增温对南亚热带针阔叶混交林凋落物分解酶活性的影响

凋落物分解酶可以催化凋落物分解并且影响其分解速率,在生态系统物质循环和能量流动过程中发挥着重要作用.采用海拔梯度改变而导致增温的方式探究南亚热带针阔叶混交林凋落物层6种分解酶活性对增温的响应特征及其影响因子.结果表明,湿季增温使酸性磷酸酶(AP)和纤维二糖酶(CBH)活性分别降低了36.08%和29.01%,干季增温使AP增加了49.90%,而β葡萄糖苷酶(BG)活性降低了21.07%,乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)没有受到增温的影响.增温对凋落物碳(C)、氮(N)、磷(P)含量和微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP)没有显著影响.季节变化显著影响了凋落物N含量、C:N、N:P和MBC(P 0.05),增温和干湿季交互作用显著影响凋落物C:P(P 0.05).冗余分析表明不同季节凋落物MBC和凋落物N:P的变化是影响增温背景下南亚热带针阔叶混交林凋落物分解酶活性的主导因子.综上,在气候变暖的情况下,凋落物分解酶活性的变化可能有助于缓解养分对微生物的限制,形成新的养分利用模式来应对气候变化.(图4表4参43)     

亚热带4种林木幼苗的碳氮磷含量及其化学计量比特征

以亚热带区域4种主要森林植物杉木(Cunninghamia lanceolata)、马尾松(Pinus massoniana)、木荷(Schima superba)、米槠(Castanopsis carlesii)幼苗为研究对象,分别测定其不同器官碳(C)、氮(N)、磷(P)含量,并计算其化学计量比.结果表明:(1)针叶树种C、N含量以及C/P、N/P高于阔叶树种,P含量及C/N则低于阔叶树种.(2)杉木叶片N、P含量及茎P含量高于马尾松,但各器官的C/N与C/P低于马尾松;米槠根N含量、C/P、N/P高于木荷.(3)4种林木幼苗的C、N含量及C/P、N/P均以叶为最高,根的C、N含量为最低,茎的C/P和N/P为最低;P含量以茎为最高,叶为最低;C/N以根为最高,叶为最低.本研究结果可为我国湿润亚热带区域森林植物苗木培育、幼林养分管理及人工造林时立地选择等提供参考价值.     

黔中喀斯特10种优势树种根茎叶化学计量特征及其关联性

以黔中喀斯特地区10种优势树种为研究对象,对其根、茎、叶中的碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征及其器官性状之间的关联进行了分析,旨在探明喀斯特地区主要优势树种养分利用特征及其对贫瘠环境的适应能力。主要结果如下:研究区植物叶片的N/P平均值为(9.75±0.55),主要受N的限制,但固氮植物桤木和马桑因其自身具有较强的固氮能力,未因贫瘠环境中N的缺乏而受到N的制约,叶片N/P(13.76)比值接近于14。C含量、C/N、C/P在各生长型间表现为:常绿树种落叶树种,针叶树种阔叶树种,非固氮固氮植物;N、P含量则为:常绿树种落叶树种,针叶树种阔叶树种,非固氮固氮植物。各器官的养分分配方式:全C含量为叶(438.93 mg·g~(-1))茎(393.83 mg·g~(-1))根(355.95 mg·g~(-1));全N含量为叶(16.26 mg·g~(-1))根(5.1 mg·g~(-1))茎(3.73 mg·g~(-1));全P含量为叶(1.73 mg·g~(-1))根(0.52 mg·g~(-1))茎(0.29 mg·g~(-1))。植物各器官N与P均呈显著正相关关系(P0.05),体现了植物吸收N、P养分元素的协同性。植物叶与根,茎与根以及茎与叶的相同元素之间均呈正相关关系(P0.05),说明环境供应植物体各器官的养分元素具有共变性。叶、根、茎中C与C/N、C/P均呈显著正相关,说明N、P对植物的生长及有机物的积累有着极其重要的作用。     

