贡嘎山峨眉冷杉成熟林碳利用效率季节动态及其影响因子

碳利用效率(CUE)是植被生态系统的一个重要功能参数, 反映了植被生态系统的固碳能力, 适用于分析不同时间段内器官、个体和群落等不同层次的碳收支趋势, 因而有助于对陆地生态系统碳功能的确定与预测, 引起了广泛关注。该研究采用生物计量法, 测定和计算了川西贡嘎山东坡峨眉冷杉(Abies fabri)成熟林树木不同器官的呼吸与净生产力动态, 分析了乔木层及其各器官CUE动态及主要影响因子, 并估算了乔木层不同径级树木CUE。主要结果: (1)乔木层各器官月呼吸速率与温度呈正相关关系, 以细根月呼吸速率为最大; 不同径级树木年呼吸量无显著差异, 以小径级树木树干的年呼吸量为最小。(2)乔木层细根和树干月净初级生产力(NPP)均随温度增加而增加, 以细根月NPP为最大。小径级树木年NPP最大, 其针叶年NPP也显著高于中径级和大径级树木。(3)林分乔木层及其各器官CUE大多集中在0.30-0.60之间, 其中细根、树干CUE具有相似的月变化动态, 均随温度的升高而上升。不同径级树木CUE及树干和针叶CUE均随树木个体的增大而明显下降。(4)气温和土壤温度与乔木层树干和细根CUE呈正相关关系, 而降水量与针叶CUE呈负相关关系。细根CUE与树干CUE呈正相关关系,与针叶CUE呈负相关关系。峨眉冷杉成熟林乔木层CUE主要取决于树干和细根CUE。该研究证实了川西亚高山暗针叶成熟林仍具有较强的碳汇功能, 在区域碳储存和森林生态系统碳循环中发挥着极其重要的作用。     

贡嘎山峨眉冷杉原始林及其更新群落凋落物的特征

1998～2001年对贡嘎山峨眉冷杉[Abiesfabri(Mast.)Craib]原始林及其更新林凋落物的数量、凋落特征进行了观测和分析.结果显示,峨眉冷杉原始林的年均凋落量为2.777t/(hm2·     

贡嘎山海螺沟林线附近峨眉冷杉种群的结构与动态

通过对贡嘎山海螺沟海拔 35 80m处 1.0hm2 峨眉冷杉 (AbiesfabriCraib)林的定位调查 ,分析了峨眉冷杉的个体生长、种群结构与动态、干扰及更新特征。结果表明 :1)林线附近的环境胁迫影响了个体的形态发育和高、径生长 ,但对其更新繁殖无明显影响 ;2 )静态生命表和种群生存曲线反映了 2 0a以前和 6 0～ 140a分别经历的强烈环境筛选和竞争自疏 ,以及后期与环境变化相关的死亡率波动 ,峨眉冷杉寿命极限为 40 0a左右。 3)林线种群遭受高频率、小规模的林隙干扰。尽管 86 .4%的林隙由多木形成 ,但死亡的峨眉冷杉以枯立为主导致林隙较小 ;病害、冰雪和死树的打压是林隙形成的重要因素 ,而风不是这里林线环境的主要自然干扰。 4)峨眉冷杉的幼苗表现了相当的耐荫性 ,尽管其更新依赖林隙的存在 ,但更新格局存在多尺度的成因     

