暖温带落叶阔叶林辽东栎和五角枫生长和光合生理生态特征对模拟氮沉降的响应

暖温带落叶阔叶林在维护区域生态系统功能和平衡中起着重要的作用, 研究其在氮添加下的生长和生理生态响应, 有助于深入理解暖温带落叶阔叶林在全球氮沉降背景下的生长和变化规律。该研究通过在北京东灵山落叶阔叶林的模拟氮沉降控制实验, 以优势种辽东栎(Quercus wutaishanica)和伴生种五角枫(Acer pictum subsp. mono)为研究对象, 设置对照和氮添加2种处理, 每种处理4个重复, 对照样地不做处理; 氮添加样地施加尿素(CO(NH₂)₂), 总的氮添加量为100 kg·hm ^-2·a ^-1, 测定氮添加对其生长和光合生理生态特征的影响。结果显示: 氮添加显著提高了两个树种的净光合速率、蒸腾速率、叶绿素含量, 同时扩大了叶片光系统II反应中心电子传递体库, 增加了基于光合电子流驱动的初级受体醌(Q_A)被还原的周转次数。氮添加也增加了两个树种当年生枝条的长度和生物量, 同时在一定程度上提高了辽东栎种子的质量。辽东栎光合作用氮利用效率、枝条生物量对氮添加的响应程度明显超过五角枫。在未来氮沉降加剧的情景下, 东灵山暖温带落叶阔叶林优势种辽东栎的优势地位会进一步加强。     

模拟氮沉降对北京东灵山辽东栎林树木生长的影响

传统的元素限制模型认为氮是温带森林生长的限制元素, 不过该结论更多是从地上生物量以及群落水平进行阐述, 忽视了不同物种以及不同径级树木对外源氮的响应差异。辽东栎(Quercus wutaishanica)林是华北地区常见的森林类型, 该研究以北京东灵山辽东栎林为研究对象, 通过设置3个氮添加水平的实验, 即对照CK (0 kg·hm ^-2·a ^-1), N50 (50 kg·hm ^-2·a ^-1)和N100 (100 kg·hm ^-2·a ^-1), 模拟氮沉降对群落和物种水平以及不同径级树木生长的影响。经过7年氮添加, 实验结果显示: 物种水平上, 氮添加明显促进了优势树种辽东栎的生长; 群落水平上, 树木生长随氮浓度增加有不断上升趋势, 但统计学差异不显著; 氮添加显著抑制了辽东栎以及群落内小径级(3-10 cm)树木生长, 中(10-20 cm)、大径级(>20 cm)树木生长随氮沉降水平增加呈上升趋势, 但统计学差异不显著。表明氮是辽东栎以及温带森林树木生长的限制元素; 不同径级的辽东栎和群落内其他植物对氮添加响应不一致, 氮添加抑制了小径级树木生长, 中、大径级树木生长对氮添加响应不明显。     

东灵山4种落叶阔叶次生林的物种组成与群落结构

植被的群落构成是决定森林演替方向的重要因素之一.辽东栎林(Quercus wutaishanica forest,QWF)、棘皮桦林(Betula dahurica forest,BDF)、胡桃楸林(Juglans mandshurica forest,JMF)与杂木林(mixed forest,MF)是东灵山地区4种典型的暖温带落叶阔叶次生林.为了更好地了解东灵山地区暖温带落叶阔叶次生林植被动态,我们对该4种林型的物种组成与群落结构进行了综合分析.参照巴拿马(Barro Colorado Island,BCI)50 ha热带雨林样地的技术规范,于2009年在北京东灵山地区以上4个林型中各建立了一块1 ha样地,对样地中所有胸径大于1 cm的木本个体进行了坐标定位和调查.结果表明,QWF样地有22种,属于20科20属;BDF样地共22种,属于16科18属;JMF样地30种,隶属于21科23属;MF样地19种,隶属于14科15属.从物种多度、平均胸径、胸高断面积和重要值等指标来看,各群落具有比较明显的优势种:4个样地所有树种的径级分布均旱倒"J"型,具有良好的更新层;共有树种的径级分布在不同样地有所不同,如辽东栎在QWF样地呈偏态分布,在BDF样地则为倒"J"型分布,而棘皮桦在QWF和BDF样地都呈正态分布,但是径级分布有所差异,表明径级结构与群落类型有密切关系.     