林龄和坡位对杉桐混交林化学计量特征的影响

为了解闽北山地针阔混交林的养分循环,以7-9年生不同坡位(上坡、中坡、下坡)的杉木(Cunninghamia lanceolata)-千年桐(Aleurites montana)混交林的鲜叶、凋落叶及0-10 cm土壤层的养分含量为研究对象,分析不同林龄、不同坡位的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及化学计量比差异,探讨杉桐混交林随林龄和坡位变化的化学计量特征.结果表明:(1)两种树种C、N、P含量基本表现为叶片凋落叶土壤,且在3个库之间差异显著.(2)混交林叶片N含量较低、P含量较高,凋落叶N、P含量均较低,土壤C、N含量较高而P含量偏低,叶片中较高的P含量是对土壤中相应养分含量缺乏的适应策略.(3)千年桐叶片的C、N、P及杉木的N、P均表现为9年生最高,凋落叶随林龄变化与叶片完全一致;混交林土壤P含量随林龄增加而增大.(4)混交林土壤有机C含量、N含量随坡位变化表现为上坡中坡下坡.结合本项目组的前期研究发现,该研究区幼龄期受N和P的共同限制,而在中龄期受N限制减缓,仅受P元素的限制,表明混交林对林木的养分限制状况有一定的改善作用;结果可为我国南方地区针阔叶混交林的可持续经营提供科学依据.(图3表4参43)     

青海省4种常见树木碳氮磷生态化学计量特征

生态系统的养分循环和养分供求平衡影响植物生态化学计量特征,碳(C)、氮(N)、磷(P)含量和计量比反映植物生理过程.青海省位于青藏高原东北部,了解该地区森林乔木各器官C、N、P含量及差异与养分分配机制对高原生态环境及其功能的维持有重要作用.以青海省不同地区森林中4个优势树种为对象,野外采集树种不同器官(叶片、树枝、树干、树根和树皮)测定C、N、P含量,分析青海省优势树种C、N、P含量分配及其生态化学计量特征.结果显示:(1)尖扎地区叶片中C含量和树枝中C、N、P含量都显著高于其他地区;而互助、大通、循化和祁连树皮中C含量最高;(2)门源地区树根N、P含量最低,叶片对N、P利用效率高;(3)高海拔地区树种叶片P含量高于低海拔地区,N含量则相反;(4)各地区优势树种各器官N/P 14,主要受N元素限制.综上所述,植物在不同环境条件下采取的适应性机制不同,门源、尖扎地区植物叶片中C含量高,光合作用强,对N、P需求大且利用效率高;互助、大通、循化和祁连地区树皮中C含量最高,说明植物为抵御严寒气候采取保守生长策略;各地区植物生长在N元素限制条件下有较高的养分利用效率.(图2表4参57)     

茂兰喀斯特地区原始林凋落物量动态与养分归还

于2007年9月至2008年8月对茂兰喀斯特地区原始林凋落物进行观测,分析了凋落物总量、组分(叶、枝、繁殖器官和其他)凋落量和各组分不同养分含量的月动态变化及养分归还量。结果表明,凋落物月动态变化表现为常绿落叶阔叶混交林一般具有的双峰模式,凋落高峰出现在9至次年1月和4月;年凋落物量为6.9 t·hm-2,其中叶、枝、繁殖器官和其他组分的年凋落物量分别占年凋落物总量的71.0%、15.9%、1.5%和11.6%;凋落物各养分含量以C、Ca和N为主,无明显的月动态规律,养分年归还量由大到小依次为C、Ca、N、Mg、K和P,此与一般非喀斯特地区森林(由大到小依次为C、N、Ca、K、Mg和P)不同;凋落物各组分养分元素含量存在差异,凋落枝N、Mg、P和K含量较低,其他组分C、N、P和Mg含量较高,繁殖器官C、N和Ca含量较低;凋落物中Ca和Mg含量以及Ca和Mg年归还量远高于一般非喀斯特地区森林;K含量及K年归还量低于非喀斯特地区,说明该地区K的缺乏可能制约着喀斯特地区植被的生长。     