贡嘎山峨眉冷杉林原生扰动土壤溶质运移的持续降雨模拟研究

以人工持续(5d)降雨模拟方式研究了贡嘎山物眉冷杉林原生土壤地表覆被层破坏后土壤中矿质元素与营养盐的迁移输出动态与规律。模拟降雨采用当地最为常见的小到中雨雨型（5.7-26mm/h),壤中流以垂直入渗为主,并滞后于降雨0.2-4.2h,通过0模拟实验发现,降雨总量和降雨事件的持续时间对壤中流产生量的影响比单位时间降雨强度的影响更为明显,在持续降雨影响下,主要离子（Mg^2 ,Ca^2 ,Cl^-,SO4^2-和Na^ K^ ）和营养盐（NH4^ -N,NO3^--N和活性磷酸盐）在短期内急剧流失,模拟降雨的第1天,壤中流结束时离子浓度仅为初始时浓度的29%,营养盐浓度为初始浓度的21%-55%。至第3天,上述离子和营养盐输出浓度趋于恒定,约为首日降雨壤中流初始浓度的1%-15%,在主要矿质元素流失后,原生土壤内过程转为有机质控制的HCO3^-输出过程,伴随着土壤矿质养分的输出,土壤缓冲能力下降,壤中流pH值由6.1降为5.2,研究结果表明,贡嘎山区峨眉冷杉林原生土壤系统十分脆弱,养分易于流失,对人类活动的敏感性很高。     

植物与微生物碳利用效率及影响因子研究进展

陆地生态系统碳循环是生物地球化学循环的关键过程之一。碳利用效率（carbon use efficiency,CUE）是描述生物用于形成生物量的碳占其所吸收总碳比例的一个定量指标,反映了生物的碳同化能力和固碳潜力,是研究生态系统碳循环中碳通量和碳分配模式的重要参数,能有效预测生物与周围环境之间的碳流通和碳反馈。目前,关于CUE的研究还不充分,尤其是对CUE及其影响因子的系统性综合论述还较少。为此,本文综述了国内外有关碳利用效率（植物碳利用效率（CUE_a）和微生物碳利用效率（CUE_h））的研究方法和研究进展,分析了CUE_a和CUE_h的异同、内在联系及作用机理。基于分析对今后的研究提出几点展望：（1）优化测量手段和计算方法,适当地调整参数,将模型方法与实测数据结合,使CUE的定量描述结果更准确;（2）结合不同尺度的研究结果,探究个体、种群、群落、生态系统等不同空间尺度和时间尺度上CUE的联系及变化规律,为碳循环和碳流通的时空变化规律提供新证据;（3）研究CUE对全球变化（如高温、干旱、CO₂浓度增加等）的响应,探讨CUE对未来气候情景的响应和适应机制;（4）开展有关物种丰富度或生物多样性的梯度变化对CUE的影响研究,阐释物种多样性减少或物种灭绝等现象对碳循环过程的影响,将生态系统物种多样性与生态系统功能相联系;（5）加强对CUE_h的研究,定量探究其与CUE_a的异同,并将二者结合起来,更全面地解释地上-地下生态系统碳的分配特征。同时适当开展动物CUE的研究,目前该类研究还缺乏系统性。     

Advances in the carbon use efficiency of forest

植物碳利用效率(CUE)指净初级生产力与总初级生产力的比率, 它不仅反映了植被生态系统将大气中CO₂转化为生物量的能力和固碳潜力, 而且可确定呼吸对植被生产力的影响。CUE是比较不同生态系统碳循环差异的重要参数, 了解生态系统CUE有助于分析陆地生态系统是碳源还是碳汇, 对于预测全球变化和人类干扰对森林碳收支的影响具有重要意义。我国在森林CUE研究方面还十分欠缺。该文在介绍森林CUE计算方法和测定技术的基础上, 综述了植被、气象、森林经营等因子对森林CUE的影响, 得出主要结论: (1)关于不同森林植被类型CUE变化有两种截然相反的观点, 即: 恒定CUE和变量CUE。越来越多的研究支持第二种观点, 不同生态系统、不同森林类型、不同物种和植物发育阶段的CUE存在较大差异, 森林CUE较灌丛和草地低, 落叶林比混交林和常绿林具有较高的CUE, 热带森林CUE通常低于温带森林, CUE与植被演替和林龄相关, 森林地上、地下部分和不同组织的CUE不同, 以树干为最高; (2)植被的CUE与气温相关, 全球尺度上, 森林植被年平均CUE与年平均气温呈抛物线关系, 温带、寒带、干旱地区植物呼吸的温度适应驱动其较高的CUE; CUE随着降水量的增加而减少, 在水分充足或过剩的地区保持不变; 光照减弱降低维持呼吸系数, 增加生长呼吸系数, 导致植物CUE降低, 生长在高光照下的植物CUE高于低光照下的植物; (3) CO₂浓度升高引起植物CUE的升高或降低, 也有人认为CO₂浓度升高对森林CUE没有影响, CO₂浓度升高对CUE的影响可能取决于树木年龄或基因型; (4)生长在土壤瘠薄、低温、干旱等胁迫环境下的植物CUE通常比生长在适宜环境下的植物具有较大的可塑性, 施肥、灌溉和择伐等管理措施影响森林CUE; (5)植物CUE具有明显的季节变化, 温带森林以春季CUE为最高。建议今后森林CUE研究应着重围绕以下3个关键问题: (1)从不同空间尺度和生态系统层次, 探讨森林CUE的变异特征及其驱动机制; (2)从不同时间尺度, 探讨森林CUE动态过程与机制; (3)森林CUE对气候变化的响应与适应。     

