人工培育生物结皮形成和发育对单次降雨量变化的响应

人工生物土壤结皮（BSCs）是目前沙化土地治理的新方法和新模式,播撒天然BSCs碎片是培养人工BSCs的有效方法之一。降雨显著影响人工BSCs的拓殖和发育,已有的研究多集中于探讨降雨总量和频次对单一类别的人工BSCs的影响。而单次降雨量如何影响不同类别的人工BSCs生长发育,仍鲜见报道。以腾格里沙漠东南缘的天然藓类（N-M）、天然蓝藻-地衣（N-CL）、天然蓝藻（N-C）和人工蓝藻（A-C）结皮碎片作为培养人工BSCs的材料,探讨了1 mm、2 mm和5 mm的单次降雨量与不同类别BSCs碎片对人工BSCs的影响。结果表明,在3种单次降雨量处理下使用3种天然BSCs碎片和A-C结皮碎片均可成功培养人工BSCs,2 mm单次降雨量处理下人工BSCs的发育效果最好,而N-C和A-C较其他类别在培养早期具有较高的盖度（32.5%）和叶绿素a含量（11.39 μg/cm²）。回归分析发现,人工BSCs的盖度与单次降雨量呈二项式相关;N-M和N-CL的厚度与单次降雨量呈二项式相关,N-C和A-C与单次降雨量呈对数相关;N-C的叶绿素a含量和单次降雨量呈线性正相关;N-M的松散结合胞外多糖含量和单次降雨量呈线性负相关;N-M和A-C的紧密结合胞外多糖含量和单次降雨量分别呈线性负相关和指数相关（P<0.05）。研究证明了单次降雨量和BSCs类别显著影响人工BSCs的拓殖和发育。同时发现A-C较N-C发育更稳定。因此,建议在使用人工BSCs进行大规模生态恢复时,应选择适宜的BSCs类别并优先选择人工BSCs碎片作为培养材料。     

次生栎林与火炬松人工林土壤呼吸的季节变异及其主要影响因子

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要组成部分.随着全球气候变暖趋势逐渐明显,土壤呼吸的时空变异及其对温度变化的响应已成为生态学研究的重要内容之一.利用LI-6400-09土壤碳通量观测仪,在江苏省南京林业大学下蜀实验基地,采用随机区组实验设计方法,连续两年测定了北亚热带次生栎林和火炬松人工林土壤呼吸的季节动态变化,结果表明:(1)两种林分内土壤呼吸速率均具有明显的季节波动,表现为:在最冷的1月份,土壤呼吸速率最低,随着土壤温度的升高,土壤呼吸速率也逐渐上升,在7、8月份达到最大值,随后又逐渐下降;(2)次生栎林月平均土壤呼吸速率在0.271～3.22μmolCO2 · m-2 · s-1之间,年变异幅度为11.88;火炬松人工林月平均土壤呼吸速率在0.336～3.06μmolCO2 · m-2 · s-1 ,年变异幅度为9.11;(3)次生栎林土壤呼吸的 Q10值在2.19至2.27之间,火炬松人工林土壤呼吸的Q10值在2.02至2.15之间,次生栎林土壤呼吸对温度的敏感性大于火炬松人工林;(4)土壤呼吸速率与不同深度层次土壤温度之间均呈显著性正相关,与土壤微生物生物量之间呈显著性负相关,而与土壤含水率、凋落物输入量之间相关不显著.研究结果初步阐明了江淮流域北亚热带典型森林植被土壤呼吸的季节动态特征及主要影响因子,为进一步揭示该区域森林土壤碳循环特点提供了理论基础.     

黄土高原小麦田土壤呼吸对强降雨的响应

全球气候变化的可能后果之一是干旱频繁,强降雨增多。土壤呼吸是全球碳循环的关键组成部分,探讨强降雨对土壤呼吸的影响,有助于预知在全球变化背景下,土壤CO2排放的可能反馈机制。然而,由于测定技术限制,目前在降雨前后,对土壤呼吸进行原位、全天候、高频率测定的研究尚不够深入。研究选取黄土高原半干旱区小麦田土壤为研究对象,采用全自动多通量箱系统,对降雨前后的土壤呼吸及环境因子在原位置进行了全天候连续监测,分析了3次强降雨前后的土壤呼吸变化。结果表明,（1）强降雨对土壤呼吸促进还是抑制取决于雨前、雨中、以及雨后的土壤水分状态。土壤水分相对亏缺条件下的强降雨促进土壤呼吸,降雨结束后土壤呼吸的平均水平是降雨发生前的1．5—2倍;湿季的强降雨整体上抑制土壤呼吸,降雨过程中观测到呼吸波谷,雨中及雨后土壤呼吸分别下降了约33％和15％。（2）土壤呼吸与土壤水分之间存在二次曲线关系,此关系同时受土壤水分状况和温度的影响。当土壤由干旱和水分相对亏缺状态过渡到湿润时,上述二次曲线关系可靠;当土壤水分充裕时,该二次曲线关系减弱。在于湿交替情况下,二次曲线拐点是土壤呼吸因土壤水分增加而受到抑制的临界点,并且当温度升高时,该临界点相应升高。（3）温度和水分共同影响土壤呼吸。在土壤水分相对亏缺时,水分的增加是影响土壤呼吸的关键因子,温度对土壤呼吸的影响处于相对次要的位置;在水分充裕时,温度是影响土壤呼吸的关键因子,水分的增加会抑制土壤呼吸,但其对土壤呼吸变化的影响相对弱化。     

