中国东部木荷-米槠林的生物量和地上净初级 生产力

运用样方重叠和树干解析法测定了浙江天童木荷-米槠群落生物量及生产力. 结果表明, 群落总生物量为(225.3±30.1) t/hm², 其中地上部分占72.0%, 地下部分占28.0%, 87.2%分配于乔木层; 萌枝生物量较小, 其中95.0%以上分布于灌木层. 群落地上部分生产力为(386.8±98.9) g·m⁻²·a⁻¹, 其中96.0%以上分配于乔木层, 树干对生产力的贡献最大, 叶的贡献率最小. 中国亚热带常绿阔叶林群落生物量与林龄差异较大, 本研究的52年生木荷-米槠群落生物量低于中国亚热带常绿阔叶林生物量的平均水平, 也较低于世界其他常绿阔叶林生物量水平, 而且其生产力低于模型估算结果, 表明该群落在没有干扰的影响下, 群落生物量和生产力发展潜力较大.     

中国森林生态系统净初级生产力时空分布及其对气候变化的响应研究综述

植被生产力是表征植被活力的关键变量,能够反映陆地生态系统的质量状况。森林净初级生产力(NPP)对气候变化的响应研究,是理解森林生态系统碳收支的基础,有助于认识气候变化与森林生态系统的相互作用机制,因而对于深刻理解陆地碳循环和全球变化均具有重要意义。目前我国已有大量针对近几十年国家和区域尺度上植被NPP时空分布的研究,其中专门针对森林生态系统NPP的研究也有不少。研究尺度多为全国范围或者片段式区域,以行政区或流域尺度最为多见。然而,这些研究总体比较分散,其中部分研究的结果、结论并不一致甚至相悖,尚缺乏异同性分析与比较,也缺乏系统性和综合性。这并不利于全面掌握我国相关研究的整体情况、了解清晰明确的研究结论以及进行更深层次的规律及原因探究,也非常影响对森林NPP的精确评估及机理认识,因而,对相关研究成果进行梳理、整合和总结非常有必要。鉴于此,本文收集了近几十年我国植被NPP研究的相关文献,依据其研究结果,系统地综述了全国及区域尺度森林生态系统NPP的时空分布规律及未来可能变化趋势,揭示出NPP与气候因子(以CO_2、温度、降水为主)的关系及对气候变化的响应情况,并指出目前国家研究中存在的主要问题及未来重点研究方向,以期为以后进一步的研究起到一定的索引和参考作用。     

长期氮添加对典型草原植物多样性与初级生产力的影响及途径

氮(N)沉降对陆地生态系统的结构和功能已产生了重要的影响, N也是中国北方草原植物生长和初级生产力的主要限制性元素。物种多样性和功能多样性是揭示生物多样性对生态系统功能维持机制的关键指标, 然而, 关于长期N添加下草原物种多样性与功能多样性的关系, 及其对初级生产力的影响途径及机制, 尚不十分清楚。为此, 该研究依托在内蒙古典型草原建立的长期N添加实验平台, 实验处理包括1个完全对照(不添加任何肥料)和6个N添加水平(0、1.75、5.25、10.50、17.50和28.00 g·m^-2·a^-1), 研究了长期N添加对典型草原物种多样性、功能多样性和初级生产力的影响大小及途径。结果表明: 1) N添加显著降低了典型草原的物种丰富度和Shannon-Wiener指数, 但对功能多样性(包括功能性状多样性指数和群落加权性状值)无显著的影响。2)结构方程模型分析表明, 功能多样性主要受物种丰富度的影响, 但是物种多样性减少并没有导致功能多样性降低, 其原因主要是功能群组成发生了改变, 即群落内多年生根茎禾草所占比例显著增加, 以致群落加权性状值变化不大。3) N通过影响物种丰富度和功能群组成, 间接影响群落加权性状值, 进而影响群落净初级生产力。其中, 群落加权性状值是最重要的影响因子, 可解释48%的初级生产力变化, 表明初级生产力主要是由群落内优势物种的生物量及功能性状所决定, 因此该研究的结果很好地支持了质量比假说。     

