武夷山不同海拔黄山松细根碳、氮、磷化学计量特征对土壤养分的适应

细根的生态化学计量特征承载着植物生存环境的变化信息,从而为探索全球变化对植物内在机制的影响提供理论依据。以江西武夷山国家级自然保护区内五个不同海拔梯度(1200、1400、1600、1800、2000 m)的黄山松为对象,运用挖掘法采样后测定细根C、N、P含量及化学计量比特征,研究不同的海拔下细根对土壤养分变化的适应规律。结果表明:(1)黄山松细根C含量年平均值为(486.27±64.32)mg/g,海拔对其没有显著的影响,与土壤养分之间不存在显著的相关关系。(2)细根N含量年平均值为(9.26±2.09)mg/g,海拔对其没有显著的影响,但与土壤C含量存在显著的正相关关系。(3)细根P含量年平均值为(0.39±0.13)mg/g,与海拔梯度及土壤P含量均存在极显著正相关关系,而与土壤碳氮比呈显著负相关关系。(4)细根氮磷比为26.94±12.51,与海拔梯度、土壤P含量及土壤碳氮比均显著负相关。因此,黄山松细根吸收N是以消耗C为代价;细根P主要受土壤P供应量的限制;武夷山地区N沉降将进一步增加植物的氮磷比,加剧黄山松生长的P限制。     

蕨类植物碳氮磷化学计量特征及其与土壤养分的关系

为探讨蕨类植物碳氮磷化学计量特征与土壤养分的关系,对福建省亚热带森林林下芒萁和乌毛蕨地上部分和地下部分的碳、氮、磷(C、N、P)含量和0~10 cm和10~20 cm两个土层的养分含量进行了测定。结果表明,无论是芒萁还是乌毛蕨,地上部分的N、P含量均高于地下部分,而C含量则无显著差异,导致地上部分的C∶N和C∶P均低于地下部分。与乌毛蕨相比,芒萁地上部分的N、P含量更低,地上和地下部分的C含量、C∶N和C∶P以及N、P含量的变异系数和表型可塑性指数则更高,表明芒萁采取了较高的养分利用效率和\"表现最大化\"的策略,而乌毛蕨则选择了较低的养分利用效率和\"表现维持\"的方式。两种蕨类植物地上和地下部分的N含量与土壤N含量(0~20 cm)均无显著相关。芒萁两个部位的P含量则均与土壤P含量(0~10 cm和10~20 cm)呈显著正相关,乌毛蕨P含量总体上与土壤P含量的相关性不显著(除地下部分的P含量与10~20 cm土层的P含量呈弱的正相关外)。这表明芒萁具有作为亚热带森林土壤P库指示植物的潜力。     

伊犁野果林浅层土壤养分生态化学计量特征及其影响因素

对伊犁河谷野果林20个群落60个样方土壤及环境因子调查取样,研究了野果林0～10和10～20 cm土层土壤有机碳(C)、全氮(N)、全磷(P)及全钾(K)的化学计量特征及其影响因素.结果表明: 伊犁野果林0～10 cm土层土壤C、N、P、K含量分别为73.15、7.00、1.14和14.74 g·kg^-1,C:N、C:P、C:K、N:P、N:K、P:K分别为10.37、62.73、5.05、6.05、0.48和0.08;除K和C:N外,0～10 cm土层均显著高于10～20 cm土层.P、K、C:N及P:K具有较高的稳定性(CV=8%～24%),其他指标具中等变异性(CV=28%～46%).土壤养分含量及化学计量比在不同取样地点、不同群落类型及不同坡向间均有显著差异.除C、N之间为幂函数关系外,土壤养分含量及其与化学计量比之间均为二次函数关系,体现了土壤养分化学计量特征之间的非线性耦合特征.坡向、降水量及温度是野果林土壤化学计量特征的主要影响因子.     