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。     

不同强度干旱胁迫对华南地区4种乡土树种生长和碳氮磷化学计量特征的影响

探究4种乡土树种对不同强度干旱胁迫的响应差异,可为华南地区乡土树种应对干旱的生理机制提供理论依据.选取华南地区4种乡土树种海南红豆（Ormosia pinnata）、降香黄檀（Dalbergia odorifera）、醉香含笑（Michelia macclurei）和黧蒴锥（Castanopsis fissa）为研究对象,人工搭建遮雨棚、开顶箱（OTC）和自动浇水系统来模拟干旱环境,设置对照（100%）,低度（75%）、中度（50%）和高度干旱（25%）4种处理,研究4种乡土树种生长、各器官中养分含量和化学计量学对不同强度干旱的响应.结果显示,干旱胁迫抑制了海南红豆和降香黄檀的生长,但醉香含笑和黧蒴锥的生长无显著影响.干旱降低了海南红豆叶片（氮）N含量、根系N和磷（P）含量,增加了海南红豆粗根碳氮比（C:N）、碳磷比（C:P）和氮磷比（N:P）,但降低了细根C:P和N:P.随着干旱胁迫程度增加,4个树种的叶片可溶性糖含量均升高,醉香含笑和黧蒴锥粗根的淀粉和非结构性碳水化合物（NSC）含量升高,降香黄檀和海南红豆NSC含量则下降.综上,在干旱胁迫下,海南红豆和降香黄檀表现出资源获取型策略...     

甘肃省典型林区主要优势树种养分含量变化特征分析

林木养分含量是研究森林生态系统物流和能流的基础,养分分布是揭示生态系统中养分循环功能过程的一个重要参数,了解养分含量变化是合理计算植物群落内养分储量的有效途径,对合理评价植物生长潜力有重要意义。利用动态取样法重点选择祁连山、小陇山、白龙江林区的优势树种青海云杉(Picea crassifolia)、华山松(Pinus armandii Franch)、油松(Pinus tabulaeformis)作为研究对象,按照不同起源、不同林龄、不同部位对各树种的叶、枝、干、根进行动态取样,测定各器官N、P、K含量和土壤理化指标等,共获取24个标准地的数据。结果表明:3种乔木叶的N、P、K质量分数分别为1.26%、0.20%、0.65%;枝的分别为0.46%、0.09%、0.34%;干的分别为0.27%、0.07%、0.20%;根的分别为0.37%、0.10%、0.27%。各器官养分含量顺序为叶根枝。油松幼林龄N、P、K质量分数分别为0.62%、0.22%、1.08%;中幼林分别为1.24%、0.18%、1.62%;近熟林分别为0.85%、0.26%、1.08%;成熟林分别为0.77%、0.15%、1.04%;过熟林分别为0.70%、0.17%、0.70%,不同林龄养分含量顺序表现为中幼林近熟林成熟林幼林龄过熟林。油松天然林叶中含N量最高,为0.39%;根中含P量最低,为0.03%;人工林叶中含K量最高,为0.75%,干中含P量最低,为0.04%。华山松天然林叶中含N量最高,为1.61%;干中含K量最低,为0.10%;人工林叶中含N量最高,为1.83%;干中含K最低,为0.09%。土壤N与林木N差异不显著,具有相关性,枝N和根N较强,系数为0.84和0.97;土壤P、土壤K含量均显著高于林木P、K含量,是林木P、K含量的数倍,也具有相关性,相关性最强的为土壤K与叶K,系数为0.98。     

