毛竹扩张对濒危植物桫椤根系形态可塑性的影响

为探讨毛竹(Phyllostachys heterocycla)向桫椤(Alsophila spinulosa)林扩张的根系形态可塑性变化,在赤水桫椤国家级自然保护区毛竹-桫椤混交林上分别设置受毛竹轻度、中度以及重度干扰的样地,用根钻法收集桫椤、毛竹根系并对其生物量密度、细根比根长、相邻同级侧根节点距等参数进行比对。结果表明:各干扰程度下桫椤根系生物量密度均远低于毛竹,且二者呈负相关;随着与毛竹的接近,桫椤根系生物量持续下降;各样地中毛竹细根比根长均高于桫椤;重度干扰下毛竹侧根节点距最小,侧根数目最多;且毛竹根系多分布于表层土壤。由此可见,桫椤根系逐渐趋向于分布在深层土壤,毛竹在向桫椤林扩张过程中可通过改变根系生物量密度、细根比根长、相邻同级侧根节点距等形态可塑性特征来占据优势。     

毛竹种群向常绿阔叶林扩张的细根策略

为了探讨毛竹(Phyllostachys pubescens)种群向常绿阔叶林扩张的根系策略, 该文采用根钻法和内生长法, 在江西大岗山选取毛竹林与阔叶林的交错区——竹阔界面(bamboo-broad-leaved forest interface), 并垂直于界面连续设置毛竹林、毛竹与阔叶树的混交林(以下简称为竹阔混交林)、常绿阔叶林3种样地, 比较分析其细根的空间分布格局、比根长、根长密度、生长速率和周转率等指标。结果表明: 毛竹林细根生物量(1201.60 g·m^-2) >竹阔混交林(601.18 g·m ^-2) >常绿阔叶林(204.88 g·m ^-2); 在毛竹与阔叶树竞争的混交林中, 毛竹细根分布趋向于上层土壤(与毛竹林细根相比), 且其比根长也显著增加, 平均增幅高达123.42%, 总根长密度比阔叶树大2.1倍; 同时, 毛竹细根生长速率和周转率均高于阔叶树。这些结果说明毛竹可通过广布、精准、灵活、快速等细根竞争策略, 提高资源获取能力, 实现种群扩张。     

酸雨对毛竹入侵阔叶林缓冲区根系形态及分布格局的影响

为明确亚热带毛竹与阔叶树根系对酸雨的适应策略,于2017—2018年在浙江省杭州临安天目山国家级自然保护区毛竹入侵阔叶林过渡区开展酸雨模拟试验,选取T1(pH=4.0)、T2(pH=2.5)、CK(pH=5.5)3个模拟酸雨梯度,分析不同强度酸雨作用下毛竹与阔叶树的根系变化。结果表明:T1对阔叶树根系形态指标具有显著的抑制作用(P<0.05),导致阔叶树根系的总根长、总表面积、总体积及和细根比根长分别下降了39.9%,39.4%,42.3%和16.2%;T2对毛竹和阔叶树根系指标均有显著的抑制作用(P<0.05),导致毛竹的根系总根长、总表面积、总体积及细根比根长分别下降了41.5%,42.9%,46.4%和15.1%,阔叶树根系分别下降了60.2%,63.3%,61.8%和20.5%。随着酸雨强度的增加,林内根系生物量密度减少,毛竹将更多的根系置于土壤表层。在水平方向上阔叶树根系则随离树距离的增加而逐渐减少,毛竹2—5 mm径级根系生物量在离竹20 cm,离树40 cm和20 cm之间差异显著(P<0.05)。pH、有机质、可溶有机碳、碱解氮、有效磷和速效钾对毛竹的...     