降雨对北方城市5种典型城市绿化树种叶面滞尘的影响

城市树木和森林植被净化大气颗粒污染物的功能受到了广泛的重视,但由于受多种植被特征与环境因素的影响,定量评价城市植被净化大气颗粒污染物功能非常困难。研究了不同降雨条件下大叶黄杨、银杏、栾树、五角枫、杜仲5种我国北方城市绿化典型树种叶面滞尘量的变化特征。在选定的样树冠层分上、中、下3层和东、南、西、北4个方向,采集成熟叶片,采用刷洗样本叶表,抽取水样及分级抽滤并烘干称重的方法,测定这5种树种降雨后12d(夏季累积滞尘量)、14mm降雨后(小雨)、29mm降雨后(中雨)以及室内模拟降雨30mm/h(15mm雨量)后叶片表面不同粒径大气颗粒污染物的滞留量。研究结果表明:降雨对不同粒径颗粒物去除能力有较大差异,除银杏以外,PM10以上颗粒物更容易去除;小雨对颗粒物的冲刷能力有限;中雨可以冲刷掉50%以上总颗粒物;室内模拟强降雨可以冲刷掉90%以上颗粒物,随着降雨增大,各粒径颗粒物随之冲刷量增加;同时叶表结构对抗冲刷能力有显著影响,革质叶片更容易滞尘及冲刷,绒毛结构滞尘能力较低,抗冲刷能力较强;北方大叶黄杨具有综合去除空气中颗粒物优势(小雨TSP冲刷量为(775.06±33.99)mg/m~2),银杏具有去除细颗粒物优势(中雨PM_(2.5)冲刷量为(426.55±40.83.99)mg/m~2)。     

长白山源头溪流底栖动物群落结构季节动态

源头溪流是河流生态系统物质循环和能量流动的重要区域,对底栖动物的生物多样性维持具有重要意义。目前,针对我国源头溪流底栖动物群落结构的研究薄弱,对长白山源头溪流底栖动物季节动态的研究尚未见报道。采用野外原位定量取样的方法,力图阐释长白山源头溪流底栖动物群落结构的季节动态特征及其主要环境驱动因子。研究结果表明:(1)共计采集底栖动物90个分类单元,隶属于3纲9目38科。其中,水生昆虫85属,占绝对优势。底栖动物群落结构的季节动态明显,底栖动物密度及多样性在夏、秋季显著高于冬季和春季,并在冬季达到最低值。(2)底栖动物功能摄食类群以收集者占优势,其次为撕食者、捕食者和刮食者,滤食者相对丰度最低。不同功能摄食类群的季节动态不一致,但密度和物种丰富度整体表现为秋季最高。(3)水温、凋落叶分布和流速是长白山源头溪流底栖动物群落结构季节动态的主要环境驱动因子。本研究可为长白山源头溪流后续相关研究及长白山松花江水系生态修复提供基础数据支持及参考。     

南亚热带三种主要森林降雨及其再分配过程中的养分差异规律

马尾松林、针阔叶混交林和季风常绿阔叶林是南亚热带鼎湖山地区由演替初期到成熟森林过程的典型代表,对3种林地的降雨量及其再分配过程进行观测,并测定该过程中养分(N、P、K、Ca、Mg)浓度。结果表明,大气降雨经过冠层再分配后,除Ca外,各养分浓度在穿透雨和树干流中都有所增加,树干流增加的幅度更大。穿透雨中Ca元素浓度低于大气降水,这一现象在3种林型均有表现。穿透雨和树干流中养分浓度在演替系列上没有显示出一致的规律,但比较不同演替阶段的输入量可以看出,树干流养分输入量随演替进行呈增加趋势。经过冠层作用后,雨水带来的养分输入量大于凋落物分解输入量,这种现象在马尾松林和混交林尤为明显。表明大气降雨不仅促使养分元素从冠层向地表迁移,而且提供了演替初期植物生长所需的重要养分。     