南亚热带中幼龄针阔混交林生态化学计量特征

为了解南亚热带中幼龄针阔混交林植物、凋落物和土壤生态化学计量特征,本研究以10-11 a、7-9 a和3-5 a林龄人工针阔混交林为研究对象,通过对植物叶片（乔木、灌木和草本）、凋落物及土壤的碳（C）、氮（N）和磷（P）含量及计量比分析,探讨了中幼龄针阔混交林生态化学计量特征、相互关系及其N、P养分限制。结果表明,1）针阔混交林乔木、灌木和草本叶片碳含量均值分别为502.88、472.18和438.31 mg·g-1,其叶片碳含量表现为乔木〉灌木〉草本;叶片全氮含量均值分别为15.87、19.61和15.72 mg·g-1,叶片全磷含量均值为1-09、1.24和0.91 mg·g-1,其叶片氮和磷含量均表现为灌木〉乔木〉草本;凋落物碳、氮和磷含量均值分别为497-07、11-36和0.45 mg·g-1,凋落物氮和磷含量均低于植物。2）针阔混交林乔木叶片C/N、C/P和N/P均值分别为34.43、517-06和15.63,灌木和草本叶片C/N、C/P和N/P均值分别为26.60和28.55、438.77和507.59、16.52和17.95,而凋落物C/N、C/P和N/P为46.50、1193.26和26.17;不同林龄杉木叶片N/P均低于14,表明杉木生长受N限制;10-11 a林龄阔叶树生长受N的限制,7-9 a和3-5 a林龄阔叶树生长受P的限制,灌木和草本生长基本受P限制。3）植物叶片全氮和全磷含量呈极显著正相关（P〈0.01）,C/N与C/P呈极显著正相关（P〈0.01）,而全磷含量与C/N、C/P、N/P呈极显著和显著负相关（P〈0.01,P〈0-05）;土壤有机碳含量与土壤全氮含量、C/P、N/P呈极显著和显著正相关（P〈0.01,P〈0-05）。本研究为中幼龄人工林抚育及可持续经营提供科学参考。     

黔中天然次生林主要优势树种叶片生态化学计量特征

叶片生态化学计量是研究植物生长速度、植物氮和磷的利用效率的有效方法,采用此法研究典型植物叶片C、N、P、K养分元素及其各元素计量比特征,可为退化喀斯特地区植被恢复演替的合理配置和适生植物的限制性养分元素诊断提供理论依据。以黔中喀斯特地区24种常绿、落叶优势乔木和灌木树种为研究对象,开展叶片生态化学计量分析与研究。结果表明,(1)研究区植物叶片的碳、氮、磷和钾质量分数变幅较大,分别为(515.64±36.36)、(17.16±3.84)、(1.34±0.40)、和(12.25±3.91)mg·g-1。(2)当N/P16时,植物生长主要受P元素的限制,当N/P14时,受制于N元素,当14N/P16时,则植物受N、P的共同限制,本研究区的植物叶片N/P均值为13.13,主要受N限制;当N/K2.1,K/P3.4时,植物的生长受K限制;研究区的植物叶片N/K=(1.55±0.11),K/P=(9.49±0.77),整体上表现为K含量富足,而N、P养分受限。(3)不同生活型植物叶片的养分吸收利用率不同,对C、N、K吸收利用率分别是:乔木树种灌木树种,落叶树种常绿树种、阔叶树种针叶树种,阔叶树种针叶树种;而对P的吸收利用率则没有差异;(4)C/P、C/K、C/N、P/K、和N/K是植物生长的重要生理指标,不同生活型植物叶片的C/P和C/N比值表现为常绿树种落叶树种;C/K和P/K则为针叶树种阔叶树种;乔木和灌木树种间的元素比值关系差异不显著。(5)植物叶片C、N、P和K的相关性为:C与K呈负相关(P0.05),C与P、N均不相关(P0.05),P与K、N呈极显著正相关(P0.01),K与N相关性不显著(P0.05)。     

