海南新村湾海草泰来藻凋落叶特征及其对网箱养殖的响应

以海南岛新村湾海草床海草优势种泰来藻(Thalassia hemprichii)为对象,通过现场观测实验,研究网箱养殖引起海水营养元素的改变对泰来藻叶片凋落量及叶片性状的影响,并结合室内模拟实验初步研究泰来藻叶片分解过程释放溶解有机物(DOM)的动态过程,以探讨网箱养殖对泰来藻凋落叶释放DOM的影响机制。结果表明:新村湾海草泰来藻叶片的平均凋落量为0.26±0.05 g·m-2·d-1,并呈现随着距离网箱养殖区的增加而逐渐降低的变化趋势,而泰来藻叶片的长度和重量却呈现相反的趋势;网箱养殖减少泰来藻叶片的非结构性碳和氨基酸含量,降低泰来藻叶片分解过程溶解有机碳(DOC)和溶解有机氮(DON)的最大释放速率;而网箱养殖却提高了泰来藻叶片的碳、氮含量,增加了叶片分解过程DOC和DON的累积释放量;泰来藻凋落叶的DOM累积释放量平均值为12.08±0.17g·m-2·d-1,并呈现距离网箱养殖区越近越高的趋势。因此,网箱养殖提高了海草泰来藻的叶片凋落量及其DOM的释放量,从而对海草床的碳、氮和磷的生物地球化学循环过程产生影响。     

海南新村湾海草床生态系统有色溶解有机物的分布、来源及光降解特性

有色溶解有机物(CDOM)是海洋溶解有机碳(DOC)的重要组成成分,其光降解能加速海草床生源物质和能量的流动。本文以海南新村湾海草床CDOM为研究对象,研究CDOM的空间分布特征,分析其主要来源,并结合光降解实验,探讨CDOM在紫外光(UV-B)照射下内部物质组分的变化过程。结果表明:新村湾冬季CDOM的分布主要表现为海草区最高,河口区域和网箱养殖区次之,而海湾中心最低;海草区和河口区CDOM的类蛋白质与类腐殖质荧光强度比网箱养殖区高;海草区和河流区域的CDOM分子量较大,而网箱养殖区的CDOM分子量较小;CDOM在UV-B下暴露5 d,海草区域、河口区域和网箱养殖区的类蛋白质荧光强度分别下降了44.67%、31.75%和37.09%,表明海草区域类蛋白质吸收了大部分UV-B,降解速率比其他区域快;而类腐殖质荧光强度的下降比例分别为43.64%、36.32%和50.18%,网箱养殖区CDOM的类腐殖质下降速率较快,这可能是由于网箱养殖区的CDOM分子量小,结构简单,易在UV-B照射下降解。因此,海草床海草的释放、河流的输入及网箱养殖区浮游植物的降解是新村湾的CDOM主要来源。     

海南新村湾海草床生态系统溶解有机物的时空变化及其控制因素

本文以海南新村湾海草床生态系统为研究对象,探讨海水溶解有机物(DOM)的空间分布、季节变化特征及其主要控制因素。结果表明:新村湾冬夏两季海水盐度均由北部河口区域向南部海草区域逐渐增加,而海水p H冬夏两季却呈现从西南向东北逐渐降低的趋势;溶解有机碳(DOC)、溶解有机氮(DON)和溶解有机磷(DOP)浓度范围分别为1.93~8.89、0.29~2.44和0.002~0.45 mg·L-1,平均值分别为4.73、0.64和0.08 mg·L-1;冬夏季DOC高值分别分布在海草和河口区域,而冬夏季DON的高值主要分布于网箱养殖区及邻近的海草区域,夏季海草区域的DON含量比冬季的低,冬夏两季DOP的高值都出现在河口或网箱养殖区;海水DOC/DON呈现冬低夏高,但DOC/DOP和DON/DOP却与之相反;新村湾DOM主要来源于海草的释放、网箱养殖的排放和河流的输入,冬季DOM的生物可利用性较高,可促进微食物环循环;海草季节性的生长、陆源径流和光强的改变也会影响海湾DOM的分布和组成,进而对海草床生态系统的碳、氮和磷的生物地球化学过程产生影响。     

