广东鹤山人工林群落主要优势植物的热值和灰分含量

从广东鹤山南亚热带丘陵5种人工林群落中采集20种主要植物器官及3种群落凋落叶样品,利用PARR-1281氧弹热量计和马福炉分别测定样品的干质量热值和灰分含量,再计算去灰分热值;按器官、个体和生长型等比较分析植物的热值和灰分特征.结果表明：植物各器官的干质量热值、去灰分热值分别在10.7～22.17和13.89～23.04 kJ·g^-1之间,叶片的干质量热值和去灰分热值明显高于其他器官(P＜0.05).个体加权平均干质量热值和去灰分热值分别在14.24～19.43和16.63～20.99 kJ·g^-1群落各层次植物去灰分热值平均值的高低依次为：乔木(19.55 kJ·g^-1)＞灌木(19.46 kJ·g^-1)＞草本(18.77 kJ·g^-1),其中,乔木层树木的去灰分热值平均值大小为：本地针叶树(19.86 kJ·g^-1)＞本地阔叶树(19.55 kJ·g^-1)＞外来桉树(19.18 kJ·g^-1),灰分含量的排序则相反.马占相思林、针叶林和木荷林群落的凋落叶热值均高于所在林分各层次的热值(P＜0.01),马占相思林和针叶林的凋落叶热值大于所在乔木层叶片的热值,而木荷林凋落叶热值小于乔木层叶片的热值.     

华南丘陵区冬闲稻田二氧化碳、甲烷和氧化亚氮的排放特征

采用静态箱 气相色谱法对收获后冬闲稻田CO₂、CH₄和N₂O排放进行了田间原位测定,探讨了越冬稻田3种温室气体的排放规律.结果表明,残茬稻田和裸田的CO₂的排放峰值分别出现在18:00和16:00左右.日间CH₄排放为净值,夜间表现为弱吸收.残茬稻田和裸田N₂O夜间排放分别为日间平均的1.79和1.58倍.残茬稻田的昼夜CO₂平均排放通量显著高于裸田(P＜0.05).在测定期间,残茬稻田CO₂排放随温度升高而增高.相关分析表明,CO₂排放与土温、地表温度和气温均呈显著相关,表明温度是影响收获后稻田CO₂排放的主要因素.在11月10日至翌年1月18日测定期间,残茬稻田的CO₂和CH₄平均排放通量分别为(180.69±21.21) mg·m^-2·h^-1和(-0.04±0.01) mg·m^-2·h^-1,CO₂排放通量较裸田高13.06％,CH₄吸收增高50%.残茬稻田的N₂O排放通量为(21.26±19.31) μg·m^-2·h^-1,较裸田低60.75％.由此说明华南丘陵区冬闲稻田是大气CO₂和N₂O的源,CH₄的汇.     

不同径级马占相思(Acacia mangium)整树蒸腾的湿、干季变化

利用Granier树干液流测定系统对广东鹤山丘陵地马占相思(Acacia mangium)林进行长期监测,并同步监测环境因子(空气温度、相对湿度、光合有效辐射、土壤体积含水量),选择胸径具有代表性的样树,结合马占相思的形态学参数,计算马占相思的整树蒸腾.通过对光合有效辐射(PAR)分级,建立不同辐射强度等级的湿季(土壤水分θ≥33%)整树蒸腾与水汽压亏缺(VPD)的相关方程,以干季(θ≤24%)的VPD代入对应PAR等级的湿季的拟合方程,求出干季的潜在蒸腾,以潜在蒸腾和干季实际蒸腾之差分析不同径级整树蒸腾在不同季节的实际变化.在所有的PAR分级内,干季整树蒸腾显著低于湿季,仅占湿季蒸腾的10%～20%,就蒸腾减少的绝对量而言,优势木>中间木>劣势木.土壤水分下降缩小了不同径级树木之间液流密度的差异,土壤水分亏缺限制了树木的蒸腾,对马占相思的生长造成一定程度的水分胁迫.     