西南喀斯特典型石漠化生态系统土壤养分生态化学计量特征及其影响因素

喀斯特石漠化生态系统土壤养分元素生态化学计量特征及其对环境变异的生态响应是喀斯特退化森林生态系统恢复重建必需明确的关键科学问题。为探明喀斯特石漠化土壤C、N、P、K养分元素生态化学计量特征,探讨其对环境因子的响应,对西南喀斯特3个典型石漠化调查点(贵州毕节鸭池、清镇红枫湖和关岭-贞丰花江) 90个样方土壤及环境因子调查取样,研究了其土壤有机碳(C)、全氮(N)、全磷(P)及全钾(K)的化学计量特征及其影响因素。结果表明:西南喀斯特典型石漠化生态系统土壤C、N、P、K平均含量分别为45.61、2.54、0.79 g/kg和3.33 g/kg,计量比C∶N、C∶P、C∶K、N∶P、N∶K、P∶K平均值分别为19.56、65.07、23.65、3.45、1.32和0.39。4个土壤养分元素中,K元素表现明显高于其他元素的波动性。土壤养分含量及化学计量比在不同调查点、石漠化等级及植被覆盖率环境均有显著差异。无石漠化环境土壤养分C、N、P含量显著大于潜在、轻度、中度和强度石漠化,而强度石漠化环境土壤养分K含量却显著高于其他等级石漠化。土壤养分含量之间及其与化学计量比之间多具有显著的非线性相关关系。降水、温度、岩石裸露率和土地覆被是西南喀斯特石漠化生态系统土壤养分及其化学计量比最主要的影响因素。研究结果对丰富土壤生态化学计量学科学理论和我国西南喀斯特石漠化退化植被科学恢复具有重要意义。     

马衔山不同海拔土壤碳、氮、磷含量及生态化学计量特征

研究半干旱地区土壤碳、氮、磷化学计量特征,了解其空间变化规律,有助于揭示半干旱地区C、N、P循环对全球气候变化的响应。本研究以半干旱区的马衔山为对象,选择5个海拔的7个样地,采集0～15、15～30 cm层的土壤,测定其有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、pH、含水率等理化性质,分析其SOC、TN、TP化学计量与土壤理化因子之间的关系。结果表明:(1) 0～15 cm土壤SOC、TN、TP含量高于15～30 cm土壤。表层土壤SOC、TN含量随海拔升高呈增加趋势,TP含量随海拔升高变化较小。(2) C∶N随海拔增加呈先增加后降低趋势,C∶P、N∶P随海拔升高均呈增加趋势。(3)在0～15 cm土壤中,pH与SOC、TN含量及C∶P呈显著负相关,在15～30 cm土层中,pH与SOC、TN、TP含量及化学计量特征关系不显著;土壤含水率与0～15、15～30 cm层土壤中SOC、TN含量均呈极显著正相关。本研究显示,在半干旱区的马衔山地区,土壤含水率随海拔增加而增加,而SOC、TN含量及C∶P、N∶P也呈增加趋势,土壤养分含量及化学计量均受土壤含水率影响。     

贺兰山东坡不同海拔梯度土壤酶化学计量特征

土壤胞外酶是生物地球化学循环的主要参与者,与微生物的代谢需求和养分供应密切相关。然而,对干旱区山地生态系统沿海拔梯度土壤微生物养分限制状况及其驱动因素尚不清楚。基于此,以贺兰山海拔1300-2700m范围内7个海拔梯度的土壤为研究对象,揭示贺兰山土壤理化性质、胞外酶活性及微生物养分限制的海拔分布格局,分析影响微生物养分限制的驱动因素。结果表明：随着海拔梯度的升高,土壤含水率（SWC）和有机碳（SOC）含量逐渐增加,容重（BD）和pH整体呈现逐渐降低的趋势。海拔显著影响土壤胞外酶活性,五种参与土壤碳（C）、氮（N）、磷（P）循环的酶活性随着海拔的升高整体呈现逐渐上升的变化趋势,总体表现出中低海拔酶活性较低,高海拔酶活性较高。胞外酶矢量分析显示,矢量长度在中低海拔处较高,而矢量角度则在高海拔处较高,表明贺兰山土壤微生物在中低海拔和高海拔分别具有相对较强的C和P限制。土壤含水率、容重、C、N、P含量与土壤胞外酶活性及其化学计量比显著相关,是调控土壤胞外酶活性随海拔变化的主要因子,说明胞外酶在旱区山地生态系统土壤物质循环过程中具有重要的作用。该研究结果对揭示土壤微生物和胞外酶之间养分元素循环的耦合机理,为深入探讨贺兰山森林生态系统物质循环和不同海拔梯度植被有效管理提供科学依据。     