北京东灵山地区植物群落多样性研究Ⅷ.群落组成随海拔梯度的变化

以样带法研究了北京东灵山地区落叶阔叶林物种组成随海拔梯度表现出的变化格局。通过变换分割样带的尺度,考察了环境的局部变化对群落主要组成物种的分布及其优势程度的影响。东灵山落叶阔叶林优势种辽东栎和五角枫几乎遍布整个样带,其它伴生乔木树种表现出明显的分布替代格局。以占据率和单种率考察了尺度对群落特征分析的影响。本区落叶阔叶林１ｍ样带最佳分割尺度为：乔木层４０ｍ,更新层８０ｍ、灌木层２０ｍ。样带法在研究植物群落随环境梯度变化格局中具有重要价值。     

北京东灵山辽东栎林树木生长对气候要素的响应特征

根据北京东灵山辽东栎(Quercus wutaishanica)的年轮宽度资料,分析了该地区树木生长在1951—2010年时段对气候要素的响应特征。相关分析表明,夏季干旱胁迫是限制东灵山辽东栎树木生长的最为重要的气候要素,主要体现在与夏季(7—9月)温度的负相关关系和夏季降雨(7月)的正相关关系,另外春季(5月)温度对树木生长也有一定的限制性影响;年表与生长季节干旱指数普遍呈正相关关系,进一步证实了干旱胁迫对树木生长的限制性作用。滑动相关分析表明,年表与夏季温度负相关关系及与夏季降雨的正相关关系在近期趋于增强,这表明夏季干旱胁迫对树木生长影响作用有不断加强的趋势。辽东栎林是北京东灵山温带落叶阔叶林的优势群落,在暖干化气候不断发展背景下,辽东栎林生长的干旱胁迫效应将更加突出,对北京东灵山地区森林的生产力及固碳能力产生负面影响。     

接种外生菌根对辽东栎幼苗生长的影响

辽东栎 (Quercusliaotungensis)是中国特有的栎林树种 ,也是中国暖温带落叶阔叶林的主要优势树种之一。铆钉菇 (Gomphidiusviscidus)和臭红菇 (Russulafoetens)是在自然环境中与其共生形成外生菌根的真菌。在温室花盆中播种辽东栎种子获得辽东栎幼苗 ,并对幼苗接种铆钉菇和臭红菇合成外生菌根 ,比较了有菌根和无菌根辽东栎幼苗生长、光合蒸腾特性、氮磷含量的差异。外生菌根对辽东栎幼苗的生长有明显的促进作用 ,有菌根幼苗的生物量、株高、净光合速率和水分利用效率高于无菌根幼苗 ,蒸腾速率则相反。有菌根幼苗的氮磷含量分别为无菌根幼苗的 1.7倍和 2 .2倍 ,外生菌根的合成还改变了氮磷在幼苗器官间的分配比例 ,与无菌根幼苗相比 ,有菌根幼苗茎中的氮磷减少 ,而叶片中的磷显著增加。同时接种铆钉菇和臭红菇的生长促进效果优于单独接种。     

无样地法在暖温带落叶阔叶林群落调查中的应用

本文以秦岭太白山自然保护区内锐齿栎(Quercus atiena var. acuteserrota)为优势的暖温带落叶阔叶林为对象,采用与大样地(0.5公顷)实测结果的比较,研究了无样地法中的中点四分法取样技术在暖温带落叶阔叶林中的应用。认为中点四分法取样技术,具有较高的精度和效率,可适用于暖温带落叶阔叶林。并用种点数曲线确定了暖温带落叶阔叶林的最小点数为15个。     

