菌根形成对不同成熟度的森林优势树种磷吸收的影响

研究了不同成熟度的森林中主要优势树种菌根侵染程度、植物养分与根际土壤磷酸酶活性的变化规律, 试图探讨自然生态系统中菌根真菌影响下的磷循环特征。结果表明, 1)土壤磷酸酶活性在土壤有效磷含量低的森林群落高于土壤有效磷含量高的森林群落。季风常绿阔叶林0-10 cm 和10-20 cm 土层的土壤有效磷含量皆低于马尾松林, 该林型非根际土壤的磷酸酶活性(6.66 ± 0.69 molg^–1h^–1)则显著高于马尾松林(3.97 ± 1.05 molg^–1h^–1)。2)磷酸酶活性在根际和非根际土壤中存在差异, 群落中优势树种根际土壤磷酸酶活性高于非根际土壤。3)由于植物缺磷往往表现为成熟叶片磷含量低, 成熟叶片磷含量与根际土壤磷酸酶活性的显著负相关关系(R²=0.5416, P<0.0001)表明, 磷限制可能是诱导磷酸酶产生的驱动力之一。菌根形成对于促进菌根共生体分泌磷酸酶, 缓解土壤磷限制, 提高植物磷吸收效率具有重要作用。     

赤红壤地区森林土壤球囊霉素相关蛋白测定方法

球囊霉素是丛枝菌根真菌菌丝产生的一种糖蛋白,被证明具有改善土壤结构、固定土壤中重金属、保护有机碳等重要的生态功能。球囊霉素目前尚无法纯化,一般通过测定球囊霉素相关蛋白(GRSP)来对其定量。由于GRSP测定方法的非专一性,目前尚无适宜于各种陆地生态系统的标准测定方法。本文针对GRSP测定结果可能受到提取时间、离心力以及测定前再次离心时离心力的大小等因素的影响,设置对比试验,对亚热带赤红壤地区土壤GRSP提取测定,以期获取适合于该地区的GRSP测定方法。结果表明:当提取时离心时间为10 min,10000×g的离心力提取的易提取GRSP(EE-GRSP)是5000×g提取的1.15~1.82倍,但离心力大小对总GRSP(T-GRSP)影响不显著;当提取时离心力为5000×g时,离心时间由10 min延长至15 min能够显著提高EE-GRSP含量;测定之前对上清液再次离心,若使用较大的离心力(≥10000×g),将显著影响GRSP测定值;经过6次连续提取,能够提取T-GRSP理论最大含量的97.7%~99.8%;因此,在亚热带酸性赤红壤森林生态系统中,GRSP的提取建议采用10000×g 10 min的离心力和离心时间组合,测定前对上清液再次离心时,应以≥10000×g的离心力为宜,研究结果为该地区GRSP的标准化测定提供了理论依据。     

鼎湖山南亚热带季风常绿阔叶林C贮量分布

在对1hm 2永久样地调查的基础上结合优势树种C含量的实测值, 对鼎湖山南亚热带季风常绿阔叶林的C贮量及其空间和种群分布特点进行了分析,结果表明 (1)鼎湖山季风常绿阔叶林现存C贮量为89.75t@hm -2 ,其中, 干、枝、叶、根分别占总量的53.09%、25.36%、2.64%和18.31%; (2)数量上小径级个体占有绝对优势,1hm 2样地内 DBH ＜20cm的个体占总数的95%,个体数量随径级的增加而迅速减少,而C贮量的径级分布则大致呈"M"形; (3)根据树木高度分为4个层次,即Ⅰ层( h ≥20m),Ⅱ层(10＜ h ≤20m),Ⅲ层(5< h ≤10m)和Ⅳ层( h ＜5m), 各亚层之间C贮量与该层次的高度呈正相关,占总C贮量的比例依次为53.97%、31.37%、 11.26%和3.40%.在垂直方向上,干、枝、根C贮量变化与总C贮量的变化趋势大体一致 ,叶的C贮量则以Ⅱ层最大; (4)优势种群对季风常绿阔叶林C贮量贡献排序为 锥栗 C astanopsis chinensis＞荷木Schima superba＞黄果厚壳桂Cryptocarya concinna＞厚壳桂 Cryptocarya chinensis＞肖蒲桃Acmena acuminatissima＞黄杞Engelhardtia roxburghi ana＞白颜树Gironniera subaequalis＞臀形果Pygeum topengii＞橄榄Canarium album＞窄叶半枫荷Pterospermum lanceaefolium＞华润楠Machilus chinensis＞鸭脚木Scheffler a octophylla＞韶子Nephelium chryseum.成熟度较高的种群 C贮量较高,起主导作用.     

