桉树与红锥混交对土壤水解酶活性及其化学计量特征的影响

为从土壤酶活性及其化学计量特征的角度,揭示桉树与珍贵乡土树种混交后土壤养分的响应机制,该文以广西凭祥热林中心青山实验场的桉树纯林、红锥纯林和桉树×红锥混交林为研究对象,采用随机区组试验设计,通过测定土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)水解酶[β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、β-1,4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)和酸性磷酸酶(ACP)]的活性及土壤理化性质,分析桉树与红锥混交对土壤养分状况的影响。结果表明：(1)桉树与红锥混交在0～10 cm和10～20 cm土层均显著提高pH值、有效氮(AN)和有效磷(AP)的含量以及LAP酶活性,显著降低BG和ACP酶活性,但对NAG酶活性影响不显著。(2)SOC和TN与除酶C∶N外的其他土壤水解酶活性及其化学计量比呈现不同程度的显著正相关。(3)在0～10 cm和10～20 cm土层,三种林分间土壤水解酶活性均具有显著差异,SOC和AN含量是土壤水解酶活性产生差异的驱动因子。(4)桉树纯林、桉树×红锥混交林和红锥纯林在0～20 cm土层土壤酶C∶N∶P分别为1∶1.08∶1.37、1∶1.16∶1.34和1∶1.07∶1....     

桉树人工林更新方式对林下植物功能群的影响

该研究综合运用野外调查和室内分析的方法,评估桉树人工林林下植物功能群的组成、分布及更新方式和相关环境因子之间的关系。结果表明:林分更新5 a后,除了非禾本科杂草功能群外,其他林下植物功能群的物种丰富度均呈现不同程度的增加,但与对照组(砍伐迹地)相比,其差异程度均不显著(P0.05);与对照组相比,藤本和蕨类功能群的相对多度也出现增加趋势,但禾本科草本功能群显著减少(P0.05);木本、藤本和蕨类功能群的相对盖度也呈现增加趋势,但禾本科草本功能群与对照组相比显著减少(P0.05);主成分分析(PCA)发现萌芽更新或植苗更新林的林下植物功能群组成和分布与对照组相比均发生了显著的变异,但不同更新方式(萌芽和植苗)下其林下植物功能群组成和分布差异不明显;通过冗余分析(RDA)确定了冠层透光系数、土壤孔隙度、坡向和土壤氮磷比是影响该林地林下植物功能群的主要因子,它们的叠加效应能解释大于75%的林下植物功能群的变异,最终模型通过排序得到冠层透光系数是影响该林地林下植物功能群的最主要因子。短期的研究发现萌芽和植苗这两种不同的更新方式对桉树林下植物功能群的影响有限,这可能与这两种更新方式形成的林冠结构和土壤理化性质差异性较小有关。     

桉树与豆科植物混交种植对土壤速效养分的影响

比较了桉树纯林、厚荚相思纯林以及两者的行混交林与株混交林的土壤速效养分特征。结果表明,豆科纯林及行混交林的土壤硝态氮含量显著高于桉林,铵态氮的格局也相似,因而,桉树与豆科植物混交种植可以明显改善土壤氮素营养。土壤速效磷含量以桉纯林最高,不同季节速效磷含量以豆科林最低,含磷较高的桉树枯落物及其分解是桉林地表土壤速效磷较高的重要原因;而豆科植物产生的高氮土壤条件导致整个林分较快的生长,造成植物氮磷平衡失调,并由此增加了对土壤速效磷的吸收,从而导致豆科林土壤速效磷较低。不同林型土壤速效钾差别不大,豆科林土壤小幅度高于其它林型,而不同林型土壤速效硼含量也差别不大,但豆科林土壤小幅度低于其它林型,这可能是豆科林对钾与硼的需要与影响不同所致;在植物栽种后不久,土壤速效硼迅速下降至极低水平,然后逐年大幅度上升,这可能是植物从深层吸收土壤硼并通过凋落物转移至表土的效应;结果也显示,造林初期有必要施用适当硼肥。     