Temporal changes of vegetation water use efficiency and its influencing factors in Northern China

水分利用效率(WUE)既是衡量植被生长适应性的重要指标, 也是连接生态系统水碳循环的纽带。认识不同类型植被WUE的时间变化特征及驱动机制有助于增进对生态系统水碳循环过程的理解。已有研究表明, 在不同时间尺度下, WUE呈现不同的时间变化特征, 但现有研究多是集中在单一的时间尺度下开展的, 对不同植被类型在不同时间尺度下的动态变化及影响因子分析开展得较少。该研究选用中国北方地区9个定位观测台站的通量与气象数据, 分析了WUE的日内变化和季节变化特征, 并在0.5 h、1 d、8 d以及月尺度下, 分别分析了气温(T_a)、相对湿度(RH)、饱和水汽压差(VPD)以及光合有效辐射(PAR)等非生物因子对WUE的影响。同时, 该研究也分析了植被叶面积指数(LAI)和降水(P)对WUE的影响。研究发现: (1) WUE的日变化呈现不对称的“U”型特征, 日出时的WUE普遍高于日落时。荒漠地区WUE的季节变化呈“U”型, 而其他站点呈现单峰型。不同站点WUE的季节变化可以分为总初级生产力(GPP)主导型和蒸发散(ET)主导型, 并随着时间尺度的扩大, GPP或ET的主导作用逐渐增强。(2)在较短的时间尺度(0.5 h、1 d)上, T_a、RH、VPD和PAR是影响WUE变化的主要因子, 但随着时间尺度的扩大, T_a和RH成为影响WUE变化的主要因子, 并且与WUE的相关关系受GPP或ET对WUE主导作用的影响, 随着时间尺度增大, T_a和RH与WUE的线性关系更加显著。(3) WUE大体上随LAI的增加而增加, 但当LAI超过一定值时, 在长白山、海北和张掖站, WUE对LAI的敏感性降低。降水与WUE的关系在研究区域内并不显著。(4)不同植被类型的WUE由大到小依次为森林、农田、草地、湿地和荒漠。     

Spatial pattern of soil organic carbon of the main forest soils and its influencing factors in Guangxi,China

Aims
Our objectives were to study the spatial distribution of soil organic carbon (SOC) density and its influencing factors in the main forest ecosystems in Guangxi.
Methods
A total of 345 sample plots were established in Guangxi, and the size of each plot was 50 m × 20 m. Based on the forest resource inventory data and field investigation, the SOC storage of the main forests in Guangxi was estimated. Geostatistics was applied to analyze the spatial pattern of SOC density and the main influencing factors on SOC density were also explored by principal component analysis and stepwise regression.
Important findings
The total SOC storage in the main forests in Guangxi was 1686.88 Tg, and the mean SOC density was 124.70 Mg·hm^-2, which is lower than that of China. The best fitted semivariogram model of SOC density was exponential model, and the spatial autocorrelation was medium. The contour map based on Kriging indicated that northeastern Guangxi had high SOC density and northwestern Guangxi had low SOC density, which corresponded to high SOC density in non-karst region and low SOC density in karst region. The SOC density followed the sequence of bamboo forest > deciduous broadleaf forest > warm coniferous forest > mixed evergreen and deciduous broadleaf forest > evergreen broadleaf forest, and yellow soil > red soil > lateritic red soil > limestone soil. The dominant environment factors affecting SOC density included soil depth, longitude, latitude, and altitude. Soil depth was the most influential factor, which was mainly attributed to the karst landscape.     