北京东灵山地区辽东栎、大叶白蜡和五角枫种群分布格局与动态

对北京东灵山地区三块样地中的辽东栎(Quercus liaotungensis)、大叶白蜡(Fraxinus rhynchophylla)和五角枫(Acer mono)种群的分布格局和种群动态进行了考察.调查三块样地中每个树种的全部个体,按高度将它们分为4个不同龄级,用相邻格子样方法进行取样.在研究分布格局时,计算了扩散系数C、扩散型指数Iδ与IA、CA指数和聚块指数m/m等各项指标,测定它们的分布格局,并通过计算拟合它们的分布类型.结果表明,不同地点各种群的幼苗(<0.4 m)、小幼树(0.4～1 m)和大幼树(1～2 m)绝大多数呈聚集分布,少量呈随机分布;成林辽东栎成熟个体(≥2 m)是一种界于均匀分布和随机分布之间的状态,幼林辽东栎成体和灌丛大叶白蜡属于随机分布,成林大叶白蜡和五角枫、灌丛辽东栎呈聚集分布.在研究种群动态时,分别作出每个种群的龄级结构图,再对同一样地不同种群以及同一种群不同龄级个体的数量差异进行最小显著差法(LSD)检验和比较,结果表明检验结果和龄级结构图显示出来的趋势是一致的,即成林辽东栎种群具有较稳定的结构,成林大叶白蜡和五角枫表现为增长型结构,幼林辽东栎、大叶白蜡和五角枫都表现为衰退型结构,灌丛辽东栎具有稳定型结构,灌丛大叶白蜡具有增长型结构.研究表明,作为优势种的辽东栎种群个体之间的竞争很激烈,在乔木层中占有明显优势;作为伴生种的大叶白蜡的幼苗对环境的适应能力很强,在较低位层中占有明显优势.     

两种外生菌根真菌在辽东栎幼苗上的混合接种效应

 辽东栎（Quercus liaotungensis）是中国暖温带落叶阔叶林的主要优势树种之一。铆钉菇（Gomphidius viscidus）和臭红菇（Russula foetens）是在自然环境中与其共生形成外生菌根的真菌。在前期工作证明铆钉菇和臭红菇接种对辽东栎幼苗生长有明显促进作用并以两菌种混合接种效果较好的基础上,探讨了不同的接种量和两个菌种不同比例的混合接种对辽东栎幼苗生长和氮、磷养分的影响。对应于试验的12、18、24 g·pot-1 3个接种量处理,随着接种量的增加,辽东栎幼苗的菌根侵染率增加,铆钉菇菌根的比例增加,而臭红菇菌根的比例减少。辽东栎幼苗的生物量、株高、净光合速率和全株的全氮、全磷含量,均以18 g·pot-1接种量的最高。当接种物中铆钉菇∶臭红菇的比例分别为2∶1、1∶1、1∶2时,辽东栎幼苗的菌根侵染率分别为96.54%、91.02%、92.13%,但彼此间差异不显著。随着接种物中铆钉菇比例的减少,铆钉菇菌根所占比例由42.49%降为23.33%,而臭红菇菌根的比例由57.51%增加为76.67%。辽东栎幼苗的生物量和净光合速率均是以接种比例为1∶1的最高。接种比例为1∶1的辽东栎幼苗的全氮含量也是最高的,并且与另两种接种比例处理的差异显著,而对于全株的全磷含量,则是随着接种物中臭红菇的比例增加而增加。     

暖温带地区3种森林群落叶面积指数和林冠开阔度的季节动态

以辽东栎(Quercus liaotungensis)为主的落叶阔叶林、华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)林和油松(Pinus tabulaeformis)林是暖温带林区具有代表性的森林群落类型。该研究应用国内外流行的半球图方法,通过对这3种森林群落叶面积指数和林冠开阔度的测定和综合比较,分析了叶面积指数和林冠开阔度的季节动态,揭示了暖温带地区不同类型森林群落叶面积指数和林冠开阔度的特征。研究结果表明,落叶阔叶林(优势种为辽东栎、棘皮桦(Betula dahurica)和五角枫(Acer mono))和华北落叶松林两种落叶森林群落的叶面积指数值均随生长季的到来而呈现增长的趋势,最大值出现在8月;林冠开阔度值随着生长季的到来而下降,最大值出现在11月。落叶阔叶林的叶面积指数和林冠开阔度的季节动态较之华北落叶松林明显。油松是常绿树种,其群落叶面积指数和林冠开阔度的变化程度均不明显,但林冠开阔度的变化趋势也是与叶面积指数的变化趋势相反。通过计算得出叶面积指数和林冠开阔度相关显著,并且呈现指数回归的关系。此研究结果为以遥感途径获取暖温带地区叶面积指数提供了地面校正依据,为研究该地区植被林冠的异质性及其造成的影响,以及进一步对该地区林分、景观和区域尺度上碳、水分和通量等方面的模拟提供了基础数据。     

