沙地不同树种人工林土壤氮素矿化过程及其有效性

土壤氮素（N）转化是生态系统重要的生态过程之一,可作为生态恢复评价的重要指标。以位于科尔沁沙地东南缘的章古台地区草地、30年生的樟子松（Pinus sylvestris vat．mongolica）、赤松（P.densiflora）和杨树（Populus simonii）人工林为对象。采用PVC顶盖埋管法和离子交换树脂袋法研究了土壤N矿化特征及其有效性。结果表明,生长季内土壤N净矿化量表现为草地（8.06μg／g）和赤松林（9．06μg／g）低于樟子松林（18．36μg／g）和杨树林（17．88μg／g）（P〈0．05）;树脂吸附的无机N表现为草地（283．50μg／g dry resin）和杨树林（297.00μg／g dry resin）最低,樟子松林（440．10μg／g dry resin）居中,而赤松林（835．65μg/g dry resin）最高（P〈0．05）。综合分析林地土壤理化特性、矿化特征和N有效性,表明樟子松、赤松和小叶杨均可作为固沙造林选择树种,其表现为赤松〉樟子松〉小叶杨。认为深入开展生态系统N平衡研究有利于更好地评价固沙林的功能。     

紫茎泽兰根区土壤酚酸类物质组成及其对土传病菌的影响

紫茎泽兰根系释放的化感物质是导致其土壤环境发生变化的重要因素,可为其成功入侵提供有利条件.以空白土样为对照,提取健康和感染棉蚜的紫茎泽兰根区土壤酚酸类化感物质,采用GC-MS分析其组分和相对含量.结果表明：不同处理根区土壤酚酸类化感物质的种类没有变化,但相对含量发生了改变.其中,虫害处理土样中苯甲酸和对羟基苯甲酸的相对含量均显著高于对照,但对羟基肉桂酸的相对含量显著低于对照,且苯甲酸、对羟基苯甲酸和对羟基肉桂酸的相对含量在3种处理土样中的比例存在差异.用上述3种物质单体及它们在3个处理土样的比例复配进行抑菌试验发现：在较低浓度（50～150 mg·L^-1）下,3种化感物质对5种土传性病菌有显著的抑制作用,但复配后对5种病菌的抑制作用各不相同,虫害处理的复配对其中3种病原菌的抑制作用均低于对照和健康植株.     

高寒草甸地下根系生长动态对积雪变化的响应

2013年11月至2014年8月在青藏高原东缘红原县高寒草甸通过人工堆积的方法,进行了积雪量野外控制试验。以自然降雪的积雪量为对照(CK),设置了S1、S2和S3(积雪量分别为自然对照的2倍、3倍和4倍)3个处理,运用微根窗法追踪研究了积雪量改变后高寒草甸植被根系生长动态,并测定了积雪变化对土壤温度的影响。结果表明:高寒草甸植被根系生长存在明显的季节性变化,随着时间的推移,根系表面积、根尖数量及现存量逐渐增加并在8—9月达到最大值;当冬季积雪量达到143.4mm(S1),对根系生长最为有利(根系表面积、根尖数量、现存量及生产量最大),根系生长旺盛期(净生产速率较高)有所提前和延长,但随着积雪量进一步增加,积雪对根系生长的正效应逐渐降低,根系生长旺盛期逐渐推迟甚至消失;研究还发现,随着积雪量增加,0—10 cm土层土壤温度逐渐降低,相似的变化规律也出现在10—20 cm土层,但在时间上有所延迟;相关性分析表明,在不同土层中,根系生长与土壤温度均呈正相关。因此,积雪变化通过改变土壤温度影响高寒草甸植物根系的生长发育,最终可能会影响高寒草甸生态系统的碳分配与碳循环过程。     

Effects of short-term nitrogen addition on fine root biomass,lifespan and morphology of Castanopsis platyacantha in a subtropical secondary evergreen broad-leaved forest

Aims Fine roots are the principal parts for plant nutrients acquisition and play an important role in the underground ecosystem. Increased nitrogen (N) deposition has changed the soil environment and thus has a potential influence on fine roots. The purpose of this study is to reveal the effect of N deposition on biomass, lifespan and morphology of fine root.Methods A field N addition experiment was conducted in a secondary broad-leaved forest in subtropical China from May 2013 to September 2015. Three levels of N treatments: CK (no N added), LN (5 g·m^-2·a^-1), and HN (15 g·m^-2·a^-1) were applied monthly. Responses of fine root biomass, lifespan, and morphology of Castanopsis platyacantha to N addition were analyzed by using a minirhizotron image system from April 2014 to September 2015. Surface soil sample (0-10 cm) was collected in November 2014 and soil pH value, and concentrations of NH₄⁺-N and NO₃^--N were measured.Important findings The biomass and average lifespan of the fine roots of C. platyacantha were 128.30 g·m^-3 and 113-186 days, respectively, in 0-45 cm soil layer. Nitrogen addition had no significant effect on either fine root biomass or lifespan in 0-45 cm soil layer. However, LN treatment significantly decreased C. platyacantha root superficial area in 0-15 cm soil layer. HN treatment significantly decreased soil pH value. Our study indicated that short-term N addition influences soil inorganic N concentration and thus decreased pH value in surface soil, and thereafter affect fine root morphology. Short-term N addition, however, did not affect the fine root biomass, lifespan and morphology in subsoil.     