模拟氮沉降下滇中亚高山森林凋落物养分元素释放特征

凋落物的养分元素释放在森林生态系统养分循环中起到了重要作用。森林生态系统受氮沉降的影响在近几十年内正显著增加,开展氮沉降背景下不同林分凋落物养分释放的研究,可为预测该区域森林生态系统养分循环及对氮沉降增加的响应提供理论依据。采用凋落物分解袋法,以滇中亚高山常绿阔叶林、高山栎(Quercus semicarpifolia)、华山松(Pinus armandii)和云南松(Pinus yunnanensis)4种林分的凋落叶和枝为研究对象,设置不同氮沉降水平,分别为对照(CK,N 0 g·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)),探究4种林分凋落物营养元素释放特征、影响因素以及生态化学计量比对不同氮沉降水平的响应特征。结果表明:氮沉降12个月后,氮沉降抑制凋落叶和枝C、N元素的释放;除华山松外,氮沉降抑制其他3种林分类型P元素的释放;K元素的释放则在各林分中表现为LN促进,MN和HN抑制。各氮沉降水平降低了各林分凋落物的C/N(1.34%—37.15%)以及高山栎林和云南松林的C/P(2.29%—24.34%),LN与MN下华山松林、LN下常绿阔叶林的C/P显著提高(1.26%—7.37%)。双因素和冗余分析表明,4种林分下凋落叶和枝的元素释放受林分类型的影响最大,受施氮水平的影响次之。可见,模拟氮沉降在凋落叶和枝的分解过程中起到了抑制作用,且在不同林分间差异显著。     

福建漳江口4种红树植物叶片碳氮磷化学计量及养分重吸收特征

以福建漳江口红树林的秋茄(Kandelia candel)、桐花树(Aegiceras corniculatum)、白骨壤(Avicennia marina)和木榄(Bruguiear gymnorrhiza)为研究对象,对其成熟叶和衰老叶的C、N、P含量、生态化学计量比及重吸收效率进行分析,探讨不同树种养分限制格局及养分高效利用策略,结果显示:(1)成熟叶C、N、P含量范围分别为483.57-568.87、8.53-26.15、0.74-1.56g/kg,衰老叶为441.33-512.67、2.59-8.93、0.28-0.74g/kg,表现为成熟叶衰老叶;成熟叶的C:N、C:P、N:P变化范围为21.11-69.39、310.96-735.87、11.11-34.86,衰老叶为49.51-207.42、563.03-1 878.98、7.20-11.38,成熟叶C:N、C:P小于衰老叶(白骨壤的C:P除外),而成熟叶N:P大于衰老叶,4种红树植物C、N、P含量和化学计量比差异均达显著水平(P 0.05);成熟叶片C:N:P比范围为311:12:1-736:35:1,衰老叶为563:11:1-1 879:9:1;(2)N重吸收效率(NRE)范围为47.97%-84.64%,表现为木榄秋茄白骨壤桐花树;P重吸收效率(PRE)范围为18.39%-76.81%,表现为木榄秋茄桐花树白骨壤;4种红树植物N重吸收效率均大于P;(3)相关分析表明,NRE与成熟叶的C:N和C:P显著负相关(P 0.05),PRE与成熟叶P含量极显著正相关(P 0.01)、与成熟叶C:P极显著负相关(P 0.01).成熟叶片N:P阈值(14)指示秋茄、桐花树和木榄生长受N限制,白骨壤生长受P限制,受N限制的秋茄、桐花树和木榄具有较高的NRE,而受P限制的白骨壤并不具有较高PRE.综上可知,高效的NRE是红树植物适应低N环境的重要养分利用策略,而红树植物可能采取其他适应机制来响应低P胁迫.(表5参38)     

滨海沙地不同树种碳氮磷化学计量特征

以滨海沙地尾巨桉、肯氏相思、纹荚相思、湿地松、木麻黄为研究对象,分别测定其新鲜叶片、凋落叶及0-10cm土壤层样品的养分含量,分析不同人工林碳氮磷化学计量比(C:N:P),探讨化学计量垂直分异特征.结果表明:C、N、P含量变化范围分别为叶片503.19-515.80、11.76-22.1、0.37-0.66 mg/g,凋落物474.81-497.28、7.18-15.54、0.34-0.55 mg/g,土壤3.41-4.41、0.33-0.47、0.09-0.12 mg/g;植物C、N、P含量显著高于土壤,不同物种间叶片N、P含量差异显著,凋落物C、N、P含量差异性显著.凋落叶C:N、C:P大于叶片但N:P小于叶片.植物N重吸收率大于P重吸收率(分别为29.54%、18.51%),且植物叶片N:P16.本研究结果表明5个树种较大程度受到P元素限制,有助于更深入地认识滨海沙地养分循环规律和系统稳定机制.     