施氮对干旱胁迫下毛竹幼苗生物量和根系形态的影响

为探讨氮素添加对水分胁迫下毛竹幼苗地上生物量及地下根系形态的调控作用,选取1年生毛竹实生苗为材料,采用水分和施氮双因素完全随机区组设计,以田间持水量的80%～85%作为水分对照(CK)、50%～55%为中度干旱(MD)、30%～35%为重度干旱(HD)设置3个水分水平,氮处理分未施氮(N0,0 mg N·kg^-1)和施氮(N1,100 mg N·kg^-1)2个水平,通过盆栽试验,测定毛竹实生苗根系形态特征及各器官生物量。结果显示：施氮显著增加了同一水分下毛竹幼苗叶、根及整株生物量,其中,N1MD和N1HD分别较N0MD和N0HD地上生物量增加15.6%、11.9%,总生物量分别增加36.7%、25.0%(P<0.05);施氮降低了相同水分处理下毛竹的比根长、茎叶比,显著促进了中度和重度干旱下根冠比的增加(P<0.05);水分胁迫下,除根生物量比显著增加外,茎、叶生物量比均随氮素添加呈减小的趋势;施氮对毛竹幼苗根系形态特征(根长、根表面积、根体积)具有不同程度的促进作用;施氮对中度干旱下毛竹幼苗干物质积累的缓解作用比重度干旱大,但在...     

毛竹扩张对杉木林土壤微生物残体碳积累的影响

亚热带毛竹扩张对杉木林土壤微生物残体碳积累的影响及机制尚不清楚。以毛竹向杉木林扩张带(包括杉木林、杉木-毛竹混交林和毛竹林)的凋落物(O层)和不同发生层土壤(A层、B层和BC层)为研究对象,通过分析凋落物和土壤样品中的氨基糖含量来表征微生物残体碳累积效应,并进一步评价微生物在土壤有机碳(SOC)形成过程中的作用。结果表明：毛竹扩张使杉木林凋落物数量和碳含量显著降低,但是凋落物中真菌残体碳(MRC-f)、细菌残体碳(MRC-b)和微生物残体碳(MRC)含量均显著增加;毛竹扩张显著提高了杉木林SOC、MRC-f、MRC-b和MRC含量,而且在毛竹扩张初期(杉木林演替为杉木-毛竹混交林)MRC-f、MRC-b和MRC在SOC中的比例也显著增加,说明毛竹扩张增强杉木林土壤MRC累积效应的同时,也提高了微生物对有机碳的贡献。而毛竹扩张后期MRC-f、MRC-b和MRC占SOC比例并没有显著变化,意味着毛竹扩张后期MRC和植物源残体碳对SOC含量的提升均有贡献,且两者贡献的相对比例保持不变。土壤MRC含量随着剖面深度的加深逐渐下降,而MRC占SOC比值却随着土壤深度的增加而逐渐升高,说明深层土壤中...     

毛竹扩张对常绿阔叶林土壤氮素矿化及有效性的影响

采用时空替代法和PVC顶盖原位培养法,分析了江西大岗山毛竹扩张形成的竹-阔混交林与邻近常绿阔叶林土壤中的无机氮含量、氮矿化速率和吸收速率等指标.结果表明:两种林分土壤总无机氮含量时空变化趋势相同;竹-阔混交林年均矿化速率低于常绿阔叶林,前者以氨化作用为主,后者氨化作用与硝化作用相当,但生长季硝化作用明显占优势.两林分全年都以吸收NH4+-N为主,但生长季常绿阔叶林对NO3--N的吸收明显占优势.说明毛竹向常绿阔叶林扩张会增强土壤氮素氨化作用、减弱硝化作用和总矿化作用,同时也会增加对NH4+-N的吸收,减少对NO3--N和总无机氮的吸收.     

毛竹入侵阔叶林对土壤真菌群落的影响

为揭示天目山毛竹入侵原始阔叶林后土壤真菌群落特征的变化,采用T-RFLP以及荧光定量PCR技术,分析毛竹纯林、竹阔混交林及原始阔叶林土壤真菌群落结构和数量特征.结果表明： 土壤真菌群落结构差异在毛竹纯林和阔叶林之间最为明显,其次为竹阔混交林和阔叶林;竹阔混交林土壤具有最高的真菌Shannon指数、均匀度指数及最低的Simpson指数.硝态氮含量和pH显著影响了真菌群落结构的变异,毛竹林土壤真菌群落结构受pH和铵态氮影响较大,而阔叶林主要受硝态氮影响.阔叶林土壤真菌数量显著高于毛竹纯林和竹阔混交林,真菌数量分别与土壤pH和硝态氮呈现显著负相关和正相关.表明真菌在阔叶林土壤中介导了异养硝化作用,毛竹入侵可能对此过程产生了显著影响.     

