Effects of forest gap size on initial decomposition of twig litter in the subalpine forest of western Sichuan,China

林窗调控的土壤水热环境和分解者群落结构可能深刻影响凋落物分解过程, 已有的研究结果具有不确定性。为了解高海拔森林林窗面积对凋落枝分解的影响, 采用凋落物分解袋法, 于2012-2016年冬季和生长季节, 研究了川西亚高山森林255-290 m ²(FG1)、153-176 m ²(FG2)、38-46 m ²(FG3) 3种面积林窗和林下对岷江冷杉(Abies faxoniana)凋落枝质量损失的影响。结果显示: 林窗面积大小显著改变了林窗和林下的雪被厚度、温度和冻融循环频次; 雪被厚度和温度以FG1林窗最高, 林下最低; FG1、FG2、FG3林窗和林下枝条分解4年后的质量残留率分别为59.9%、59.5%、62.1%和55.3%, 分解系数k值分别为0.127、0.131、0.120和0.135, 95%分解时间分别为23.6、22.7、25.0和22.2 a; 与林下相比, 林窗显著增加了第一年和第二年生长季节的质量损失速率, 降低了第一年和第四年冬季的枝条质量损失速率; 林窗大小对质量损失速率的影响随分解时期变化差异明显, 质量损失速率在第一年和第三年冬季随林窗面积增大而增大, 在第三年生长季节随林窗面积增大而降低; 枝条质量损失的比例在第一年最高, 随林窗面积增加而增加, 且冬季高于生长季节。综上所述, 林窗环境变化深刻影响亚高山森林凋落枝分解, 但这种影响随林窗面积和分解时间有所差异。     

Short-term responses of winter soil respiration to snow removal in a Picea asperata forest of western Sichuan

Aims Seasonal snow cover is one of the most important factors that control winter soil respiration in the cold biomes. The warming-induced decreases in snowpack could affect winter soil respiration of subalpine forests. The aim of this study was to explore the effects of snow removal on winter soil respiration in a Picea asperata forest.Methods A snow removal experiment was conducted in a P. asperata forest stand in western Sichuan during the winter of 2015/2016. The snow removal treatment was implemented using wooden roof method. Soil temperatures, snow depth and soil respiration rate were simultaneously measured in plots of snow removal and controls during the experimental period.Important findings Compared to the control, snow removal increased the fluctuations of soil temperatures. The average daily temperature of the soil surface and that at 5 cm depth were 1.12 °C and 0.34 °C lower, respectively, and the numbers of freeze-thaw cycles of the soil surface and that at 5 cm depth were increased by 39 and 12, respectively, in plots of snow removal than in the controls. The average rate of winter soil respiration and CO₂ efflux were 0.52 μmol·m^-2·s^-1 and 88.44 g·m^-2, respectively. On average, snow removal reduced soil respiration rate by 21.02% and CO₂ efflux by 25.99%, respectively. More importantly, the snow effect mainly occurred in the early winter. The winter soil respiration rate had a significant exponential relationship with soil temperature. However, snow removal significantly reduced temperature sensitivity of the winter soil respiration. Our results suggest that seasonal snow reduction associated with climate change could inhibit winter soil respiration in the subalpine forests of western Sichuan, with significant implications for the carbon dynamics of the subalpine forests.     

三种园林植物对夜间光照的响应与适应特征

光污染是城市生态系统中重要的污染类型,目前的研究集中在光污染对人类健康、昆虫生活史、生活习性、活动规律等方面,对植物生理生态的效应研究则较少。以凤仙花(Impatiens balsamina)、小叶栀子(Gardenia jasminoides)、夏菊(Dendranthema morifolium)为研究对象,研究白光LED灯从每天18:00—24:00照光(T1处理)、每天18:00—次日8:00照光(T2处理)以及自然光周期(CK)等3种光环境条件下,3种植物生物量积累与分配、开花特征、色素含量、碳氮含量及其比值(C/N比)、抗氧化酶等方面的响应与适应特征。结果表明,T1和T2处理增加了凤仙花的生物量(分别为CK的1.4和1.9倍),降低了叶片和茎的N含量,增加了叶片的C/N比(分别为CK的1.2和1.9倍),降低了叶片的色素含量;T1处理延迟了凤仙花的花期,T2处理条件下凤仙花不开花。T1和T2处理虽然没有影响小叶栀子的花期,但增加了花的数量,减小了花的平均重量,花的C/N比显著增加(T2处理为CK的1.3倍);T2处理降低了小叶栀子叶片的叶绿素a、b及总叶绿素含量,增加了丙二醛的含量(T2处理为CK的1.7倍)。夏菊的生物量及生理特征受到T1和T2处理的影响最小,但T1和T2处理均抑制了夏菊开花。这些结果表明凤仙花和夏菊开花对光污染引起光周期的变化比较敏感,凤仙花的生长和养分特征也受到夜间光照的显著影响,光污染对小叶栀子的叶片造成了显著伤害。总的来讲,与T2相比,T1处理对3种植物的负面影响较小,在城市照明的管理过程中,可以根据需要缩短夜间光照的时间,既可以节约能源,又可以减小对植物生理生态的负面影响。     