Dynamics and regulations of ecosystem light use efficiency in a broad-leaved Korean pine mixed forest,Changbai Mountain

Aims Ecosystem light use efficiency (LUE) reflects the ability of CO₂ uptake and light utilization via photosynthesis, which is a key parameter in ecosystem models to evaluate ecosystem productivity. The objectives of this study were to: (1) compare the differences of LUE derived from different methods; (2) elucidate the seasonal dynamics of LUE and its regulatory factors; and (3) evaluate the maximum LUE (LUE_max) and its variability based on eddy-covariance (EC) flux.Methods Using the flux data from an EC tower during 2003-2005 at a broad-leaved Korean pine (Pinus koraiensis) mixed forest, Changbai Mountain, two types of LUE indicators were generated from: 1) the apparent quantum yield (ε) estimated with rectangular hyperbolic curve, and 2) the ecological light use efficiency (LUE_eco) calculated as the ratio between gross ecosystem productivity (GEP) and photosynthetically-active radiation (Q).Important findings The seasonal variation of ε and LUE_eco appeared a unimodal pattern within a year, with the variations significantly dominated by soil surface temperature and Normalized Difference Vegetation Index (NDVI). A positive correlation between GEP and LUE was found for both ε and LUE_eco, with the effect of Q on LUE relatively weak. The increase in diffusion radiation appeared favorable for enhanced LUE. Generally, there was a significant positive relationship between ε and LUE_eco, while ε was higher than LUE_eco, especially during the mid-season. The annual maximum value of ε and LUE_eco was (0.087 ± 0.003) and (0.040 ± 0.002) μmol CO₂·μmol photon^-1 over the three years, respectively. The interannual variability of LUE_max for ε and LUE_eco was 4.17% and 4.25%, respectively, with a maximum difference of >8%, likely resulted from considerable uncertainty in model simulations. Our results indicated that the inversion and optimization of maximum LUE should be taken seriously in the application of LUE models.     

罗浮栲林土壤微生物碳利用效率对短期氮添加的响应

作为调节土壤碳矿化过程的重要参数,微生物碳利用效率(CUE)对理解陆地生态系统中的碳循环至关重要。本研究在戴云山罗浮栲林设置对照(0 kg N·hm^-2·a^-1)、低氮(40 kg N·hm^-2·a^-1)和高氮(80 kg N·hm^-2·a^-1) 3个氮添加水平以模拟氮沉降,测定了表层(0～10 cm)土壤基本理化性质、有机碳组分、微生物生物量和酶活性;并利用¹⁸O标记水方法测定土壤微生物CUE,以更好地理解氮沉降加剧对微生物CUE的影响及其影响因素。结果表明: 短期氮添加显著降低了土壤微生物的呼吸速率、碳和氮获取酶活性,但显著增加了土壤微生物CUE。β-N-乙酰氨基酸葡糖苷酶(NAG)/微生物生物量碳(MBC)、微生物呼吸速率、β-葡萄糖苷酶(BG)/MBC、纤维素水解酶(CBH)/MBC和土壤有机碳含量是影响CUE的主要因素,且CUE与NAG/MBC、微生物呼吸速率、BG/MBC和CBH/MBC呈显著负相关,与土壤有机碳呈显著正相关。综上,短期氮添加导致土壤微生物获取碳和氮的成本降低,减少微生物呼吸,从而提高了土壤微生物CUE,这将有助于提高罗浮栲林土壤碳固存潜力。     