毛竹扩张对亚热带常绿阔叶林主要树种叶结构型性状的影响

毛竹扩张对常绿阔叶林生态系统的影响问题已成为近年国内外关注的热点问题之一。通过对常绿阔叶林和竹阔混交林内甜槠、青冈、枳椇以及青榨槭4树种主要叶结构型性状的调查与测定,分析毛竹扩张对常绿阔叶林主要树种叶结构型性状的影响。结果表明:(1)毛竹扩张不会显著改变乔木层4树种总体叶结构型性状特征。(2)不同生活型阔叶树种对毛竹扩张的响应策略不同。受毛竹扩张影响,常绿阔叶树种叶组织密度(LTD,leaf tissue density)显著减小;落叶阔叶树种叶宽(LW,leaf width)显著减小,叶形态指数(LMI,leaf morphology index)则显著增大。(3)毛竹扩张会使乔木层4树种间部分叶结构型性状差异特征发生改变,竹阔混交林中乔木层4树种间LMI、LTD、比叶面积(SLA,specific leaf area)及叶干物质含量(LDMC,leaf dry matter content)的差异特征不同于常绿阔叶林;毛竹向常绿阔叶林扩张后,甜槠叶长(LL,leaf length)、LW及叶面积(LA,leaf area)显著增大;青冈LMI显著增大,LDMC和LTD显著减小;枳椇的LMI显著增大,LW、LTD显著减小;青榨槭的LW显著减小。(4)毛竹扩张会造成乔木层树种部分叶结构型性状间关系发生改变,使林木的LL与LW、LA与LW间的截距减小,造成林木LL与LW、LA与LW之间的数量关系发生改变。     

毛竹扩张对次生常绿阔叶林物种组成、结构与多样性的影响

毛竹(Phyllostachys edulis)向邻近次生常绿阔叶林扩张现象明显, 极大地影响了常绿阔叶林的生态功能, 但关于其扩张对常绿阔叶林的群落结构与生物多样性影响的后效研究较少。本文采用时空替代法, 在江西井冈山国家级自然保护区沿毛竹扩张方向, 依次设置毛竹林、竹阔混交林和常绿阔叶林样地, 比较分析了扩张前后群落物种相似性、群落结构和多样性指数等特征。结果表明: (1)毛竹林与常绿阔叶林乔木层、灌木层和草本层的Bray-Curtis相似性指数很小, 分别为0.003、0.046和0.030。(2)毛竹林的垂直结构呈“>”型, 高度12-14 m区间的多度百分比达33.3%, 径级结构集中分布于5-10 cm区间, 达总数的90.0%; 常绿阔叶林的垂直结构为“L”型, 高度2-4 m的物种数占54.3%, 径级分布范围较广, 4个较大径级区间的平均百分比为10.3%。(3)乔木层的Shannon-Wiener指数由常绿阔叶林的2.56降至毛竹林的0.06, 降幅高达98%; 灌木层也由2.58降至2.03, 降幅21%。以上结果说明, 毛竹扩张会导致次生常绿阔叶林群落组成和结构简化、物种多样性下降, 对森林生态系统功能产生负面影响。     

