氮磷添加对杉木林土壤碳氮矿化速率及酶动力学特征的影响

以江西杉木林红壤为研究对象,开展野外长期氮(N)、磷(P)添加控制试验,设置对照(CK)、N(50kg N hm~(-2)a~(-1))、P(50kg P hm~(-2)a~(-1))、NP(50kg N hm~(-2)a~(-1)+50kg P hm~(-2)a~(-1))处理,分析N、P添加对土壤碳矿化速率(C_(min))、氮矿化速率(N_(min))和相关的β-1,4-葡萄糖苷酶(βG)和β-1,4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶(NAG)动力学参数的影响。结果表明:(1)N添加明显降低了C_(min)和N_(min),比CK分别减少了25%和18%;N添加减小了NAG的潜在最大酶活性(V_(max))、半饱和常数(K_m)、催化效率(V_(max)/K_m),但差异不显著(P0.05);N添加显著增加了βG的V_(max)、K_m,但对V_(max)/K_m有抑制作用。(2)P输入(P、NP)较CK使NAG的V_(max)、K_m减小26%—60%;NP同时添加明显提高βG和NAG的V_(max)/K_m(P0.05),但P输入(P、NP)对C_(min)和N_(min)影响不显著(P0.05)。(3)C_(min)与土壤溶解性有机碳正相关,N_(min)与pH显著正相关,与土壤NH_4~+-N、NO_3~--N显著负相关;βG和NAG的V_(max)/K_m均与NH_4~+-N、NO_3~--N负相关(P0.05),K_m均与NH_4~+-N、NO_3~--N正相关(P0.05)。βG的V_(max)与NH_4~+-N、NO_3~--N正相关(P0.05),NAG的V_(max)与有机碳、全氮、全磷、有效磷负相关(P0.05)。研究结果表明,在亚热带杉木人工林中,N添加降低土壤pH,增加土壤有效氮含量,抑制βG和NAG的V_(max)/K_m,对土壤C_(min)和N_(min)产生抑制作用;而NP添加增加土壤有效磷含量,增加土壤βG和NAG的V_(max)/K_m。     

石灰岩山地优势种淡竹生物量分配的影响主因研究

该研究在江西省瑞昌市设置9个淡竹林样地,调查和测定了淡竹林密度、淡竹各构件的生物量和总生物量,以及土壤含水率、土层厚度、林下裸岩率、pH、电导率、全氮和全磷等7个土壤环境因子,并对竹林密度、土壤环境因子和淡竹生物量分配指标进行了相关分析和回归分析。结果表明：(1)密度与淡竹蔸比重相关系数r达0.66( P＝0.02<0.05),而与叶比重、枝比重、秆比重、鞭比重、根比重及根冠比均无显著相关关系;土壤环境因子与生物量分配指标有密切相关,环境主成分Z1与叶比重、秆比重及蔸比重均显著相关(P<0.05),Z2与鞭比重显著相关(P＝0.034<0.05)。(2)密度与土壤环境因子密切相关(P<0.05),控制土壤环境因子的偏相关分析显示密度与淡竹生物量分配不显著相关( P>0.05),而控制密度时,土壤环境因子与淡竹生物量分配仍有显著相关关系(P<0.05);逐步回归分析也验证了偏相关分析的结果,密度被排除出回归方程。分析认为,土壤含水率、土层厚度及土壤养分等环境因子是影响石灰岩山地优势种淡竹生物量分配的主因,密度对生物量分配的影响实为土壤环境因子的间接作用。该研究结果为石灰岩地区植被恢复提供了理论支撑。     

厚壁毛竹快速高生长期竹秆ATP酶超微细胞化学定位

采用电镜细胞化学技术对厚壁毛竹(Phyllostachys edulis ‘Pachyloen’)快速高生长期竹秆节间的伸长发育过程（包括：分生细胞期、伸长初期、快速伸长期和成熟期四个阶段）进行ATP酶超微细胞化学定位,以揭示竹秆节间快速伸长的细胞学基础。结果表明：分生细胞期,细胞质膜、核膜、细胞器膜系统上等均有很强的ATP酶活性。伸长初期,节间上部基本组织细胞质膜上ATP酶活性较强,且短细胞质膜上的ATP酶活性更强,节间基部各细胞均未观察到ATP酶活性。快速伸长期,节间基部基本组织ATP酶活性较节间上部高,细胞质膜、运输小泡膜、胞间隙及胞间连丝上均有ATP酶活性。成熟期,仅节间上部基本组织质膜上有较弱的ATP酶活性。ATP酶在节间伸长过程中主要参与新细胞壁物质的分泌和共质体运输,促进新细胞壁的形成,晶体和淀粉粒体外膜上ATP酶活性的存在表明其具有贮存物质的作用。节隔缺失节的节间基部未观察到ATP酶活性,节部韧皮结细胞ATP酶活性较高,节隔的缺失引起节部与节间与物质运输有关结构的变化,进而影响节间伸长生长。     