北京山区3种暖温带森林生态系统未来碳平衡的模拟与分析

使用LPJ-GUESS植被动态模型, 在北京山区研究了未来100a以辽东栎 (Quercus liaotungensis) 为优势种的落叶阔叶林、以白桦 (Betula platyphylla) 为主的阔叶林和油松 (Pinus tabulaeformis) 为优势种的针阔混交林的碳变化, 定量分析了生态系统净初级生产力 (NPP) 、土壤异养呼吸 (Rh) 、净生态系统碳交换 (NEE) 和碳生物量 (Carbon bio-mass) 对两种未来气候情景 (SRES A2和B2) 以及相应大气CO2浓度变化情景的响应特征。结果表明:1) 未来100a两种气候情景下3种森林生态系统的NPP和Rh均增加, 并且A2情景下增加的程度更大;2) 由于3种生态系统树种组成的不同, 未来气候情景下各自NPP和Rh增加的比例不同, 导致三者NEE的变化也相异:100a后辽东栎林由碳汇转变为弱碳源, 白桦林仍保持为碳汇但功能减弱, 油松林成为一个更大的碳汇;3) 3种森林生态系统的碳生物量在未来气候情景下均增大, 21世纪末与20世纪末相比:辽东栎林在A2情景下碳生物量增加的比例为27.6%, 大于B2情景下的19.3%;白桦林和油松林在B2情景下碳生物量增加的比例分别为34.2%和52.2%, 大于A2情景下的30.8%和28.4%。     

miRNA 的生物合成过程

MicroRNA (miRNA) 是一类真核生物内源性的小分子单链 RNA ,通常为 18 ～ 25 nt 长,能够通过与靶 mRNA 特异性的碱基配对引起靶 mRNA 的降解或者抑制其翻译,从而对基因进行转录后的表达调控 . 近几年来,在动物细胞和植物组织中,上百种 miRNA 被陆续发现 . 这些小分子调控 RNA 是从 60 ～ 200 nt 的具有发夹状结构的前体中被切割出来而成熟的,在动物细胞中, miRNA 基因的转录初产物 (pri-miRMA) 很快被一种核糖核酸酶Ⅲ Drosha 加工成为 miRNA 前体 (pre-miRNA) ,然后由细胞核转运至细胞质中,经另一种核糖核酸酶Ⅲ Dicer 识别剪切为成熟 miRNA. 对这一过程进行了简要的综述,并且对植物 miRNA 的成熟过程也进行了探讨 . 对 miRNA 的生物合成过程的深入了解,将有助于研究这一类起重要调控作用的 RNA 是如何行使功能的,从而进一步研究其在生长发育及各种疾病中所起的重要作用 .     

黄土高原丘陵沟壑区小流域植被净第一性生产力模型

构建了机理性植被净第一性生产力模型(Vegetation—Soil—Integrated—Model,VSIM)。该模型将土壤水分动态过程与植被生长过程相耦合,用以分析黄土高原丘陵沟壑区土壤水分对植被生产力的影响。模型考虑了叶片尺度上气孔导度对净光合过程和蒸腾过程的影响,在此基础上通过考虑植被冠层结构和地形因素的影响对模型进行尺度转换,并以位于黄土高原丘陵沟壑区纸坊沟流域的观测数据对模型进行参数化和验证。结果表明对于生物量的模拟草本和半灌木比乔、灌木好．主要植被类型LAI的季节变化与观测结果具有很好的一致性,模型能够反映出流域降雨一产流过程,并且基本上也能够反映土壤水分的时空变化范围。模拟结果表明,刺槐林和苹果林属于高光合一低蒸腾类型,农作物、白羊草群落和达乌里胡枝子群落属于高光合一高蒸腾类型,铁杆蒿群落和茭蒿群落属于低光合一低蒸腾类型,而沙棘灌丛和柠条灌丛的净第一性生产力居中,但蒸腾量较高。流域内土壤水分在多年序列上基本平衡,而在不同的水文年表现出失衡。其中刺槐林、苹果林和沙棘灌丛的多年平均土壤水分在年内存在少量亏缺,铁杆蒿群落和茭蒿群落略有增加,而其它植被类型基本保持平衡。丰水年不同植被类型土壤含水量都明显高于欠水年,土壤水分含量的变化在丰水年表现为盈余,而在欠水年表现为明显的亏缺。     

Fine root production of Pinus massoniana plantation and Castanopsis carlesii plantation at different successional stages in subtropical China

