松油烯-4-醇光学异构体及外消旋体对家蝇的杀虫活性比较

【目的】比较松油烯-4-醇光学异构体对家蝇 Musca domestica 的熏蒸活性差异,为其光学异构体的应用提供理论依据。【方法】以家蝇4日龄成虫为供试昆虫,采用三角瓶熏蒸法比较测定了松油烯-4-醇光学异构体和外消旋体对其的熏蒸与击倒活性,并测定了松油烯-4-醇光学异构体及外消旋体对家蝇头部Na⁺ , K⁺-ATPase活性的影响。【结果】松油烯-4-醇外消旋体对家蝇的熏蒸活性和击倒活性最强,右旋异构体次之,左旋异构体最差,外消旋体、右旋异构体和左旋异构体对家蝇的致死中浓度（LC₅₀）分别为2.5,2.9和3.7 μL/L;在LC₉₀ 剂量下的击倒中时（KT₅₀）分别为12.6,16.7和18.9 min;松油烯-4-醇光学异构体及外消旋体均可显著抑制Na⁺, K⁺-ATPase的活性,活体条件下,松油烯-4-醇光学异构体及外消旋体对Na⁺, K⁺-ATPase活性的抑制作用随着中毒症状的加剧而增强,具有时间效应,其中左旋异构体的抑制作用最强;离体条件下,松油烯-4-醇光学异构体及外消旋体对Na⁺, K⁺-ATPase活性的抑制作用具有浓度依赖效应,其中外消旋体对Na⁺, K⁺-ATPase活性的抑制能力最强,明显高于同浓度下的右旋异构体和左旋异构体。【结论】松油烯-4-醇的光学异构体对家蝇的杀虫活性存在差异,外消旋体的活性明显高于异构体单体。开发松油烯-4-醇类杀虫剂,应以光学异构体的混合物作为有效成分。     

鼎湖山季风常绿阔叶林土壤微生物量碳和有机碳对模拟酸雨的响应

在鼎湖山季风常绿阔叶林设置人工模拟酸雨实验,研究土壤总有机碳含量、微生物量碳含量、土壤p H值和土壤呼吸速率几个指标对不同酸处理梯度(CK:p H值4.5的天然湖水;T1:p H值4.0;T2:p H值3.5;T3:p H值3.0)的响应。结果表明,在模拟酸雨的持续作用下,样地土壤酸化有加剧趋势。2011年的6月(CK:(603.76±46.18)mg/kg,T1:(565.41±44.48)mg/kg,T2:(521.58±30.92)mg/kg,T3:(509.49±19.40)mg/kg)、12月(CK:(488.92±22.71)mg/kg,T1:(379.65±49.46)mg/kg,T2:(346.08±33.81)mg/kg,T3:(318.00±52.35)mg/kg)和2012年6月(CK:(540.48±39.11)mg/kg,T1:(492.30±43.15)mg/kg,T2:(489.65±51.39)mg/kg,T3:(428.53±49.66)mg/kg)3次测定的土壤微生物量碳含量有随模拟酸雨强度增加而显著降低的趋势,高强度的酸处理T3显著低于CK值(P0.05);土壤呼吸速率在各处理中的响应与土壤微生物量碳含量变化一致。由于旱季和湿季的土壤温湿度相差较大,以上各指标在旱湿两季的差异明显,表现为湿季大于旱季。由于土壤总有机碳含量变化缓慢,其在各酸梯度处理下无显著差异(P0.05)。以上结果显示,长期酸雨作用使土壤酸化不断加剧,并降低了土壤微生物量碳的含量,抑制了土壤的呼吸速率,有利于土壤碳的累积,但对土壤总有机碳的影响仍需长期实验研究。     

南亚热带森林土壤有机碳组分对模拟酸雨的早期响应

应用人工模拟酸雨控制实验,探讨鼎湖山国家级自然保护区三种南亚热带主要植被类型(季风常绿阔叶林、针阔叶混交林和马尾松林)的土壤有机碳组分,包括土壤总有机碳(TOC)、土壤易氧化有机碳(ROC)、土壤不易氧化有机碳(NROC),在不同模拟酸雨处理梯度:对照CK(pH4.5的天然湖水)、pH4.0、pH3.5、pH3.0处理下的响应特征。结果表明:上层土壤(0~20cm)易氧化有机碳、不易氧化有机碳和总有机碳含量与森林类型密切相关,大小顺序均表现为混交林阔叶林马尾松林。经25个月模拟酸雨处理,鼎湖山森林土壤酸化有加剧的趋势;CK、pH4.0、pH3.5、pH3.0四个处理下土壤上层剖面易氧化有机碳含量分别为阔叶林(7.14、8.29、8.74、9.84g·kg-1)、混交林(8.58、8.53、10.28、10.36g·kg-1)和马尾松林(3.90、4.49、4.74、5.48g·kg-1),三个林型土壤易氧化有机碳含量呈现随模拟酸雨强度增加而升高的趋势;森林土壤总有机碳和不易氧化有机碳含量变化缓慢,在各酸梯度处理下差异不显著(P0.05)。研究结果显示,长期的酸雨作用使土壤酸化不断加剧,易氧化有机碳对酸雨的响应更敏感,但其在酸雨下积累的趋势不利于土壤总有机碳的存埋,但关于酸雨对土壤总有机碳的影响仍然需要长期的实验监测。     

