热带次生林两种林下植物叶片生理特性对氮磷添加的响应

为探究热带次生林林下植物叶片对长期氮(N)、磷(P)添加的响应,阐明热带森林植物对土壤低磷环境适应的生理生态机制,基于华南热带次生林长达9年的氮、磷添加实验,测定两种分布较广的林下乡土树种大青(Clerodendrum cyrtophyllum)和紫玉盘(Uvaria microcarpa)的叶片基本属性、叶绿素含量及氮磷元素含量等指标.结果显示:(1)两种植物叶片的基本属性及光合色素存在显著的种间差异(P 0.05);氮和磷添加提高了大青叶片的比叶面积(35%-38%),对两个树种叶片的叶长、叶宽、叶面积等无显著影响;(2)氮添加显著影响两种植物叶片叶绿素a和总叶绿素含量(P=0.036和P=0.043),而磷添加对光合色素含量无显著影响;(3)对照处理下,大青和紫玉盘叶片的N:P分别为28.71与21.75,大于16,表明两个树种仍受到较强的磷限制;磷添加显著提高了两种植物叶片的磷含量,并降低N:P值;(4)相关性分析表明叶片基本属性、光合色素与氮磷元素含量三者之间的相关性关系较弱.综上,热带森林植物叶片氮和磷元素含量对氮磷添加的响应较敏感,叶绿素a和总叶绿素对氮添加的响应较敏感,而其他属性对氮磷添加的响应较小;因此,在热带森林土壤磷长期缺乏的情况下,植物叶片的生理功能对环境变化具有较好的适应性,其蕴含的生物学机制仍需要进一步的探讨.(图3表2参31)     

马尾松和木荷幼苗主要功能性状对氮磷和石灰添加的响应

植物功能性状能够反映植物个体对环境的响应和适应.为探究氮沉降对亚热带优势乔木树种功能性状的影响并寻求缓解过量氮沉降影响的措施,选择马尾松(Pinus massoniana)和木荷(Schima superba)幼苗为研究对象,设置了6个实验处理对照、加氮(20 g m~(-2)a~(-1))、加碳酸钙(100 g m~(-2)a~(-1))、加氮和加碳酸钙、加磷(10 g m~(-2)a~(-1))、加氮和加磷.结果显示:(1)氮添加显著增加木荷的根茎叶生物量,分别增加了319.83%、67.79%和66.14%;但对马尾松生物量的影响不显著.(2)氮添加显著增加木荷的总叶面积(增加了96.13%),但显著降低木荷的根系分叉数(降低了34.26%);马尾松叶片和根系功能性状对氮添加的响应不显著.(3)高氮添加背景下,碳酸钙添加显著降低了木荷的根叶生物量、总叶面积和比根长,分别降低了63.39%、30.56%、44.67%和80.81%;也显著降低了马尾松的比根长、比根面积和根分叉数,分别降低了54.11%、43.12%和59.39%;但对马尾松生物量无显著影响.(4)同时添加氮磷显著增加了木荷的根茎叶生物量,分别增加了96.41%、14.30%和34.65%;但对马尾松的生物量及根系功能性状无显著影响.本研究表明木荷对氮沉降的敏感程度较马尾松高,氮沉降可能通过改变物种的叶片和根系功能性状影响木荷的生长;高氮沉降背景下,碳酸钙添加可能抑制木荷和马尾松幼苗的生长,但磷添加可进一步促进木荷的生长.(图3表2参37)     

热带乡土植物大青叶片非结构性碳水化合物及氮磷含量对氮磷添加的响应

非结构性碳水化合物(non-structural carbohydrate,NSC)是植物生长代谢和发育繁殖过程中重要的能量来源.通过在广东省茂名市沿海台地的热带次生林开展长期野外氮磷添加试验,探究乡土植物大青(Clerodendrum cyrtophyllum)叶片NSC及氮(N)、磷(P)含量对氮磷添加的响应.结果...     