萘对川西亚高山森林土壤微生物量、丰度和磷脂脂肪酸的影响

萘作为土壤动物化学抑制剂已在土壤动物生态功能的研究中广泛使用,但其非目标效应使其应用仍存在很大的不确定性。为了解在亚高山森林土壤应用萘抑制土壤动物群落的非目标效应,以川西亚高山森林土壤为研究对象,采用微缩实验研究了土壤微生物生物量、丰度和磷脂脂肪酸对萘胁迫的短期响应。结果表明,萘处理和对照的土壤微生物生物量碳(MBC)、真菌丰度以及细菌、真菌、革兰氏阳性菌(G~+)和革兰氏阴性菌(G~-)PLFAs含量在整个培养期间表现为降低的变化趋势,二者的土壤微生物生物量碳和G~+PLFAs含量以培养52d最低,细菌、真菌和G~-PLFAs含量以培养的45d最低。萘处理和对照的微生物生物量氮(MBN)含量表现出先升高后降低的动态,微生物生物量碳氮比(MBC/MBN)则表现为相反趋势。对照的真菌/细菌PLFAs比值呈现先升高后降低的动态,以培养的17d最高,但萘处理的真菌/细菌PLFAs比值无明显变化规律;萘处理的G~+/G~-PLFAs比值表现为降低的变化趋势,对照的G~+/G~-PLFAs比值表现为先降低后升高的趋势。萘处理仅显著影响了G~+/G~-PLFAs比值,但萘处理和采样时间的交互作用显著影响MBC/MBN、细菌丰度、真菌/细菌丰度比以及细菌、真菌的PLFAs含量、真菌/细菌PLFAs比值、G~+/G~-PLFAs比值。萘作为土壤动物抑制剂对川西亚高山森林土壤微生物群落的非目标效应具有时间变异性。     

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/高山森林土壤线虫多样性

为了解青藏高原东缘亚高山/高山森林土壤线虫多样性,于2015年7月以该地区岷江冷杉原始林、混交林和次生林为研究对象,采用淘洗-过筛-蔗糖离心的方法分离土壤线虫,研究了3个海拔森林土壤线虫群落的组成与结构特征.结果表明: 共捕获线虫37950条,隶属于20科27属,平均为4217 条·100 g^-1干土,原始林以丝尾垫刃属为优势属,混交林和次生林以丝尾垫刃属和拟盘旋属为优势属,且优势属个体数量受林型的影响显著.原始林和次生林的优势营养类群为食真菌线虫,混交林则为食细菌线虫.土壤线虫c-p (colonizer-persister)类群c-p 1、c-p 2、 c-p 3和c-p 4数量分别占总数的6.1%、51.1%、30.0%和12.7%.3个海拔森林土壤线虫的自由生活线虫成熟度指数(MI)、总成熟度指数(∑MI)和植物寄生线虫成熟度指数(PPI)随海拔增加而逐渐降低.土壤线虫通路指数(NCR)在混交林高于0.5,在原始林和次生林低于0.5.林型显著影响了土壤线虫成熟度和NCR指数,但林型、土层及二者的交互作用对多样性指数影响不显著.川西亚高山/高山不同森林土壤线虫的组成、营养结构和能流通道存在明显差异,为深入理解土壤线虫在该区森林土壤生态过程中的作用提供了参考.     

萘对川西亚高山森林土壤呼吸、可溶性有机质和微生物生物量的影响

通过原位控制试验,研究了萘对川西亚高山森林土壤动物抑制效率、土壤呼吸、可溶性有机质和微生物生物量的影响.结果表明:萘施用显著抑制了大型和中小型土壤节肢动物的个体密度和类群数量,个体密度分别下降76.3%~78.5%和83.3%~84.8%,类群数量分别降低48.3%~56.1%和45.8%~58.3%.萘处理与对照的土壤呼吸速率季节动态呈单峰曲线,分别以2月和8月为最低值和最高值,而且未受萘施用的显著影响.与对照相比,萘处理显著降低了8月和10月土壤可溶性碳和可溶性氮含量,以及4月和8月微生物生物量碳,增加了4月的微生物生物量碳氮比.萘处理和采样时间的交互作用显著影响了微生物生物量碳和微生物生物量氮,但对土壤动物个体密度和类群数量以及可溶性碳含量影响不显著.总体上,萘作为抑制剂,在川西亚高山森林土壤能够有效地抑制土壤动物节肢动物,且并未显著影响土壤呼吸,但对土壤碳氮组分造成了不同程度的影响.     