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。     

1992-2015年鼎湖山季风常绿阔叶林群落结构动态

季风常绿阔叶林是中国南亚热带地区的地带性植被, 其群落结构及其动态变化直接影响着该森林能为该地区提供的生态系统服务功能质量。该文利用1992-2015年共24年的长期定点监测数据, 从群落种类组成、生物量、径级、密度等数量特征方面研究了鼎湖山季风常绿阔叶林群落结构的动态变化。结果表明: 1)到2015年该森林群落林分个体密度增加了42.7%, 总生物量减少了5.1%; 24年间基于生物量的β多样性指数群落差异为37.4%, 基于个体数的差异则高达65.6%; 2)灌木和小乔木的个体数剧增, 生物量增大, 中乔木和大乔木的个体数变化虽不显著, 但生物量显著降低; 3)小径级(胸径<15 cm)个体数呈显著增加趋势, 其他径级个体数也有显著变化, 但各径级生物量变化基本不显著; 4)香楠(Aidia canthioides)、鼎湖血桐(Macaranga sampsonii)、柏拉木(Blastus cochinchinensis)等物种个体数急剧增加, 锥(Castanopsis chinensis)、木荷(Schima superba)、黄果厚壳桂(Cryptocarya concinna)等树种生物量大量减少, 白颜树(Gironniera subaequalis)、窄叶半枫荷(Pterospermum lanceifolium)等树种生物量增加, 这些物种是群落结构变化的主要贡献者。鼎湖山季风常绿阔叶林群落结构在1992-2015年发生了巨大变化, 与演替、虫害和气候变化等影响有关。     

鼎湖山森林演替序列植物-土壤碳氮同位素特征

植物群落对水分利用和养分利用的优化策略, 土壤碳周转和氮循环过程对演替变化如何响应, 森林土壤有机碳积累机制等都是森林生态学需要解决的关键问题。然而, 这些生态学过程的变化在短时间内通过传统的研究手段难以被精确观测, 碳氮同位素(¹³C、¹⁵N)技术的应用或许能提供更多有价值的信息。该文通过对鼎湖山森林演替序列代表性群落——马尾松(Pinus massoniana)针叶林(PF)、针阔叶混交林(MF)和季风常绿阔叶林(BF)植物-土壤碳氮同位素自然丰度的测定, 分析了叶片稳定碳同位素比率(δ¹³C)和稳定氮同位素比率(δ¹⁵N)与其叶片元素含量的关系, 以及叶片-凋落物-土壤δ¹³C、δ¹⁵N在演替水平和垂直方向上的变化特征。结果显示: 1)主要优势树种叶片δ¹³C与其C:N极显著正相关(p < 0.01), 凋落物和各层土壤δ¹³C均表现为PF > MF > BF, 沿演替方向逐渐降低; 2)叶片δ¹⁵N与叶片N含量正相关(p = 0.05), 凋落物和表层土壤(0-10 cm) δ¹⁵N沿演替方向逐渐增大; 3)不同演替阶段土壤δ¹³C、δ¹⁵N均沿垂直剖面呈现增大的趋势。结果表明: 南亚热带地区植物群落的发展并不一定受水分利用和氮素利用的补偿制约; δ¹³C自然丰度法的应用有助于森林土壤有机碳积累机制, 尤其有助于成熟森林土壤“碳汇”机制的阐释; 植物-土壤δ¹⁵N值可作为评估土壤氮素有效性和生态系统“氮饱和”状态的潜在指标。     