气象因子与地表植被生长相关性分析

降水和气温是影响地表植被覆盖状况的两个重要的气象要素,地表植被的生长对它们的响应又存在一定的滞后效应。利用我国334个气象台站和1982-1994年NOAA-AVHRR卫星数据,通过相关分析研究了我国4-7月份气候区域降水和活动积温对地表植被的影响。结果显示,不同的气候区域和月份,降水和积温对地表植被的作用程度明显不同;前期降水和活动积温对植被作用的有效时间尺度也分布不均,并与土壤质地类型分布有关,因此,通过某一固定时间尺度的降水或活动积温不能准确的预测大区域地表植被的生长状况。     

流溪河水库颗粒有机物及浮游动物碳、氮稳定同位素特征

为了解影响流溪河水库颗粒有机物(POM)碳和氮稳定同位素(δ¹³C和δ¹⁵N)变化的主要因素,及其与浮游动物δ¹³C和δ¹⁵N之间的关系,于2008年5月至12月份对POM及浮游动物的δ¹³C和δ¹⁵N进行了研究。颗粒有机物碳稳定同位素(δ¹³C_POM)和氮稳定同位素(δ¹⁵N_POM)的季节性变化幅度分别为5.1‰和2.2‰,5月和7月份δ¹³C_POM较高,而在10月和12月份降低,这主要与降雨将大量外源有机物带入水库而引起的外源及内源有机物在POM组成上发生变化有关。δ¹⁵N_POM总体呈上升趋势,可能是由降雨引起的外源负荷、初级生产力、生物固氮等因素共同作用的结果。浮游动物的δ¹³C及δ¹⁵N总的变化趋势与POM的相似,也具有明显的季节性变化,食物来源的季节变化可能是造成其变化的主要原因。在5月份,浮游动物的食物来源为POM中δ¹³C较高的部分,也就是外源有机物,而在10月及12月份,其食物则可能主要为浮游植物。     

不同林龄落叶松人工林土壤微生物生物量碳氮的季节变化

为从土壤微生物生物量角度分析不同林龄落叶松人工林的土壤肥力状况,对辽宁东部山区两种林龄(9年生,幼龄林;43年生,成熟林)落叶松人工林不同土层(腐殖质层和矿化层)微生物生物量碳、氮季节变化进行了监测,并分析了微生物生物量碳氮的季节变化与土壤养分及水分的关系.结果表明:两种林龄落叶松腐殖质层微生物生物量碳、氮含量均高于矿化层;在腐殖质层,幼龄林微生物生物量碳、氮含量高于成熟林.方差分析表明,在春、秋季节,同一土层两林龄土壤微生物生物量碳、氮含量之间差异达到显著水平(P<0.01).在观测的3个季节内,幼龄林腐殖质层的微生物生物量碳基本无变化,而成熟林的微生物生物量碳在秋季达到最高;两种林龄落叶松微生物生物量氮均在夏季达到最高.在矿化层,两种林龄落叶松微生物生物量碳、氮均在秋季达到最大.相关分析发现,微生物生物量碳、氮之间以及土壤微生物生物量碳、氮与土壤有机碳、全氮呈显著正相关,而与土壤水分无相关性;另外,落叶松人工林内的灌木种类和数量以及季节性温度变化对土壤微生物生物量碳氮也有影响.上述结果表明,研究区域土壤微生物生物量碳、氮的季节波动与土壤养分状况密切相关,幼龄林土壤养分状况优于成熟林.     

Modulation of leaf economic traits and trait relationships by climate

Aim Our aim was to quantify climatic influences on key leaf traits and relationships at the global scale. This knowledge provides insight into how plants have adapted to different environmental pressures, and will lead to better calibration of future vegetation–climate models. Location The data set represents vegetation from 175 sites around the world. Methods For more than 2500 vascular plant species, we compiled data on leaf mass per area (LMA), leaf life span (LL), nitrogen concentration (N_mass) and photosynthetic capacity (A_mass). Site climate was described with several standard indices. Correlation and regression analyses were used for quantifying relationships between single leaf traits and climate. Standardized major axis (SMA) analyses were used for assessing the effect of climate on bivariate relationships between leaf traits. Principal components analysis (PCA) was used to summarize multidimensional trait variation. Results At hotter, drier and higher irradiance sites, (1) mean LMA and leaf N per area were higher; (2) average LL was shorter at a given LMA, or the increase in LL was less for a given increase in LMA (LL–LMA relationships became less positive); and (3) A_mass was lower at a given N_mass, or the increase in A_mass was less for a given increase in N_mass. Considering all traits simultaneously, 18% of variation along the principal multivariate trait axis was explained by climate. Main conclusions Trait‐shifts with climate were of sufficient magnitude to have major implications for plant dry mass and nutrient economics, and represent substantial selective pressures associated with adaptation to different climatic regimes.