不同间伐强度对南亚热带杉木人工林林下植物功能群的影响

间伐作为我国森林经营的主要措施之一,对提高森林生态系统内部生物多样性起着不可忽视的作用。然而,不同间伐强度对森林林下植物功能群的影响程度尚不明确。以广西凭祥热林中心经过4种不同强度抚育间伐8年后的杉木人工林为研究对象(轻度间伐ST,34%;中度间伐MT,50%;重度间伐HT,74%;不进行间伐的对照,CK),对林下植被及其环境因子进行调查和测定。研究结果表明:不同间伐强度对禾草植物功能群的物种丰富度均无显著影响(P0.05),MT显著增加杂草植物功能群的物种丰富度(P0.05),HT显著提高蕨类植物功能群的物种丰富度(P0.05),ST显著增加木本植物功能群的物种丰富度(P0.05),与CK相比,ST、MT和HT均能显著增加藤本植物功能群的物种丰富度(P0.05);不同间伐强度对禾草和木本植物功能群的重要值均无显著影响(P0.05),但HT显著降低了杂草植物功能群的重要值(P0.05),ST显著降低了蕨类植物功能群的重要值(P0.05),ST显著增加藤本植物功能群的重要值(P0.05)。主成分分析(PCA)表明,ST和HT的林下植物功能群组成和分布与对照组相比均发生了显著的变异。方差分解分析(Variation partitioning analyses)结果显示,林分和土壤因子对林下植物功能群变异的解释率相似,二者在决定杉木人工林林下植物功能群变异中都起着重要作用。     

广州红锥-马占相思林物种组成与多样性研究

为了解广州市龙眼洞林场红锥(Castanopsis hystrix)-马占相思(Acacia mangium)阔叶混交林的群落结构,对其物种多样性进行了分析.结果表明,红锥-马占相思阔叶混交林的物种丰富度依次为乔木层>灌木层>草本层>层间植物层.乔木层的Simpson和Shannon-Wiener指数分别为0.945和...     

望天树人工幼林混交对土壤微生物功能多样性与碳源利用的影响

研究望天树(Parashorea chinensis)在幼龄阶段分别与巨尾桉(Eucalyptus grandis × E. urophylla)、降香黄檀(Dalbergia odorifera)混交对土壤微生物群落功能特征和碳源利用的影响, 以期为濒危树种望天树人工林培育模式和桉树纯林改造中的树种选择提供科学依据。该研究采用Biolog-ECO技术对比分析了望天树混交林和纯林土壤微生物对6类碳源的利用特点和代谢活性, 探讨微生物功能多样性的差异及与土壤环境因子的关系。结果表明: (1)望天树×巨尾桉混交林的Shannon-Wiener、Simpson和McIntosh多样性指数均最高, 其土壤微生物功能多样性显著高于纯林; (2)望天树混交林的土壤微生物对碳源的利用能力和代谢活性及微生物数量高于纯林, 并随土层加深而下降; 混交林和纯林的土壤微生物对酚酸类碳源的利用程度均最高、胺类次之、多聚物最低, 不同点在于混交林和纯林分别对氨基酸类、羧酸类碳源的依赖度更高; (3)望天树混交林土壤的含水率、总孔隙度以及有机质、全氮、全钾、铵态氮、硝态氮、速效磷、速效钾等养分含量高于纯林; 并且除全磷和全钾外其他养分含量的垂直分布特征呈现出明显的表聚效应; (4)环境因子分析表明, 土壤pH、有机质、全钾和速效钾含量是造成混交林和纯林间以及不同土层间土壤微生物功能多样性和碳源利用存在明显差异的主要驱动因子。综上所述, 望天树混交造林模式对幼林土壤微生物群落及其生存环境有显著影响, 尤其与巨尾桉混交可以有效提高土壤微生物代谢活性和功能多样性, 促进凋落物和有机质的分解。与纯林相比, 望天树混交林在一定程度上改善了土壤质量和肥力, 为望天树幼树生长营造了较好的土壤环境和光照条件。     

松嫩平原羊草草地植物功能群组成及多样性特征对水淹干扰的响应

为研究草地植被对水淹干扰的响应 ,在松嫩平原羊草 (Aneurolepidiumchinense)草地 1998年部分遭受水淹的吉林省大安市三家甸子草场内设置了经历不同水淹强度的样带 ,并对这些样带的植被组成及物种多样性特征进行了比较研究。结果表明 :1)在植被的水分生态类型功能群组成中 ,随水淹干扰强度的增加 ,湿生、湿中生类植物功能群的优势度比例基本上是逐渐增加的 ,中生、中旱生类植物功能群的优势度比例则逐渐减小 ;2 )在植被的生活型功能群组成中 ,随水淹干扰强度的增加 ,一年生植物的优势度比例呈单峰型变化 ,地下芽植物比例增加 ,地面芽植物比例减小。某些单个物种优势度比例的不规则变化和功能群组成的规则变化表明 ,生态补偿作用不仅仅存在于植物群落的各个功能群之间 ,而且存在于同一功能群内部的不同物种之间 ;3)群落的物种丰富度、多样性在经历中等强度水淹干扰的样带上较高 ,而在未受干扰的对照样带和受干扰较为严重的样带都较低 ,这有力地支持了中度干扰假说。     