南亚热带森林土壤碳库稳定性与碳库管理指数对模拟酸雨的响应

通过对土壤总有机碳(SOC)、易氧化有机碳(ROC_(333)、ROC_(167)、ROC_(33))、颗粒有机碳(POC)、微生物量碳(SMBC)、溶解性有机碳(DOC)的测定,探讨模拟酸雨(pH 3.0、pH 3.5、pH 4.0、对照CK)对鼎湖山三个不同演替阶段森林(季风常绿阔叶林、针阔混交林、马尾松针叶林)土壤碳库稳定性及碳库管理指数的影响。结果表明:模拟酸雨增加了总有机碳的含量和各组分活性有机碳的含量(P0.05),但酸雨在一定程度上抑制了土壤中微生物量与活性。土壤中各组分活性有机碳与总有机碳呈显著相关,其中ROC_(333)和POC的含量与SOC关系最为密切,相关系数分别为0.853、0.846;碳库管理指数(CMI)结果表明,碳库活度(L)及碳库活度指数(LI)随森林的正向演替有下降的趋势,CPI与CMI呈现相反的趋势。在土壤有机碳及部分活性碳组分增加,碳库活性降低的前提下,土壤碳库稳定性增加。从各项指标的变化幅度可以得出:南亚热带森林土壤随森林群落正向演替而对模拟酸雨响应有更加敏感的趋势,各指标间的敏感性表现为CMIR_(333)POCSMBCR_(167)R_(33)LIDOCCPISOC。     

模拟酸雨对鼎湖山季风常绿阔叶林土壤呼吸的初期影响

通过在鼎湖山季风常绿阔叶林(季风林)进行野外模拟酸雨试验,对不同酸雨强度处理下的林地土壤呼吸速率进行原位测定,探讨酸雨对南亚热带森林土壤呼吸的初期影响。结果表明:在两年的测定周期内,4个酸雨水平:CK(pH值4.5左右的天然湖水)、T1(pH值4.0)、T2(pH值3.5)和T3(pH值3.0)处理下的年平均土壤呼吸速率分别为(3.07±0.08)、(3.06±0.17)、(2.78±0.29)和(2.56±0.08)μmol·m~(-2)·s~(-1),其中T3处理显著低于CK和T1处理(P0.05),说明模拟酸雨抑制了季风林土壤呼吸。这种抑制作用大体上随处理时间的延长而逐渐显著,处理间的差异只在测定周期的第二年达到显著水平,且抑制作用的差异显著性只出现在湿季(P0.05)。模拟酸雨对土壤呼吸的抑制作用可能与其胁迫下土壤酸化而导致土壤微生物异养呼吸及凋落物CO_2释放量下降有关。表现为模拟酸雨导致土壤pH值降低,使得土壤酸化加剧;降低了土壤微生物量碳、氮含量,抑制了微生物活性;提高了凋落物质量残留率,抑制了凋落物分解。还与土壤呼吸结果相对应,上述指标对模拟酸雨的响应也大体上随处理时间的延长而逐渐显著。另外,土壤呼吸温度敏感系数Q_(10)值随处理pH值降低有下降的趋势,表明酸雨处理在一定程度上降低了土壤呼吸的温度敏感性。     

土壤有机碳形成机制的探索历程

土壤有机碳(SOC)是生态系统的重要资产,在全球碳平衡中发挥着关键的作用。2015年巴黎气候会议以来,促进SOC在陆地生态系统中的积累受到特别重视,被认为是有效减缓大气CO2浓度上升的最重要地表措施。从服务于这个目标出发,对过去几十年全球在探索SOC形成机制上的历程进行了回顾和总结,从弄清SOC全球分布规律,阐明样地以下尺度的SOC循环过程及其相应的物理、化学与生物机理,到样地及以上尺度的土壤固碳机制,最后给出了成熟森林SOC积累机制的实例。SOC形成机制的探索历程就是寻求为促进土壤固碳提供理论指导的过程。     

自然增温对南亚热带森林土壤微生物群落与有机碳代谢功能基因的影响

基于海拔高度下降气温上升的关系,将模拟的生态系统(含植物和土壤)从高海拔整体移位至低海拔地区,实现自然增温的效果。通过对自然增温条件下土壤环境因子及其相关理化性质的动态监测,结合磷脂脂肪酸分析与宏基因组学方法,测定土壤微生物群落结构以及与土壤有机碳分解相关基因丰度,探究自然增温对鼎湖山南亚热带山地常绿阔叶林土壤有机碳代谢的影响及其微生物学机制。结果表明:(1)增温处理显著改变了0—10 cm土壤温度与湿度:2016—2018年间土壤温度显著上升2.48℃,湿度显著下降23.93%。(2)增温处理下,干季土壤有机碳含量与湿季土壤硝态氮含量显著降低,其他土壤理化因子无显著变化。(3)增温处理下,干季和湿季土壤微生物群落结构发生改变,且湿季变化显著。土壤湿度是影响干季和湿季土壤微生物群落结构变化的主要因子,解释了干季50.2%的变异度与湿季79.2%的变异度。(4)宏基因组结果表示:增温抑制了干季山地常绿阔叶林土壤有机碳代谢基因丰度,增强了湿季山地常绿阔叶林土壤有机碳代谢基因丰度。以上结果表明,增温通过改变土壤微生物生物量和群落结构以及有机碳代谢相关功能基因的丰度,最终影响南亚热带山地常绿阔...