鼎湖山针阔叶混交林冠层下方CO2通量及其环境响应

精确估算典型森林生态系统冠层下方CO2通量（Fcb）对验证陆地生态系统碳平衡模型具有重要意义。采用开路涡度相关法对鼎湖山针阔叶混交林Fcb进行定位测定,根据1周年数据分析Fcb及其对环境要素的响应特征,结果表明：（1）白天Fcb呈下降趋势表明地表植被全年具有光合能力,但总体上地表植被和土壤表现为CO2排放源;（2）Van’tHoff方程、Arrhenius方程和Lloyd-Taylor方程均可以较好反映土壤温度（Ts）与Fcb的关系,其中仅Lloyd-Talor方程能够反映温度因子敏感性指标Q10随温度的变异性特征;（3）Lloyd-Talor方程模拟的Fcb完全由Ts控制,而连乘模型由Ts和土壤水分（Ms）控制,可以反映水热条件的综合影响,对Fcb具有更强的拟合能力;（4）在Ms较大时连乘模型对Fcb的估算高于Lloyd-Talor方程,反之在干旱时段连乘模型模拟结果低于Lloyd-Talor方程,表明当存在水分胁迫时,Ms可以成为影响Fcb的主导因子;（5）2003年鼎湖山针阔叶混交林Fcb总量（（787.4±296.8）gCm^-2a^-1）比静态箱-气相色谱法测得的土壤呼吸偏低17%。与箱式法相比,涡度相关法通量测定结果普遍存在偏低估算现象。     

南亚热带森林丛枝菌根真菌与土壤结构的关系

研究了南亚热带不同演替阶段森林土壤理化性质、团聚体组成、微生物群落结构以及球囊霉素相关蛋白(GRSP)含量,探讨丛枝菌根真菌(AMF)与土壤结构的关系。结果表明: 1)南亚热带森林土壤养分、大团聚体(粒径>2000 μm)含量、平均重量直径(MWD)、AMF 生物量以及GRSP 含量均随演替而增加。2)不同演替阶段森林土壤团聚体组成的差异主要发生在10—20 cm 土层, 该土层总GRSP 含量、易提取GRSP 占比、AMF 生物量、土壤有机碳(SOC)含量与其MWD具有显著正相关性。3)相关性分析表明, 在南亚热带森林, AMF 生物量与其总GRSP 含量、易提取GRSP 占比、土壤微生物量、SOC 含量具有显著正相关性; 总GRSP 含量、易提取GRSP 占比、AMF 生物量、土壤微生物量、SOC 含 量与其大团聚体含量、MWD 具有显著正相关性, 而与其中、小型团聚体含量具有显著负相关性。以上研究结果表明,AMF 能够通过分泌GRSP、改变土壤微生物群落、促进土壤碳固持等措施影响南亚热带森林土壤结构稳定性。     

亚热带常绿阔叶林冠层附生植物叶片形态结构及生理功能特征的适应性研究

以南亚热带常绿阔叶林林冠层不同部位的4种附生植物:瓜子金(Dischidia chinensis Champ.ex Benth.)、蔓九节(Psychotria serpens L.)、白背瓜馥木(Fissistigma glaucescens (Hance) Merr.)和山萎(Piper hancei Maxim.)为研究对象,比较其叶片解剖结构和光合、蒸腾等生理特性,探讨附生植物叶片形态结构、生理生态功能对冠层不同部位水、热和光资源的适应以及叶片形态结构与生理生态功能的联系.结果表明:着生在冠层上部的两种附生植物瓜子金和蔓九节叶片小而厚(厚度分别为3558±63 μm和217.1±33.1 μm),气孔面积小(分别为185.7±3.7 μm2和225 4±5.2 μm2)且覆盖角质膜,有利于降低蒸腾速率(两者分别为0.17±0.02 mmol H2O和0.34±0.05 mmol H2O),提高水分利用效率WUE(分别为11.35±0.87 μmol CO2/mmolH2O和7.88±1.31 μmol COJmmol H2O),更适应冠层顶部高温、低湿、强光照的生境.这些结构特征却不利于气体交换,会致使瓜子金和蔓九节的光合作用降低(二者最大净光合速率Pmax分别为2.2±0.1 μmol CO2 ·m-2·s-1和3.2±0 4 μmol CO2·m-2·s-1).冠层中下部的白背瓜馥木和山蒌叶片相对较薄(厚度分别为90.8±9.9 μm和114 9±18.2 μm),气孔面积较大(分别为260.6±6.3 μm2和362.5±8.7 μm2),叶肉细胞分化明显,海绵组织排列松散,有利于提高对弱光的利用,增强光合能力(二者Pmax分别为9.5±1.3 μmol CO2·m-2·s-1和7.1±0.8 μmol CO2·m-2·s-1,是瓜子金和蔓九节Pmax的3～4倍),更适应冠层中下部低温、高湿、弱光照环境.这些结构同时会导致白背瓜馥木和山蒌蒸腾速率提高(两者分别为0.67±0.10 mmol H2O和0.74 +0.13 mmol H2O),WUE下降(分别为4.4±1.01μmol CO2/mmol H2O和3.4±0.9 μmol CO2/mmol H2O,仅为瓜子金和蔓九节WUE的30％ -48％).这表明着生在林冠层不同部位的附生植物叶片形态结构特征随着光合有效辐射、温度、湿度等微环境因子的变化表现出显著的差异,并致使各自的生理生态功能发生了相应的适应,是植物适应环境条件的重要表现.     