毛竹扩张对常绿阔叶林土壤微生物群落的影响

毛竹具有独特的生理生态学特征,会不断地向邻近的生态系统扩张。这一现象会造成生态系统退化、土壤理化性质和微生物群落结构改变等问题,引起了人们的高度关注。然而,目前关于毛竹扩张对微生物群落结构的影响研究甚少。以安吉灵峰寺林场的长期定位试验为平台,在4条毛竹扩张样带上依次设置常绿阔叶林(BLF)、竹-阔混交林(MEF)和毛竹林(PEF)样地,测定不同林型的土壤理化性质以及微生物群落特征。结果表明: 随着毛竹的扩张,土壤pH值显著上升,毛竹林土壤pH值分别比竹-阔混交林和常绿阔叶林高0.37和0.32,而有机碳、铵态氮、硝态氮含量显著降低;除丛枝菌根真菌外,其他主要微生物类群都有下降的趋势,且微生物多样性和丰富度显著降低。毛竹扩张对土壤碳输入及养分的改变是影响地下微生物群落生物量及结构的重要因素,其中土壤有机碳、铵态氮含量是影响土壤微生物群落变化的主要因子。     

常绿阔叶林植物叶片N、P化学计量特征对毛竹扩张的响应

为从生态化学计量内平衡角度解释常绿阔叶林不同层次植物对毛竹(Phyllostachys edulis)扩张的生存响应差异性,该研究采用空间代替时间的方法,在江西井冈山国家级自然保护区沿毛竹扩张方向选取典型毛竹-常绿阔叶林界面,依次设置毛竹林、竹阔混交林和常绿阔叶林样地,比较分析了毛竹扩张方向上样地内不同乔木层、灌木层、草本层植物叶片及土壤N、P含量及比例。结果表明:(1)从毛竹林到阔叶林,土壤N含量上升,P含量下降,N:P上升(P<0.05); 乔木层树种 [红楠(Machilus thunbergii)、赤杨叶(Alniphyllum fortunei)及交让木(Daphniphyllum macropodum)]叶片P含量下降,N:P上升(P<0.05); 除灌木层的红果山胡椒(Lindera erythrocarpa)外,各林分中的灌木层和草本层植物N、P含量及比例变化较小。(2)土壤N:P与乔木层、草本层和灌木层植物叶片N:P分布呈显著正相关、负相关与不相关。(3)在各林分中,毛竹叶片N、P含量及比例较稳定。综上认为,毛竹通过改变土壤N、P化学计量特征进行扩张,引起植物体N、P元素化学计量特征发生变化。灌木及草本植物受土壤异质性影响较小,但是乔木层植物N、P元素化学计量特征却因此失衡,这可能是阔叶林乔木层树种存亡受威胁的重要原因。     

杉木叶片、细根功能性状对毛竹扩张及伐除的响应

功能性状能够反映植物对不同环境的适应策略。毛竹扩张与外来植物入侵相似,常引起原有植物生存环境的改变,而原有植物功能性状对毛竹扩张及伐除的响应机制尚不清楚。选取毛竹-杉木混交林和去竹杉木林为研究对象,以杉木纯林为对照,比较分析杉木比叶面积、叶干物质含量、叶组织密度等叶功能性状以及比根长、细根生物量、细根根长密度等细根功能性状的变化以及其间的相关关系。结果表明：(1)与杉木纯林相比,混交林中杉木的叶相对含水量以及叶干物质含量分别减少了5.07%、0.032 g/g,叶组织密度以及比叶面积分别增加了0.005 g/cm³、10.33 cm²/g;而去竹杉木林中,杉木比叶面积、叶相对含水量减少,叶干物质含量和叶组织密度则呈上升趋势。(2)与杉木纯林相比,混交林中杉木细根生物量、细根体积密度以及细根根长密度都不断下降,而杉木细根比根长在0—20 cm土深处显著增加(P<0.05);而去竹杉木林中杉木细根比根长、细根根长密度和细根生物量则显著降低(P<0.05),细根体积密度在20—30 cm土深处有所增加。(3)杉木纯林中杉木细根功能性状间...     