毛竹的异质性空间点格局分析

毛竹是一种重要的经济用材,研究其空间分布格局有益于对其空间发生进行预测。选取了一块空间肥量分布不均的毛竹样地,使用异质性空间点格局分析方法对毛竹的空间分布进行了研究,结果发现毛竹在给定的距离尺度下呈现出显著的泊松分布,而并不是聚集分布。同时选用二元二次方程拟合观察的数据,发现对毛竹强度的拟合优度较高。研究揭示出异质性空间环境中毛竹的分布特点,潜在地表明土壤肥量的空间分布对毛竹空间分布的影响,对毛竹的集约化经营具有重要的指导意义;同时,鉴于国内生态研究中较少采用异质性空间点格局分析方法,研究对于推动这种方法在国内生态学研究中的普及还具有一定的参考价值。     

厚壁毛竹光合作用对CO_2浓度倍增的短期响应

采用Li-6400P光合测定仪对比测定了大气CO2浓度和短期CO2浓度倍增下不同季节厚壁毛竹的光合特性,结果表明:CO2浓度加倍促使最大净光合速率、净光合速率、水分利用率、光合量子效率和光饱和点升高,年平均增幅分别为62.79%、48.74%、94.41%、8.70%和16.67%;CO2浓度加倍促使蒸腾速率、暗呼吸速率和光补偿点下降,年平均降幅分别为17.60%、37.25%和40.50%。不同季节厚壁毛竹光合生理特性参数在CO2浓度加倍后的增加幅度或降低幅度与叶片生理活性和气候变化密切相关。CO2浓度的倍增并未明显改变厚壁毛竹光合特性的季节变化规律,除光补偿点外,其它光合参数的季节大小顺序仍与大气CO2浓度下的相同。厚壁毛竹光合作用对短期CO2浓度升高的响应特征与C3植物光合作用对短期CO2浓度升高响应的普遍规律相符。     

栖息地永久性破坏的比例对物种多度稳定值影响的迭代算法

为了分析栖息地破坏程度对集合群落中物种多度稳定值的影响,基于Tilman等[1, 2]提出的多物种竞争的集合群落模型,设计了一种通用的迭代算法用以分析栖息地永久性破坏的比例对物种多度稳定值的影响。针对Tilman等[2]提出的物种多度与其扩散能力或者与其竞争能力相互关系的四种模型,也即：（1）物种竞争力越强则其多度稳定值越大,所有物种死亡率相同;（2）所有物种不论竞争力如何,其多度稳定值相同、死亡率也相同;（3）物种竞争力越弱则其多度稳定值越大,所有物种死亡率相同;（4）物种多度的稳定值相同,但物种竞争力越弱其死亡率越高。先前的研究已经阐明了在前2种模型中栖息地永久性破坏的比例对物种多度稳定值的影响;而对于模型3,因为其数学表达式较为复杂,先前的研究者不得不使用模型3的简化式来考察栖息地永久性破坏的比例对物种多度稳定值的影响;而对于模型4,由于其数学表达式更为复杂,栖息地永久性破坏的比例对物种多度稳定值的影响未能被以往的研究所阐明。本文所使用的迭代算法可以阐明四种模型中任何一种模型条件下栖息地永久性破坏的比例对物种多度稳定值的影响。我们发现对于模型1和2迭代算法所得到的物种多度稳定值与通过数学解析式分析的结果完全一致,同时通过使用迭代算法还阐明了模型4中栖息地永久性破坏的比例对物种多度稳定值的影响。假设栖息地永久性破坏的比例达到了能够导致第s个物种灭绝的水平,起初幸存物种竞争力的排序为s 1 ~ s 3 ~ s 5 ~ … ~ s 6 ~ s 4 ~ s 2,但是随着栖息地永久性破坏的比例不断增大,当其快达到（但还未达到）能够导致第s 1个物种灭绝的水平,物种竞争力的排序将变为s 2 ~ s 4 ~ s 6 ~ … ~ s 5 ~ s 3 ~ s 1。模型4中栖息地永久性破坏的比例对物种多度稳定值的影响与模型2中栖息地永久性破坏程度对物种多度稳定值的影响几乎一致,唯一不同是模型2中所有物种栖息地稳定值的曲线有一个共同的交点,而模型4中所有物种栖息地稳定值的曲线交点不唯一。此外,还使用迭代算法考对比了模型3原始数学表达式和简化式两种情况下栖息地永久性破坏的比例对物种多度稳定值的影响,发现结果略有不同。     