除草剂对桉树人工林下植物及土壤微生物群落的影响

除草剂在桉树人工林中的应用越来越普遍,但关于除草剂对桉树人工林林下植物和土壤微生物群落的影响知之甚少。通过桉树人工林低剂量高频率(LHF)、中剂量中频率(MMF)、高剂量低频率(HLF)除草剂喷施试验,并与人工除草(MT)为对照,比较分析不同剂量、不同频率除草剂施用对林下植物和土壤微生物群落的影响。结果表明,施用除草剂导致桉树人工林林下植物种类和功能群组成发生显著变化,但并未显著降低林下植物群落物种丰富度和多样性,随除草剂施用频率的降低及恢复时间的增加,物种丰富度及多样性指数呈恢复趋势。除草剂施用也导致土壤养分含量降低。除草剂通过对林下植物群落和土壤养分的负面影响间接影响土壤微生物群落。LHF显著降低藤本植物而显著提高蕨类植物功能群的重要值,从而显著降低了微生物群落、真菌和放线菌的磷脂脂肪酸(PLFA)含量。MMF显著降低木本和藤本植物而显著提高禾草植物功能群的重要值,导致土壤微生物群落和放线菌的PLFA含量显著降低。HLF未显著影响林下植物及土壤微生物群落,但土壤全磷含量显著降低,速效磷含量也大幅下降。施用除草剂显著降低了土壤微生物生物量碳、氮的含量。因此,生产上应减少除草剂的施用,...     

短期施肥对桉树人工林土壤真菌群落结构及功能类群的影响

为探索桉树人工林土壤真菌群落对短期施肥的响应特征,本研究利用Illumina高通量测序技术和FUNGuild平台,分析短期施肥和不施肥(control, CK)处理下土壤真菌的群落结构、功能类群及其影响因子。结果表明:桉树土壤真菌群落主要由担子菌门和子囊菌门主导,分别占48.61%—46.74%和39.31%—38.08%,短期施肥对真菌门水平的影响不显著。在目水平上,施肥处理中牛肝菌目(23.73%)和散囊菌目(19.95%)的相对丰度显著高于CK处理,分别为CK的7.65和1.72倍,而古根菌目、爪甲团囊菌目、银耳菌目等优势菌目的相对丰度则低于CK处理。短期施肥后土壤真菌α多样性和丰富度指数有所降低,主坐标分析表明,施肥组与CK组真菌群落结构差异显著。桉树土壤真菌的营养类型以腐生型为主,施肥处理中共生型真菌相对丰度显著增加,是CK的4.19倍,且增加以外生菌根马勃菌为主,而大多数其他营养类型真菌的相对丰度则显著减少。冗余分析表明,土壤有效养分含量、微生物碳、土壤有机碳、pH值和土壤含水量等土壤因子是影响群落的主要因子。短期施肥显著改变桉树人工林土壤真菌群落结构和功能类群,增加共生真...     

种、种的多样性及退化生态系统功能的恢复和维持研究

物种多样性是生态系统的重要特征并维持系统的功能支行,生物种和不同种类构成的群落为人类提供诸如营养物质循环、生物生产力、营养功能等形式的重要生态服务,特种多样性与生态系统抵御逆境和干扰的能力紧密相关,多样性的提高会增加系统的稳定性,与单个种和种类的数量相比,功能群和功能多样性对生态系统功能的影响效应要大得多,且易于被用来测度稳定性和预测群落变化,本文提出并探讨了种对生态系统功能作用的几种形式,理解物种多样性与生态系统的功能关系能指导退化生态系统恢复和维持其功能的实践活动,尤其为恢复的初始阶段进行群落的“种类组装”提供生态理论基础。     

红锥叶绿体基因组特征及系统发育分析

为确定红锥(Castanopsis hystrix)叶绿体基因组的结构组成情况,判定其在锥属中的进化位置及与同锥属叶绿体基因组的区别,为锥属物种鉴定、遗传多样性分析和资源保护提供相关依据。使用Illumina HiSeq 2500测序平台对红锥叶绿体基因组进行测序,通过生物信息学分析方法进行序列组装、注释和特征分析,并利用R、Python、MISA、CodonW和MEGA 6等生物信息学软件对其基因组结构和数目、密码子偏好性、序列重复、简单重复序列(simple sequence repeat,SSR)位点和系统发育进行分析。结果表明红锥叶绿体基因组大小为153754 bp,呈现四分体结构;共拥有130个基因,包含85个编码基因、37个tRNA基因和8个rRNA基因;通过密码子偏好性分析,平均有效密码子数为55.5,说明其密码子随机性强、偏好性低;通过SSR及长重复片段分析,检测到45个重复序列及111个SSR位点;与近缘种比较,发现其叶绿体基因组序列高度保守,尤其蛋白质编码序列相似度极高;此外,系统发育分析发现红锥与海南锥聚为一支,关系密切。本研究得到了红锥的叶绿体基因组基本情况与系统发育位置,为红锥的物种辨别、天然种群遗传多样性与功能基因组学提供前期研究铺垫。     

