不同年龄阶段马占相思( Acacia mangium)人工林营养元素的生物循环

对马占相思人工林6种营养元素(N、P、K、Ca、Mg、S)的含量、积累、分布和生物循环特点以及随林分年龄的变化趋势进行了研究.结果表明(1)林木不同组分营养元素含量的大小次序为树叶＞干皮＞活枝＞枯枝或树根＞干材;各组分和凋落物中营养元素含量以N最高,其次是Ca或K,然后是S和Mg,P最低;林地土壤中,以K的含量最高,其次是Ca、Mg、N和P,S最低;随林龄的增加,0～40cm土壤N、P和S含量呈增加趋势;(2)4年、7年生和11年生林分营养元素总积累量分别为1022.08、1997.08和2633.45 kg·hm-2,其中乔木层营养元素贮存量依次占73.64%、82.39% 和83.65%,林下植被层依次占13.74%、8.74%和6.20%,地表现存凋落物层依次占12.62%、8.87%和10.16%;乔木层以N积累量最大,占总贮存量的53.90%～60.07%,P最小,仅占0.90%～1.23%;(3)马占相思林中不同组分营养元素积累量的分配随林龄的增长发生变化,由4年生以树叶和树枝占主导,逐渐转移到7年生和11年生以干材和树皮为主导;(4)林分营养元素年积累量依次为7年生(235.06 kg·hm-2·a-1)＞11年生(200.26 kg·hm-2·a-1)＞4年生(188.16kg·hm-2·a-1);林木各组分营养元素年积累量总的变化趋势为树干＞树叶＞树枝＞根系＞树皮,同一组分各营养元素年积累量与各组分营养元素积累量变化顺序一致,即为N＞Ca＞K＞S＞M＞P;(5)林分营养元素年吸收量分别为382.35、432.04 kg·hm-2·a-1和403.15 kg·hm-2·a-1,年归还量分别为194.19、196.98 kg·hm-2·a-1和202.89 kg·hm-2·a-1,营养元素的循环系数分别为0.51、0.46和0.50,利用系数为0.51、0.26和0.18,周转期为3.88、8.35和10.86.可见,马占相思人工林早期营养元素利用率低,归还速率较快,林分生长到近熟期(11a)时营养元素的周转期较长,但其归还速率仍然较快,有利于林地地力的恢复、维持和提高.     

马占相思树干液流特征及其与环境因子的关系

运用Granier热消散式探针法对华南丘陵退化荒坡植被恢复先锋树种马占相思(Acaciamangium)树干液流密度进行长期连续观测,并对其周围环境因子如空气温度、空气相对湿度、土壤相对湿度、光合有效辐射和总辐射进行同步观测。通过分析发现马占相思边材厚度与胸径存在显著线性相关关系;马占相思树干液流密度最大值与边材面积具显著相关关系;马占相思树干东、南、西、北4个方位测得的液流密度具显著差异,且各方位相互之间均有显著相关关系;马占相思树干液流每天到达峰值与光合有效辐射和水蒸气压亏缺到达峰值存在一定的时滞,这两个时滞与树高无关,个体间时滞差异在湿季较小,干季较大;干湿季液流平均值和最大值具显著差异,湿季蒸腾水量大于相同时间内干季蒸腾水量;液流的变化与空气温度、空气相对湿度、光合有效辐射、总辐射、水蒸气压亏缺等环境因子的变化具显著相关关系,按相关程度排序为:光合有效辐射>总辐射>水蒸气压亏缺>空气相对湿度>空气温度。     