模拟氮沉降对常绿阔叶林6种植物氮同化的影响

中国已成为世界第三大氮沉降区,其氮沉降水平会随着工业以及农业的发展继续增加。氮沉降直接影响森林植物氮元素的代谢,进而影响森林生态系统的稳定,但相关研究在热带和亚热带地区较少开展。本研究依托林冠模拟氮沉降野外实验平台,以常绿阔叶林小乔木/灌木粗叶木(Lasianthus chinensis)、柏拉木(Blastus cochinchinensis)、罗伞(Ardisia quinquegona)和大乔木锥栗(Castanea henryi)、荷木(Schima superba)、鸭脚木(Schefflera octophflla)为研究对象,测定其叶片硝态氮和铵态氮含量以及氮同化相关酶活性,分析2种模拟氮沉降方式(林冠喷施和林下喷施)对其产生的影响。结果显示,氮添加处理显著影响植物的氮同化过程,其中CN50(林冠喷氮N 50 kg·hm~(-2)·a~(-1))、UN50(林下喷氮N kg·hm~(-2)·a~(-1))处理影响相对较大。在CN50、UN50处理下,罗伞叶片硝态氮含量显著降低,粗叶木叶内铵态氮含量显著升高。锥栗叶片的硝态氮含量在CN50、UN50处理下积累大于CN25(林冠喷氮N 25 kg·hm~(-2)·a~(-1))、UN25(林下喷氮N 25 kg·hm~(-2)·a~(-1))处理,硝酸还原酶(NR)活性也显著升高。在CN50下,粗叶木、柏拉木和罗伞的NR活性也显著降低。研究发现,氮添加处理导致植物氮同化水平受到一定程度的干扰,但这6种植物具有一定的抗氮能力,超出一定范围则会影响植物生长,对群落结构产生潜在影响。     

Species diversity and leaf functional traits of understory vegetation one year after severe burning北大核心CSCD

以北京油松(Pinus tabuliformis)人工林为研究对象,采用独立样本T检验、冗余分析等方法,分析重度火烧1年后林下植被(灌木层和草本层)的物种多样性、叶功能性状及其与土壤因子的关系.结果显示:(1)与对照样地相比,重度火烧后灌木层物种丰富度指数极显著降低(P <0.01),但Shannon指数、Simpson指数以及Pielou指数虽呈下降趋势但未达显著水平(P> 0.05);草本层除Pielou指数外,各物种多样性指数均显著增加(P <0.05).(2)重度火烧样地灌木层和草本层的叶厚度(LT)、叶干物质含量(LDMC)、叶碳含量(LCC)、叶磷含量(LPC)均高于对照样地,而比叶面积(SLA)、叶氮含量(LNC)、叶片氮磷比(N:P)、叶绿素含量(CHL)低于对照样地,除灌木层LPC和N:P及草本层SLA、LCC和LPC外,其他各叶功能性状在火烧与对照间差异均达显著水平.对于不同生活型而言,对照样地的LDMC、LNC、LCC、CHL存在显著差异,而在重度火烧后差异不显著;LT、SLA在重度火烧和对照样地上均呈现显著差异;而LPC、N:P在重度火烧与对照样地上均无显著差异.(3)重度火烧后1年,灌木层和草本层的叶功能性状均仅与土壤含水率、容重和非毛管孔隙度密切相关.本研究表明在油松人工林重度火烧后1年,灌木层物种多样性降低,而草本层物种多样性增加,灌草层的各叶功能性状主要受土壤物理性质的影响呈现不同的变化规律.(图4参45)     

琅岐岛4种优势植物叶功能性状及其影响因子

深入理解海岛植物叶功能性状及其影响因子,有利于发现植物适应海岛生境规律和制定滨海盐碱地森林生态系统恢复和保护策略.以福建省福州琅岐岛的台湾相思(Acacia confusa Merr.)、柠檬桉(Eucalyptus citriodora Hook.f.)、朴树(Celtis sinensis Pers.)、高山榕(Ficus altissima)4种优势植物为研究对象,通过测定植物不同朝向叶片的叶厚度(LT)、叶面积(LA)、比叶面积(SLA)、叶干物质含量(LDMC)、叶体积(LV)、叶组织密度(LD)、相对水分亏缺(RWD)等叶功能性状以及地形、土壤等环境因子指标,探讨叶功能性状及其与环境因子的关系.结果显示:(1)4种植物的叶功能性状种间差异明显.台湾相思的LT最大,其LDMC、LD、RWD最小;柠檬桉的LDMC最大;朴树的LD、RWD最大;高山榕的LA、LV最大,LT最小.但4种植物的SLA无显著差异.(2)4种植物的SLA与LDMC、LD均呈极显著负相关(P 0.01);LDMC与LD呈极显著正相关(P 0.01).(3)主成分分析显示,7个叶功能性状指标中,LA、LT和SLA可作为反映海岛4种优势植物适应生境的重要指标.(4)树冠朝向对4种植物的种内影响不显著.(5)4种优势植物的叶功能性状主要受坡度、海拔、土壤电导率、土壤含水量等环境因子的影响.本研究表明福州琅岐岛的植物可以通过各功能性状以及与环境因子间的相互作用弥补生境的不足,较好地适应琅岐岛恶劣的生存环境,结果可也为滨海盐碱地森林生态系统恢复和保护提供理论依据.(图3表2参38)     