去叶对水曲柳和落叶松苗木当年生长及细根动态的影响

叶片被取食会导致树木生长发育和生理代谢发生显著的变化。目前对细根动态如何对叶片损失做出响应的了解仍然有限。以生物量分配和高生长策略不同的水曲柳(Fraxinus mandschurica)和落叶松(Larix gmelinii)苗木为研究对象, 进行了不同强度的人为去叶处理(叶面积去除0% (对照)、40%和80%), 采用微根管技术对细根(直径≤2 mm)生产和死亡的季节动态进行了定量观测, 同期测定了地上部分(苗高和地径)的生长。结果表明: 1)去叶降低了两树种苗高(统计上均不显著)和地径的生长, 但是对苗高生长的影响小于地径。随着去叶强度的提高, 苗木地上生长受到的影响加大, 生长季末期水曲柳苗高比对照降低3.3%-12.1%, 地径降低5.7%-23.1%; 而落叶松苗高和地径降低相对较少(< 12%)。2)去叶显著地减少了水曲柳和落叶松细根现存量(p< 0.001), 其相对增长量((去叶后现存量高峰-去叶当日现存量)/去叶当日现存量)随着去叶强度的加大而降低。3)与对照相比, 去叶后两树种细根生产量显著减少(p< 0.05), 而细根死亡量在不同处理间没有显著差异。综合来看, 去叶对水曲柳地上部分(特别是地径)生长影响较大, 而对落叶松地下部分(主要是新根)生长影响较大。研究结果为理解冠层碳供应对根系动态影响的种间差异及其机制提供了必要的理论依据。     

樟子松人工林细根寿命估计及影响因子研究

细根寿命的估计是了解细根生产和死亡的关键, 对了解陆地生态系统碳分配格局和养分循环具有重要意义。该研究采用微根管(minirhizotron)技术, 以23年生樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)人工林为研究对象, 对细根生长和死亡过程进行了连续两年的观测。细根寿命的估计采用Kaplan-Meier方法, 计算细根的平均寿命(mean longevity)、中值寿命(median longevity)和累积存活率(cumulative survival rate), 用对数秩检验(log-rank test)比较单一因素, 包括细根直径、根序、出生季节和土层以及菌根侵染对细根寿命的影响。采用Cox比例风险回归分析方法, 同时分析上述因素对细根存活的影响程度。结果表明, 樟子松细根的生产和死亡具有明显的季节性, 春末和夏季(6月和7月)为生产高峰; 而死亡高峰出现在夏末至秋末, 以及冬季。樟子松细根的平均和中值寿命分别为(322 ± 10)天和(310 ± 15)天, 对数秩检验表明, 仅考虑单一因子时, 细根直径、根序、出生季节和土层以及菌根侵染均对细根寿命有显著影响。Cox回归分析表明, 菌根侵染、细根直径和土层是影响樟子松细根寿命的重要因子。细根直径每增加1 mm, 细根死亡危险率就降低99%, 即相当于寿命延长99%; 细根出生土层每增加1 cm, 其寿命延长5%; 而菌根侵染后, 会导致细根死亡危险率增加175%; 但根序和出生季节的影响不显著。这些发现证实: 林木细根寿命受到内在与外在因素的共同控制, 而多变量回归分析的方法有助于我们全面揭示细根寿命变异的潜在机制。     

高寒草甸植被细根生产和周转的比较研究

植物根系是陆地生态系统重要的碳汇和养分库,细根周转过程是陆地生态系统地下部分碳氮循环的核心环节,在陆地生态系统如何响应全球变化中起着关键作用。在全球变化敏感地区之一的青藏高原,对该地区的主要植被类型矮嵩草草甸同时采用根钻法、内生长袋法和微根管法3种观测方法研究细根生产和周转速率,并探讨了极差法、积分法、矩阵法和Kaplan-Meier法等数据处理方法对计算值的影响。研究结果显示:在估算细根净初级生产力时,根钻法宜采用积分法,内生长袋法宜选用矩阵法;由此进一步以最大细根生物量为基础,根钻法和内生长袋法估测的细根年周转速率分别为0.36 a-1和0.52 a-1,内生长袋法的估算结果是根钻法的1.44倍。对于微根管法,将其观测得到的细根长度转换为单位面积的生物量值后,采用积分法计算出细根周转速率为0.84 a-1,远高于传统方法的估算结果;若采用Kaplan-Meier生存分析方法,则计算出的细根周转速率更高达3.41 a-1。     

