亚热带森林四种建群树种叶片叶肉导度对适度高温的响应

利用CO2气体交换和叶绿素荧光法,研究了适度高温(38℃)下亚热带森林4种建群树种叶片叶肉导度(gm).结果表明:阳生或早期演替树种荷木叶片gm较中后期演替的中生性或耐荫树种红椎、藜蒴和黄果厚壳桂高(P<0·05).生长在全日光下的叶片gm亦较遮荫的高(P<0·05).温度从25℃升至38℃,4个树种的平均叶肉导度Q10值为(1·59±0·27).gm对温度的响应依赖于植物种类和光环境.由于CO2在水中扩散的Q10值为1·25,gm除受温度影响外,还受到蛋白质的调控.适度高温可引起gm上升,导致叶绿体羧化部位的CO2浓度和羧化速率增高.无论是全日照还是遮荫处理,与荷木相比,适度增温可显著提高红椎、藜蒴和黄果厚壳桂叶绿体羧化速率,说明适度高温对演替中后期树种的演替进程有利.     

适度高温下亚热带阔叶树种叶片的光合速率和吸收光能的分配

 利用光合作用测定系统（Li-COR 6400和叶室荧光仪）,测定了亚热带阔叶树种的光合速率和荧光参数,分析了38 ℃适度高温对叶片光合作用 和吸收光能分配的影响。测试树种包括华南亚热带地区常见的阳生性树种木荷（Schima superba）、耐荫树种黄果厚壳桂（Cryptocarya concinna）和中生性树种红锥（Castanopsis hystrix）。适度高温处理均引起 所有树种的光合能力下降,而且木荷和红锥下降的程度比黄果 厚壳桂明显。与25 ℃的对照温度相比,适度高温处理的木荷叶片用于光化学反应所消耗的光能下降,红锥和黄果厚壳桂也有相似的反应,表明 适度高温限制叶片用于光化学反应的吸收光能。无论哪个树种,38 ℃适度高温处理的植物,叶片总吸收光能中额外多余的那部分和处于非活化 状态PSⅡ所吸收的那部分光能都增加,而且黄果厚壳桂比木荷和红锥显著,因此,亚热带阔叶森林的树种对适度高温的响应因种类而异。研究 结果意味着将来气候变化导致温度的上升对演替后期树种黄果厚壳桂的光合过程的限制比演替早期的树种木荷和中生性树种红锥会更严重。     

施氮对桉树人工林生长季土壤温室气体通量的影响

施肥是维持短期轮伐人工林生产量的重要手段,为了提高肥料利用效率,缓释氮肥逐渐成为广泛采用的氮肥种类。评估缓释肥施用对人工林生长季土壤温室气体通量的影响对于全面评估人工林施肥的环境效应具有重要意义。以我国南方广泛种植的桉树林为对象,采用野外控制实验研究了4种施氮处理(对照CK:0 kg/hm2;低氮L:84.2 kg/hm2;中氮M:166.8 kg/hm2;高氮H:333.7 kg/hm2)对土壤-大气界面3种温室气体(CO2、N2O和CH4)通量的影响,结果表明:(1)4种施氮水平下CO2排放通量、N2O排放通量和CH4吸收通量分别为276.84—342.84 mg m-2h-1、17.64—375.34μg m-2h-1和29.65—39.70μg m-2h-1;施氮显著促进了N2O的排放(P0.01),高氮处理显著增加CO2排放和显著减少CH4吸收(P0.05),且CO2排放通量与CH4吸收通量随着施氮量的增加分别呈现增加和减少的趋势;(2)生长季CO2和N2O排放呈现显著正相关(P0.01),CO2排放和CH4吸收呈现显著负相关(P0.05),N2O排放和CH4吸收呈现显著负相关(P0.01);(3)土壤温度和土壤水分是影响CO2、N2O排放通量和CH4吸收通量的主要环境因素。结果表明:施用缓释肥显著增加了桉树林生长季土壤N2O排放量,且高氮处理还显著促进CO2排放和显著抑制CH4吸收,上述研究结果可为人工林缓释肥对土壤温室气体通量评估提供参数。     