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。     

中国成熟林植被和土壤固碳速率对气候变化的响应

基于B2气候变化情景数据, 利用大气-植被相互作用模式AVIM2, 模拟预测了1981-2040年中国成熟林植被和土壤固碳速率的时空变化特征及其对气候变化的响应。结果表明, 中国森林区域平均气温从1981年的7.8 ℃增加到2040年的9.0 ℃, 森林区域降水量略有增加。成熟林植被碳总量从8.56 Pg C增加到9.7 Pg C, 植被固碳速率在-0.054-0.076 Pg C·a^-1之间波动, 平均值为0.022 Pg C·a^-1。成熟林土壤碳总量从30.2 Pg C增加到30.72 Pg C, 土壤固碳速率在-0.035-0.072 Pg C·a^-1之间波动, 平均值为0.010 Pg C·a^-1。虽然研究时段内中国植被和土壤固碳总量均没有显著变化趋势, 但区域植被和土壤固碳速率对气候变化的响应具有显著空间差异。未来在气温增幅较大的东北和东南林区, 特别是在东北的长白山林区, 森林植被和土壤固碳速率将大大降低; 而在气温增幅不大的西南林区南部和其他林区, 植被和土壤固碳速率将提高。统计结果表明未来气候变暖不利于成熟林固碳。     

1981~2000年广东省净初级生产力的时空格局

采用Global production efficiency model(GLO-PEM)结果,分析了1981~2000年期间广东省NPP的时空动态,从全省、地区以及地级市3个空间尺度分别讨论了广东省NPP分布格局及动态。并对广东省3种典型森林类型:阔叶林、针叶林和混交林20aNPP的动态进行了分析。结果表明,1981~2000年,广东省平均NPP为(1480±407)g/(m.2a),NPP的年间变化较大。20世纪80年代早期(1980~1985),广东省NPP相对较低,为(1443±57)g/(m.2a),80年代后期(1986~1990)NPP达到最大,为(1534±121)g/(m.2a),90年代前期(1991~1995)有所降低,降至(1460±89)g/(m.2a),90年代后期(1996~2000年)又有一定回升,达到(1484±74)g/(m.2a)。全省NPP分布呈现明显的地域性差异,表现为西南沿海地区>东南沿海地区>内陆地区的趋势,这主要是由3个地区的植被组成、水热条件以及农田的分布状况决定的。根据1981~1985年、1986~1990年、1991~1995年、1996~2000年4个阶段NPP的动态把全省21个地级市划分为3种类型:NPP稳定型,包括韶关、清远、河源等12个市;NPP增长型,包括潮州、揭阳、汕尾、和湛江4个市,分别以59、39、45、46g/m.25a的速率增加;以及NPP下降型,包括佛山、中山、深圳、东莞、珠海5个市,NPP分别以114、113、87、75、75g/m.25a的速率下降,这种下降和土地覆盖/利用方式的改变有密切关系。3种主要森林类型阔叶林、针叶林、混交林20a平均NPP分别为(1391±372)g/(m.2a)、(1364±390)g/(m.2a)和(1704±450)g/(m.2a),其中混交林NPP与阔叶林NPP、针叶林NPP差异显著(P<0.05)。     

鼎湖山针阔叶混交林冠层下方CO2通量及其环境响应

精确估算典型森林生态系统冠层下方CO₂通量（Fcb）对验证陆地生态系统碳平衡模型具有重要意义。采用开路涡度相关法对鼎湖山针阔叶混交林Fcb进行定位测定,根据1周年数据分析Fcb及其对环境要素的响应特征,结果表明：(1) 白天Fcb呈下降趋势表明地表植被全年具有光合能力,但总体上地表植被和土壤表现为CO2排放源;(2) Van’t Hoff方程、Arrhenius方程和Lloyd-Taylor方程均可以较好反映土壤温度(Ts)与Fcb的关系,其中仅Lloyd-Talor方程能够反映温度因子敏感性指标Q10随温度的变异性特征;(3) Lloyd-Talor方程模拟的Fcb完全由Ts控制,而连乘模型由Ts和土壤水分(Ms)控制,可以反映水热条件的综合影响,对Fcb具有更强的拟合能力;(4)在Ms较大时连乘模型对Fcb的估算高于Lloyd-Talor方程,反之在干旱时段连乘模型模拟结果低于Lloyd-Talor方程,表明当存在水分胁迫时,Ms可以成为影响Fcb的主导因子;(5) 2003年鼎湖山针阔叶混交林Fcb总量((787.4±296.8)gCm^-2a^-1)比静态箱-气相色谱法测得的土壤呼吸偏低17%。与箱式法相比,涡度相关法通量测定结果普遍存在偏低估算现象。