不同水氮处理下毛白杨碳氮磷化学计量特征

为了解灌水和施氮对毛白杨(Populus tomentosa Carrière)优良无性系休眠期各器官碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征的影响,利用毛白杨速生丰产林10年连续灌水和施氮双因素试验(通过灌水分别维持土壤含水量至田间持水量的45%、60%、75%;施氮量为0、101.6、203.2、304.8 kg/hm2,共计12个处理,每个处理3次重复)林地,选择其中的优良无性系S86为研究对象,2016年10月末待树木生长停止进入休眠期时,在每个水氮处理小区选取1株标准木并对其进行伐倒肢解处理后,测定分析毛白杨根、干、枝中的碳、氮、磷含量.结果显示:(1)毛白杨树干和枝碳、磷含量显著高于根(P 0.05);氮含量在各器官间差异显著,大小为枝根干. C:N在各器官间差异显著,大小为干根枝;C:P在各器官间差异不显著;N:P在各器官间差异显著,大小为枝根干.(2)灌水对各器官碳含量无显著影响,施氮显著降低根碳含量;灌水、施氮以及两者交互作用均显著影响根、干、枝氮含量,灌水和施氮显著增加各器官氮含量,并在高水高氮条件下毛白杨各器官氮含量显著增大.(3)灌水和施氮显著降低了毛白杨各器官C:N,对C:P影响不显著,显著增加N:P含量.本研究表明,灌水和施氮均促进了毛白杨各器官对氮的吸收,从而提高各器官氮含量;灌水和施氮降低了各器官C:N,促进了毛白杨生长;尽管此区为毛白杨适生区,但毛白杨速生丰产林仍受氮素限制,灌水和施氮是提高毛白杨速生丰产林生长量的重要栽培措施.(图2表6参41)     

东江中上游主要造林树种光合生理特征

在东江中上游,以6年生造林树种木荷Schima superba、红锥Castanopsis hystrix、火力楠Michelia macclurei和藜蒴Castanopsis fissa为材料,利用Li-6400光合作用测定系统,对东江中上游水源林主要造林树种木荷、红锥、火力楠和藜蒴叶片光合日变化和光响应进行了测定,探讨了4种树种在当地自然生境下的光合生理特征。结果表明：木荷和藜蒴净光合速率（Pn）日变化呈＂单峰＂曲线,火力楠和红锥净光合速率（Pn）日变化呈＂双峰＂曲线,4种树种净光合速率（Pn）最大值均出现在10：00左右,分别为8.73、6.00、6.68和7.91μmol.m-1.s-1;4种树种净光合速率（Pn）日均值表现为木荷〉火力楠〉红锥〉藜蒴,蒸腾速率（Tr）日均值表现为红锥〉木荷〉火力楠〉藜蒴,水分利用效率（WUE）日均值表现为木荷〉藜蒴〉火力楠〉红锥,木荷具有高光合、高水分利用效率的生理特性,对环境适应能力强。4种树种光响应曲线均符合非直角双曲线模型（R2〉0.98）和指数模型（R2〉0.98）,采用非直角双曲线模型拟合的4种树种最大净光合速率（P,max）、暗呼吸速率（Rd）和表观量子效率（a）基本高于指数模型相应拟合值,且接近实测值,但2种模型拟合的光饱和点低于实际观测值。在中幼龄阶段,木荷、红锥、火力楠和藜蒴表现出较高的光饱和点（LSP）、较低的光补偿点（LCP）和较低表观量子效率,具有较强的耐阴喜光特性,对光照强度表现出一定的适应性和可塑性,对弱光与强光的利用能力较高。这些研究结果为东江流域水源林造林设计、树种筛选和抚育提供理论参考。     