UV-B辐射对杉木凋落叶分解的影响

采用分解袋法对自然和UV-B辐射滤减环境下的杉木凋落叶进行分解试验.结果表明:与对照相比,UV-B辐射滤减处理使杉木凋落叶的分解速率降低了69.6%(P<0.001),凋落叶中氮、磷和木质素的相对含量分别增加150%、83.3%和13.8%,抑制了钾和碳的释放.木质素光降解在杉木凋落叶分解过程中的作用不明显.UV-B辐射可以加快杉木凋落叶的分解,促进氮、磷、钾和碳的释放,以及杉木林凋落物层的营养周转速度,增加地表的碳通量,对杉木林的碳源或碳汇功能具有潜在的影响.     

海南岛海菖蒲种群克隆多样性和遗传结构

海草是生长在潮间带和潮下带的单子叶植物,由海草植物组成的海草床是生态系统服务价值最高的生态系统之一.然而,近几十年人类活动干扰、全球气候变化等因素导致海草床衰退严重.海菖蒲是分布于热带、体型最大的雌雄异株海草,我国位于该物种的分布北缘,本文对其克隆多样性和遗传结构进行研究,以期为该海草的保护提供参考.采用4对多态微卫星标记对采自海南岛4个地点的现存海菖蒲种群的样品进行基因型分型.结果表明:海菖蒲种群克隆多样性和遗传多样性较低,这与所研究种群处于分布区北缘有关;种群间遗传分化值范围较大(0.073~0.309),这可能是由于分布于不同港湾的种群间距离范围较大以及局域绝灭/再拓殖的遗传漂变效应所致;各种群未发现近期经历种群瓶颈的信号,很可能是由于种群内遗传多样性已经很低,种群减小未能导致遗传多样性明显降低.根据种群遗传特征,提出了重点保护种群的建议,鉴于目前我国海菖蒲等海草快速衰退的局面,应强化海草保护并实施海草床生态恢复.     

盐度对秋茄凋落叶分解过程中物质与能量动态的影响

在室内人工模拟潮汐, 研究了4种盐度(0、10‰、25‰和35‰, 分别代表淡水、低盐、中盐和高盐)下秋茄(Kandelia candel)凋落叶分解过程中物质与能量动态的差异。结果表明, 高盐处理下的失重率和平均分解速率显著低于淡水和低盐处理, 而高盐下的半分解理论值则高于其他处理; 盐度对分解过程中的残叶氮磷变化动态有显著影响, 其中, 残叶氮的释放速率在实验后期会随着盐度的升高而上升, 高盐度下残叶总氮含量显著低于低盐或淡水处理; 而在分解第1周, 淡水或低盐处理能加速磷的释放, 但中高盐度残叶中总磷含量最终会低于淡水和低盐处理; 盐度同样能对残叶热值产生显著影响, 淡水和低盐处理下的碎屑热值要显著高于高盐处理下的残叶热值, 但不同盐度下分解的能量损失差异不显著。     

光降解在凋落物分解中的作用

近年来,越来越多的研究者认识到光降解可能在凋落物分解中发挥着重要作用.本文对光降解的作用机制,光降解在碳循环、养分循环中的作用,光降解与微生物分解的关系,以及影响光降解的因素进行了综述.光降解对凋落物分解过程同时具有正效应和负效应,正效应指光降解通过氧化有机质,或是改变凋落物自身理化性质使其更易淋溶和分解,负效应指高光辐射对分解者产生不利影响从而押制微生物分解.在光降解过程中光化学矿化产生CO2是生态系统碳流失的主要机制.除紫外光外,可见光中的蓝、绿光波段也对凋落物的降解产生影响.光降解作用的大小受到水分状况、凋落物化学性质和凋落物的暴露面积的影响.最后,讨论了该领域有待深入研究的方向,指出今后应当重点对光降解研究方法,光降解与环境因子的交互作用,光降解作用的空间差异,光降解与微生物分解的相互关系及其作用强度进行研究.     