短期氮添加对东灵山三种森林土壤呼吸的影响

为了分析氮沉降对我国温带地区森林土壤碳循环的影响,以北京东灵山的阔叶林(辽东栎林)和针叶林(华北落叶松林和油松林)为研究对象,通过模拟氮沉降的方式(10g N·m-2·a-1,大约5倍于大气氮沉降速率),探讨了不同温带森林土壤呼吸对氮沉降的短期响应。结果表明:短期氮添加降低了阔叶林土壤呼吸速率,而提高了针叶林土壤呼吸速率,但其短期效应未达到显著性水平。不同森林类型间,土壤呼吸速率(P0.001)和生长季土壤呼吸释放总量(P0.001)均存在显著差异,整体表现为:辽东栎林油松林华北落叶松林,土壤温度是引起不同森林类型间土壤呼吸差异的主要因素。温度-水分双因素模型可以较好地模拟野外条件下3种森林类型土壤呼吸与温度和水分间的关系,解释率约为47%~87%。此外,氮添加可以改变土壤呼吸对温度和水分变化的响应:氮添加后在较高温度且较低水分情况下,土壤呼吸速率明显上升,此时土壤呼吸对温度变化更加敏感。实验结果揭示了氮沉降对我国温带地区不同森林类型土壤呼吸的影响,但其复杂的影响机制仍有待进一步研究。     

接种外生菌根对辽东栎幼苗生长的影响

 辽东栎（Quercus liaotungensis）是中国特有的栎林树种,也是中国暖温带落叶阔叶林的主要优势树种之一。铆钉菇（Gomphidius viscidus）和臭红菇（Russula foetens）是在自然环境中与其共生形成外生菌根的真菌。在温室花盆中播种辽东栎种子获得辽东栎幼苗,并对幼苗接种铆钉菇和臭红菇合成外生菌根,比较了有菌根和无菌根辽东栎幼苗生长、光合蒸腾特性、氮磷含量的差异。外生菌根对辽东栎幼苗的生长有明显的促进作用,有菌根幼苗的生物量、株高、净光合速率和水分利用效率高于无菌根幼苗,蒸腾速率则相反。有菌根幼苗的氮磷含量分别为无菌根幼苗的1.7倍和2.2倍,外生菌根的合成还改变了氮磷在幼苗器官间的分配比例,与无菌根幼苗相比,有菌根幼苗茎中的氮磷减少,而叶片中的磷显著增加。同时接种铆钉菇和臭红菇的生长促进效果优于单独接种。     

模拟夏季干旱对东灵山森林植被动态的影响

应用LPJ-GUESS植被动态模型, 在耦合不同物种的干旱响应策略的基础上, 研究了夏季干旱化对东灵山地区森林植被的物种组成及其功能的影响。结果表明, 在气候变暖、降水减少、CO₂浓度升高的情况下, 无论树种采取何种策略, 东灵山暖温带森林的总净初级生产力和生物量都有增加的趋势, 降水在未来近一个世纪内尚未成为本地区植被生长的限制因子。但森林植被的树种组成与树种的干旱响应策略密切相关, 不耐旱的物种核桃楸(Juglans mandshurica)的生物量水平在长期干旱条件下并没有降低, 而耐旱的物种辽东栎(Quercus liaotungensis)在受到干旱化长期影响时, 其生物量有下降的趋势。这种响应策略也会导致植被蒸散等生态系统水分循环过程的差异。因此, 降水变化对森林生态系统影响的长期模拟研究应该考虑物种对干旱的不同响应策略。     