石灰岩山地淡竹林演替序列的群落物种多度分布格局

利用断棍模型(BSM)、生态位优先占领模型(NPM)、优势优先模型(DPM)、随机分配模型(RAM)和生态位重叠模型(ONM),对石灰岩山地淡竹林演替序列3类群落15个样地的种 多度关系进行拟合,并利用卡方(x²)和赤池信息量准则(AIC)检验.结果表明: 淡竹纯林、竹阔混交林和阔叶林最优物种多度分布格局模型分别为：DPM(x²=35.86,AIC=-69.77)、NPM(x²=1.60,AIC=-94.68)和NPM(x²=0.35,AIC=-364.61);BSM对混交林和阔叶林的拟合效果较好,对淡竹纯林的拟合欠佳;RAM和ONM对3类群落的拟合均不能接受;在淡竹纯林向阔叶林演替过程中,物种数逐渐增加,多度分布均匀,物种多度分布格局由DPM向NPM转变.由生境过滤作用主导转换成种间竞争作用主导是淡竹林演替序列物种多度格局变化的主要原因.采用多种模型和检验方法综合分析群落演替内、外因素变化,将有助于深入理解群落演替的生态过程.     

竹子扩张生态学研究:过程、后效与机制

竹子是竹亚科植物的总称,在人类文化与经济活动中扮演着重要角色,然而竹子也会向其邻近的生态系统不断入侵扩张,引发一系列生态环境问题。该综述试图从竹子扩张过程、扩张后效、扩张机制等方面,总结竹子扩张生态学方面取得的研究进展,以期为生态系统保护提供参考。综述认为:(1)竹子扩张过程主要包括地下渗透、地上成竹、竞争排斥和优势维持4个阶段;(2)竹子扩张不同程度地会影响邻近生态系统的群落组成与结构、生物多样性、土壤性质、生态过程与功能,并造成生态景观的破坏;(3)竹子扩张既与其生长快速、繁殖力强、形态多样、集团协同等内禀优势有关,也与邻近生态系统可入侵性有关;竹子可通过遮光、机械损伤、凋落物抑制、养分竞争与化感作用等直接或间接的竞争方式排斥其他植物,且自然或人类干扰有利于竹子扩张。因此,竹子扩张机制符合"内禀优势-资源机遇-干扰促进"的生物入侵假说。建议在未来环境变化背景下,加强竹子对环境变化的响应与适应、竹林-阔(针)叶林界面特征、竹子扩张过程与格局、扩张生态效应评价、竹子扩张防控与合理利用等领域的研究。     

大岗山毛竹林与常绿阔叶林碳储量及分配格局

基于固定样地,对江西大岗山毛竹林与常绿阔叶林生态系统碳储量及分配格局进行了研究.结果表明:毛竹各器官碳含量介于42.22%～47.53%,其大小顺序依次为秆(47.53%)＞枝(46.49%)＞鞭(46.10%)＞根(45.30%)＞叶(42.22%).丝栗栲不同器官碳含量介于43.09%～45.53%,其干、叶、枝、...     

常绿阔叶林植物叶片N、P化学计量特征对毛竹扩张的响应

为从生态化学计量内平衡角度解释常绿阔叶林不同层次植物对毛竹(Phyllostachys edulis)扩张的生存响应差异性,该研究采用空间代替时间的方法,在江西井冈山国家级自然保护区沿毛竹扩张方向选取典型毛竹-常绿阔叶林界面,依次设置毛竹林、竹阔混交林和常绿阔叶林样地,比较分析了毛竹扩张方向上样地内不同乔木层、灌木层、草本层植物叶片及土壤N、P含量及比例。结果表明:(1)从毛竹林到阔叶林,土壤N含量上升,P含量下降,N:P上升(P<0.05); 乔木层树种 [红楠(Machilus thunbergii)、赤杨叶(Alniphyllum fortunei)及交让木(Daphniphyllum macropodum)]叶片P含量下降,N:P上升(P<0.05); 除灌木层的红果山胡椒(Lindera erythrocarpa)外,各林分中的灌木层和草本层植物N、P含量及比例变化较小。(2)土壤N:P与乔木层、草本层和灌木层植物叶片N:P分布呈显著正相关、负相关与不相关。(3)在各林分中,毛竹叶片N、P含量及比例较稳定。综上认为,毛竹通过改变土壤N、P化学计量特征进行扩张,引起植物体N、P元素化学计量特征发生变化。灌木及草本植物受土壤异质性影响较小,但是乔木层植物N、P元素化学计量特征却因此失衡,这可能是阔叶林乔木层树种存亡受威胁的重要原因。