红锥家系遗传变异与优良家系选择

为选择红锥(Castanopsis hystrix)优良家系,对2–11年生红锥家系的生长性状和遗传参数进行了研究分析。结果表明,家系间在树高、胸径和单株材积上的差异达显著或极显著水平,家系的树高、胸径和单株材积受中等或中等以上遗传控制,具有很强的家系和家系内单株选择潜力;家系的单株材积变异幅度较大,胸径居中,树高的较小,显示出红锥家系间存在着丰富的变异;家系和单株遗传力随林龄的增大逐渐变小,到7–9年生时逐渐稳定。年度生长性状的相关分析表明,树高、胸径和单株材积的遗传相关系数随林龄逐渐增大,到7年生时最大,分别达到0.9602、0.9340和0.9849,之后趋于稳定,因此,7年生可作为早期选择的适合年龄。结合早期选择及形质指标,11年生时最终选择出优良家系10个,其平均树高、胸径和单株材积分别为13.95 m、14.34 cm和0.1229 m3,平均遗传增益分别为12.24%、18.69%和51.59%,其通直度、圆满度、分枝角度、最大分枝、冠幅、枝下高等形质指标也提高7.71%~12.94%。     

生物炭施用对桂北桉树人工林土壤酶活性的影响

为探究土壤酶活性对生物炭输入的响应特征,以及为合理应用桉树枝条生物炭提供理论参考,该研究基于桂北桉树人工林田间试验,以桉树人工林采伐剩余物枝条为原料,在500℃条件下厌氧制备生物炭,施用质量分数分别为0(CK)、0.5%(T1)、1%(T2)、2%(T3)、4%(T4)和6%(T5)的桉树枝条生物炭,输入1 a后,分析了不同处理下土壤酶活性的变化特征。结果表明：(1)沿着土层垂直深度,土壤酶含量减小。(2)各土层脲酶、过氧化氢酶、β-葡萄糖苷酶和脱氢酶的含量随生物炭施用量的增加而增大,在生物炭施用量为6%时含量最高。(3)酸性磷酸酶、蔗糖酶、亮氨酸氨基肽酶和纤维二糖苷酶的含量随着生物炭施用量的增加呈现先增加后减少的趋势,其中酸性磷酸酶和亮氨酸氨基肽酶在生物炭施用量为2%时含量最高,蔗糖酶和纤维二糖苷酶则在生物炭施用量4%时含量最高。总体上,桉树枝条生物炭施用不同程度地提高了桉树人工林的土壤酶活性。该研究结果可为林业废弃物制备生物炭资源化利用途径及其在桉树人工林的应用提供科学依据。     

正常和环割条件下不同形态氮素添加对红椎幼苗光合特性的影响

采用盆栽试验和韧皮部环割方法研究了碳水化合物供应、氮素形态及其交互作用对红椎幼苗叶片光合特性的影响。无机氮源采用硝酸铵(AN)、铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N),有机氮源采用尿素(Urea)、精氨酸(Arg)和甘氨酸(Gly),氮素施用量均为10g N/m~2,处理时间为10 d。研究结果表明,环割、氮素形态及其交互作用均显著影响了红椎幼苗叶片的净光合速率(Pn);单一环割处理显著降低了红椎幼苗叶片Pn、气孔导度(Gs)、胞间CO_2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、相对叶绿素含量和CO2利用效率(CUE),但显著提高了叶片水分利用效率(WUE)和气孔限制值(Ls),其叶片Pn降低主要是由气孔限制和叶绿素含量降低所导致的。正常条件下,所有氮素形态处理均显著降低了红椎幼苗叶片的Pn、Gs、Ci和Tr,但显著升高了叶片Ls和WUE,其叶片Pn降低的主要原因是供氮过高引起的叶片气孔限制。正常条件下,除Arg处理外,其他氮素形态均显著升高了红椎幼苗叶片的CUE,其中以Gly处理的促进作用最大。环割条件下,3种有机态氮素的添加均显著缓解了单一环割处理对红椎幼苗叶片Pn的抑制作用,尤其以精氨酸最为明显,供应精氨酸的叶片Pn值从单一环割处理的强烈抑制中恢复到了对照水平,而无机态氮的供应均未显著改变这种抑制。结果表明短期碳水化合物供应的阻断会显著抑制红椎幼苗叶片的光合能力,适量供应精氨酸、甘氨酸和尿素等有机态氮会有效缓解这种抑制作用,其中以精氨酸的作用最为明显。