剔除杂草对山核桃林地土壤温室气体排放的影响

森林土壤是CO2、N2O和CH4等温室气体的重要排放源,山核桃是中国特有的高档干果和木本油料树种,林下杂草管理对山核桃林地温室气体排放具有重要影响.采用静态箱-气相色谱法在浙江临安山核桃主产区进行了为期1年的原位试验,研究剔除林下杂草对山核桃林地土壤温室气体排放的影响.结果表明:剔除杂草和留养杂草山核桃林地土壤CO2排放通量呈现一致的季节变化规律:夏秋季高、冬春季低;N2O排放在夏季较高,其他季节变化平稳;CH4的排放无明显季节变化规律.剔除杂草显著降低了土壤CO2排放,促进了N2O排放和CH4吸收.剔除杂草对土壤水溶性有机碳和微生物生物量碳没有显著影响.剔除杂草的山核桃林地土壤排放温室气体的综合增温潜势为15.12 t CO2-e·hm-2·a-1,显著低于留养杂草处理(17.04 t CO2-e·hm-2·a-1).     

模拟氮沉降对三种南亚热带树苗生长和光合作用的影响

探讨了 3种南亚热带优势树种荷木 (Schima superba)、锥栗 (Castanopsis chinensis)和黄果厚壳桂 (Cryptocarya concinna)的幼苗对模拟氮沉降增加的响应。实验分为对照组 A和处理组 B、C、D和 E,分别以 NH4 NO3形式人为喷施 0、5、10、15和 30g N/ (m2 · a)。研究结果表明 ,高氮处理组的幼苗生长逐渐受到抑制 ,而中氮处理则大大促进了幼苗的生长。经过 7个月的处理 ,3种树苗的净光合速率呈现出随氮处理水平增加而先增加后减小的特点 ,即 C组的净光合速率最高 ,而 D组则开始下降。荷木幼苗的水分利用效率和锥栗幼苗的气孔导度的变化趋势与净光合速率一样 ,但黄果厚壳桂幼苗的气孔导度和水分利用效率及荷木幼苗气孔导度各处理间差异不明显。荷木和黄果厚壳桂幼苗的光合色素含量随处理水平增加而增加 ,锥栗幼苗的 Chl a和 Chl(a b)含量以 B组最高 ,总体趋势呈现出随处理水平先增加后减小的特点 ,但类胡萝卜素随处理水平增加而增加     

火干扰对小兴安岭毛赤杨沼泽温室气体排放动态影响及其影响因素

利用静态箱-气相色谱法,对小兴安岭轻度火烧毛赤杨沼泽CH4、CO2、N2O生长季排放通量进行研究.结果表明:火烧使毛赤杨沼泽生长季CH4排放通量提高485.2％,CO2和N2O排放通量分别下降45.5％、24.8％.火烧未改变CH4季节性排放规律,但改变了CO2、N2O季节性变化规律.火烧样地CH4排放通量与土壤15cm温度间存在显著正相关性关系而与水位相关性不显著,火烧样地CO2排放与土壤0-30 cm温度呈显著或极显著正相关,与水位极显著负相关.对照样地CO2排放通量与土壤0-15 cm温度呈显著或极显著正相关,与水位极显著负相关,火烧使毛赤杨沼泽CH4排放源的强度增强,CO2、N2O的排放消弱,全球温室潜势下降约为43.34％.     

采伐对小兴安岭落叶松-泥炭藓沼泽温室气体排放的影响

利用静态箱-气相色谱法,研究了择伐和皆伐对小兴安岭落叶松-泥炭藓沼泽CH4、CO2、N2O排放的影响.结果表明:采伐改变了落叶松-泥炭藓沼泽CH4和N2O的季节排放规律,其中对照样地的CH4为夏季吸收、秋季排放,N2O夏秋季吸收;择伐样地的CH4和N2O在夏季集中排放;皆伐样地的CH4在夏秋季排放,N2O则在夏季吸收、秋季排放.但采伐对CO2季节排放规律的影响,均为夏季春季秋季.采伐改变了CH4、CO2和N2O的源汇功能,对照样地为CO2的排放源、CH4和N2O的弱吸收汇;采伐地的CO2排放量下降了1/4,并转化为N2O弱排放源,为CH4的弱排放源或强排放源.择伐样地温室效应贡献潜力较对照样地下降了24.5%,皆伐地则提高了3.2%.     