马占相思人工林温湿效应的时空动态

对马占相思人工林温湿两方面11年定位观测资料进行了总结。分析了马占相思人工林空气及土壤温湿度在空间（水平的和垂直的）和时间尺度（年、季、日）上的动态变化。从功能上来看,可把马占相思人工林的温湿效应简要地概括为调温（湿季降温、干季保温0、滞缓温变以及增温3个方面,具体体现在：①约7龄的马占相思人工林即可表现出较为明显而稳定的温湿效应。林内11年的平均气温（21.7℃）比林外低0.5℃,表层土壤（0－20cm）的平均温度（21.3℃）比林外低2.0℃。马占相思林内极端最高温小于林外,极端最低温则高于林外。林分的降温效应湿季比干季明显,保温效应主要体现在湿季的深夜和干季气温较低的时候。②林内白天各垂直层的气温随距地高度的增加而降低,诳晚出现随高度增加气温升高的逆温现象。干季各层气温间的分异要比湿季明显。在湿季,土壤温度从地表层开始向下逐渐递减;干季0－5cm处的地温呈递减趋势,深于5cm则土温随浓度的增加而增加。一般林内的气温变化要滞后于林外1－2h。③马占相思林内的平均相对湿度为82％,比林外高4％。在晴天,林内相对湿度的变化呈“U”型,林内空气湿度随高度增加而下降,但在湿季,接近林冠约7m处的湿度要大于近地表和林冠上层。土壤湿度在0－40cm处随土层浓度的增加而增加,40－120cm处则随土层浓度的增加而逐渐减少。     

马占相思子叶离体培养中细胞早期变化的研究

用光学和电子显微镜观察马占相思子叶在离体培养中的细胞早期变化,结果表明,未培养的子叶薄壁细胞内充满大量贮藏物质,在脱分化过程中,贮藏物质逐渐减少,细胞核体积增大,液泡蛋白体出现,质体转化为原质体,线粒体,内质网等细胞器数量增加,马脱分化启动后的细胞分裂方式进行了讨论。     

马占相思叶片液汁碳同位素甄别率和水分利用效率

利用PMS压力室压取叶片液汁并借助稳定碳同位素质谱仪测定碳同位素比率,分析了马占相思(Acacia mangium )叶片液汁光合产物的甄别率(△)和估测了水分利用效率.结果表明:阴天马占相思林冠层日平均空气CO2 的碳同位素比率(δa)为-7.57‰±1.41‰,晴天则为-8.54‰±0.67‰;阴天叶片液汁的光合产物碳同位素比率(δp)日变化呈鞍型,而晴天则从早上至黄昏逐步降低;晴天δp与叶片/空气水汽压亏缺(D)明显呈负相关,阴天的δp变化相对较小;δp随叶片水势(ψ)降低而降低,显示水分胁迫引起δp降低;叶片液汁的D和经气体交换法获得的细胞胞间(Pi)和外界(Pa)CO2分压之比呈正相关,测定结果与理论上碳同位素相关扩散和生化分馏相一致.分析结果显示,田间马占相思空气CO2经气孔扩散的稳定同位素效应口a=4.6‰,有关Pi的净固定的稳定碳同位素效应6=28.2‰.认为液汁碳同位素甄别率是外围空气CO2进入光合产物的净甄别率,由叶片液汁△估测的水分利用效率与气体交换法所得结果相一致(R2=0.86,P＜0.001).本文所采用的叶片液汁光合产物测定即时△以及计算水分利用效率的方法,可减少田间条件下环境因素明显变化对水分和碳同位素的影响,该方法有助于进一步开展由植株至冠层扩展的碳和水分平衡的生理生态研究.     

剔除灌草和添加翅荚决明对厚荚相思林土壤温室气体排放的影响

森林土壤是CO₂、CH₄和N₂O等温室气体的主要排放源.本研究采用静态箱/色谱分析技术,对中国科学院鹤山丘陵综合开放试验站内厚荚相思林土壤CO₂、CH₄和N₂O通量进行原位测定,研究剔除林下灌草和添加翅荚决明对土壤温室气体排放的影响.结果表明：厚荚相思林土壤CO₂通量在湿季维持较高水平,在旱季则明显降低.CH₄和N₂O在9-11月波动幅度较大,峰值出现在10月.在不同处理下,厚荚相思林土壤可能是CH₄的源也可能是CH₄的汇,而于CO₂和N₂O则是源.林下剔除灌草能显著增大土壤CO₂排放(P<0.05),而添加翅荚决明能加快土壤CH₄的排放(P<0.05).林下剔除灌草及添加翅荚决明两种处理都能够加大N₂O的排放通量.表层土壤温度、湿度、NO₃^--N和微生物生物量碳都是影响土壤温室气体排放的重要因子.     