鸳鸯茉莉花色变化过程中的生理生化特性研究

以3年生鸳鸯茉莉(Brunfelsia acuminata Benth.)5个不同花期(花蕾期、初开期、全开期、过渡期、末花期)的花瓣为试材,研究其开花过程中花瓣的色度值、类黄酮、类胡萝卜素、花色苷含量、细胞p H值以及相关酶活性的变化,并分析各指标之间的相关性。结果显示,除全开期外,其它4个时期各色度值变化不明显,初开期、全开期和过渡期,明亮参数L值逐渐增大,红绿参数a值、黄蓝参数b值和彩度C值急剧降低;类黄酮含量在过渡期最低,其它阶段无显著差异;类胡萝卜素含量变化呈上升-下降-稳定的趋势,全开期达到最高;花色苷含量则随开花进程不断下降,花蕾期最高;花蕾期、初开期、全开期的SOD活性变化不显著,过渡期时显著升高,末花期又迅速回落到最低值;POD活性不断上升,末花期为花蕾期的28.73倍;CAT活性前期变化不显著,末花期时有一定幅度的升高;花瓣色度各指标、花色苷含量、上述酶的活性、p H值等几个参数间均存在极显著相关性,但SOD活性、类胡萝卜素、类黄酮与所有参数的相关性均不显著。研究结果表明花色苷是影响鸳鸯茉莉花色变化的决定性代谢产物,POD和CAT活性是调节花色苷降解速率的主要抗氧化酶。     

海拔对高山峡谷区土壤微生物生物量和酶活性的影响

为了解土壤微生物生物量和酶活性随海拔的变化特征,以川西海拔1563 m到3994 m的高山峡谷区的干旱河谷、干旱河谷-山地森林交错带、亚高山针叶林、高山森林和高山草甸土壤为研究对象,采用原位培养法研究了5种不同海拔生态系统中有机层(0～15 cm)和矿质层(15～30 cm)土壤微生物生物量碳氮、土壤蔗糖酶、脲酶及酸性磷酸酶活性的变化.结果表明:有机层土壤中微生物生物量碳氮和3种土壤酶活性呈现出先增加后减少再增加的变化特征,从2158 m开始不断增加,到3028 m左右达到峰值后减少,在3593 m出现最小值后,逆势增加直到3994 m后再次减少;矿质层土壤的微生物生物量碳氮和3种土壤酶活性表现为亚高山针叶林(3028 m)>高山草甸(3994 m)>干旱河谷-山地森林交错带(2158 m)>高山森林(3593 m)>干旱河谷(1563 m).各海拔梯度土壤有机层的微生物生物量和酶活性显著高于矿质层.高山峡谷区土壤微生物生物量与土壤酶活性呈极显著正相关.土壤微生物生物量和土壤酶与土壤含水量、有机碳和全氮呈极显著正相关,土壤蔗糖酶与土壤全磷含量呈极显著正相关,土壤酸性磷酸酶与土壤全磷和土壤温度呈极显著正相关.可见,高山峡谷区海拔变化引起的植被和其他环境因子的变化显著影响了土壤生化特性.     

萘对川西亚高山森林土壤呼吸、养分和酶活性的影响

萘作为土壤动物化学抑制剂已在土壤动物生态功能的研究中广泛使用,但其非目标效应使其应用仍存在很大的不确定性.为了了解在亚高山森林土壤应用萘抑制土壤动物群落是否存在非目标效应,以青藏高原东缘的川西亚高山森林土壤为研究对象,采用微缩试验研究了萘对土壤呼吸速率、养分含量和酶活性的短期影响.结果表明: 萘处理显著抑制了培养0～10 d的土壤呼吸速率,随后(24～52 d)表现出明显的促进作用.萘处理显著影响了土壤铵态氮和硝态氮含量的动态变化,萘处理铵态氮和硝态氮含量分别以培养的3和17 d最高,对照则以培养的45 d和结束时的52 d最高.萘处理土壤可溶性碳含量在培养3 d急剧增加后迅速降低,对照则略有升高后降低,而萘处理和对照的可溶性氮含量均表现为先升高后降低.萘处理和对照的土壤酶活性均具相似的动态规律,两者的脲酶、硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性分别在培养45、38和10 d至最高.萘处理和采样时间的交互作用显著影响了土壤呼吸速率,以及土壤铵态氮、硝态氮和可溶性氮含量,但对可溶性碳含量、蔗糖酶、硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性的影响不显著.萘作为驱虫剂的非目标效应可能在短期内对川西亚高山森林土壤的氮循环过程产生强烈的影响.