雪被去除减缓岷江冷杉凋落叶易分解碳释放

气候变化已经并将持续改变寒冷生物区季节性雪被厚度和覆盖时间,雪被厚度的减少可能影响高山森林凋落物分解,尤其是其早期分解过程中易分解碳的释放。该文研究了川西高山森林雪被去除处理后优势树种岷江冷杉(Abiesfargesii var.faxoniana)凋落叶总有机碳、热水/冷水可溶性有机碳、非结构性碳(可溶性糖、淀粉)在冬季(雪被形成期、覆盖期、融化期)和生长季(初期、中期、后期)的释放规律。结果表明:(1)经过一年的分解,对照和雪被去除处理的凋落叶质量残留量分别为76.4%和86.2%,总有机碳残留量分别为60.5%和74.8%。(2)经过一个冬季分解后,雪被去除处理降低了凋落叶热水溶性有机碳和可溶性糖的释放,而增加了总有机碳、可溶性有机碳、非结构性碳和淀粉的富集。(3)经过生长季分解后,雪被去除处理降低了凋落叶易分解碳释放,其中总有机碳、热水溶性有机碳、可溶性有机碳、非结构性碳、可溶性糖和淀粉的释放分别降低了36.3%、0.8%、43.7%、28.3%、21.7%和33.7%。偏最小二乘法分析表明,岷江冷杉凋落叶易分解碳释放受土壤冻融循环次数、脲酶活性、土壤温度和可溶性有机碳含量影响...     

不同化学性质叶凋落物添加对土壤有机碳矿化及激发效应的影响

凋落物输入可显著影响土壤有机碳(SOC)矿化速率,但添加不同化学性质叶凋落物对土壤有机碳矿化释放CO₂及激发效应的影响及其机理仍不清楚。本研究将亚热带6种树种¹³C标记的叶凋落物添加至天然次生林0～10 cm原位土柱中,比较不同树种叶凋落物添加对土壤总CO₂、外源凋落物和土壤来源CO₂释放速率和累积量以及激发效应的影响,并量化叶凋落物化学性质与土壤CO₂释放累积量、激发效应的相关关系。结果表明: 添加叶凋落物能够显著提高土壤总CO₂和土壤来源CO₂释放量,存在显著正激发效应,激发效应值为68%～128%。不同树种叶凋落物添加对土壤有机碳矿化和激发效应的影响存在显著差异。Pearson相关分析和逐步多元线性回归分析发现,凋落物来源CO₂释放累积量与叶凋落物C、P和纤维素含量呈显著负相关,而土壤来源CO₂释放量与叶凋落物C:N和木质素:N呈显著正相关。综上,不同化学性质的叶凋落物对土壤有机碳矿化和激发效应的影响存在异质性,在亚热带地区森林类型转变过程中营造具有高质量叶凋落物的人工林将有助于减少森林土壤碳损失。     

冬小麦生境中土壤养分对凋落物碳氮释放的影响

土壤养分影响植物生长, 进而影响凋落物质量和产量; 凋落物质量和产量影响凋落物分解过程。基于一个生长实验和一个相同环境分解实验, 研究了冬小麦(Triticum aestivum)生境中养分可利用性对凋落物碳(C)和氮(N)释放的影响。结果显示: (1)冬小麦凋落物产量、叶/根C:N比、C释放量和N释放量随土壤养分梯度呈单调变化; (2)土壤养分影响叶凋落物丢失率而不影响根凋落物丢失率; (3)初始叶/根C:N比与其C、N释放量之间存在负相关关系; (4)分解过程降低叶C:N比和根C:N比。结果表明: 生境中土壤养分的提高可加速凋落物C、N归还, 这反过来可能促进冬小麦生长, 因此这种效应是正反馈; 初始C:N比可预测凋落物C、N释放量。     