10种园林植物功能性状对大气污染的生理生态响应

为了解植物叶功能性状对大气污染的响应,以兰州市安宁区(轻度污染区)和西固区(重度污染区)10种常见的园林植物圆柏(Sabina chinensis L.)、紫叶李(Prunus cerasifera Rehd.)、木槿(Hibiscus syriacus L.)、国槐(Sophorajaponica L.)、大叶黄杨(Buxus megistophylla Levl.)、雪松(Cedrus deodara G.)、云杉(Picea asperata Mast.)、月季(Rosa chinensis Jacq.)、紫叶矮樱(Prunus×cisterna N.E.)、旱柳(Salix matsudana Koidz.)为研究对象,运用单因素方差分析、相关性分析和冗余分析方法,对园林植物叶功能性状以及与大气污染的关系进行分析,以期为兰州市空气质量监测提供科学依据。结果表明,(1)随着大气污染浓度的增加,10种绿化植物的比叶面积(SLA)、可溶性糖(SS)以及可溶性蛋白(SP)含量显著下降,表现为安宁区西固区;叶干物质含量(LDMC)、丙二醛(MDA)以及脯氨酸(Pro)含量显著增大,表现为西固区安宁区。(2)10种园林绿化植物的叶功能性状间存在相对一致的相关性,SLA与LDMC之间存在极显著负相关性(P0.01),与Pro、SS及SP含量之间存在极显著正相关性(P0.01);LDMC和MDA含量呈极显著正相关性(P0.01),与SP含量呈极显著负相关性(P0.01);MDA含量与SP含量呈极显著负相关性(P0.01);SS含量与SP含量之间呈极显著正相关性(P0.01)。(3)冗余分析结果表明,植物叶功能性状受大气污染的影响大小为:ProMDALDMCSLASSSP,表明随大气污染程度的增加,植物Pro含量受大气环境的影响最大。     

吉兰泰盐湖周边荒漠植物养分、叶片功能性状及适应策略研究

为分析叶片功能性状与养分质量分数的相关关系,探究荒漠植物通过叶片功能性状、养分特征表现出的对环境胁迫的适应策略,以阿拉善盟吉兰泰盐湖区固定沙地生长的荒漠植物为研究对象,对植物叶片的水分与功能性状指标、养分元素质量分数进行测定,运用单因素方差分析、相关性分析等方法对叶片功能性状、养分质量分数以及二者的关系进行分析。结果表明,(1)荒漠植物通过较高的干物质质量分数(LDMC,0.125—0.329 g·g~(-1))、较低的比叶面积(SLA,1.071—23.291 m2·kg~(-1))和叶片含水量(LWC,53.271%—87.102%)来抵御荒漠环境的胁迫,可将这3个指标结合作为荒漠植物筛选的主要性状指标。(2)通过与其他相关研究结果对比,得出荒漠植物叶片通过高水平的N、K、Mg、Na质量分数进行调节,提高植物对水分的利用效率,保证正常生理功能。不同种植物生长受N、P限制的表现不同。(3)荒漠植物通过较高的叶片N、P质量分数来满足植物生长对养分的需要,比叶面积与N质量分数呈正相关,比叶面积高的植物生长速率高,易取得竞争优势;N、P、Na质量分数与叶片干物质质量分数呈极显著负相关,而与叶片含水量呈正相关;Ca、Mg、Na的质量分数与叶片相对含水量和叶片厚度均呈显著正相关关系,Ca、Mg、Na作为植物叶片细胞稳定性及渗透压调节元素在发挥作用。     