马衔山不同海拔土壤碳、氮、磷含量及生态化学计量特征

研究半干旱地区土壤碳、氮、磷化学计量特征,了解其空间变化规律,有助于揭示半干旱地区C、N、P循环对全球气候变化的响应.本研究以半干旱区的马衔山为对象,选择5个海拔的7个样地,采集0～15、15～30 cm层的土壤,测定其有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、pH、含水率等理化性质,分析其SOC、TN、TP化学计...     

贺兰山不同海拔土壤酶活性及其化学计量特征

探讨干旱区脆弱山地森林生态系统土壤酶活性及其化学计量比沿海拔的变化特征及影响机制,对研究脆弱生态系统养分循环具有重要意义.本研究以贺兰山不同海拔(1380～2438 m)土壤为对象,分析土壤理化性质、土壤酶活性及酶化学计量比沿海拔的变化及其影响因素.结果 表明:β-葡萄糖苷酶(βG)、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG...     

石漠化地区苔藓结皮对土壤养分及生态化学计量特征的影响

苔藓结皮是石漠化生态系统的重要地表覆被物,但其在土壤养分累积和元素循环过程中的作用尚不明确。以我国贵州典型喀斯特高原峡谷石漠化区-花江大峡谷两岸不同等级石漠化生境下的苔藓结皮及其覆被土壤为研究对象,研究了苔藓结皮覆被对土壤养分及生态化学计量特征的影响。结果表明:(1)苔藓结皮层养分含量显著高于下层土壤,结皮覆被土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、碱解氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)平均含量分别为25.95、3.05、1.00、5.10 g/kg和189.61、1.59、275.10 mg/kg,较无结皮覆被的裸土分别增加46.08%、26.50%、53.62%、20.25%、25.24%、110.47%和83.76%。(2)苔藓结皮覆被土壤C/N、C/K、P/K显著高于裸土,且随土层加深而递减;N/P显著低于裸土,且随土层加深而升高。(3)苔藓结皮覆被土壤养分恢复指数为33.16%—72.48%,呈现随石漠化等级升高而增加的趋势,中度和强度石漠化阶段较无石漠化阶段分别增加83.26%和118.58。本研究表明苔藓结皮能有效促进土壤养分累积,加速石漠...     

青藏高原火绒草叶片生态化学计量特征随海拔的变化

地形对植物生存策略的权衡具有重要影响.研究叶片生态化学计量特征沿海拔梯度的分异规律,有助于加深理解植物对环境变化的响应及其生态适应性.对青藏高原东北缘不同海拔(4400～4700、4701～5000和5001～5300 m)火绒草叶片C、N、P含量及其化学计量比进行研究.结果表明: 3个海拔火绒草叶片C、N、P含量分别为405.36、18.42和0.94 g·kg^-1;C/N、C/P、N/P分别为22.67、467.61和20.3;火绒草叶片N、P含量表现出趋同的变化规律,随海拔升高而增加;火绒草叶片C、N、P含量及C/N、C/P、N/P的变异系数均≤30%,其大小依次为P(30%)>C/P(29%)>C/N(18%)>N(17%)>N/P(15%)>C(3%);火绒草植物生长主要受P的限制.     