中国干旱半干旱区植被降水利用效率时空变化特征及影响因素分析

植被的降水利用效率（Precipitation use efficiency,PUE）是表征植被生产力对降水量时空动态变化响应特征的重要指示器,对了解干旱环境下植被生产力的变化尤为关键。基于中国干旱半干旱区2000-2020年的植被净初级生产力、降水量、气温、土地利用类型和地形等数据,分析了中国干旱半干旱区植被降水利用效率的时空特征及其变化趋势,探究了植被PUE与气候因子的关联以及气候变化下土地利用和地形对植被PUE的影响。研究结果表明：（1）2000-2020年中国干旱半干旱区植被平均PUE为0.41 g C m^-2 mm^-1,不同土地利用类型下植被PUE的大小顺序为：草地<湿地<灌木<耕地<林地。（2）植被PUE年际变化整体呈现波动上升趋势,上升速率为0.004 g C m^-2 mm^-1,其中呈现显著改善趋势的面积占总面积的12.24%。（3）气温升高在不同程度上对大多数植被PUE起到促进作用,而降水增多则会抑制绝大多数区域的植被PUE。植被较少的区域,植被降水利用效率与气温、降水两气候因子基本无关。（4）随着海拔的升高,植被PUE呈现出先减后增再减的趋势。随着海拔的变化,气温依然与植被PUE呈正相关,降水依然与植被PUE呈负相关。研究结果可为中国干旱半干旱区生态系统保护、恢复以及可持续利用提供科学参考。     

Effects of logging on carbon dynamics of a jack pine forest in Saskatchewan,Canada

We calculated carbon budgets for a chronosequence of harvested jack pine (Pinus banksiana Lamb.) stands (0‐, 5‐, 10‐, and～29‐year‐old) and a～79‐year‐old stand that originated after wildfire. We measured total ecosystem C content (TEC), above‐, and belowground net primary productivity (NPP) for each stand. All values are reported in order for the 0‐, 5‐, 10‐, 29‐, and 79‐year‐old stands, respectively, for May 1999 through April 2000. Total annual NPP (NPP_T) for the stands (Mg C ha^?1 yr^?1±1 SD) was 0.9±0.3, 1.3±0.1, 2.7±0.6, 3.5±0.3, and 1.7±0.4. We correlated periodic soil surface CO₂ fluxes (R_S) with soil temperature to model annual R_S for the stands (Mg C ha^?1 yr^?1±1 SD) as 4.4±0.1, 2.4±0.0, 3.3±0.1, 5.7±0.3, and 3.2±0.2. We estimated net ecosystem productivity (NEP) as NPP_T minus R_H (where R_H was calculated using a Monte Carlo approach as coarse woody debris respiration plus 30–70% of total annual R_S). Excluding C losses during wood processing, NEP (Mg C ha^?1 yr^?1±1 SD) for the stands was estimated to be ?1.9±0.7, ?0.4±0.6, 0.4±0.9, 0.4±1.0, and ?0.2±0.7 (negative values indicate net sources to the atmosphere.) We also calculated NEP values from the changes in TEC among stands. Only the 0‐year‐old stand showed significantly different NEP between the two methods, suggesting a possible mismatch for the chronosequence. The spatial and methodological uncertainties allow us to say little for certain except that the stand becomes a source of C to the atmosphere following logging.     

Evidence for strong seasonality in the carbon storage and carbon use efficiency of an Amazonian forest

The relative contribution of gross primary production and ecosystem respiration to seasonal changes in the net carbon flux of tropical forests remains poorly quantified by both modelling and field studies. We use data assimilation to combine nine ecological time series from an eastern Amazonian forest, with mass balance constraints from an ecosystem carbon cycle model. The resulting analysis quantifies, with uncertainty estimates, the seasonal changes in the net carbon flux of a tropical rainforest which experiences a pronounced dry season. We show that the carbon accumulation in this forest was four times greater in the dry season than in the wet season and that this was accompanied by a 5% increase in the carbon use efficiency. This seasonal response was caused by a dry season increase in gross primary productivity, in response to radiation and a similar magnitude decrease in heterotrophic respiration, in response to drying soils. The analysis also predicts increased carbon allocation to leaves and wood in the wet season, and greater allocation to fine roots in the dry season. This study demonstrates implementation of seasonal variations in parameters better enables models to simulate observed patterns in data. In particular, we highlight the necessity to simulate the seasonal patterns of heterotrophic respiration to accurately simulate the net carbon flux seasonal tropical forest.     