AimsOur objectives were to determine differences in fine root production, its relationships with environmental factors, and its diameter- and depth-related distribution patterns between plantations of two subtropical tree species differing in successional stages. MethodsPlantation forests of an early-successional species, Pinus massoniana, and a late-successional species, Castanopsis carlesii, in Sanming, Fujian Province, were selected. Fine root production was monitored for two years using minirhizotrons methods. At the same time, environmental factors including monthly air temperature, monthly precipitation, soil temperature, and soil water content were determined.Important findings 1) During the two years, there was significant difference in annual fine root length production between these two forests, with annual production of P. massoniana plantation nearly four times that of C. carlesii plantation. Fine root length production under both forests showed significant monthly dynamics and maximized in summer, a season when most of fine roots were born. 2) Roots of 0-0.3 mm in diameter accounted for the largest proportion of total fine root length production. Fine roots were concentrated mostly at the 0-10 cm soil depth in P. massoniana plantation, but happened mostly at the 30-40 cm soil depth in the C. carlesii plantation. 3) Partial correlation analysis suggested that, monthly fine root production of both forests was significantly correlated with both air temperature and soil temperature, while it had no significant correlation with either rainfall or soil water content. Linear regression analysis illustrated that monthly fine root production was more correlated with air temperature and soil temperature in the P. massoniana plantation than in the C. carlesii plantation. It was concluded that fine root production in the early-successional P. massoniana plantation was not only much higher in amount, but also more sensitive to temperature, than that in the late-successional C. carlesii plantation.     

安吉毛竹林水汽通量变化特征及其与环境因子的关系

以浙江省安吉县毛竹(Phyllostachys edulis)林生态系统为研究对象,利用涡度相关技术进行观测,获取2011年毛竹林的水汽通量数据,同时结合常规气象观测数据,分析了水汽通量全年变化。结果表明:毛竹林全年水汽通量基本为正值,月尺度上,水汽通量呈单峰型变化趋势,且各月的最大值均在12:00—14:00出现,呈现一定规律性,7月(0.1116 g m-2s-1)最高,12月(0.0209 g m-2s-1)最低;季节尺度上,夏季最高(0.0873 g m-2s-1),呈现典型单峰型变化趋势,春秋季(均为0.0541 g m-2s-1)次之,变化特征与夏季相似,冬季最低(0.0221 g m-2s-1),曲线变化复杂,波动较大。毛竹林全年蒸散量占全年降水量48.26%。2、4、5、11、12月蒸散量略大于降水量,其余月份蒸散量均小于降水量,6月份降水量与蒸散量差别最大。季节尺度上,对毛竹林水汽通量与净辐射进行回归关系分析,夏季最大,R2为0.6111,秋季为0.5295,春季为0.2605,冬季最小0.0455。通过F检验,水汽通量与净辐射有极显著线性关系。在植物生长期,毛竹林水汽通量随饱和水汽压差的增大而增大,植物发育成熟后,当饱和水汽压差增大到一定程度时,其增大反而抑制了水分的蒸散。     

干旱胁迫下内生真菌感染对黑麦草实验种群光合、蒸腾和水分利用的影响

 以黑麦草(Lolium perenne L．)为实验材料,研究在不同强度的干旱胁迫下内生真菌(Neotyphodium lolii (原 Acremonium lolii))感染对其净同化速率、蒸腾速率和水分利用效率的影响。结果显示：1)在干旱胁迫前期,内生真菌感染(EI)种群和非感染(EF)种群之间的群体净同化速率无显著差异;到胁迫后期,在重度胁迫下EI种群的净同化速率高于EF种群;复水后,各个胁迫强度EI和EF种群的净同化速率均迅速恢复,差异消失;2)在群体蒸腾速率上,干旱胁迫对其影响大于内生真菌的影响;3)在群体水分利用效率上,只是在重度胁迫后期,EI种群才高于EF种群。     

干旱过程中荒漠生物土壤结皮-土壤系统的硝化作用对温度和湿度的响应——以沙坡头地区为例

以腾格里沙漠东南缘天然植被区由藻类、藓类结皮所覆盖的土壤和流沙为研究对象,采用原状土室内培养法,在15和20 ℃两个温度、10%和25%两个湿度下连续培养20 d,分别在培养后的第1、2、5、8、12、20天连续测定土壤样品中的NO₃^--N含量,探讨不同温度和湿度条件下荒漠土壤的净硝化速率在干旱过程中的变化规律.结果表明： 藓类结皮的NO₃^--N含量（2.29 mg·kg^-1）高于藻类结皮（1.84 mg·kg^-1）和流沙（1.59 mg·kg^-1）,3种类型的土壤净硝化速率介于-3.47～2.97 mg·kg^-1·d^-1之间.10%湿度条件下,藻类和藓类结皮在25 ℃下的净硝化速率比15 ℃分别减少75.1%和0.7%;25%湿度条件下,分别减少99.1%和21.3%;15 ℃、10%湿度条件下藻类和藓类结皮的净硝化速率比25 ℃、25%湿度条件下增加193.4%和107.3%.表明在全球变暖背景下,无论土壤湿度增加或减少,干旱过程中的荒漠生物土壤结皮-土壤系统净硝化速率在一定程度上都会受到抑制.