小兴安岭阔叶林沼泽土壤CO_2、CH_4和N_2O排放规律及其影响因子

采用野外静态箱-气相色谱法,研究了小兴安岭典型阔叶林沼泽生长季节土壤CO2、CH4和N2O排放季节变化规律、源/汇功能及主要影响因子。结果表明:①苔草沼泽、毛赤杨沼泽和白桦沼泽生长季节土壤CO2、CH4、N2O排放分别集中在夏季、夏秋季、春夏季,平均排放通量依次为487.89、382.27、514.63 mg.m-2.h-1,1.88、1.03、0.04 mg.m-2.h-1,3.70、58.61、11.73μg.m-2.h-1。②三者生长季节土壤CO2排放通量与气温和0-20 cm土壤温度均呈显著正相关;苔草沼泽CH4排放通量与30-40cm土壤温度呈显著正相关,毛赤杨沼泽CH4排放通量与地表温度呈显著负相关;白桦沼泽N2O排放通量与地表温度呈显著正相关。苔草沼泽N2O排放与水位呈显著负相关;毛赤杨沼泽CH4排放与水位呈显著正相关;白桦沼泽CO2排放与水位呈显著负相关。③三者生长季节土壤均为CO2、CH4、N2O排放源(17.56、13.76、18.53 t.hm-2;67.54、37.05、1.30 kg.hm-2;0.13、2.11、0.42 kg.hm-2),三者CO2排放量相近(5.5%-21.6%);苔草沼泽为CH4的强排放源,毛赤杨沼泽为中排放源,白桦沼泽为弱排放源;毛赤杨沼泽为N2O的强排放源,白桦沼泽为中排放源,苔草沼泽为弱排放源。     

东北温带次生林和落叶松人工林土壤CH4吸收和N2O排放通量

2007年6月-2008年6月,在帽儿山用静态箱/气相色谱法测定了相邻次生林和落叶松人工林土壤CH4和N2O通量,结果表明:次生林转变为落叶松人工林后土壤年CH4吸收和年N2O排放通量均显著增加,分别为次生林的1.2倍和3.6倍.两林分CH4和N2O通量表现相似的季节动态,生长季土壤CH4吸收通量和N2O排放通量均高于非生长季.次生林和落叶松人工林土壤CH4吸收通量与土壤温度均呈正相关关系,而与土壤含水量呈负相关关系.土壤N2O排放通量与土壤温度和土壤铵态氮含量均呈正相关关系,而与土壤含水量没有明显相关性.次生林转变为落叶松人工林后,落叶松林地较厚的凋落物层改变了林地土壤水分的格局,影响了土壤的CH4和N2O通量.     

施氮对桉树人工林生长季和非生长季土壤温室气体通量的影响

森林在调控温室气体排放方面有重要作用,随着人工林的迅速发展,其温室气体通量和对施肥的响应逐渐引起广泛关注。为了解施氮对桉树人工林生长季和非生长季土壤温室气体通量的影响,在广西东门林场尾巨桉人工林样地设置低(84.2 kg N·hm-2)、中(166.8 kg N·hm-2)、高(333.7 kg N·hm-2)3个施氮水平和不施氮对照,采用静态箱-气相色谱法监测土壤CO2、N2O和CH4通量。结果表明:(1)不同施氮处理的桉树人工林土壤CO2、CH4和N2O年均排放通量分别为214~271 mg CO2·m-2·h-1、-47~-37 kg CH4·m-2·h-1和16~203 kg N2O·m-2·h-1;土壤CO2排放通量在生长季高于非生长季,CH4和N2O通量未表现出明显季节变化。(2)施氮显著增加了土壤CO2和N2O年均排放通量,其促进效应主要集中在生长季(施氮后的4个月,即6—9月),且随时间增加,效应减弱。(3)施氮显著降低了土壤CH4年均吸收通量。因此,在维持桉树人工林生产力的基础上,结合季节变化,合理调控施氮量将有助于减少桉树林土壤温室气体排放。     

