四川巴郎山齿果酸模叶片氮素及其分配的海拔响应

在卧龙自然保护区, 按海拔梯度选择了齿果酸模(Rumex dentatus)的4个分布地点(2350、2700、3150和3530 m), 对各研究地点的齿果酸模进行了叶片光合、扩散导度、叶片碳稳定同位素组成(δ¹³C)、氮素含量、光合氮利用效率(PNUE)、比叶面积(SLA))等参数的测量, 以期揭示该植物叶片氮素、氮素分配情况及其他生理生态参数随海拔的响应趋势, 进而明确氮素及其分配在齿果酸模响应和适应海拔梯度环境的生物学过程中的作用。结果表明: 随着海拔的升高, 齿果酸模的叶片单位面积氮含量(N_area)随之增加, 进而光合能力随之增加。随着海拔升高而增加的扩散导度也在一定程度上促进了这一趋势, 这可能是落叶草本植物对于高海拔低温所导致的叶寿命缩短的适应结果。沿着海拔梯度, 植物叶片氮素和扩散导度均通过羧化位点与外界CO₂分压比(P_c/P_a)而间接影响叶片δ¹³C值, 且相比之下, 以氮素为基础的羧化能力对于P_c/P_a的作用更大些, 进而导致齿果酸模叶片δ¹³C随海拔增加; 随着海拔的升高, 齿果酸模叶片将更多的氮素用于防御性结构组织的建设, 这也是SLA和PNUE降低的主要原因; 在光合系统内部, 随着海拔的升高, 植物光合组织增加了用于捕光系统氮素的比例, 使得植物可以更好地利用随海拔升高而增强的光照资源, 进而促进了光合能力的增加。可见, 氮素及其在叶片各系统间(尤其是在光合系统与非光合系统间)的分配方式是齿果酸模适应和响应海拔梯度环境的关键。     

氮添加对三峡库区马尾松-栓皮栎混交林土壤微生物生物量和酶活性的影响

选择三峡库区的马尾松-栓皮栎混交林,分析不同浓度氮添加(0、30、60、90 kg N·hm^-2 ·a^-1)对土壤微生物生物量、酶活性和养分含量的影响,为在大气氮沉降持续增加的背景下预测该地区森林土壤碳动态提供科学依据。结果表明: 各氮添加处理下土壤有机碳、全氮和微生物生物量碳、氮、磷均显著提高,土壤pH值下降,全磷含量无显著变化。氮添加提高了各季节土壤中β-1-4葡萄糖苷酶、纤维二糖水解酶、酸性磷酸酶、N-乙酰氨基葡萄糖苷酶和过氧化物酶的活性,但抑制了多酚氧化酶的活性。土壤氧化酶活性存在显著的季节差异,其中过氧化物酶活性在5月、8月较高,多酚氧化酶活性在8月最高。土壤酶活性与土壤含水量、养分含量及微生物生物量碳、氮、磷存在显著的相关性,酶活性变化是多因子综合作用的结果。冗余分析表明,全氮和微生物生物量碳是驱动土壤酶活性的主要环境因子。氮沉降的持续增加会导致土壤酸化,同时也促进了当地马尾松-栓皮栎混交林土壤有机碳的周转和养分循环。     

海拔梯度对巴郎山奇花柳叶片δ13C的影响

2010年在四川卧龙自然保护区选择海拔为2350、2700、3150和3530 m的4个分布地点,研究了巴郎山海拔梯度对奇花柳叶片13C、光合、CO2扩散导度、氮含量、光合氮利用效率( PNUE)和比叶面积(SLA)的影响.结果表明:随着海拔的升高,目标树种叶片氮含量(尤其是单位面积氮含量)及PNUE增加,叶片δ13C值也随之显著增加,且海拔每升高1000 m,δ13C增加1.4‰;CO2扩散导度(气孔导度和叶肉细胞导度)的增加,在一定程度上阻碍了叶片δ13C值随海拔升高,但不足以改变δ13C值随海拔升高的趋势;羧化能力是羧化位点与外界CO2分压比( Pc/Pa),甚至δ13C的限制因子.在海拔2350～2700m,奇花柳光合系统内部氮素分配主要受温度的影响,而2700～3530 m的光照作用可能更大.奇花柳的SLA随海拔无显著变化.     

北亚热带马尾松净生产力对气候变化的响应

掌握马尾松生产力与气候变化的关系,特别是在马尾松自然分布的北界研究生产力对气候变化的响应具有重要意义,以马尾松自然分布北界的河南鸡公山国家级自然保护区内的老龄马尾松林作为研究对象,根据河南信阳的马尾松生物量与树高胸径的关系,利用样地调查和年轮宽度推算出过去的30a中的生物量和生产力动态,并用当地的温度、湿度、降水、光照以及帕尔默干旱度指数5项气候因子与生产力做相关分析,在此基础上用多元逐步回归得到了气候因子与生产力的回归方程。结果显示:鸡公山马尾松林生物量从1980年的59.00 t/hm²逐步增加到2009年的254.75 t/hm²,30a中平均年净生产力为6.64 t/hm²;气候分析表明年净生产力与气候因子关系较为密切:上年8月降水、当年2月温度、3月湿度以及10月的光照和温度与生产力正相关,当年5月光照、10月的降水和湿度与生产力负相关,当年2月到9月的PDSI都与生产力正相关,并且在6月的相关系数最高。研究表明,北亚热带的马尾松生产力的年际变化主要是气候因素引起的,受当年生长季的长短和生长季的土壤水分可用性限制,在未来该地区升温增湿的条件下马尾松林的生产力可能会升高。     