不同叶龄杉木人工林叶碳氮化学计量及其稳定同位的海拔梯度变化特点

以安徽省马鬃岭地区杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林叶片为研究对象,测定不同海拔梯度下(750、850、1 000、1 150m)不同叶龄(当年生、1年生、2年生和3年生)杉木叶片碳氮同位素(δ~(13)C、δ~(15)N)以及碳氮磷养分含量,探讨海拔和叶龄对杉木叶片碳氮稳定同位素、叶片碳氮磷元素含量及其计量比的影响机制,从而为不同海拔梯度下杉木人工林的科学经营提供依据。结果表明,海拔对杉木当年生叶片δ~(13)C含量影响显著(P0.05),海拔1150m当年生叶片δ~(13)C含量(-29.40‰)显著高于750m海拔叶片δ~(13)C含量(-30.49‰),且随着海拔增加当年生叶片δ~(13)C含量逐渐升高,温度可能是导致这种变化的主要原因,其他叶龄叶片对海拔的响应无显著差异(P0.05);不同叶龄的叶片δ~(13)C含量差异不显著(P=0.388)。海拔对杉木叶片δ~(15)N含量无显著影响(P=0.092),但总体变化趋势与C/P和N/P保持一致;而叶龄对叶片δ~(15)N含量影响显著(P0.05),同一海拔不同叶龄叶片之间δ~(15)N含量均随着叶龄的增加而降低,这可能是氮元素在不同叶龄叶片间的富集效应不同导致的;此外,温度降水和土壤氮磷可能是影响叶片δ~(15)N含量的重要因素。马鬃岭不同海拔梯度下杉木林氮和磷的限制性不尽相同,海拔750m处的林分呈磷限制(N/P16),在850m和1150m林分呈现氮磷共同限制(14N/P16),而在海拔1 000 m则呈现氮限制(N/P 14),氮同位素对林分的养分限制响应可能比碳同位素更明显。     

元谋干热河谷植物功能性状组合的海拔梯度响应

植物功能性状能够显示对环境变化的响应,不同的适应对策呈现出不同的功能性状组合。干热河谷地区水分是最主要的限制性环境因子,之前的大部分研究都是集中关注于干热河谷局部地段,对于从垂直海拔上来研究不同植物在环境梯度下的变化的研究较少。干热河谷地区由于梵风效应,水分胁迫沿海拔梯度发生变化,一般表现为随海拔高度升高,气温降低,湿度和降水量增加,而蒸发量减小,辐射增强。以云南元谋干热河谷4个海拔梯度（1491.33、1730.20、1850.00、1925.57 m）中的植物为研究对象,选取叶片干物质含量（LDMC）、叶面积（LA）、比叶面积（SLA）、叶片厚度（LT）和叶密度（LD）5个功能性状,研究它们的相互关系,比较了海拔间的差异。结果表明：1）5个功能性状在不同海拔间均呈现出一定差异,变异系数由高到低为LD>LA>SLA>LT>LDMC（分别是101%、64%、56%、41%和19%）;方差分析结果也表明,5个功能性状在不同海拔之间差异显著（F=56.218,P<0.01;F=7.829,P<0.01;F=11.21,P<0.01;F=7.429,P<0.01;F=19.213,P<0.01）,尤其是在最低（1491.33 mm）和最高（1927.57 mm）海拔之间,各性状均具有极显著的差异;2）性状之间存在组合关系, LD与其他性状间相关性最为明显,除LDMC以外,LD与LA、SLA、LT均呈现出极显著负相关关系;LDMC与LA和LT呈极显著负相关;SLA与LA和LT呈正相关,而与LDMC显著负相关;LT与SLA显著正相关,与LA之间相关性不显著;3）在不同的海拔梯度之间,性状组合存在非同步变化现象。研究显示,元谋干热河谷地区,植物对水分环境的海拔梯度变化产生功能性状组合的响应,低海拔和高海拔物种对所处环境的适应策略不同,使得植物在海拔梯度上出现叶片功能性状组合的分化和差异。     

