干旱区人工防护林带不同林分凋落叶分解及养分释放

2007年10月下旬至2008年11月,采用原位模拟分解网袋法,对新疆克拉玛依市区北郊人工防护林新疆杨、紫穗槐及二者混合凋落叶进行为期365 d的分解及养分释放动态试验.结果表明：树种不同,凋落叶质量损失率的动态变化不同;凋落叶组成对质量损失率有显著影响,与单优林凋落叶相比,紫穗槐与新疆杨凋落叶混合后更易于分解.经修正Olson负指数衰减模型分析,新疆杨凋落叶分解系数最低(k=0.167),混合凋落叶分解系数最高(k=0.275),估测3种凋落叶半分解和95％分解所需时间为2.41～4.19 a和10.79～17.98 a.不同的分解时期3种凋落叶中N、P和K的残留率不同,分解1年后,K为净释放,N和P为固持或从周围环境中吸收而富集.分解过程中,除紫穗槐凋落叶在分解中期有机碳分解率下降外,其他处理凋落叶有机碳分解率均不断上升,1年后分解率在35.5%～44.2%之间.C/N值基本呈下降趋势,分解前期和中期下降幅度较小,后期下降较快.     

微生物菌剂对干旱区城市防护绿地凋落物分解的影响

为探寻促进干旱区城市防护绿地凋落物分解的途径,2007年10月下旬,分别采用青贮复合菌剂、秸秆腐熟剂和速腐增效剂3种微生物菌剂,对克拉玛依市区北郊防护绿地内的凋落物进行为期198 d的堆腐试验.结果表明： 堆腐前期(0～30 d),微生物菌剂处理能够加快堆腐凋落物的分解,其中速腐增效剂处理与对照差异显著;随堆腐时间的延长,堆腐凋落物中N、P和Ca浓度均持续上升;试验结束时,各营养元素浓度均比初始值高14.2%～252.9%;在整个堆腐过程中,堆腐凋落物有机碳分解率持续升高,C/N值逐渐下降.添加微生物菌剂加快了堆腐凋落物的腐熟速度,提高了堆腐凋落物养分浓度,其中以秸秆腐熟剂处理效果最佳.     

定向进化提高灰盖鬼伞过氧化物酶染织废水脱色效率

【目的】获得染织废水脱色能力增强的灰盖鬼伞过氧化物酶。【方法】使用基因合成及定点突变平台合成突变灰盖鬼伞过氧化物酶基因CIPmt4(I49S、V53A、M166F和M242I),并调整密码子至毕赤酵母偏好性。以CIPmt4为模板进行定向进化,经过三轮易错PCR和高通量筛选得到一个酶学性质显著改善的突变体(CIPmt5)。通过3D建模和分子动力学模拟分析蛋白的结构及热稳定性,并进一步研究CIPmt5和野生型CIP对刚果红、氨基黑、甲基橙、次甲基蓝、苯胺蓝、结晶紫、溴酚蓝共7种染料的脱色能力。【结果】序列分析显示该突变体积累了I49S、V53A、T121A、M166F和Y272F共5个氨基酸突变,与野生型灰盖鬼伞过氧化物酶相比,以ABTS为底物酶活性是野生型的2.01倍(24.44 U/mg),最适反应p H由5.0提高到6.5,最适反应温度由25°C提高到45°C。除次甲基蓝外对其它染料脱色的最适p H都往中、碱性方向偏移,脱色率普遍高于野生型。模型分析显示CIPmt5活性中心更开放,热稳定性增强。【结论】突变体酶CIPmt5能够更好地替代野生型灰盖鬼伞过氧化物酶应用于染织业染料脱色、化工废水和染织废水的生物修复。     