基于根系形态可塑性的空心莲子草克隆分工特征

资源在空间和时间上不均匀分布现象往往形成资源异质性斑块,克隆植物凭借强大的侧向生长能力占据广阔空间,分株间的生理连接促进了其对异质性生境的适应。克隆分株首先通过资源获取结构的功能特化来提高从各种资源富养斑块中的养分获取,然后通过克隆整合作用实现分株间的养分传输,这种功能特化和资源共享模式被称为‘分工’。该文以入侵克隆植物空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)为研究对象,研究其根系对资源异质性分布的形态可塑性响应;通过调节光照强度和土壤养分来实现资源的异质性分布,共设置4个处理:1近端分株高光低养—远端分株高光低养(HL-HL),2近端分株低光高养—远端分株低光高养(LH-LH),3近端分株高光低养—远端分株低光高养(HL-LH),4近端分株低光高养—远端分株高光低养(LH-HL);使用WinRHIZO Pro软件分析相关根系指标,SPSS 18.0单因素方差(one-way ANOVA)分析方法分析异质性条件对近、远端分株以及整个克隆片段的影响。结果表明:异质性斑块中经历高光低养的分株分配更多的生物量到地上部分,经历低光高养的分株分配更多的生物量到地下部分,空心莲子草通过调整对地上和地下部分的生物量分配比例实现了克隆分工;异质性斑块中,生长在富养斑块中的空心莲子草分株根系有更高的根生物量、根长、根表面积、根体积以及分枝系数等,表明空心莲子草分株根系通过对异质性斑块的形态可塑性变化提高了土壤养分的吸收能力。由此可见,空心莲子草通过对资源获取结构的功能特化提高了其资源吸收能力,这可能是其具强入侵能力的重要原因。     

根系去除改变了毛竹林土壤酶活性对氮磷添加的响应

亚热带是我国氮和磷沉降的热点地区,森林生态系统碳（C）、氮（N）、磷（P）循环对N和P沉降的响应受到广泛关注。根系作为森林土壤碳和养分持续供给的重要来源,其输入变化在N和P沉降下通过影响土壤酶活性进而调控土壤碳和养分循环过程。以毛竹林为研究对象,选择硝酸铵和磷酸二氢钠分别进行N和P添加,共设置4个处理：对照、N添加、P添加和N+P添加,并结合壕沟处理,探究毛竹林土壤C、N、P循环相关酶活性对氮磷添加和根系去除的响应,并分析它们与土壤和细根化学性质之间的关系。结果表明：土壤C、N循环相关酶活性整体上对根系去除的响应比氮磷添加更敏感,这主要是因为根系去除显著降低土壤全氮和铵态氮含量,但短期氮磷添加并未显著改变调控土壤酶活性分异的土壤有机碳、全氮和铵态氮含量。与C、N循环相关酶活性不同,土壤P循环相关酶对根系去除和磷添加处理均呈现负响应,这可能是因为阻断根系P吸收和补充土壤P元素降低了微生物的P开采作用。但研究区土壤微生物仍受到P限制作用,这是因为在P缺乏毛竹林生态系统,根系比微生物具有更强的P吸收利用能力。研究结果强调了不同功能土壤酶活性对土壤养分添加和根系输入变化响应的敏感性差异,为预测低P毛竹林生态系统土壤C和养分循环提供依据。     

Response of clonal plasticity of Fargesia nitida to different canopy conditions of subalpine coniferous forest

The aim of this study is to explore the effects of canopy conditions on clump and culm numbers, and the morphological plasticity and biomass distribution patterns of the dwarf bamboo species Fargesia nitida. Specifically, we investigated the effects of canopy conditions on the growth and morphological characteristics of F. nitida, and the adaptive responses of F. nitida to different canopy conditions and its ecological senses. The results indicate that forest canopy had a significant effect on the genet density and culm number per clump, while it did not affect the ramet density. Clumps tended to be few and large in gaps and forest edge plots, and small under forest understory plots. The ramets showed an even distribution under the closed canopy, and cluster distribution under gaps and forest edge plots. The forest canopy had a significant effect on both the ramets’ biomass and biomass allocation. Favourable light conditions promoted ramet growth and biomass accumulation. Greater amounts of biomass in gaps and forest edge plots were shown by the higher number of culms per clump and the diameter of these culms. Under closed canopy, the bamboos increased their branching angle, leaf biomass allocation, specific leaf area and leaf area ratio to exploit more favourable light conditions in these locations. The spacer length, specific spacer length and spacer branching angles all showed significant differences between gaps and closed canopy conditions. The larger specific spacer length and spacer branching angle were beneficial for bamboo growth, scattering the ramets and exploiting more favourable light conditions. In summary, this study shows that to varying degrees, F. nitida exhibits both a wide ecological amplitude and high degree of morphological plasticity in response to differing forest canopy conditions. Moreover, the changes in plasticity enable the plants to optimize their light usage efficiency to promote growth and increase access to resources available in heterogeneous light environments. __________ Translated from Acta Ecologica Sinica, 2006, 26(12): 4019–4026 [译自: 生态学报]     