立地类型对张广才岭天然白桦林生态系统碳储量的影响

运用相对生长方程与碳/氮分析方法,测定了我国温带张广才岭7种立地类型(阳坡上、中、下坡位和阴坡上、中、下坡位及谷地)天然白桦林的生态系统碳储量(植被与土壤)及植被净初级生产力与年净固碳量,揭示立地类型对温带天然白桦林生态系统碳库及其固碳能力的影响规律。结果表明:1白桦林植被碳储量((76.28±18.11)—(115.57±5.59)t C/hm~2)在阴、阳坡的上坡位和下坡位显著高于谷地35.1%—51.5%(P0.05),阴、阳坡中坡位高于谷地但差异性不显著(32.5%—33.6%,P0.05);2其土壤碳储量((81.53±6.15)—(181.90±21.62)t C/hm~2)在阳坡各坡位显著高于阴坡中、下部与谷地24.0%—123.1%(P0.05),阴坡上、中部显著高于阴坡下部和谷地36.0%—81.2%(P0.05);3其生态系统碳储量((174.57±20.27)—(282.96±17.92)t C/hm~2)在阳坡各坡位显著高于阴坡中、下坡位与谷地14.1%—62.1%(P0.05),阴坡上、中坡位显著高于阴坡下坡位与谷地19.5%—48.1%(P0.05);4其植被净初级生产力((6.98±1.60)—(9.59±0.69)t hm~(-2)a~(-1))在阴、阳坡上坡位显著高于阴坡中坡位34.2%—37.4%(P0.05),其他4个立地类型高于阴坡中坡位但差异性不显著(8.5%—20.6%,P0.05);5其年净固碳量((3.26±0.74)—(4.56±0.36)t C hm~(-2)a~(-1))在阳坡上坡位显著高于阴坡中坡位39.9%(P0.05),其他5个立地类型高于阴坡中坡位但差异性不显著(9.2%—30.4%,P0.05)。因此,张广才岭天然白桦林的生态系统碳储量及其固碳能力均存在着明显的立地分异规律性,故在评价与管理我国温带白桦林碳汇时应考虑立地类型影响。     

贡嘎山雅家埂峨眉冷杉林线种群的时空动态

通过对贡嘎山雅家埂峨眉冷杉种群林线附近6个3000 m2样地(阴阳坡各3个)中峨眉冷杉(Abies fabri Craib)种群的定位调查,分析了过去100a间该区峨眉冷杉种群的时间-空间动态。结果表明:1)雅家埂林线附近峨眉冷杉种群密度在过去100 a(主要是近50 a)有显著的升高,但树线的海拔位置并无明显的爬升;2)阴阳坡林线格局存在显著的坡向分异:阴坡林线和树线的海拔高度显著高于阳坡(分别比阳坡高152.5 m和135.8 m),阳坡林线附近峨眉冷杉早期的生长速率在大于阴坡,但后期的生长速率却低于阴坡;3)热量(温度)控制假说不能完全解释雅家埂目前的树线格局,除气候因素之外,其它因素也限制了雅家梗地区树线位置的变化。     