森林生态系统土壤CO2释放随海拔梯度的变化及其影响因子

联合国气候框架公约的签署提升了人们对全球变暖、碳循环的关注。土壤CO2释放作为土壤-大气CO2交换的主要途径之一,成为了各国生态学家研究的重点内容。通过对1800～2155m海拔梯度上森林生态系统土壤CO2释放进行研究,揭示了较小空间尺度上土壤CO2释放的变化规律及其控制机制。在研究区域内,随着海拔梯度的增加,森林土壤CO2释放由(1.94±0.06)μmolm-2s-1逐渐增加至(2.22±0.07)μmolm-2s-1。土壤温度、土壤水分、土壤有机碳(SOC)、全N、全P与土壤CO2释放呈显著正相关(n=14,P<0.05);土壤容重与土壤CO2释放速率呈显著负相关(n=14,P<0.05);土壤pH对土壤CO2释放影响不显著。作为一个复杂的生态学过程,环境因子及其交互作用对土壤CO2释放产生影响,为了减少因子共线性影响,逐步降低因子维数,采用主成分分析(PCA)揭示了土壤温度、土壤水分、SOC、全N、全P、容重6个因子的联合作用,其累积贡献率达到了57%以上;进一步运用逐步回归分析方法,探讨了影响土壤CO2释放沿海拔梯度分布的主导因子,结果表明土壤水分是研究区域森林生态系统土壤CO2释放沿海拔梯度变化的主导因子。     

森林生态系统土壤CO2释放随海拔梯度的变化及其影响因子

联合国气候框架公约的签署提升了人们对全球变暖、碳循环的关注。土壤CO₂释放作为土壤-大气CO₂交换的主要途径之一,成为了各国生态学家研究的重点内容。通过对1800~2155m海拔梯度上森林生态系统土壤CO₂释放进行研究,揭示了较小空间尺度上土壤CO₂释放的变化规律及其控制机制。在研究区域内,随着海拔梯度的增加,森林土壤CO₂释放由(1.94±006) μmol m^-2 s^-1逐渐增加至(2.22±0.07) μ mol m^-2 s^-1。土壤温度、土壤水分、土壤有机碳（SOC）、全N、全P与土壤CO₂释放呈显著正相关（n=14, P<0.05）;土壤容重与土壤CO₂释放速率呈显著负相关（n=14,P<0.05）;土壤pH对土壤CO₂释放影响不显著。作为一个复杂的生态学过程,环境因子及其交互作用对土壤CO₂释放产生影响,为了减少因子共线性影响,逐步降低因子维数,采用主成分分析（PCA）揭示了土壤温度、土壤水分、SOC、全N、全P、容重6个因子的联合作用,其累积贡献率达到了57％以上;进一步运用逐步回归分析方法,探讨了影响土壤CO₂释放沿海拔梯度分布的主导因子,结果表明土壤水分是研究区域森林生态系统土壤CO₂释放沿海拔梯度变化的主导因子。     

云南松林不同层植物分布与地形、气候因子的关系

植物群落由植物与环境共同作用形成,其中地形与气候因子对植物群落的形成与发展又有极为重要的影响。本文在群落调查的基础上,利用去趋势典范对应分析(detrended canonical correspondence analysis,DCCA)排序方法分析了各地形、气候因子对云南松林中不同层的物种数量、分布结构及多样性的影响及其相互关系。结果表明:乔木层、灌木层、草本层的DCCA排序效果均为极显著(P<0.01)。从排序图可以看出,对乔木层分布影响较大的依次有夏季平均降雨量、气温年较差、年均降雨量等环境因素;而灌木层的主要影响因子为夏季平均降雨量、年均降雨量、无霜期;对草本层物种分布影响大的有无霜期、海拔、夏季平均降雨量。人为干扰对乔木层和草本层影响不明显,而对灌木层影响则相对较大。     