北京东灵山地区辽东栎、大叶白蜡和五角枫种群分布格局与动态

对北京东灵山地区 3块样地中的辽东栎 (QuercusliaotungensisKoidz .)、大叶白蜡 (FraxinusrhynchophyllaHance)和五角枫 (AcermonoMaxim .)种群的分布格局和种群动态进行了考察。调查 3块样地中每个树种的全部个体 ,按高度将它们分为 4个不同龄级 ,用相邻格子样方法进行取样。在研究分布格局时 ,计算了扩散系数C、扩散型指数Iδ 与IA、CA 指数和聚块指数m /m等各项指标 ,测定它们的分布格局 ,并通过计算拟合它们的分布类型。结果表明 ,不同地点各种群的幼苗 (<0 .4m)、小幼树 (0 .4～ 1m)和大幼树 (1～ 2m)绝大多数呈聚集分布 ,少量呈随机分布 ;成林辽东栎成熟个体 (≥ 2m)是一种介于均匀分布和随机分布之间的状态 ,幼林辽东栎成林和灌丛大叶白蜡属于随机分布 ,成林大叶白蜡和五角枫、灌丛辽东栎呈聚集分布。在研究种群动态时 ,分别作出每个种群的龄级结构图 ,再对同一样地不同种群以及同一种群不同龄级个体的数量差异进行最小显著差法 (LSD)检验和比较 ,结果表明检验结果和龄级结构图显示出来的趋势是一致的 ,即成林辽东栎种群具有较稳定的结构 ,成林大叶白蜡和五角枫表现为增长型结构 ,幼林辽东栎、大叶白蜡和五角枫都表现为衰退型结构 ,灌丛辽东栎具有稳定型结构 ,灌丛大叶白蜡具有增长型结构。研究     

东灵山地区辽东栎的叶群体统计

 辽东栎是我国暖温带落叶阔叶林主要优势种之一。本研究中,我们采用随机枝取样法,研究了东灵山地区辽东栎的叶群体的数量动态。结果表明：(1)不同个体,同一个体内部不同层次,叶数量动态趋势都基本一致。现叶期和叶落半衰期很短,现叶方式为爆发型。(2)不同个体间叶期差异很大,暗示在辽东栎种群内部或许存在有一定的遗传分化。(3)叶数量动态同气候因子变化相吻合,有利于辽东栎的碳获取。     

东灵山辽东栎林啮齿动物群落组成及优势种大林姬鼠的繁殖特征

小龙门林场位于北京东灵山地区 ,属暖温带落叶阔叶林生态系统 (马克平等 ,1999)。虽然张洁等 (1990 )、孟智斌等 (1997)、房继明等 (1995 )、宋杰等 (2 0 0 1)对东灵山地区啮齿动物进行了一些报导 ,但对该地区辽东栎 (Ｑｕｅｒｃｕｓｌｉａｏｔｕｎｇｅｎｓｉｓ)林特定生境中的啮齿动物群落演替规律以及优势鼠种群繁殖特征都没有系统的研究。弄清栎林中啮齿动物群落及优势鼠种繁殖特征 ,对栎林更新和恢复具有借鉴意义 (Ｊｏｒｄａｎｏｅｔａｌ .,1995 ;王巍等 ,1999ａ ,ｂ ,2 0 0 0 )。本文试图为揭示该地区辽东栎群落更新机制提供依据而解…     

北京东灵山主要森林植被中苔藓植物的物种多样性

通过对北京东灵山地区32个样地植被及苔藓植物的调查,对主要森林植被中苔藓植物物种多样性进行分析。结果表明:东灵山主要森林植被中共有苔藓植物16科33属79种,优势科为青藓科(Brachytheciaceae)和绢藓科(Entodontaceae)等。密叶绢藓(Entodoncompressus)、小牛舌藓(Anomodon minor)等为优势种。地面生苔藓植物物种丰富度以落叶阔叶混交林中最大,白桦林中最小,苔藓植物群落相似性以辽东栎林与落叶阔叶林之间最高,以山杨林与油松林之间最低。树附生苔藓植物物种丰富度以落叶阔叶混交林中最大,油松林中最小;苔藓植物群落相似性以油松林和山杨林之间最高,华北落叶松林与白桦林之间最低。地面生和树附生苔藓植物多样性与林型、树种及其所形成的林内微环境相关。     