干旱区人工防护林带不同林分凋落叶分解及养分释放

2007年10月下旬至2008年11月,采用原位模拟分解网袋法,对新疆克拉玛依市区北郊人工防护林新疆杨、紫穗槐及二者混合凋落叶进行为期365 d的分解及养分释放动态试验.结果表明：树种不同,凋落叶质量损失率的动态变化不同;凋落叶组成对质量损失率有显著影响,与单优林凋落叶相比,紫穗槐与新疆杨凋落叶混合后更易于分解.经修正Olson负指数衰减模型分析,新疆杨凋落叶分解系数最低(k=0.167),混合凋落叶分解系数最高(k=0.275),估测3种凋落叶半分解和95％分解所需时间为2.41～4.19 a和10.79～17.98 a.不同的分解时期3种凋落叶中N、P和K的残留率不同,分解1年后,K为净释放,N和P为固持或从周围环境中吸收而富集.分解过程中,除紫穗槐凋落叶在分解中期有机碳分解率下降外,其他处理凋落叶有机碳分解率均不断上升,1年后分解率在35.5%～44.2%之间.C/N值基本呈下降趋势,分解前期和中期下降幅度较小,后期下降较快.     

添加混合凋落物对沙丘草地土壤有机碳矿化的影响

土壤有机碳矿化是调节温室气体排放、土壤有机质形成以及土壤生物和植物营养供应的重要过程,植物残体分解释放CO_2对土壤有机碳矿化有着重要影响。通过对科尔沁沙地沙丘草地4种优势植物叶凋落物的混合培养试验,测定了凋落物培养过程中CO_2释放速率及其累积释放量,比较了混合凋落物CO_2释放量实测值与预测值的差异,分析了凋落物化学成分和物种多样性(包括物种丰富度和物种组成)与土壤有机碳矿化的相关关系,以期解释添加混合凋落物对土壤有机碳矿化的影响。结果表明,混合凋落物物种丰富度对土壤有机碳矿化的影响不显著,而凋落物一些化学性质与土壤有机碳矿化紧密相关;所有混合组合处理中,80%的凋落物组合处理对土壤有机碳矿化产生显著(P0.05)的非加和效应;氮含量较高的豆科植物达乌里胡枝子凋落物与禾本科植物凋落物混合后土壤有机碳矿化表现极显著(P0.001)的协同非加和效应,而禾本科植物凋落物交互混合后土壤有机碳矿化产生显著拮抗非加和效应,这可能是凋落物化学成分相似或凋落物叶片的空间异质性引起的。     

马尾松人工林林窗内土壤动物作用下凋落叶C元素的动态变化

土壤动物对凋落叶养分元素动态具有重要影响,但这种影响受控于凋落叶质量及环境条件。为了解不同大小林窗(G1:100 m~2、G2:400 m~2、G3:900 m~2、G4:1 600 m~2)内土壤动物对凋落叶中C元素季节动态的影响,采用凋落叶分解袋的方法,于凋落叶第一年分解的冬、春、夏、秋四个季节,研究了3.00和0.04 mm孔径凋落叶袋中长江上游马尾松人工林两种植物马尾松(Pinus massoniana)、樟(Cinnamomum camphora)凋落叶中的C元素动态特征。结果表明:土壤动物明显促进了2种凋落叶C的释放,且中型林窗(G3:900 m~2)内凋落叶C损失率更高;不同季节土壤动物对凋落叶中C释放量的影响存在显著差异:土壤动物对凋落叶C释放的影响主要在春季和夏季,秋、冬两季部分林窗出现C富集现象;相对于针叶植物凋落叶,土壤动物对阔叶植物凋落叶中C元素动态的影响更为显著。这些结果说明中型林窗内土壤动物对凋落叶C释放有显著影响,在马尾松低效林改造过程中,可利用中型林窗这一显著作用,引入更容易被土壤动物分解的乡土阔叶树种樟,加速马尾松人工林的物质循环。     