云南松居群遗传学研究的等位酶分析方法

针对１５个云南松Ｐｉｎｕｓｙｕｎｎａｎｅｎｓｉｓ居群,开展了１４种酶系统的水平切片淀粉凝胶电泳实验,在谱带遗传分析的基础上确定了３３个等位酶位点及其等位基因。其中有３２个等位酶位点是多态的（有２个以上的等位基因）,只有一个单态位点Ｄｉａ－４。有３个等位基因的位点有Ｌａｐ－１、Ｌａｐ－２、Ａａ－３、Ｓｋｄ－１、Ｓｋｄ－２、Ａｄｈ－１、Ａｄｈ－３、Ｇｄｈ、Ｐｇｄ－１、Ｐｇｍ－１、Ｐｇｍ－３、Ｐｇｉ－１、Ｐｇｉ－３、Ｍｄｈ－１、Ｍｅ、Ｇ６ｐｄ、Ｄｉａ－１、Ｔｐｉ－１、Ｔｐｉ－２、Ｔｐｉ－３和Ｔｐｉ－４,有４个等位基因的位点有Ｓｋｄ－３、Ａｄｈ－２、Ｐｇｄ－２、Ｍｄｈ－２、Ｍｄｈ－３、Ｍｄｈ－４和Ｄｉａ－２,有５个等位基因的位点有Ａａｔ－１和Ｄｉａ－３。云南松居群的等位基因平均数Ａ＝２１,在松属中居于中上水平。本研究揭示了云南松居群酶位点及其等位基因带谱的变异式样,为松属植物的遗传多样性研究提供了一批酶位点及其等位基因的参考图谱     

云南松SSR-PCR反应体系的建立与优化

为了建立适宜云南松SSR-PCR的反应体系和扩增程序,利用近缘种火炬松的引物,采用正交设计L16(45)对云南松SSR-PCR反应体系的5因素(Taq酶、Mg2+、模板DNA、dNTP、引物)在4个水平上进行优化,筛选出各反应因素的最佳水平,建立了适于云南松的SSR反应体系.在10μL的反应体系中,模板DNA的用量为30.0 ng,Taq DNA聚合酶的用量为1.0 U,Mg2+的浓度为2.0 mmol/L,dNTPs浓度为0.4 mmol/L,引物的浓度为0.2 μmol/L.扩增程序为:94℃预变性4 min;94℃变性45 s,48℃退火30 s,72℃延伸30 s,30个循环;72℃延长10 min,4℃保存.最后利用1个居群对该体系进行稳定性验证,结果可用于云南松SSR标记的研究.     

同倍杂交种高山松与亲本种云南松的地理隔离研究

为了探讨横断山区同倍杂交种高山松与其亲本种云南松的地理隔离机制,采用实际的路线踏查方法,调查了高山松和云南松群体的地理分布情况和开花物候特征,并基于7个气象因子进行了聚类分析。调查研究表明高山松和云南松群体分布在不同的地貌类型中,以云南中甸为临界区,沿着金沙江河谷向北分布高山松,向南分布云南松。云南松的开花物候日期明显早于高山松,聚类分析表明两个物种分别聚为一支。在地质历史过程中,高大山系的形成以及海拔的升高将高山松和云南松从地理上隔离开来,两物种的适生区的气象因子的差异造成花期不遇,从而阻碍了两个物种问的基因交流,进而隔离开来。     

The microbial gene diversity along an elevation gradient of the Tibetan grassland

Tibet is one of the most threatened regions by climate warming, thus understanding how its microbial communities function may be of high importance for predicting microbial responses to climate changes. Here, we report a study to profile soil microbial structural genes, which infers functional roles of microbial communities, along four sites/elevations of a Tibetan mountainous grassland, aiming to explore the potential microbial responses to climate changes via a strategy of space-for-time substitution. Using a microarray-based metagenomics tool named GeoChip 4.0, we showed that microbial communities were distinct for most but not all of the sites. Substantial variations were apparent in stress, N and C-cycling genes, but they were in line with the functional roles of these genes. Cold shock genes were more abundant at higher elevations. Also, gdh converting ammonium into urea was more abundant at higher elevations, whereas ureC converting urea into ammonium was less abundant, which was consistent with soil ammonium contents. Significant correlations were observed between N-cycling genes (ureC, gdh and amoA) and nitrous oxide flux, suggesting that they contributed to community metabolism. Lastly, we found by Canonical correspondence analysis, Mantel tests and the similarity tests that soil pH, temperature, NH₄⁺–N and vegetation diversity accounted for the majority (81.4%) of microbial community variations, suggesting that these four attributes were major factors affecting soil microbial communities. On the basis of these observations, we predict that climate changes in the Tibetan grasslands are very likely to change soil microbial community functional structure, with particular impacts on microbial N-cycling genes and consequently microbe-mediated soil N dynamics.     