10年氮添加未显著影响苦竹林土壤磷组分

土壤磷(P)的可利用性是影响植物生长发育的重要因素。以研究氮(N)添加对土壤P组分的影响为切入点,探讨长期N沉降增加对竹林生态系统中土壤P素可利用性及P循环的影响,对预测该区域大气N沉降持续增加背景下人工竹林系统P素状态的变化具有重要意义。于2007年10月在苦竹(Pleioblastus amarus)林中建立模拟N沉降试验样地,设置对照(CK,0g·m~(-2)·a~(-1))、低N(LN,5g·m~(-2)·a~(-1))、中N(MN,15g·m~(-2)·a~(-1))和高N(HN,30g·m~(-2)·a~(-1))4个处理,每个处理设置3个重复。从2007年10月—2017年10月,每月下旬进行N添加处理。在连续N添加处理10a后,于2017年4月采集0~10cm土壤样品并测定土壤P组分、土壤微生物生物量P含量、土壤酸性磷酸酶活性及土壤pH。结果表明:该苦竹林土壤总P质量分数为0.64mg·g~(-1),其中残渣P约占77.0%,有机P占15.0%,无机P占8.0%。CK处理下,碳酸氢钠和氢氧化钠提取的无机P组分(NaHCO3-Pi和NaOH-Pi)质量分数分别为0.26mg·kg~(-1)和4.26mg·kg~(-1),N处理分别使其增加了100.0%~157.7%和43.2%~70.0%,但未达到统计学显著水平(P0.05)。另外,N添加处理未显著影响土壤pH、土壤酸性磷酸酶活性和土壤微生物生物量P(P0.05)。研究结果表明,长期N添加未显著影响苦竹林土壤酸性磷酸酶活性、土壤总P含量以及各个P组分的分配(P0.05),这说明长期N添加未显著影响土壤P素可利用性。在未来一段时间内,该林分的P素循环可能不会受到大气N沉降增加的强烈影响。     

贡嘎山海螺沟冰川退缩区原生演替不同阶段优势植物光合生理特征

植物光合能力反映植物获取和利用资源的能力,研究冰川退缩区原生演替不同阶段优势植物光合生理特性有助于理解植物在不同生存环境中的光合策略,阐明原生演替过程物种代替与群落演替的生理机制。以贡嘎山海螺沟冰川退缩区原生演替早、中、后3个时期中9种优势植物为研究对象,通过测定植物的光合参数等叶片功能性状,探索原生演替过程中植物光合生理特性的变化规律。结果表明,(1)随着原生演替的进行,优势植物的单位质量叶片氮含量(N_(mass))、比叶面积(SLA)、叶片气孔导度(Gs)、光饱和净光合速率(P_(max))和光合氮利用效率(PNUE)显著降低(P0.01),但水分利用效率(WUE)无显著差异(P=0.274)。(2)演替早期和中期优势植物的最大羧化速率(Vc_(max))和最大电子传递速率(J_(max))无显著差异(P0.05),演替后期优势植物的Vc_(max)和J_(max)显著降低(P0.01)。(3)演替早期到后期优势植物叶片的羧化组分氮分配比例(PC)和生物力能学组分氮分配比例(PB)显著降低(P0.01)。(4)相关性分析表明,优势植物的叶片功能性状之间具有显著的相关性,如P_(max)与SLA、N_(mass)和Gs呈显著正相关关系(P0.01),PNUE与SLA、P_(max)、PC和PB呈显著正相关关系(P0.01)。原生演替过程中植物通过调整叶片结构及光合特征等叶片功能性状以适应环境的变化,植物光合生理特征的变化和叶片功能性状之间的联系可能代表了冰川退缩区植被原生演替进行的基本生理机制。     

磷添加对三江平原湿地小叶章立枯质量和分解的影响

立枯分解是湿地植物凋落物分解的重要组成部分,在湿地养分循环中起着重要作用。在人类活动的影响下,磷大量流入到自然湿地中,可能会引起草本植物凋落物质量及立枯期分解过程的变化。通过磷添加控制试验(对照,0 g·m~(-2)·a~(-1);磷添加,1.2 g·m~(-2)·a~(-1)),探讨三江平原草甸中土壤磷可用性增加对优势植物小叶章(Deyeuxia angustifolia)地上部分(杆和叶片)凋落物质量及其在立枯期的分解过程的影响,以揭示磷可用性变化对植物立枯期碳与养分循环的影响。结果表明,磷添加引起叶片凋落物氮和磷含量的升高,升幅分别为8.35%和28.33%,但对杆凋落物无显著影响(P0.05)。在一年的立枯期内,来自于不同磷添加处理的凋落物质量损失速率及微生物呼吸速率无显著差异(P0.05)。然而,磷添加使立枯期叶片凋落物养分残留量(以百分比计)显著减少(P0.05):分解一年后,来自于P添加处理的叶片凋落物氮和磷残留量分别为106.64%和49.34%,而对照处理分别为121.84%和63.58%。因此,在该地区的淡水湿地中,人类活动引起的磷富营养化将会通过提高植物组织的养分含量,改变其在立枯阶段的养分释放动态,从而对生态系统的养分循环产生重要影响。     