基于树干液流测定值进行尺度扩展的马占相思林段蒸腾和冠层气孔导度

应用Granier热消散探针,长期监测华南丘陵地马占相思(Acacia mangium)林14棵样树的树干液流(Sap flow),由此计算整树和林段的蒸腾速率,结合同步记录的环境因子,求算冠层平均气孔导度(G_c)。Granier探针的灵敏度较高,能精确测定即使是微弱的液流活动。观测结果显示,树木个体之间的液流密度(J_s)和整树蒸腾(E_t)受树形特征影响较大。马占相思林径级大的树木个体数较少,但占据林段边材总面积和林段蒸腾的比例较大。J_s和E_t的日变化主要受光合有效辐射(Q_o)和空气水蒸气压亏缺(D)的控制,土壤含水量(θ)对较大胸径树木E_t的影响大于胸径较小的树木,个体之间J_s和E_t的差异随θ的下降而缩小。一年中,林段蒸腾(E)在光照和水热条件较好的7月最高,9~12月,由于土壤水分供应的减少致使E值降低,E对D的敏感性下降。G_c与主要环境因子的关系与E相似,如果θ长期偏低,G_c会明显下降,是造成E降低的主要原因。成熟马占相思林在光照充足、水热条件较好的情况下的蒸腾活动旺盛,但对土壤水分胁迫的忍受力较低。     

马占相思人工林和果园地表径流规律的对比研究

基于连续 5年的观测 ,对比研究了马占相思人工林和果园两种地表类型上地表径流的各自特点 ;讨论了季节性地表径流的差异与系统水分结构问题 ;探讨了根据实际资料求取发生地表产流的降雨量临界值的方法 ,此方法以综合考虑未发生产流的最大降雨量和已发生产流的最小降雨量为基础 ;并得到了如下的一些结果 :1)本区域不同强度的大气降水频度分布比较均匀 ,但降水量主要由少数几场特大降水带来 ,并且降水量的季节分配极不平均 ,湿季 (4～ 9月 )降水量占全年的 85 .5 %。 2 )地表径流的季节差异更大 ,果园在湿季的地表径流量占全年的93.8% ,马占相思林占 95 .1% ,作者认为在降水量存在较大干湿季差别的地区 ,对于越难于发生地表径流的下垫面 ,这个值会越高。3)马占相思地表径流系数在逐年减小 ,果园的变化较大。4)一次性降雨量对地表径流量的影响在这两种地表类型上都很明显 (r>0 .85 ) ;一次性降雨强度对地表径流的影响只有在中等降雨量 (6～ 16 mm)下才表现明显 (r>0 .87) ,对于较小和较大降水量 ,径流量与降雨强度关系都不大 ;径流系数受一次性降雨强度的影响很明显 (林地 r>0 .92 ,果园 r>0 .77)。 5 )马占相思和果园一次性“最大可能”地表径流产流的雨量临界值 ,分别为5 .1m m和 2 .8mm。     

鹤山马占相思人工林的生物量和净初级生产力

通过对鹤山马占相思（Ａｃａｃｉａ ｍａｎｇｉｕｍ）人工林的群落结构,生物量、净初级生产力的研究表明,１５龄的马占相思人工林乔木层总生物量为１９６．９４ｔ．ｈｍ＾－２,其中树干为８０．７５ｔ．ｈｍ＾－２,树枝为５５．１４ｔ．ｈｍ＾－２,树叶为１９．６９ｔ．ｈｍ＾－２,根为４１．３６ｔ．ｈｍ＾－２,该人工林１－７龄生物量增长迅速,而７－１１龄的生物量增则相对较慢,１１龄后生物量趋。１１龄马占相思林的净     

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.