模拟穿透雨减少对锐齿栎(Quercus aliena var. acuteserrata)树干液流密度的影响

降水格局变化是全球气候变化的重要特征之一,未来气候变化下,较为频繁和严峻的干旱将威胁地球中纬度部分地区的森林,但森林植被如何响应季节性干旱胁迫及其机制尚不清楚。北亚热带-暖温带过渡区分布着以锐齿栎(Quercus aliena var.acuteserrata)为优势树种的落叶阔叶林,研究其水分蒸腾代谢过程对干旱的响应是评估气候变化对过渡区天然落叶阔叶林生态系统水碳影响的关键科学问题。在典型的锐齿栎天然林中通过开展模拟穿透雨减少大型野外实验,采用Granier热扩散式探针技术监测锐齿栎树干液流密度的动态变化,研究了不同径级锐齿栎树干液流密度对模拟干旱的响应规律。结果表明:(1)穿透雨减少对树干液流密度的影响呈现季节变异。在7月份,林内穿透雨减少显著降低了锐齿栎的树干液流密度,但生长季后期的10月份林内穿透雨减少反而使锐齿栎树干液流密度显著升高。(2)不同径级的锐齿栎树干液流密度在生长季内对干旱有不同的响应,特别是小径级的树干液流密度与其他径级有较多的不同。小径级的锐齿栎树干液流密度在5、7月份表现为减雨样地显著小于对照样地,在9、10月份则表现为减雨样地显著大于对照样地。中径级的锐齿栎树干液流密度在5、10月份表现为减雨样地显著大于对照样地,在7月份则表现为减雨样地极显著小于对照样地。大径级的锐齿栎树干液流密度在6、7月份表现为减雨样地显著小于对照样地,在10月份则表现为减雨样地显著大于对照样地。     

北京东灵山地区植物群落多样性研究

友样带法研究了北京东灵山地区落叶阔叶林物种组成随海拔梯度表现出的变化格局。通过变换分割样带的尺度,考察了环境的中变化对群落主要组成物种的分布及优势程度的影响。东灵山落叶阔叶林优势各辽东五角枫几乎遍布整个样带,其它伴生乔木对种表现出明显的分布替代格局,以占据率和单种率考察了尺度地群落特征分析的影响。本区落叶阔叶林１ｍ样带了佳分割尺度为：乔木层４０ｍ,更新层８０ｍ、灌木层２０ｍ。样带法在研究植物群落随     

模拟氮沉降对鄂西南贫营养泥炭地两种藓类植物生长与分解的影响

以泥炭藓属(Sphagnum)植物为优势种的贫营养泥炭地是陆地生态系统重要的碳汇,其优势植物的生长与分解动态关系着贫营养泥炭地碳汇潜力,但有关氮沉降对贫营养泥炭地优势藓类植物生长与分解的影响还存在很大争议,并且氮沉降对亚热带贫营养泥炭地优势藓类植物生长与分解的研究鲜有报道。该研究以鄂西南贫营养泥炭地为研究对象,通过原位喷洒不同浓度的NH4Cl溶液,采用生物量收割法和分解袋法,探讨模拟氮沉降对泥炭藓(S.palustre)与金发藓(Polytrichumcommune)生长及分解的影响。研究结果表明:(1)氮沉降对两种藓类植物生长高度与生物量均有明显的影响,且两种藓类植物生长存在一定的氮沉降阈值,约为3g·m^–2·a^–1;(2)氮沉降对两种藓类植物生长影响程度不同,金发藓对氮沉降的响应灵敏度要大于泥炭藓;(3)高浓度氮沉降(6和12g·m^–2·a^–1)抑制了泥炭藓分解,低浓度氮沉降(3g·m^–2·a^–1)对泥炭藓分解的影响取决于分解时间,而所有浓度氮沉降均抑...