林冠氮添加和灌草去除对杉木生理生态特征的影响

氮素对植物的生长发育十分重要,但持续、过量的氮沉降将可能对植物乃至生态系统产生深远影响。去除林下灌草是常用的林业管理措施,然而氮添加与去除灌草交互对植物生理生态特征的影响还具有很大不确定性。以中亚热带杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林为研究对象,通过林冠氮添加(25kg·hm~(-2)·a~(-1))和林下灌草去除,设置对照(CK)、灌草去除(UR)、氮添加(N)和氮添加加灌草去除(UR×N)处理。以正常生长、无病虫害的标准木为样本,通过测定杉木叶片饱和光强净光合速率(A_(sat))、气孔导度(G_s)、叶绿素相对含量、全氮、全磷及非结构性碳水化合物含量以及δ~(13)C来探讨氮添加及灌草去除对杉木生理生态特征的影响。结果表明,经过两年处理,林冠氮添加、灌草去除及其交互处理对杉木叶片的光合参数、叶片养分(氮、磷)、非结构性碳水化合物含量等各项指标均未有显著影响。N处理使杉木叶片的光合氮利用效率(PNUE)和光合磷利用效率(PPUE)较CK处理分别下降了30.1%、28.9%,而N×UR处理可以使PNUE和PPUE分别较N处理上升17.1%和13.6%。N处理使杉木叶片瞬时水分利用效率提高了15.9%。林冠氮添加、灌草去除及其交互处理对杉木人工林的影响可能是一个缓慢而长期的过程,短时间内(2年)不会对杉木生理生态特征产生显著的影响,但在实际的杉木人工林经营过程中,可以通过适当的氮添加,提高杉木人工林的抗旱性。研究结果可为全球变化背景下的杉木人工林的可持续经营措施的选择提供理论依据。     

区域尺度上麻栎叶片性状对环境因子的响应规律

叶片性状反映了植物对环境的适应能力及其自我调控能力。区域尺度上单一物种叶片功能和形态性状的变化规律尚存在争议。以25个麻栎(Quercus acutissima)天然林种群为对象,采用野外调查和室内实验相结合的方法,分析了区域尺度上比叶面积(SLA),单位叶重的氮质量分数(Nmass)、磷质量分数(Pmass)、叶氮磷比(N∶P),单位叶面积的氮质量分数(N_(area))、磷质量分数(Parea)等功能性状和叶片面积(LA)、周长(LP)、叶长度(LL)、叶宽度(LW)、叶片长宽比(L∶W)等形态性状的变化。结果表明,(1)麻栎叶片面积变化范围为28.53~59.41 cm~2;周长为31.21~47.54 cm;叶长为11.72~17.25cm;叶宽为3.41~5.46 cm;叶长宽比为2.79~3.75;比叶面积为77.38~152.71 cm~2·g~(-1);Nmass为17.90~26.20 mg·g~(-1);Pmass为0.68~1.61mg·g~(-1);N_(area)为1.42~2.63 mg·cm~(-2);Parea为0.07~0.13 mg·cm~(-2);N∶P为14.01~28.80。(2)随着海拔的增加,麻栎比叶面积、Nmass及叶宽均呈先下降后上升的二次曲线变化趋势(P0.05),而N_(area)则呈先上升后下降的二次曲线变化趋势(P0.05)。(3)麻栎叶片面积和长度随等效纬度的增加均呈先上升后下降的二次曲线变化趋势(P0.05)。(4)麻栎叶片面积、长度及宽度随年均温度的升高均呈先上升后下降的二次曲线变化趋势(P0.05)。(5)随着年均降水量的增加,麻栎叶长度呈先上升后下降的趋势(P0.05),而叶片面积与其呈显著正相关(P0.05)。叶片功能性状主要受海拔引起的水热变化的影响,而叶片形态性状则主要受到海拔、纬度及气象因子综合作用的影响。研究结果有助于揭示区域尺度上植物叶性状的变化规律及其环境机制,为预测植物性状在未来环境下的变化及适应奠定基础。     