不同季节亚热带常绿阔叶林6个树种凋落叶钙、镁、锰的释放特征

采用凋落物分解袋法,研究了亚热带常绿阔叶林区马尾松、柳杉、杉木、香樟、红椿、麻栎6个典型树种凋落叶的Ca、Mg、Mn在第一个分解年不同雨热季节的释放特征.结果表明：经历1年的分解,6种凋落叶Ca、Mg、Mn释放率分别为-13.8%～92.3%、4.0%～64.8%和41.6%～81.1%.马尾松和香樟凋落叶Ca释放动态呈现富集-释放模式,其余4种凋落叶整体上呈现释放的模式;香樟凋落叶Mg释放动态呈现富集-释放模式,其余5种凋落叶呈现直接释放模式;柳杉和红椿凋落叶Mn释放动态呈现富集-释放模式,其余4种凋落叶呈现直接释放模式.凋落叶Ca、Mg、Mn的释放明显受到季节性降雨的影响,且因凋落叶种类不同而有差异.Ca、Mg、Mn在雨季的释放率和释放量均高于旱季.初始养分含量和降雨量是影响凋落物分解过程元素释放的重要因子.     

环境胁迫对海草非结构性碳水化合物储存和转移的影响

非结构性碳水化合物在海草体内的代谢对植株的生长有重要影响。为更好地跟踪非结构性碳水化合物在海草响应环境胁迫中所起的作用,根据国内外最新文献,重点综述了光强、营养盐、盐度、海洋酸化、温度、硫化物和动物摄食等环境胁迫对海草非结构性碳水化合物储存和转移的影响。光限制和富营养化均降低非结构性碳水化合物的合成,并使之从地下根茎转移到叶;而海洋酸化却促进非结构性碳水化合物合成并向地下组织转移;盐度变化改变海草体内渗透压,需要非结构性碳水化合物的新陈代谢来维持;温度通过影响光合作用、呼吸作用、氮代谢来影响非结构性碳水化合物的合成与储存;而硫化物和动物摄食则分别通过抑制海草酶的活性和啃食海草光合组织,减少非结构性碳水化合物的合成和储存。同时指出了一些今后关于海草非结构性碳水化合物的重点研究方向:(1)海草不同生命阶段(种子休眠和萌发,发育,繁殖等)非结构性与结构性碳水化合物之间,以及可溶糖与淀粉之间的转化分配机制;(2)双环境因子或者多环境因子对海草非结构性碳水化合物的耦合作用;(3)非结构性碳水化合物作为海草床生态系统健康评价指标的研究与应用。     

杉木和米槠凋落叶DOM对土壤碳矿化的影响

DOM(Dissolved organic matter)是土壤微生物呼吸的重要底物,凋落物淋溶的DOM对土壤碳矿化具有重要影响。选择中亚热带地区具有代表性的杉木(Cunninghamia lanceolata)和米槠(Castanopsis carlesii)凋落叶作为研究对象,通过两个月的短期室内培养,把不同凋落叶浸提出的DOM添加到培养瓶中,定期测定土壤碳矿化速率,计算土壤碳累积矿化量,探讨两种等浓度等量DOM添加对土壤碳矿化的影响,并分析DOM化学性质在土壤碳矿化过程中的重要性。结果表明:米槠凋落叶浸提得到的DOC(Dissolved organic carbon)和DON(Dissolved organic nitrogen)浓度均显著高于杉木凋落叶的(P0.05),而杉木凋落叶浸提得到的DOM的UV吸收值(SUVA_(254))和HIX(Humification index)均显著低于米槠凋落叶的(P0.01)。添加等浓度等量杉木和米槠凋落叶DOM到土壤中均显著增加了土壤碳矿化速率,在第1天内分别比对照高198%和168%,3d后下降到61.8%和44.1%,14d后基本处于平稳状态,表明外源有机物添加对土壤碳矿化的前期影响较大。培养过程中,添加杉木和米槠凋落叶DOM的土壤碳矿化累积量均能采用双因素指数模型进行拟合(r~2=0.99),但添加两者凋落叶DOM后土壤碳矿化累积量没有显著差异。     