长白山阔叶红松林土壤氮化亚氮和甲烷的通量研究

采用静态箱／气相色谱分析方法对长白山阔叶红松林两个处理的N2O和CH4通量进行了研究．结果表明,凋落物对土壤N2O排放和CH4吸收的影响是显著的,影响程度分别是36．9％和23．4％．两个处理的N2O排放通量季节变化趋势相似：夏季(6～8月)的排放通量最高,春季(3～5月)次之,秋(9～11月)冬(12～1月)两季较低．其日变化趋势也相似：最大值都出现在18：00,最小值都出现在12：00和14：00．CH4吸收通量的季节变化趋势也很相似：夏秋两季的吸收通量明显高于春冬两季的吸收通量．其日变化趋势也相似：从14：00开始持续上升到18：00达到最大值,然后持续下降到早晨6：00达到通量的最小值．研究还发现,长白山阔叶红松林土壤的N2O排放和CH4吸收间存在着一种负线性相关关系．     

模拟氮沉降对南亚热带两种乔木幼苗生物量及其分配的影响

探讨了南亚热带季风常绿阔叶林两种优势树种荷木(Schima superba)和黄果厚壳桂(Cryptocarya concinna)幼苗的生物量及其分配对氮沉降增加的响应。实验分为对照(CK)、T₅、T₁₀、T₁₅和T₃₀ 5个处理,每个处理设置3次重复。所施氮肥为NH₄NO₃,以溶液方式喷施,5个处理浓度分别为0、0.12、0.24、0.36、0.72 mol N·L^-1。每月喷施2次,5个样方1年喷施的总氮量分别相当于氮沉降率0、5、10、15、30 g N·m^-2·a^-1。经过11个月的施氮处理,两种幼苗对氮沉降的响应存在差异,其中黄果厚壳桂幼苗的基径、株高、全株生物量和相对生长速率除最高处理T₃₀外,均高于对照,但荷木幼苗的基径、全株生物量和相对生长速率除T₁₀外,均小于对照。氮处理也对生物量的分配产生了明显的影响,两种幼苗的叶重比以T₃₀最低,表明高氮处理不利于幼苗叶片的生长;枝重比均以T₃₀最高,反映了高氮处理的幼苗生物量分配到枝干的比例最高;根重比和根冠比均以对照样方幼苗的最高,表明氮处理抑制根的生长,分配到根部分的生物量下降。总的来看,经过11个月的处理,除最高处理T₃₀外,氮处理仍对黄果厚壳桂幼苗的生长有促进作用,而对荷木幼苗的生长则趋向于一定程度的抑制效应,表明黄果厚壳桂幼苗更能耐受高氮条件。     

蚯蚓和三叉苦对亚热带人工林土壤N2O和CH4通量的短期效应

在广东鹤山大叶相思(Acacia auriculaeformis)人工林内设置外来蚯蚓西土寒宪蚓(Ocnerodrilus occidentalis)和乡土植物三叉苦(Evodia lepta)野外控制实验,用静态箱-气相色谱法对土壤N2O和CH4通量进行15 d的原位测定,研究蚯蚓和三叉苦对土壤N2O和CH4通量的影响。结果表明,三叉苦并未明显增加土壤N2O和CH4的通量,而假植物(模拟三叉苦的物理效应)则显著促进了土壤N2O的释放通量。整个实验阶段,蚯蚓效应分别使无植物对照和三叉苦处理土壤N2O通量增加了26.7%和66.3%,而在种假植物条件下,添加蚯蚓使土壤N2O通量降低了39.7%;同时,蚯蚓效应使对照处理土壤CH4吸收通量增加了10.3%,使假植物处理土壤CH4吸收通量降低了90.6%,而使三叉苦处理土壤CH4释放通量增加了301.8%。可见,蚯蚓能够促进人工林土壤N2O释放;同时促进人工林土壤从CH4“汇”向“源”转变。三叉苦的物理过程促进土壤N2O的释放,而三叉苦的生物过程抑制土壤N2O的排放。如何减缓人工林中土壤N2O和CH4的排放,必须综合考虑植物物理过程、生物过程以及蚯蚓对土壤N2O和CH4排放过程影响的独立效应和交互效应。     