低磷胁迫下云南松幼苗的生物量及其分配

对云南松幼苗进行低磷胁迫的实验表明:不同磷处理水平下云南松幼苗的总生物量、茎叶生物量和株高在处理间的差异极为显著;随着培养液磷浓度的降低,云南松幼苗茎叶生物量和总生物量下降,株高降低,侧芽数减少;总生物量与茎叶生物量之间存在极显著的相关关系和线性回归关系,总生物量随培养液磷浓度的降低而下降主要是由茎叶生物量随培养液磷浓度的降低而下降引起的。低磷胁迫下云南松幼苗的根系生物量并没有随培养液磷浓度的降低而明显减少,根系生物量保持在比较高的水平,低磷胁迫下的云南松幼苗主要以降低茎叶生物量为代价来提高根冠比并保持根系生物量在比较高的水平来维持整个生命。实验还表明,在培养液磷浓度0.03125~0.00781mmol·L-1之间或附近,存在着一个云南松幼苗对低磷忍耐的临界值。     

云南松(Pinus yunnanensis)林外生菌根真菌的时空分布

2000年至2005年,调查了滇中及其附近云南松林下外生菌根真菌的生态分布,共采集、鉴定标本834号,计有27科39属211种（含变种、变型）。结果表明,红菇属（Russula）、牛肝菌属（Boletus）、乳菇属（Lactarius）、乳牛肝菌属（Suillus）、口蘑属（Tricholoma）、鸡油菌属（Cantharellus）和革菌属（Thelephora）等为云南松林下的主要外生菌根菌类群。它们的发生与分布受到气候（如：气温和降水）、植被（如：林龄、林地郁闭度和草本植被）、地形特征（如：海拔、坡向和坡度）、土壤条件（如：pH值、地表腐殖质和枯枝落叶层等）和人为干扰（比如：商业化采集、林木采伐、火烧和地表物清理）诸多因素的影响。总结为如下：（1）5a的调查结果显示,云南松外生菌根菌的分布表现出季节性变化的规律;其中以每年1、2、3月份的物种多样性为最低,雨季期间急剧增加,至中夏和秋末达到顶峰,种类最为繁多。（2）在海拔1500-2100m,云南松外生菌根菌种类随着海拔的升高而逐渐增加,至顶峰后,又呈缓慢下降趋势。海拔因素不但对其物种多样性,而且对于类群的组成也具有重要的影响。特定的类群往往发生在特定海拔范围。（3）随着云南松林龄的增加,外生菌根菌呈现由少至多的演替过程。外生菌根菌多样性随云南松林生长而逐渐增加的演替方式,可能与宿主光合作用产物、根部分泌物和土壤条件的逐渐变化有关。（4）人类干扰是云南松外生菌根菌物种多样性和类群组成的主要负影响因子。大规模的商业化采集可破坏或枯竭地下菌丝体,打破各物种之间的竞争平衡,减少孢子释放影响资源再生能力,进而直接影响到子实体的产生。外生菌根菌物种多样性的减少趋势会随林木砍伐和火烧强度的增加而加剧。地表枯枝落叶层与杂草密度也会影响子实体的产生,其中枯枝落叶层的厚度与云南松外生菌根菌子实体的发生呈负相关性,而被紫茎泽兰覆盖的云南松林地内也很少会发现相应的子实体。