减雨对南亚热带马尾松人工林凋落物分解的影响

为探究气候变化背景下降雨格局改变对马尾松人工林凋落物分解及养分释放过程的影响,以南亚热带马尾松(Pinus massoniana)人工林为研究对象,设置穿透雨减少50%和不减雨(对照)处理,开展连续观测野外降水控制实验。采用凋落物分解袋法,研究了减雨处理对南亚热带马尾松人工林凋落叶分解速率及养分释放的影响,以及凋落叶分解速率的影响因素。结果表明:凋落叶分解2年后,减雨处理和对照林凋落叶残留率分别为38.09%和38.06%;凋落叶分解过程中碳元素表现为淋溶-富集-释放,而氮元素表现为富集,减雨50%在一定程度上促进了氮的富集,但未达到显著水平。相关分析表明,凋落叶的残留率与氮浓度和月积温呈显著负相关,与碳/氮呈显著正相关。本研究发现,减雨50%并未改变马尾松凋落叶分解速率和养分释放模式,凋落叶的残留率与氮浓度、碳/氮及月积温密切相关。     

土壤动物对四川盆地四种树种凋落叶在不同物候时期可溶性碳和氮动态的影响

采用凋落物分解袋法,研究了土壤动物对四川盆地4种典型树种[油樟(Cinnamomum longepaniculatum)、马尾松(Pinus massoniana)、麻栎(Quercus acutissima)和柳杉(Cryptomeria fortune)]凋落叶在分解第一年(2013年11月—2014年10月)不同物候时期可溶性有机碳(DOC)和总可溶性氮(TDN)浓度动态的影响。结果表明,4种凋落叶均表现出DOC浓度降低、TDN浓度升高的趋势。土壤动物显著降低了凋落叶DOC含量而增加了TDN含量,且此现象分别在马尾松和柳杉凋落叶中最为明显。土壤动物对凋落叶中DOC含量的影响在叶衰期更明显,而对TDN含量的影响在秋末落叶期更明显。这些结果说明,土壤动物显著影响凋落叶分解过程中可溶性碳、氮动态,这为认识凋落物分解过程中氮固持现象提供了一定的理论依据。同时,土壤动物在生长季节降低凋落叶可溶性氮浓度,可能有利于满足植物在生长季节对养分的需求。     

杉木与楠木叶凋落物混合分解及其养分动态

采用网袋法研究了杉木和楠木叶凋落物以不同比例的混合分解及其养分动态,结果表明：杉木与楠木叶凋落物混合处理的分解速率和K释放率基本上均大于单独的纯杉木和纯楠木,而N和P释放率则介于单独的纯杉木和纯楠木之间;杉楠混合分解可加快了混合中杉木叶凋落物的分解速率和N、K两元素的释放率,并且随楠木叶比例的增加,促进作用越明显;混合分解对混合处理的分解速率和K元素释放有明显的促进作用,而对N、P元素的释放影响不明显。     

中亚热带主要树种凋落叶在杉木人工林中分解及氮磷释放过程

采用分解网袋法研究了马尾松(Pinus massoniana)、桤木(Alnus cremastogyne)、木荷(Schima superba)、青冈(Cycloblanopsis glauca)等树种凋落叶在21年生杉木人工林内的分解速率和养分释放过程。经过13个月的分解实验,4种供试凋落叶以青冈分解最快,质量失重率为33.5%,其次为桤木和木荷,马尾松分解最慢,其质量失重率仅为29.9%。4种凋落叶分解50%和95%所需要的时间分别为21～26个月和94～112个月。在凋落叶分解过程中,除桤木凋落叶中氮含量下降外,其他3种凋落叶的氮含量均增加,但凋落叶的C/N均降低;在凋落叶分解的前3个月,凋落物中磷含量快速下降,此后变化很小,C/P呈增加趋势。在凋落叶分解过程中,马尾松凋落叶对氮素表现为固持作用,而其他3种凋落叶对氮素表现为净释放,4种凋落叶的磷素均表现为净释放。4种供试材料中桤木较适合与杉木混交种植。