宁夏陆地生态系统水分利用效率特征及其影响因子

生态系统水分利用效率(Water Use Efficiency, WUE)是表征生态系统碳水耦合程度的重要指标,能反映生态系统碳水循环规律及其相互作用关系。基于MODIS数据以及宁夏生态系统类型数据,分析2000—2017年宁夏不同生态系统WUE的变化特征,探讨了NPP和ET两种因子对WUE年际与年内变化的影响。结果表明:(1)全区陆地生态系统的年均WUE为1.03 g·C/kg·H_2O,值域在0.55—2.98 g·C/kg·H_2O之间,总体上呈现南北高、中部低的特征。(2)不同生态系统的WUE差异较大,由高到低为水体及湿地、森林、农田、草地、聚落、荒漠和其他生态系统,在同类生态系统中,植被生物量和盖度越高的亚类生态系统,其WUE也越高。(3)宁夏陆地生态系统WUE存在着每年0.0141 g·C/kg·H_2O的下降趋势,年内WUE呈典型的单峰形态,变化范围在0.02—2.16 g·C/kg·H_2O之间。(4)年际尺度上,宁夏陆地生态系统WUE与年蒸散(Evapotranspiration,ET)有极显著负相关性(P0.01),而与净初级生产力(Net Primary Production,NPP)没有相关性;年内尺度上,WUE变化与ET呈显著正相关(P0.05),与NPP呈极显著正相关(P0.01),这与植被的年内季节性生长过程有关。(5)根据ET强弱和WUE高低,可将宁夏陆地生态系统水分利用效率特征划分为4类,即低ET低WUE区、低ET高WUE区、高ET低WUE区和高ET高WUE区。宁夏的生态恢复工程在增强植被生产力的同时,也增强了区域水分消耗,致使陆地生态系统整体水分利用效率下降,这为宁夏未来水资源调控和生态重建提供了科学依据。     

Spatial distribution and influencing factors of soil organic carbon among different climate types in Sichuan,China

为探讨不同气候类型下, 草地土壤有机碳含量的分布特征及其影响因素, 以四川省广元市、雅安市和凉山州为研究地区, 对区域内分层土壤(0-10、10-20、20-30 cm)有机碳含量、氮含量, 根系碳含量、土壤pH值、土壤容重、草地物种组成和盖度等进行了分析, 探讨不同气候类型下引起土壤有机碳含量变化的主要原因。结果表明: (1) 3个地区草地总土壤有机碳含量差异显著, 量差依次为雅安>凉山>广元, 均出现土壤碳表聚现象, 并随深度增加而递减; (2)雅安草地不同分层土壤有机碳含量占比与广元和凉山具有明显差异, 其中雅安0-10 cm土壤有机碳含量占比显著降低, 而10-20 cm占比显著升高, 土壤有机碳随土层深度增加其降幅与后两者相比略微平缓; (3)广元10-20 cm土壤有机碳含量与草地丰富度指数正相关, 20-30 cm土壤有机碳含量与Shannon-Winner指数负相关, 而分层土壤有机碳则与土壤pH值和土壤氮含量正相关, 雅安和凉山分层土壤有机碳分别与土壤pH值和土壤氮含量正相关; (4)主成分分析显示, 影响3个地区草地土壤有机碳总量变化的主要因素是气候因素, 次要因素是植被因素。     

Correlation between vein density and water use efficiency of Salix matsudana in Zhangye Wetland,China

Aims The correlation between vein density and water use efficiency (WUE) affects the balance between water supply and demand of plant leaves, which is significant for comprehending the ecological adaptation strategies of plants. The objective of this study was to study how Salix matsudana modulated vein density and WUE along a soil moisture gradient in Zhangye Wetland, China. Methods The study was conducted in floodplain wetland near Heihe River in Zhangye City, Gansu Province, China. Three sample plots, at a spatial interval of 70 m, were set up along a soil moisture gradient ordinally from the area near the water body to the wetland edge, plot I (69.23%), spot II (48.38%) and spot III (35.27%). Community traits were investigated by using diagonal method, and all individuals of S. matsudana were used for measurements of height and canopy. At each plot, 5 individuals of S. matsudana at 4 vertices and diagonal intersection were selected for measurements of vein density, WUE, net photosynthetic rate (P_n), transpiration rate (T_r), photosynthetically active radiation (PAR), saturated vapor pressure differences (VPD), specific leaf area, stomatal conductance (G_s) and intercellular CO₂ concentration (C_i). We used mathematical methods of correlation analysis and standardized major axis to investigate relationships between vein density and WUE. Important findings With decreasing soil moisture, the height, canopy, specific leaf area, G_s and C_i of S. matsudana decreased gradually, while the vein density, WUE, P_n, T_r, PAR and VPD increased gradually. The correlation between vein density and WUE was positive in all the three plots, but the relationship varied along the soil moisture plots gradient. There was a highly significant positive correlation (p < 0.01) between the vein density and WUE at plot I and III, whereas the correlation only reached a significant level (p < 0.05) at plot II; The correlation coefficient between vein density and WUE is significantly smaller than 1 at plot I (p < 0.05), while the correlation coefficient is significant greater than 1 at plot II and III (p < 0.05). We can conclude that varied relationships between vein density and WUE of S. matsudana along a soil moisture gradient could reflect plant acclimation.     