减雨对南亚热带马尾松人工林凋落物分解的影响

为探究气候变化背景下降雨格局改变对马尾松人工林凋落物分解及养分释放过程的影响,以南亚热带马尾松(Pinus massoniana)人工林为研究对象,设置穿透雨减少50%和不减雨(对照)处理,开展连续观测野外降水控制实验。采用凋落物分解袋法,研究了减雨处理对南亚热带马尾松人工林凋落叶分解速率及养分释放的影响,以及凋落叶分解速率的影响因素。结果表明:凋落叶分解2年后,减雨处理和对照林凋落叶残留率分别为38.09%和38.06%;凋落叶分解过程中碳元素表现为淋溶-富集-释放,而氮元素表现为富集,减雨50%在一定程度上促进了氮的富集,但未达到显著水平。相关分析表明,凋落叶的残留率与氮浓度和月积温呈显著负相关,与碳/氮呈显著正相关。本研究发现,减雨50%并未改变马尾松凋落叶分解速率和养分释放模式,凋落叶的残留率与氮浓度、碳/氮及月积温密切相关。     

广西大青山南亚热带森林植物群落的种间联结性

广西大青山地处广西西南部,对该地区的研究主要集中在人工林,而对其天然次生林植物群落种间联结性的研究尚未见有报道。该研究基于广西友谊关森林生态系统定位观测研究站1 km2固定样地的调查数据,用方差比率法( VR)和基于2×2联列表,通过χ2统计量检验、共同出现百分率( PC)、联结系数( AC),对广西大青山主要乔木层17个树种、灌木层8个树种、草本层12个树种的种间联结性进行了研究。方差分析结果表明,乔木层的总体种间联结性表现为显著正关联,灌木层的总体种间联结性表现为不显著负关联,草本层的总体种间联结性表现为不显著正关联。不同检验结果表明,该区域植物群落主要乔木树种间具有正联结性的种对较多,大多数乔木树种的种间联结性较紧密;主要灌木树种的种间联结性较松散,草本层主要种间表现为弱联结性。物种生态习性、群落演替阶段等因素可能是造成这一特性的主要原因。未来应加强对其自然环境的管理和保护,如果有必要,可适度人工干预,促进天然次生林的演替。该研究结果为进一步研究南亚热带天然次生林植物群落演替规律、维持和保护其物种多样性奠定基础,也可为该地区人工林的树种选择与配置提供数据支撑,进而对其人工林的近自然经营提供一定的理论参考。     

降雨特征对红锥人工林降水分配格局的影响

明析红锥人工林降雨特征对降水分配格局的影响,为南亚热带人工林可持续经营提供基础支撑。以34年生红锥人工林为研究对象,测定了2017年1—12月的大气降水、穿透雨和树干茎流。结果表明:年降雨总量945.9 mm,穿透雨、树干茎流、林冠截留分别占大气降水的43.9%、0.5%、55.6%。产生穿透雨和树干茎流的最小降雨量分别为0.6和3.8mm。降水分配格局具有季节波动性,穿透雨率夏季最小,冬季最高,树干茎流率和林冠截留率则反之。小而短的降雨事件导致低的净雨量输入和高的林冠截留量。4个降雨因子中(降雨量、降雨强度、降雨历时和雨前干燥期),降雨量是对降水分配格局最具影响力的变量,降雨强度对树干茎流率有显著影响,降雨历时对穿透雨率和林冠截留率有显著影响,而雨前干燥期对降水分配格局中的3个分量均没有显著性影响。多元线性回归分析表明,降水分配格局中的3个分量对降雨特征的响应并不是同步的,树干茎流受降雨特征的影响小于穿透雨和林冠截留。     

马尾松人工林采伐剩余物生物量及养分贮量

研究马尾松人工林采伐剩余物各组分生物量和养分贮量分配特征,可为其地力维护研究提供基础数据,为人工林的科学经营和生态管理提供理论依据。在广西南部马尾松人工林皆伐林地采用样方收获法获取采伐剩余物各组分生物量,测定其养分含量并计算养分贮量。结果表明:马尾松人工纯林皆伐后林地采伐剩余物生物量为39.1 t·hm-2,碳、氮、磷、钾、钙和镁贮量分别为18303、101.2、8.3、73.4、96.0和24.7 kg·hm-2。不同组分间比较,生物量和碳贮量均是小枝最高(分别占总量的25.3%和23.3%),其次是大枝(21.7%和21.1%)和主根(17.1%和18.5%),粗根(11.5%和12.4%)和叶(9.2%和9.1%)也较高;氮、磷、钾、钙和镁贮量排在前三位的组分均是叶、小枝和大枝(三者之和分别占各养分总量的70.5%、76.5%、72.2%、76.2%和72.6%),其次为主根和粗根;而中根、小根和细根无论是生物量还是各养分贮量均很低。马尾松人工林采伐剩余物的生物量和养分储量庞大,尤其是残留在地表的枝和叶,因此保留采伐剩余物的林地更新方式对于维护其林地生产力具有重要意义。     

