氏栲天然林活细根生物量高达295.65g/m2,分别是格氏栲人工林和杉木人工林的2.4倍和8.1倍;该层格氏栲天然林活细根生物量占全部活细根生物量的59.8%,均高于格氏栲人工林(39.07%)和杉木人工林(24.51%)。格氏栲天然林、格氏栲人工林和杉木人工林细根分解1a后的干重损失率分别为68.34%～80.13%、63.51%～77.95%和47.69%～60.78%;年均分解量分别为8.747、5.143和2.503t/hm2;死亡量分别为8.632、5.148和2.492t/hm2;年均净生产量分别为8.797、5.425和2.513t/hm2,年周转速率分别为1.78、1     

万木林自然保护区2种天然林及杉木人工林凋落量及养分归还

通过对福建建瓯万木林自然保护区内以观光木(Tsoongiodendron odorum,TSO)和细柄阿丁枫(Altingia gracilipes,ALG)为建群种的2种天然林及杉木(Cunninghamia lanceolata,29年生)人工林凋落量与养分归还为期3a(2000~2002年)的研究表明,3种林分年均凋落量(t.hm-2)范围从杉木人工林的4.63t.hm-2到观光木林的6.74t.hm-2,叶所占比例范围为62%~69%。细柄阿丁枫林凋落量每年只出现1次峰值(3月份或4月份),观光木林的出现2次(3月份、6~8月份),而杉木林的则出现3次(3月份或4月份、6~8月份和11~12月份)。3种林分Ca和Mg年归还量大小排序与按总凋落量的不同。除杉木人工林的Ca年归还量最大外,其余养分年归还量均以观光木天然林的最大。通过凋落物各组分的养分归还中,落叶是养分归还的主体。与针叶树人工林相比,天然林的凋落量大、养分归还量高,具有良好维持地力的能力。因此,保护和扩大常绿阔叶林资源已成为南方林区实现森林可持续经营的重要措施之一。     

米槠与杉木细根凋落物是否在自身群落中分解得更快?

本研究应用网袋法对福建省万木林自然保护区米槠（Castanopsis carlesii）、杉木（Cunninghamia lanceolata）细根在米槠林群落和杉木林群落交叉分解进行了为期2年的研究。结果表明,0-1mm、1-2mm米槠细根在米槠群落比在杉木群落分解速率快,而相同径级杉木细根在两群落分解差异较大。0—1mm杉木细根在杉木群落的分解速率高于米槠群落,而1—2mm杉木细根在杉木群落的分解速率只及米槠群落的48％。米槠、杉木细根在两群落分解的差异表明,群落立地条件对细根分解存在较大的影响。     

中亚热带常绿阔叶林不同演替阶段土壤活性有机碳含量及季节动态

为探明不同演替阶段土壤碳吸存潜力,选取演替时间为15a(演替初期)、47a(演替中期)、110a(演替后期)3个中亚热带常绿阔叶林,分析了各演替阶段的土壤有机碳(SOC)含量以及土壤微生物量碳(MBC)、可溶性碳(DOC)和微生物熵(SMQ)的季节变化。结果表明:演替中、后期不同土层的土壤SOC、MBC、DOC含量和SMQ均显著高于演替初期(P<0.05);与演替中期相比,演替后期土壤MBC、DOC含量有所降低,SOC含量和SMQ无显著差异。土壤SOC、MBC和DOC含量随土层加深而显著性降低(演替初、中期DOC除外),并随演替进行逐渐向腐殖质层富集。不同演替阶段MBC、DOC和SMQ均有显著季节变化,最低值出现在秋季,最高值随演替进程由冬季逐步转向夏季。相关分析表明,不同演替阶段土壤活性有机碳含量与土壤有机碳含量极显著相关(P<0.01),且土壤活性有机碳(MBC、DOC)和SMQ对土壤碳库变化更为敏感。     

温度对亚热带地区常见树种叶片甲烷排放的影响

以亚热带常见树种米槠、木荷、浙江桂、罗浮栲、杉木和柑橘为对象,利用控制试验研究了温度对树木叶片甲烷(CH4)排放的影响.结果表明:当温度在10℃时,供试的6种树木中,仅木荷、柑橘和罗浮栲的叶片排放CH4;温度高于20℃时,所有树木叶片均可排放CH4.温度高于30℃时,叶片排放CH4的平均排放速率(1.010ngCH4·g-1DM·h-1)是10～30℃时平均排放速率(0.255ngCH4·g-1DM·h-1)的3.96倍.增温对柑橘和杉木CH4排放速率的影响显著高于其他4种树木.培养时间对叶片排放CH4速率有显著影响,温度胁迫对树木排放CH4的影响受植物活性的控制.在低温或高温条件下,树木干叶均不能排放CH4.高温胁迫对树木叶片排放CH4有重要影响,全球变暖可能增加植物的CH4排放.     

杉木观光木混交林群落N、P养分循环的研究

 通过对福建三明27年生杉木(Cunninghamia lanceolata)-观光木(Tsoongiodendron odorum)混交林（混交比例2：1）及杉木纯林群落N、P养分循环进行为期2年的研究。结果表明,混交林中杉木和观光木地上各组分的N、P含量大小均为叶>活枝（或皮）>枯枝>干,而根系的则随径级的减小而增大,且观光木各组分的N含量均高于杉木的;混交林群落的N、P总积累量达585.223 kg·hm－2和128.784 kg·hm－2,分别是纯林群落的1.5倍和1.3倍。混交林群落N、P养分年归