马占相思林冠层气孔导度对环境驱动因子的响应

利用Granier热消散探针在2003年10月测定了广东鹤山丘陵地马占相思林14株样树的树干液流,同时监测林冠上方的光合有效辐射、空气湿度和气温,结合树木的形态和林分的结构特征,计算马占相思的整树蒸腾(E)、林分总蒸腾(E_t)以及冠层平均气孔导度(g_c),分析树形特征与整树水分利用的关系、冠层气孔导度对光合有效辐射(PAR)和空气水汽压亏缺(D)的响应.结果表明,整树蒸腾与胸径(P＜0.0001)、边材面积(P＜0.0001)和冠幅(P=0.0007)以自然对数的形式、与树高(P=0.014)以幂函数的形式呈现显著正相关.冠层气孔导度最大值(g_cmax)随D的上升呈对数函数下降(P＜0.0001),对光合有效辐射的响应则呈双曲线函数增加(P＜0.0001).液流测定系统能提供连续和准确的整树和林分蒸腾速率值,经严格数学推导公式计算,最终可求出冠层气孔导度,是研究森林水分利用与环境因子相互关系的有效方法.     

底泥养分富集条件下11种水生植物的光合氮利用效率

为揭示水生植物对富营养化河涌底泥的生理生态适应性及其净化能力,选取11种水生挺水植物(包含6种本土植物和5种外来植物)结合河涌底泥进行试验。通过测定试验一年后植物叶片的光饱和光合速率(P_(sat),μmol m~(-2)s~(-1))、比叶面积(SLA,m~2/kg)、总氮含量(TN,mg/g)和光合作用氮利用效率(PNUE,μmol mol~(-1)s~(-1)),比较分析物种间生理与结构特性及其相互关系。结果表明:种间的SLA层次比较分明,最高的大叶皇冠草(20.31±0.30)与最低的鸢尾草(7.22±0.31)相差近3倍。种间的P_(sat)在(3.76±0.57)(鸢尾草)—(21.53±1.20)(水罂粟)之间,水罂粟比鸢尾草高81.79%。种间的PNUE从42.53±8.42(鸢尾草)至655.8±100.93(天使花),美人蕉、水罂粟、风车草和香蒲的PNUE值均较高,且差异不明显(P0.05),这些植物的PNUE显著高于较低PNUE的种类(包括菖蒲、蓝花草和鸢尾草)(P0.05)。种间SLA分别与PNUE和P_(sat)(μmol kg~(-1)s~(-1))呈显著的正相关,SLA和P_(sat)(μmol m~(-2)s~(-1))分别与TN(mmol/m~2)呈显著负相关(P0.05)。外来植物类群的PNUE、SLA、P_(sat)和TN均显著高于本地植物类群(T-test,P0.05),说明外来水生植物在养分富集化环境下能更有效地利用资源,具有潜在的高生长速率和种间竞争优势。     

华南丘陵区2种土地利用方式下地表CH4和N2O通量研究

采用静态箱-气相色谱法对华南丘陵区马尾松林和果园地表CH4和N2O通量及其主要影响因子进行了观测(马尾松Pinus massoniana林为期16个月,果园15个月),比较和分析了不同土地利用方式下地表CH4,和N2O通量的季节变化,地表CH4和N2O通量与温度和土壤含水量的关系以及凋落物对地表CH4和N2O通量的影响.结果表明,在有凋落物覆盖下,马尾松林和果园年均地表CH4通量分别为-3.41±0.3和-3.24±0.44 kg CH,hm-2a-1;年均地表N2O通量分别为4.57±0.50和11.99±0.67 kg N2O-N hm-2a-1;去除凋落物情况下,马尾松林和果园年均地表CH4通量分别为-2.98±0.44和-1.93±0.53 kg CH4 hm-2a-1;年均地表N2O通量分别为3.12±0.28和9.42±0.56 kg N2O-N hm-2a-1.2种土地利用方式对地表CH4影响较小,对N2O通鼍的影响较大,果园地表N2O通量显著大于马尾松林(P<0.01).马尾松林和果园土壤对CH4的吸收在旱季(10～3月)高而雨季(4～9月)低,N2O排放雨季较高而旱季较低.土壤含水量对地表CH4和N2O通量的影响比温度要大.凋落物对地表CH4通量的影响较小,对N2O通量的影响较大,凋落物对马尾松林和果园N2O排放的贡献率分别为31.71%和21.40%.研究还表明,地表N2O)通量存在明显的降雨驱动效应.     

马占相思树干液流与光合有效辐射和水汽压亏缺间的时滞效应

应用Granier热消散探针测定华南丘陵马占相思的树干液流,将液流与对应的光合有效辐射和水汽压亏缺数据列分别进行逐行错位分析和时间序列分析,探讨树干液流与蒸腾驱动因子之间的时滞效应,并对结果进行互相验证.结果表明:马占相思树木蒸腾主要驱动因子是光合有效辐射和水汽压亏缺,树干液流的变化更多地依赖光合有效辐射的变化,而且干季的依赖性比湿季更强;无论是干季还是湿季,树干液流都滞后于光合有效辐射,提前于水汽压亏缺;时滞效应季节差异显著;不同径级马占相思的时滞效应差异不显著;树高、胸径、冠幅并不能解释树干液流与光合有效辐射、水汽压亏缺之间的时滞效应;干季树干液流与水汽压亏缺之间的时滞效应与夜间水分补充量显著相关,湿季则相反.     