High-nitrogen and low-irradiance can restrict energy utilization in photosynthesis of successional tree species in low subtropical forest

Responses of photosynthesis and the partition of energy utilization to high-nitrogen importation and high-light intensity in leaves of three dominant tree species of subtropical forest,including sun plant or early-successional species Schima superba,mesophyte or intermediate-successional species Canstanopsis hystrix,and shading-tolerant plant or late-successional species Cryptocarya concinna were studied by using the CO2 exchange system and chlorophyll fluorescence method.Our results showed that,regardless of plant species,net photosynthetic rate(Pn)was higher in high-nitrogen supply and high irradiance(HNHL)plants than in low-nitrogen supply and high irradiance(LNHL)plants,implying that low-nitrogen importation would limit Pn of plants grown under high irradiance.However, high-nitrogen supply and low irradiance(HNLL)plants had a lower Pn.Insignificant change of quantum yield(Fv′/Fm′)in opened PS II was found in leaves of HNHL,LNHL or HNLL plants of S.superba and C. hystrix,while a higher Fv′/Fm′occurred in HNHL plants of C.concinna in comparison with LNHL or HNLL plants.The HNHL plants of C.concinna also had a higher photochemical quantum yield(△F/Fm′) than LNHL or HNLL plants,however no similar responses were found in plants of S.superba and C. hystrix(P<0.05).In the irradiance range of 0―2000μmol photon·m -2·s -1,the fraction of energy consumed by photochemistry(φ PSII )was 18.2%in LNHL plants of S.superba which was higher than that in HNHL plants(P>0.05)and it was significantly higher than in HNLL plants(P<0.05).C.hystrix also had a similar response inφ PSII to nitrogen supply and irradiance.Regardless of species HNLL plants had a significantφ PSII and higher heat dissipation in light,and this effect was more severe in C.concinna than in S.superba or C.hystrix.The results may mean that high-nitrogen importation by nitrogen deposit and low irradiance caused by changing climate or air pollution would more severely restrict photosynthetic processes in the late-successional species C.concinna than in the early-successional species S.superba and intermediate-successional species C.hystrix.The continuous high-nitrogen precipitation in the future and the over cast mist or pollution smoke could induce late-successional species to degrade,however,early-successional species would be more adapted to competition for more resources to keep their dominance in ecosystems.In this sense,the zonal vegetation may accelerate degradation caused by high nitrogen precipitation and low irradiance,while the early-successional and mesophytic vegetations can remain longer.Thus,nitrogen precipitation may play an important role in plant community succession.     

内蒙古天然与放牧草原温室气体排放研究

采用静态箱-气相色谱法测定内蒙古典型草原温室气体排放。结果表明,四类天然草原吸收CH4、排放N2O和CO2各自有其相对固定的季节变化形式,四类草原和大气交换温室气体通量的变化形式基本一致,受年度气候变化所控制,而土壤、植被类型、降雨量等天然因素和放牧强度等人为因素仅影响排放强度。与天然羊草草原相比,自由放牧降低了羊草草原对CH4的吸收和N2O排放,增加了CO2的排放。     

Effects of moderate high-temperature stress on photosynthesis in three saplings of the constructive tree species of subtropical forest