南亚热带红锥大径材培育林幼苗更新及其与母树的空间关联性

以南亚热带大径材培育的红锥林为对象,采用空间点格局方法中的双相关函数g(r)进行统计分析,研究红锥幼苗的更新特征和空间分布格局及其与母树的空间关联性。结果表明: 红锥大径材培育林的林下幼苗天然更新良好,广泛分布于整个林地;更新方式以根萌为主,占全部幼苗的73.6%。不同龄级幼苗的数量分布呈金字塔型,径级Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ分别占总幼苗数的64.3%、29.3%和6.4%。红锥幼苗主要在小尺度(<15 m)上呈聚集分布,但随着径级和空间尺度的增加,其聚集强度减弱,最终变为随机分布。幼苗与母树的空间关联性主要表现为随幼苗径级或空间尺度增大逐渐不明显。     

广西大青山次生林的群落特征及主要乔木种群的空间分布格局

本文依托广西友谊关森林生态系统国家定位观测研究站在大青山设置的1 ha长期监测样地, 分析了森林群落的物种组成、区系特征及乔木种群的径级结构, 并用点格局分析方法的O-ring统计对主要乔木植物种群的空间分布格局及其空间关联性进行了研究, 旨在深入探讨该区域次生林的物种多样性特点及其维持机制, 分析影响优势树种空间分布格局的可能因素。大青山次生林共调查到植物109种, 其中乔木58种、灌木29种、草本22种, 樟科为样地内物种最丰富的科, 区系组成以泛热带成分为主; 乔木树种的径级结构接近倒“J”形, 主要种群的个体集中分布于中小径级范围(1-5 cm), 林分结构合理, 更新良好。从物种多度、胸高断面积和重要值来看, 大叶栎(Quercus griffithii)和锈毛梭子果(Eberhardtia aurata)是群落中的共优种, 其个体数占总个体数的30.8%, 鸭公树(Neolitsea chuii)、广东琼楠(Beilschmiedia fordii)和尖连蕊茶(Camellia cuspidata)为群落的主要伴生树种。用完全随机模型不排除生境异质性的条件下, 主要种群多数呈聚集分布; 用异质性随机模型排除生境异质性的条件下, 主要种群的聚集程度显著下降, 仅在小尺度上呈聚集分布; 主要树种均在一定尺度上表现为两两间正相关, 且在0-50 m的大部分尺度上显示出相互独立的特点, 没有表现出负相关。     

南亚热带马尾松人工林土壤氮矿化对减雨的响应

为预测降水变化对人工林生态系统土壤氮矿化过程的影响,以南亚热带马尾松（Pinus massoniana Lamb.）人工林为研究对象,采用PVC顶盖埋管法,研究穿透雨减少50%和不减雨（对照）下土壤氮矿化特征。铵态氮是南亚热带马尾松人工林无机氮存在的主要形态,土壤氮矿化以氨化作用为主。穿透雨减少显著降低了土壤净硝化速率、土壤含水量、pH、可溶性有机碳含量、过氧化物酶及丛枝菌根真菌饱和脂肪酸,而显著增加了土壤净氨化速率、硝态氮、N-乙酰-葡萄糖苷酶和蛋白酶,但是影响程度因季节和土层而异。土壤净氨化速率与N-乙酰-葡萄糖苷酶呈极显著负相关,土壤含水量是对土壤净硝化速率影响力最大的变量,β-葡萄糖苷酶、真菌饱和脂肪酸及细菌真菌饱和脂肪酸比的影响次之。表明短期降水减少显著改变了马尾松人工林的土壤理化性质、净氨化和硝化速率,这可能会进一步影响其树木生长和养分吸收。