华山松林凋落物养分释放及土壤生态化学计量特征对模拟氮沉降的短期响应

研究模拟氮(N)沉降下森林生态系统凋落物-土壤C/N/P化学计量特征,对探究在全球气候变化背景下森林生态系统物质循环内在机理具有重要科学意义。以滇中亚高山华山松林(Pinus armandii forest)为研究对象,采用尼龙网袋法于2018年2月—2019年1月在华山松林开展模拟N沉降下凋落叶、枝原位分解试验,分别设置4个N沉降水平:对照CK(N 0g·m~(-2)·a~(-1))、低氮LN(N 5 g·m~(-2)·a~(-1))、中氮MN(N 15 g·m~(-2)·a~(-1))和高氮HN(N 30 g·m~(-2)·a~(-1))。结果表明:华山松林凋落叶和枝C元素均为直接释放模式;凋落叶和枝N元素分别为淋溶-富集-释放和富集-释放模式;凋落叶和枝P元素分别为淋溶-富集-释放和富集-释放模式;凋落叶的C、N、P养分释放速率(40.71%、53.83%、47.06%)均高于凋落枝(20.98%、22.04%、13.15%);各N处理下,凋落叶和枝C释放速率均表现为LNMNCKHN;N沉降总体增加了凋落叶C、N含量,但对P含量无显著影响;N沉降显著降低了凋落叶ω_((C))/ω_((N))和ω_((N))/ω_((P))、凋落枝ω_((C))/ω_((N));凋落叶、枝N、P含量与土壤N、P含量密切相关,土壤P对凋落叶化学计量影响最大,土壤N对凋落枝化学计量影响最大,土壤C对凋落物化学计量影响最小。在短期内N沉降能抑制凋落物分解过程中C、N、P的释放,但对土壤化学计量特征无明显影响,滇中华山松林凋落物分解过程中的化学计量变化特征及养分释放的研究有助于了解森林生态系统对N沉降的响应机理,特别是土壤N、P对凋落物分解的影响将为后续研究的重点内容。     

贝加尔针茅草原羊草光合特征对氮沉降的响应

以贝加尔针茅草甸草原优势种羊草(Leymus chinensis)为研究对象,通过设置氮沉降量分别为0 kg·hm~(-2)(CK)、30 kg·hm~(-2)(N30)、50 kg·hm~(-2)(N50)、100 kg·hm~(-2)(N100)、150 kg·hm~(-2)(N150)的5个处理进行连续6 a(2010—2015年)模拟氮沉降的野外控制试验,测定羊草光合特性和叶片功能特性对氮沉降的响应。结果表明:N30、N50、N100、N150处理羊草的光饱和点(LSP)分别比CK处理低40.32%、19.73%、38.18%、37.75%,差异达显著水平(P0.05)。N30、N50、N100、N150处理羊草的最大净光合速率(P_(nmax))分别比CK处理低22.51%、48.56%、27.43、50.72%,差异达显著水平(P0.05)。N30、N50、N100、N150处理羊草叶片N含量(N_(mass))、叶片P含量(P_(mass))和建成成本(CC_(mass))均显著高于CK。N30、N50、N100和N150光和能量利用效率(PEUE)和光合氮利用效率(PNUE)均显著低于CK。5种氮素处理羊草P_(nmax)与PNUE、PEUE呈极显著正相关,叶片N_(mass)与比叶面积(SLA)、P_(mass)、CC_(mass)呈极显著正相关,CC_(mass)与SLA之间呈极显著正相关。综合研究表明,氮沉降持续增加会降低羊草的PEUE和PNUE,提高叶片CC_(mass)和叶片N/P比值。     

兴安落叶松林球囊霉素相关土壤蛋白含量对年际间模拟氮沉降的响应

球囊霉素相关土壤蛋白(Glomalin-related soil protein,GRSP)的变化情况是评价和指示土壤碳(C)库动态变化的重要指标。了解大气氮(N)沉降增加背景下GRSP的变化机制对于阐明土壤C循环的驱动因素具有重要意义。于2011年5月开始,在大兴安岭进行野外N沉降试验,共设置4个水平N添加处理,分别为对照(Control,0 g·m~(-2)·a~(-1))、低N(LN,2.5 g·m~(-2)·a~(-1))、中N(MN,5 g·m~(-2)·a~(-1))和高N(HN,7.5 g·m~(-2)·a~(-1))处理,探索GRSP对N沉降的影响机制。结果表明,(1)对于易提取球囊霉素(EE-GRSP),所有施N水平都增加了其在土壤中的含量;对于总球囊霉素(T-GRSP),LN和MN表现为显著促进作用(P0.05),HN表现为抑制作用。(2)T-GRSP与EE-GRSP含量与SOM均表现出显著正相关关系(P0.05)。施N使GRSO对土壤有机质(SOM)的贡献率增加了0.59%-1.07%。低中水平N沉降(LN和MN)显著促进了土壤有机质(SOM)的积累(P0.05),高水平N沉降(HN)处理则表现为抑制。此外,大兴安岭兴安落叶松林GRSP对SOM的贡献率相对较低。(3)在气候变化背景下,低中水平N沉降能通过提高GRSP的量促进SOM的累积,而高水平N沉降则通过减少GRSP的量从而降低土壤总SOM。低中水平N沉降可以增加GRSP和SOM含量,进而提高生态系统固C潜力,减缓大气CO_2浓度升高带来的压力。     