高山植物叶片δ13C的海拔响应及其机理

植物 1 3C的分辨研究已成为植物生态学和全球碳循环研究的核心问题之一。植物 1 3C的分辨是环境和生物因子共同作用的综合结果 ,海拔梯度变化不仅可以造成植物生存环境的变化 ,而且还可以造成植物形态和生理特征的变化 ,因此 ,高山植物 1 3C分辨随海拔的变化为深入揭示植物 1 3C分辨的环境和生物因子的作用机理提供了非常理想的研究条件。在简单介绍植物 1 3C分辨基本理论的基础上 ,对目前国际上高山植物 1 3C分辨的海拔响应研究进行了述评。重点介绍了随海拔变化的大气 1 3C组成、温度、气压、水分等环境因子和植物叶片的气孔导度、羧化效率、氮含量和叶肉细胞导度等生物因子对高山 C3植物 1 3C分辨的影响 ,指出高山植物 1 3C分辨的海拔响应机理仍存在一些不确定性 ,为国内相关研究的开展提供了一定参考     

三峡库区森林植物多样性分析

三峡库区森林资源丰富 ,根据对库区典型样地的调查 ,认为目前三峡库区共有 41个森林群落类型 ,其丰富度、多样性、均匀度指数在群落梯度上呈规律性波动 .其中针叶林中 ,物种丰富度指数在群落梯度上的总体趋势表现为灌木层 >草木层 >乔木层 ;在常绿阔叶林中 ,该趋势为灌木层 >乔木层 >草本层 ;在落叶阔叶林中 ,典型的栎类林 ,其丰富度指数的趋势为灌木层 >草本层和乔木层 ,而在草本层与乔木层间是波动的 ;多样性指数的趋势为乔木层 <灌木层和草本层 ,而在灌木层与草本层间是波动的 ;在其他群落类型中 ,各指数也是波动的 ;另外 ,各指数在海拔梯度上未表现出明显的规律性 ;一方面与库区自然环境差异较大 ,群落的发育状况不同有关 ,另外 ,长期以来库区内强烈的人为干扰活动也是不可忽视的一个因素 .     

三峡库区不同植被类型消落带土壤重金属含量的时空变异

通过测定2009、2015年三峡库区秭归段典型植被(次生灌丛、弃耕地)消落带不同淹水高程(高程145~175 m)和对照高程(175~185 m)土壤重金属含量,揭示其年际时空变异特征,并运用地质累积指数(Igeo)对不同年限不同高程土壤中各类型重金属进行污染评价。结果表明:所测各年限不同高程土壤重金属含量为:铁锰铜(锌)。随水淹年限增加,次生灌丛比弃耕地积累更多的重金属;土壤重金属在低海拔地区的积累过程更加明显,且各水淹高程倾向于积累更多的铜、铁;而对照高程中倾向于积累更多的锌、锰。各植被类型土壤重金属存在迁移:随水位涨落周年增加,次生灌丛消落带各水淹高程的重金属铜、锌含量增加,增幅较2009年分别达41.1%、23.1%、50%、9.3%和28.6%、50.0%、38.6%、56.8%;而弃耕地重金属铜、锌含量减少,下降范围分别达28.3%~48.5%和15.5%~29.9%。通过污染评价可得:在经历7次水位涨落周年后,次生灌丛土壤主要受重金属铜、锌、铁、锰综合性污染;而弃耕地土壤主要受重金属铁、锰复合型污染。     

三峡库区消落带水淹初期地上植被与土壤种子库的关系

采用种子萌发法,研究了三峡库区消落带水淹初期所形成的已淹区段、未淹区段以及留存原有植被的对照样带地表植被与土壤种子库之间的关系。结果表明:三峡库区消落带已淹区段地表植被分属47科71属100种,未淹区段84科163属223种,优势科主要为菊科、豆科、禾本科、蔷薇科、莎草科。地上植被的物种生活型,已淹区段以生长周期短、适应性较强的1年生草本为主,灌木和乔木共占19%;未淹区段中1年生草本占20.45%,多年生草本占36.36%,灌木或藤本占28.18%,乔木占15%;对照样带中1年生草本占23.24%,多年生草本占41.32%,灌木及藤本占32.02%,乔木占17.05%。与对照样带相比,已淹区段地表植被物种多样性指数和丰富度指数都明显降低,未淹区段地表植被却表现出明显增加的趋势,只有Pielou均匀度指数都降低;已淹区段、未淹区段土壤种子库分别具有物种79种和108种,分别比对照样带增加了9种和38种;已淹区段种子库密度为(12667±2225.25)粒/m2、未淹区段为(38013±9796.04)粒/m2、对照样带为(18715±8234.77)粒/m2,与对照样带土壤种子库总密度相比,已淹区段降低了32.32%,未淹区段增加了103.12%,都以草本植物占绝大多数比例,且1年生草本所占比例大于多年生草本所占比例。土壤种子库的生物多样性指数、丰富度指数和均匀度指数与地表植被变化相一致,但变化幅度较小。消落带已淹区段、未淹区段、对照样带地表植被和土壤种子库共同出现的物种数分别为9,40和15种,土壤种子库和地表植被间Sorensen相似性系数分别为0.328,0.241,0.186,表明三峡库区消落带水淹初期区域整体相似系数较低,这与消落带形成时间短有很大的关系。     