During the exposition to moderate high-temperature stress, photosynthetic rates and fluorescence of chlorophyll a were measured with a photosynthetic measurement system (Li-Cor 6400) and leaf chamber fluorometer (Li-Cor6400 LCF), respectively, in leaves of saplings, sun-adapted species (Schima superba), shade-adapted species (Cryptocarya concinna), and in mesophytic plant (Castanopsis hystrix) (42°C). The results showed that moderate high-temperature stress led to a decrease in F_v/F_>m, namely the primary photochemical quantum efficiency, indicating that moderate high-temperature stress causes a partial inhibition of PSII. It also showed that such an effect was more severe in the shade-adapted plant C. concinna than in the sun-adapted species S. superba. However, except for the sun-grown leaves of C. concinna, the moderate high-temperature stress increased the photosynthetic rate of leaves at high light intensity. Simultaneously, less photoinhibition was found to occur under high-light intensity, suggesting that the capacity of resistant-photoinhibition was stimulated by moderate high-temperature stress. The quantum yield of PSII (?_PSII) decreased in the sun-grown leaves of S. superba and C. hystrix but did not show any significant change in leaves of the shade plant C. concinna and shade-grown leaves of sun plant S. superba or the mesophytic plant C. hystrix because they already had a very low ?_PSII under this condition. Moderate high-temperature stress led to a decrease in ?_PSII/?_CO2 ratios, an estimate of the quantum requirement for CO2 assimilation, in the sun plant S. superba and the mesophytic plant C. hystrix because they were associated with the dissipation of a lower fraction of excitation energy. However, no significant changes were found in shade plant C. concinna and in shade-grown leaves of the other examined plants. The effect of moderate high-temperature (42°C) on photosynthesis depends on species and leaf type (sun and shade leaves) in the saplings of subtropical broad-leaved trees.     

光强对四种亚热带树苗生长特征影响的比较

鼎湖山亚热带森林优势树种藜蒴、荷木、黄果厚壳桂和马尾松2－3年生树苗,盆栽于16％、40％和100％的自然光下生长16个月．3种阔叶树无论在全自然光还是在弱光下均能较好地存活,遮光下的马尾松则出现不同程度的死亡．全光下的马尾松、黄果厚壳桂树苗的基径和树高生长大于遮光下的树苗．4个树种的侧枝数均随光照的减弱而下降．在不考虑新老叶更新的情况下,全光下的藜蒴、黄果厚壳桂单株叶片数大于弱光下的树苗,而荷木则相反．如果以全光下单株树苗干物质量为100％,那么在相对光照为40％和16％下生长的马尾松、黄果厚壳桂、荷木和藜蒴单株树苗的干物质量分别为57．4％和32．7％、73．8％和62．1％、78．0％和78．6％、93．9％和76．2％．不同光强下的藜蒴、荷木地上部分干物质量的变化不大,地下部分则随光照的减弱而下降,马尾松、黄果厚壳桂无论地上还是地下部分干物质量均随光强的减弱而明显减少．遮光下生长的3个阔叶树种树苗的冠根比（CRR）、叶重比（LWR）、叶面积比（LAR）和比叶面积（SLA）均高于全光下的树苗．马尾松为喜光树种,对阴生环境的适应能力极为有限;黄果厚壳桂为耐阴树种,在全光下仍然比遮光条件下生长较快．     

多年冻土退化地区湿地土壤温室气体排放及其影响因子

采用野外原位实验静态箱-气相色谱法,研究了兴安岭多年冻土不同程度退化地区生长季湿地土壤温室气体CH₄、CO₂和N₂O的排放通量特征,同时分析了环境因子对土壤温室气体排放的影响。结果表明:1) 3种类型冻土区(季节性冻土区、岛状多年冻土区、连续多年冻土区,分别用D1、D2、D3表示)土壤在生长季时期表现为CO₂和N₂O的源; D1和D3为CH₄的源,D2为CH₄的汇。D1、D2、D3土壤在生长季中平均CH₄排放通量分别为(0.127±0.021)、(-0.020±0. 006)、(0. 082±0. 019) mg·m^-2·h^-1; CO₂排放通量分别为(371.50±66.73)、(318.43±55.67)、(213.19±37.05) mg·m^-2·h^-1; N₂O排放通量分别为...