川南地区毛竹和林下植被芒箕细根分解特征

揭示竹林与其林下植被细根单独和混合分解特征,探讨竹林细根与其林下植被细根之间相互影响的潜在机制,为毛竹林林下植被的合理经营管理提供理论参考。采用原位分解袋法研究了四川长宁毛竹(Phyllostachys edulis)与林下植被芒箕(Dicranopteris pedata)细根分解和养分释放过程,试验周期为1年。结果表明(1)毛竹和芒箕细根初始化学组分有着明显差异,碳(C)含量、碳氮比(C/N)和碳磷比(C/P)毛竹显著高于芒箕(P0.05),而氮(N)含量、磷(P)含量和氮磷比(N/P)均芒箕高于毛竹(P0.05)。(2)毛竹和芒箕细根分解系数(k)分别为0.66±0.04和0.42±0.41,毛竹细根分解速率显著高于芒箕;土壤温度与分解速率呈显著正相关,是影响细根分解速率的关键环境因子。(3)毛竹和芒箕细根碳(C)、氮(N)、磷(P)养分释放均表现为净释放,毛竹细根碳(C)释放速率高于芒箕,但细根氮(N)和磷(P)释放率均低于芒箕。(4)混合分解的实测值和期望值对比结果表明毛竹和芒箕细根混合对分解速率和磷(P)元素的释放没有显著影响,但显著促进了碳(C)元素的释放,抑制了分解初期氮(N)元素的释放。毛竹与林下植被芒箕单独细根分解和养分释放特征均表现不同;细根混合分解速率无显著混合效应,但养分释放的混合效应表现出不同阶段性和不同方向(正或负),说明林下植被通过影响细根养分释放而影响竹林生态系统的养分循环。     

毛竹入侵马尾松林的土壤菌群多样性变化

为揭示毛竹入侵邻域林分过程中对土壤细菌群落多样性变化的影响,以马尾松林为研究对象,采集纯毛竹林、竹针混交林和常绿针叶(马尾松)混交林3类样地的混合土样,基于高通量测序技术分析土壤细菌群落多样性和结构变化.结果表明: 研究期间共得到细菌类群39门88纲134目160科511属;在门的分类水平上,与竹针混交林、常绿针叶混交林相比,纯毛竹林酸杆菌门所占比例显著较低,而放线菌门、拟杆菌门、TM7和衣原体门所占比例较高;在属的分类水平上,相对于纯毛竹林,竹针混交林和常绿针叶混交林均有多属表现出所占比例显著上升或下降,单独出现在竹针混交林或常绿针叶混交林且所占比例在0.005%～0.1%的非优势属有130属;α多样性指数均表现为常绿针叶混交林>竹针混交林>纯竹林,且纯竹林与两者均有显著差异,而常绿针叶混交林和竹针混交林之间差异不显著.PCoA分析表明,毛竹入侵对土壤细菌的种群多样性和群落结构产生了影响;所占比例小于0.1%的非优势菌群门分类水平的百分比特征与土壤环境梯度(水溶性有机氮和硝态氮)之间有显著相关性,两者对毛竹入侵马尾松林后土壤细菌群落的非优势种群影响巨大,具有重要的参考价值.