Effects of nitrogen addition on root dynamics in an alpine meadow,Northwestern Sichuan

该文以川西北高寒草甸为研究对象, 采用微根管法研究了不同施氮(N)水平下高寒草甸植物群落根系现存量、生产量、死亡量和周转率的变化及其与土壤理化性质的相互关系。结果表明: N添加显著增加了土壤速效氮(AN)含量, 降低了土壤pH值, 但是对土壤有机质(SOM)和全氮(TN)含量无显著影响。在0-10 cm土层, 平均根系现存量和累积根系生产量无显著变化, 累积根系死亡量在N10处理下显著降低了206.1 g·m ^-2, 根系周转率在N30处理下显著提高了17%; 在10-20 cm土层, N添加处理的平均根系现存量和累积根系生产量分别显著降低了195.3和142.3 g·m ^-2 (N10)、235.8和212.1 g·m ^-2 (N20)、198.0和204.4 g·m ^-2 (N30), 累积根系死亡量和周转率无显著变化。此外, 累积根系生产量、死亡量和周转率与AN含量相关性较大, 而平均根系现存量与SOM、AN和TN含量相关性较大。综上所述, N添加对高寒草甸的影响主要通过改变土壤可利用N含量, 进而影响根系的动态特征、空间分布格局和周转以及碳分配特征。     

芽孢杆菌冷冻真空干燥法和砂管法保藏过程中存活率的变化

以芽孢杆菌(Bacillus)为材料,用冷冻真空干燥法和砂管法,在4℃条件下进行了六年的菌种保藏对比试验.结果表明,冷冻真空干燥法比砂管法保藏的菌种存活率高,存活率下降速率小;建立了菌种保藏过程中菌种相对存活率随时间变化规律的数学模型L′_f(t)=e~(-0.1323t)和L′s(t)=e~(-0.2900t).该模型的模拟结果能与试验结果较好地吻合.在室温条件下,砂管法的菌种存活率下降速率比4℃条件下大,三个月时存活率为零或接近零;而冷冻真空干燥法保藏菌种存活率与4℃的效果接近.因此冷冻真空干燥法是芽孢杆菌的比较有效的保藏方法.     

落叶松和水曲柳人工林细根生长、死亡和周转

 细根周转是陆地生态系统碳分配格局与过程的核心环节,而细根周转估计的关键是了解细根的生长和死亡动态。该研究以18年生落叶松(Larix gmelinii)和水曲柳(Fraxi nus mandshurica)人工林为对象,采用微根管（Minirhizotron）技术对两树种0～40 cm深度的细根生长和死亡动态进行了为期1年的观测,研究了两树种细根在不同土层深度的生长与死亡动态、细根周转以及与土壤有效氮含量、土壤温度、大气温度和降水的关系。结果表明：1） 落叶松平均细根生长（Root length density production, RLDP）0.0045 mm•cm^－2•d^－1）明显低于水曲柳RLDP（0.0077 mm•cm^－2•d^－1）。两个树种细根平均RLDP在表层（0～10 cm）最大,而底层（30～40 cm）最小 ,两树种平均细根死亡（Root length density mortality, RLDM）也表现同样规律 。水曲柳春季生长的细根占41.7%,夏季占39.7%,而落叶松细根生长分别是24.0%和51.2%,水曲柳细根死亡主要发生在春季（34.3%） 和夏季（34.0%）,而落叶松细根死亡主要发生在夏季和秋季（分别占28.5%和32.3%）,两 树种细根生长与死亡在冬季均较小;2）落叶松细根年生长量（0.94 mm•cm^－2•a^－1）和年死亡量（0.72 mm•cm^－2•a^－1）明显低于水曲柳（1.52和1.21 mm•cm^－2•a^－1）,两树种细根表层年生长量和年死亡量均最高,底层最低。落叶松细根年周转为3.1次•a^－1（按年生长量计算）和2.4次•a^－1（按年死亡量计算）,相比较,水曲柳细根年周转分别为2.7次•a^－1和2.2次•a^－1;3）土壤有效氮含量、土壤温度、大气温度和降水综合作用影响细根生长和死亡动态,可以解释细根生长80%的变异和细根死亡95%以上的变异。