生态袋护坡技术在三峡水库消落带植被恢复中应用的可行性研究

通过对三峡水库重庆市巫山县双龙镇和巫峡镇段消落带开展生态袋护坡复绿试验7年后，生态袋上（内）、生态袋堆叠处上方和左侧消落带狗牙根（Cynodon dactylon）的种群密度、表型生长性状、地上和地下生物质量，以及土壤理化性质的测定，探讨以狗牙根为生态袋上的种植植物，将生态袋护坡技术用于三峡水库消落带植被恢复的可行性。结果表明：（1）各试验地生态袋上与其堆叠处上方和左侧消落带的狗牙根种群密度和地上生物质量差异不显著。（2）狗牙根的表型生长性状和根系生物质量因地和在生态袋堆叠处的方位不同而异。在双龙镇试验地，生态袋上比其堆叠处上方消落带上狗牙根的植株长度和节间长度低23.9%和22.6%（P<0.05），除此之外的各项指标差异均不显著；生态袋内0-5 cm土层的根系生物质量比其堆叠处上方消落带增加了75.7%（P<0.05），比其堆叠处左侧消落带降低了11.8%，在5-15 cm各土层降低了91.6%-96.9%（P<0.05），15-20 cm土层的差异不显著。在巫峡镇试验地，生态袋上与其堆叠处上方和左侧消落带的各表型生长性状的差异均不显著；生态袋内各土层的根系生物质量均比其堆叠处上方和左侧消落带增加了20.0%-138.7%。（3）各试验地生态袋内与其堆叠处上方和左侧消落带土壤容重的差异不显著，土壤化学性质因地和在生态袋堆叠处的方位不同而异。在双龙镇试验地，生态袋内的土壤全氮和速效氮含量比其堆叠处上方消落带分别降低了13.6%和40.9%（P<0.05），比其堆叠处左侧消落带分别降低了11.9%和33.0%（P<0.05）；速效钾含量比其堆叠处上方和左侧消落带分别增加了18.3%和34.1%（P<0.05）；除此之外各指标的差异均不显著。在巫峡镇试验地，生态袋内的土壤pH值和全氮含量比其堆叠处上方消落带分别降低了1.4%和27.9%（P<0.05），全钾含量增加了6.1%（P<0.05）；土壤全钾和速效钾含量比生态袋堆叠处左侧消落带分别降低了8.1%和24.9%（P<0.05）；除此之外各指标的差异也不显著。（4）狗牙根种群密度、大多数生长指标和生物质量与土壤理化指标相关不紧密。总体上，生态袋上（内）与其堆叠处上方和左侧消落带的大多数表型生长指标，地上和地下生物质量，以及土壤理化指标的差异不显著。狗牙根耐淹、抗旱、耐贫瘠，根系发达，且穿透力强，能够在生态袋上正常生长；生态袋透水不透土，且具有一定的保肥能力。因此，以狗牙根为生态袋上的种植植物，将生态袋护坡技术用于三峡水库消落带植被恢复具有一定的可行性。     

树木年轮在干扰历史重建中的应用

干扰是影响森林生态系统结构和功能的重要因子,重建森林群落干扰历史可以掌握干扰发生的机制和规律,对森林经营有重要意义。年轮记载了树木逐年的生长历史,利用年轮可以重建不同尺度上干扰的时空格局,具有重建历史长、定年准确和材料容易获得的优点,是森林动态历史研究不可替代的资料。干扰对树木个体的影响可以分为伤害干扰和生长干扰两种类型。不同类型的干扰的特点和对树木的生长影响不同所以重建方法也不同,对树干造成直接伤害的干扰可以利用树干的疤痕重建,如火灾和泥石流等;生长干扰对树木的生长势造成影响,可以通过识别年轮中的生长抑制和释放发生和持续的时间来确定干扰的时间和强度。但是对破坏性的干扰事件要通过群落中个体的建成时间高峰来判断。欧洲和北美地区利用树木年轮重建森林干扰历史的研究已经很广泛,主要包括火灾、虫灾、地质灾害和气象灾害等干扰类型,在中国利用年轮重建群落干扰的研究还处于起步阶段。本文探讨了应用树木年轮重建不同森林干扰事件的方法,总结了不同的重建方法和干扰重建取得的进展,并指出了以后研究的方向,为以后的干扰重建提供了参考。