Characteristics of soil enzyme activities and stoichiometry and its influencing factors in Quercus aliena var. acuteserrata forests in the Qinling Mountains

研究微尺度海拔梯度土壤酶活性与化学计量学比值的动态变化及驱动因素对于探讨生态系统养分循环过程具有重要意义。该研究以秦岭太白山6个海拔(分别为1 308、1 403、1 503、1 603、1 694和1 803 m)的锐齿栎(Quercus aliena var. acuteserrata)林作为研究对象, 测定锐齿栎叶片、凋落物、细根和土壤的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量以及碱性磷酸酶(AKP)、β-1,4-葡萄糖苷酶(βG)、纤维二糖水解酶(CBH)、木糖苷酶(βX)与β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)的活性, 探究不同海拔植物、土壤、酶含量如何变化及驱动土壤酶活性变化的主要因子。结果表明: 5种土壤酶活性在海拔梯度上表现出不同的变化趋势, CBH和βG活性随海拔升高整体呈先增后减趋势, βX与之相反; NAG与AKP活性在1 408-1 694 m呈下降趋势, 在1 803 m处有所升高; 土壤总体酶活性随海拔上升整体表现为降低趋势。相关性分析表明, 土壤酶活性及其化学计量比不同程度上受到植物和土壤C、N、P资源及土壤水热条件等的调控, 其中与土壤有机碳含量的相关性较高, 土壤有机碳含量可被认为是锐齿栎林中影响土壤酶活性变化的主要因子。总之, 土壤酶活性及化学计量比在微尺度海拔梯度上具有差异性, 且受到植物和土壤C、N、P资源的综合影响。     

中国北方植被水分利用效率的时间变化特征及其影响因子

水分利用效率(WUE)既是衡量植被生长适应性的重要指标, 也是连接生态系统水碳循环的纽带。认识不同类型植被WUE的时间变化特征及驱动机制有助于增进对生态系统水碳循环过程的理解。已有研究表明, 在不同时间尺度下, WUE呈现不同的时间变化特征, 但现有研究多是集中在单一的时间尺度下开展的, 对不同植被类型在不同时间尺度下的动态变化及影响因子分析开展得较少。该研究选用中国北方地区9个定位观测台站的通量与气象数据, 分析了WUE的日内变化和季节变化特征, 并在0.5 h、1 d、8 d以及月尺度下, 分别分析了气温(T_a)、相对湿度(RH)、饱和水汽压差(VPD)以及光合有效辐射(PAR)等非生物因子对WUE的影响。同时, 该研究也分析了植被叶面积指数(LAI)和降水(P)对WUE的影响。研究发现: (1) WUE的日变化呈现不对称的“U”型特征, 日出时的WUE普遍高于日落时。荒漠地区WUE的季节变化呈“U”型, 而其他站点呈现单峰型。不同站点WUE的季节变化可以分为总初级生产力(GPP)主导型和蒸发散(ET)主导型, 并随着时间尺度的扩大, GPP或ET的主导作用逐渐增强。(2)在较短的时间尺度(0.5 h、1 d)上, T_a、RH、VPD和PAR是影响WUE变化的主要因子, 但随着时间尺度的扩大, T_a和RH成为影响WUE变化的主要因子, 并且与WUE的相关关系受GPP或ET对WUE主导作用的影响, 随着时间尺度增大, T_a和RH与WUE的线性关系更加显著。(3) WUE大体上随LAI的增加而增加, 但当LAI超过一定值时, 在长白山、海北和张掖站, WUE对LAI的敏感性降低。降水与WUE的关系在研究区域内并不显著。(4)不同植被类型的WUE由大到小依次为森林、农田、草地、湿地和荒漠。