南亚热带3种常绿阔叶次生林的生物量结构和固碳现状

相对准确地计量地带性森林碳库大小是估算区域森林碳汇潜力的前提。选择我国南亚热带地区受生态公益林保护近三四十年的3种常绿阔叶次生林:鹿角锥(Castanopsislamontii)+木荷(Schimasuperba)次生林(简称为LJZ)、华润楠(Machiluschinensis)+小红栲(C.carlesii)+黄杞(Engelhardtiaroxburghiana)次生林(简称为HRN)、罗浮栲(C.faberi)+木荷+黎蒴(C.fissa)次生林(简称为LFK),开展完整的植被生物量和土壤碳库调查,并对其碳库结构进行分析。结果表明,(1)鹿角锥+木荷林、华润楠+小红栲+黄杞林、罗浮栲+木荷+黎蒴林植被总生物量分别为235.0、231.0、261.9 t·hm~(-2),0~100cm土壤碳库分别为126.6、148.1、104.6 t·hm~(-2);采用0.45植物含碳率计算生物量碳库,则整个生态系统碳库分别为232.4、252.1、222.5 t·hm-2。(2)3种次生林总生物量的组成中,乔木层生物量比例最大,介于87%~93%,接下来为枯死木生物量比例,灌木层、草本层、凋落物层和细根(≤2 mm)的生物量比例大多在1%~2%之间。(3)3种林型乔木层生物量胸径级分布存在差异,其中,鹿角锥+木荷林和罗浮栲+木荷+黎蒴林近似正态分布,最大比例胸径级为15~20 cm,分别占总生物量的30%和36%。华润楠+小红栲+黄杞林则表现为随胸径级增加比例增大的趋势,其最大比例胸径级为35 cm以上,占总生物量的37%。(4)3种林型乔木层生物量不同组分比例大小顺序一致,即树干树根树枝树叶,且同一组分在不同林型所占比例相差较小,树干、树枝、树叶和树根比例分别约为46%、19%、3%和32%。(5)参照南亚热带顶极演替阶段季风常绿阔叶林,该研究的3种次生林碳汇潜力主要在植被固碳上,而土壤固碳潜力有限。该研究全面地计量了我国南亚热带地区3种不同群落组成的常绿阔叶次生林碳库现状,这对评估该地区较大面积的仍受干扰的次生林、低效改造林和新造乡土树种混交林等低效森林未来几十年的固碳潜力具有重要参考价值。     

南亚热带森林优势树种氮、磷可利用性与菌根侵染率的关系

氮(N)和磷(P)是植物生长所必需的大量元素,其供应是否充足对植物生长发育具有重要影响。菌根真菌侵染有助于植物对N、P等营养元素的吸收利用,而以往研究大多集中于草地、农田生态系统中,并多以控制实验或者室内盆栽实验为主。选择南亚热带森林演替前期与演替中期的共有优势树种马尾松(Pinus massoniana)以及演替中期与演替顶级阶段的共有优势树种木荷(Schima superba)与锥栗(Castanopsis chinensis)为研究对象,测定其菌根侵染率、根际土酸性磷酸酶活性(acid phosphatase activity,APA)、根际土以及叶片元素含量,探讨不同演替阶段森林共有优势树种N、P可利用性与菌根真菌侵染率之间的关系。结果表明:(1)马尾松菌根侵染率由演替前期的48.18%显著增加到演替中期的65.7%;木荷以及锥栗菌根侵染率分别由演替中期的57.7%、50.79%增加到演替顶级的64.03%、53.18%;(2)共有优势树种菌根侵染率与叶片磷含量呈显著负相关关系,马尾松菌根侵染率与根际土铵态氮含量呈显著正相关关系;(3)共有优势树种根际土APA、叶片N:P均随着演替的进行而升高,木荷和锥栗根际土APA分别由演替中期的8.8、9.38μmol·g~(-1)·h~(-1)显著增加到演替顶级的16.96、15.55μmol·g~(-1).h~(-1);共有优势树种根际土APA与有效磷含量存在显著负相关关系,而与根际土C:P、N:P以及叶片N:P间存在极显著正相关关系。可见,随着南亚热带森林演替的进行,磷限制的增强将使得不同演替阶段森林共有优势树种菌根侵染率升高,菌根真菌的侵染能够缓解不同演替阶段森林共有优势树种所受的磷限制。     