华南地区5种人工幼林的土壤呼吸及其季节性变化

为了解华南人工林的碳固存机制,对广东鹤山的尾叶桉(Eucalyptus urophylla)纯林、30种树种混交林、10种树种混交林、红椎(Castanopsis hystrix)纯林、厚荚相思(Acacia crassicarpa)纯林5种人工林(林龄2–5 a)的土壤总呼吸(Rs)和自养呼吸(Ra)的季节变化进行了研究。结果表明,从2007年到2012年,5种人工林的Rs为81.3~103.9 mg C m–2h–1,Ra为11.2~22.3 mg C m–2h–1,自养呼吸贡献率(RC)为12.4%~26.9%,且5种人工林间的Rs、Ra及RC差异不显著。5种人工林湿季的Rs均显著大于干季的,平均高出311.4%;Ra、RC的季节性差异不显著。湿季土壤温度与Rs具有显著相关性,土壤温度解释了90.2%的变异,而两者关系在干季不显著。人工林间的微环境和土壤条件差异不明显,可能是由于造林时间短,土壤还处于干扰的恢复过程中,导致人工林间土壤呼吸差异不显著。     

植物竞争对3种移植树苗生长的影响

在植物幼苗生长过程中,总是受到包括地下根竞争在内的各种竞争影响。植物间的竞争主要同有效光辐射、水分和各种营养相关。当外来植物侵入森林群落时,可能受到群落中其它植物竞争的影响。该文通过移植尾叶桉(Eucalyptus urophylla)、大叶相思(Acacia auriculaeformis)两种外来种和本地种荷木(Schima superba)幼苗,挖沟排除根竞争和砍树创造林窗来排除地上竞争的野外实验,研究植物竞争对幼苗生长的影响。有根竞争时,荷木、尾叶桉和大叶相思幼苗的生物量和净初级生产力均小于没有根竞争时,可见地下根竞争对3种幼苗生长有抑制性影响。尾叶桉、大叶相思和荷木3种幼苗受到的总竞争强度分别是0.357 9、0.338 3和0.198 9,受到的地下根竞争强度则分别是0.104 3、0.053 04和0.118 8,受到的地上竞争强度则分别是0.285 1、0.277 0和0.090 85。尾叶桉和大叶相思两种幼苗受到的总竞争强度间的差异不显著,但都显著大于荷木;3种幼苗受到的地上竞争强度间的差异同总竞争强度情况相似;尾叶桉和荷木两种幼苗受到的地下根竞争强度间的差异不显著,但都显著大于大叶相思。地上竞争对阳性树种尾叶桉和大叶相思两种幼苗的生长影响大,而地下根竞争则对耐阴性强的荷木幼苗影响大。尾叶桉和大叶相思两种外来种幼苗受到的总竞争强度均大于本地种荷木幼苗,这反映了这两种外来树种侵入次生林这样的群落受到竞争影响大。     

Granier树干液流测定系统在马占相思的水分利用研究中的应用

介绍了Granier热消散探针在树干液流测定中的工作原理,并利用该系统长期监测广东鹤山马占相思林14株样树的液流密度,分析了树木个体内和个体之间液流密度的差异、整树和林段水分利用的量化特征.由于树木边材结构以及周围微环境的差别,树木内和个体间的液流密度差异非常明显,变异系数的平均值分别为15.51%-37.26%、37.46%-50.73%.尽管液流密度的差异较大,但同一株树木不同方位的液流密度之间却呈现明显的线性相关（p＜0.0001）,这是重要的特征值,使得只需测定某一方位的液流密度经尺度外推计算整树和林段蒸腾成为可能.树木液流对环境因子响应的变化规律取决于所参照的时间尺度,日变化主要受光辐射、水汽压差等气候因子的控制,而土壤水份对液流的季节变化影响较大.形态特征明显影响树木的液流,高大树木由于边材较厚、树干粗壮和冠幅较宽而承载较多的辐射能量,因而水分蒸腾较高.对树木液流密度在径向和方位上进行适当的整合,可较准确地计算整树和林段蒸腾.由液流估测的马占相思整树和林段蒸腾的结果显示,该群落的水分利用在时间和空间上均有明显的分化.