碳、氮添加对高寒草甸植物群落物种多样性和生物量的影响

氮素对青藏高原高寒草甸植物群落结构和生物量的影响尚存争议,而外源碳对青藏高寒草甸植物群落结构和生物量的影响鲜见。该研究在西藏那曲封育草甸开展为期4年的多梯度碳(蔗糖)、氮(尿素)添加试验,探究碳、氮添加对高寒草甸植物群落物种多样性特征、生物量以及群落物种多样性指数与生物量之间的相关关系。结果表明,(1)碳×氮交互作用对高寒草甸植物群落地上生物量有显著增加的作用(P0.05),与对照4年地上部分植物生物量总和(549.1 g·m~(-2))相比,在N100 kg·hm~(-2)、C60kg·hm~(-2)、C120 kg·hm~(-2)添加处理下,4年地上部分植物生物量总和增加到了747.5、692.6、730.4g·m~(-2)。其中N100 kg·hm~(-2)、C60kg·hm~(-2)×N 50 kg·hm~(-2)×C 60 kg·hm~(-2)×N100 kg·hm~(-2)、C 60 kg·hm~(-2)×N 100kg·hm~(-2)和C 120kg·hm~(-2)×N 100 kg·hm~(-2)添加处理对高寒草甸植物群落地上生物量的影响不显著。(2)4年碳、氮添加研究结果显示,碳、氮分别添加以及碳氮交互作用对高寒草甸植物群落物种多样性没有显著影响。(3)地上植物群落生物量与群落物种多样性指数之间从2011到2014年均没有显著的相关关系。4年地上部分植物生物量总和与4年总体植物群落物种多样性指数之间有显著的负相关关系(P0.01),但相关性较为微弱(r~2=0.159)。     

模拟氮沉降对云杉人工林土壤有机碳组分及理化性质的影响

大气氮沉降已成为目前全球性的环境问题之一。氮沉降可能影响森林生态系统碳循环的过程,研究氮沉降对森林土壤有机碳库的影响,有利于正确评估森林生态系统碳循环过程及其对全球气候变化的响应。为探究氮沉降对森林生态系统碳循环的影响,以四川云杉Picea asperata人工林为研究对象,研究了氮沉降(N0,N 0 kg·hm~(-2)·a~(-1);N1,N 60 kg·hm~(-2)·a~(-1);N2,N 120 kg·hm~(-2)·a~(-1);N3,N 240 kg·hm~(-2)·a~(-1))对云杉人工林土壤有机碳组分的影响。结果表明,模拟氮沉降处理下,土壤总孔隙度(TPO)与土壤容重(BD)变化趋势相反;土壤pH值变化范围在6.58~7.02之间,随N浓度的增加而降低。土壤养分(有机碳SOC、全氮TN、全钾TK、有效磷AP和有效钾AK)和有效养分均呈现出一致性规律,随着N浓度的增加而增加,模拟氮沉降处理下土壤全磷含量差异均不显著(P0.05)。与对照相比(N0),土壤易氧化有机碳(EOC)、颗粒有机碳(POC)、轻组有机碳(LFOC)、水溶性有机碳(WSOC)和微生物量碳(SMBC)明显受氮沉降的影响。EOC、POC、轻组有机碳(LFOC)和WSOC均呈现出一致性规律,随N处理水平的增加而增加。EOC/SOC比例和微生物熵(MBC/SOC)均随N浓度的增加而增加。通径分析结果表明:1~0.05 mm粒径和TPO对土壤有机碳组分产生直接效应;0.002 mm和pH对土壤有机碳组分产生间接效应;土壤理化性质对土壤有机碳组分产生的总效应值具体表现为1~0.05 mmpHTPO=(0.002)mmBD0.05~0.002 mm;土壤养分对土壤有机碳组分产生直接和间接负作用,其中SOC、TN和AK对土壤有机碳组分产生直接效应;TK和AP对土壤有机碳组分产生间接效应;总效应值大小依次为SOCTNAKTKTPAP。综合分析表明,氮沉降有利于云杉人工林土壤有机碳组分稳定性的提高,利于土壤有机碳的累积。