植被因子和土壤氮对南亚热带常绿阔叶次生林细根生物量的影响

森林细根生物量与乔木层胸高断面积关系,以及在高大气N沉降背景下细根对土壤氮的响应程度,目前仍不明确。本研究选择广州市受保护40 a左右的南亚热带常绿阔叶次生林为研究对象,在全市范围内设置了48个森林样地,开展乔木层、灌草层、细根(直径≤2 mm)、土壤C含量和N含量的调查,研究乔木胸高断面积、乔木密度、灌草层生物量、土壤N含量、土壤单位碳的N含量与细根生物量之间的关系,探讨地上植被因子和土壤N对细根生物量的影响。结果表明,(1)土壤表层(0~20 cm)和土壤下层(20~40 cm)细根生物量与乔木层总胸高断面积均不相关,但与胸径30 cm以上乔木的胸高断面积所占比例负相关。(2)表层细根生物量与灌草层生物量不相关,下层细根生物量与灌草层生物量负相关。(3)除了表层细根生物量与相应土层土壤N含量不相关外,下层细根生物量与相应土层土壤N含量,以及表层和下层细根生物量与相应土层单位碳的N含量均负相关。研究表明,对于林木胸径组成差异大的南亚热带常绿阔叶次生林,对细根生物量产生影响的是胸径30 cm以上乔木的胸高断面积所占全部乔木总胸高断面积比例,而不是乔木层总胸高断面积。细根生物量与土壤N含量负相关,表明即使在高大气N沉降背景下,南亚热带常绿阔叶次生林的森林植被仍对土壤N存在响应。     

南亚热带不同人工林生态系统服务功能评估

中国南亚热带地区人口稠密,经济发展迅速,环境破坏严重,区域生态系统退化加剧。种植人工林被认为是减少水土流失、实现植被快速恢复的有效措施之一。目前对生态恢复过程中的人工林土壤养分含量、蓄水量、土壤酶活性等已开展了较多研究,但基于实测数据对不同人工林生态系统服务功能进行评估的研究较为少见。以广东鹤山10树种混交林(10 species mixedplantation,10NS)、16树种混交林(16speciesmixedplantation,16NS)2种人工混交林,尾叶桉纯林(Eucalypyus urophylla monoculture,EU)、红锥纯林(Castanopsis hystrix monoculture,CM)、厚荚相思纯林(Acacia crassicaipa monoculture,AC)3种人工纯林和自然恢复的灌草坡(Shrub and herb land,SH)为研究对象,对其涵养水源、保育土壤、积累营养物质、固碳释氧、生物多样性保护等主要生态系统服务功能进行了评估,为南亚热带地区人工林合理种植和管理提供科学依据。结果表明,13林龄时,土壤保育能力为10树种混交林最强,红锥纯林最弱,尾叶桉纯林、厚荚相思纯林和灌草坡之间无显著差异;植被固碳释氧能力为10树种混交林、16树种混交林和尾叶桉纯林较高且无显著差异,红锥纯林最弱;涵养水源能力为灌草坡最强,其次为10树种混交林,尾叶桉纯林最差。研究表明,人工林改造或退化生态系统恢复时要注意结合不同人工林的生态系统服务功能进行科学种植:尾叶桉纯林土壤固碳作用和积累营养物质能力较强,宜作为用材林和碳汇林种植;厚荚相思纯林生物量较高且具有固氮作用,但抗风能力较弱,不适宜于沿海或台风多发地带种植;红锥纯林在保肥和水源涵养方面的生态服务功能相对较弱,但经济价值较高,适宜以大径材近自然林经营;10树种混交林的土壤养分含量最高且地表径流最小,林分调节水量和保育土壤功能最强,最适于生态恢复,可用作水土保持林、水源涵养林等,也可用于特种用途中的风景林建设。