核桃凋落叶分解对3种作物生长、光合及抗性生理特性的影响

采用盆栽试验,研究了核桃(Juglans regia)凋落叶在土壤中分解对3种受体作物萝卜(Raphanus sativus)、芥菜(Brassica juncea)和白菜(Brasicca pekinensis)生长、光合及抗性生理特性的影响,并比较不同受体作物对核桃凋落叶化感作用的敏感性,筛选可能与核桃套作的作物。试验设置4.5(T1)、9.0(T2)和18.0 g·盆-1(T3)3个凋落叶添加水平,对照(CK)不添加凋落叶。结果表明:(1)核桃凋落叶在其分解过程中对3种受体作物各项生长指标均表现出抑制作用,随着凋落叶量的增加抑制效应逐渐增强,而随着分解时间的延长抑制效应呈减弱趋势;(2)凋落叶分解80 d时,各处理3种受体作物叶片中的叶绿素和类胡萝卜素含量明显低于CK。各植物叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均显著低于CK;(3)与CK相比,各凋落叶处理3种受体作物叶片丙二醛含量增加,过氧化物酶和过氧化氢酶活性表现为受抑制作用,而超氧化物歧化酶活性表现为促进作用,可溶性糖含量增加,可溶性蛋白含量降低;(4)3种受体作物对核桃凋落叶化感综合抑制作用的敏感程度由大到小依次为白菜、萝卜和芥菜。综合各项指标可见,核桃凋落叶在分解初期(约80 d时)对3种受体作物产生了强烈的化感作用,主要通过氧化损伤、抑制叶绿素合成和降低其光合能力来阻碍其生长,之后随着凋落叶的进一步分解,释放的化感物质越来越少,对3种受体作物生长的抑制作用减弱。     

香樟凋落叶在土壤中分解初期对凤仙花生长和生理特性的影响

采用盆栽实验,通过向土壤(每盆8 kg)中添加0 g/盆(CK)、20 g/盆(T1)、40 g/盆(T2)和80 g/盆(T3)香樟(Cinnamomum camphora)凋落叶,探讨其在土壤中分解初期对凤仙花(Impatiens balsamina)生长和生理特性的影响,为乔木园林植物香樟与林下草本观赏植物的合理搭配以及凋落叶的处理提供参考.为分析施入的凋落叶是否会明显改变土壤物理性状进而影响受体植物生长,干扰化感效应的表现,同时进行了平行空白试验,即将香樟凋落叶蒸煮2 d后风干(尽可能地降低其中次生代谢物质的含量),同样设置3个处理(Z1 20 g/盆,Z2 40 g/盆和Z3 80 g/盆).分别在凤仙花播种后第20、60、100和120天测定其植株的生长指标,在第60天测定光合生理指标,并取样测定抗性生理指标.结果表明:(1)香樟凋落叶在土壤中分解的初期,显著抑制了凤仙花的地径和高生长(P<0.05);随着凋落叶添加量的增加,抑制效应增强,且显著抑制了凤仙花叶片的叶绿素含量和气体交换过程,其中叶绿素含量、净光合速率(Pn)、气孔限制值(Ls)在60 d随凋落叶量的增加而显著减小(P<0.05);随着凋落叶量增加,凤仙花叶片超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性显著降低(P<0.05);各处理丙二醛(MDA)含量均显著大于CK,表明其受到了一定程度的膜质氧化损伤;各凋落叶处理的脯氨酸(Pro)、可溶性糖(SS)含量均显著低于CK(P<0.05),可溶性蛋白(SP)含量随凋落叶量增加呈上升趋势.(2)在平行空白试验中,经蒸煮后凋落叶处理的凤仙花在形态和抗性生理上均表现为无显著差异(P>0.05),表明在一定的凋落叶添加量范围内,土壤的物理性质的变化不明显,没有显著影响凤仙花的生长,其受到抑制的主要原因是凋落叶分解释放的次生代谢物质在土壤和受体植物中发生化学作用的结果;(3)香樟凋落叶处理对凤仙花的化感综合抑制效应随施用剂量的增大而增强,T1、T2和T3处理的化感综合效应值(CE)分别为0.169、0.354和0.497.综上说明,在香樟凋落叶自然分解初期,其释放的化感物质影响了树下凤仙花的抗性生理活动,对环境适应能力降低,致使凤仙花光合能力下降,生长受到抑制,最终导致凤仙花观赏质量降低.     

核桃凋落叶分解对小麦生长的影响及施氮的缓解效应

核桃林下产业发展迅速,为了解核桃凋落叶分解的化感作用机制及施肥的缓解效应,以小麦为对象采用盆栽法进行研究.设置两组处理:A组设X_1(30 g/pot)、X_2(60 g/pot)、X_3(90 g/pot)和CK(0 g/pot)4个凋落叶添加水平;B组凋落叶添加量与A组相同,以尿素作底肥(1.0 g/pot)和追肥(3次,每次0.5 g/pot),记为NX_1(30 g/pot)、NX_2(60 g/pot)、NX_3(90 g/pot)和NCK(0 g/pot).结果显示:(1)在A试验组中,核桃凋落叶在分解过程中对小麦株高、地上部分鲜重、单穗粒数、千粒重和单穗产量表现为抑制作用;而B组中,各凋落叶添加量处理小麦的株高、地上部分鲜重无显著差异.就后期的生殖生长而言,同一凋落叶添加量水平下的小麦单穗粒数、千粒重及单盆产量表现为施氮比不施氮均有不同程度提高;(2)凋落叶分解到50 d时对小麦叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性大体表现为抑制作用,80 d时影响减弱甚至表现为促进作用,但各凋落叶处理的丙二醛(MDA)含量显著增加;(3)A处理组中,随凋落叶添加量的增大可溶性糖(SS)含量整体呈下降趋势,可溶性蛋白含量(SP)含量却表现为上升趋势,但经施氮处理(B组)后,SS下降的趋势得到遏制,同时还促进了SP的积累.本研究表明核桃凋落叶在分解过程中干扰小麦的抗氧化保护酶系统和渗透调节功能,从而对小麦生长产生了明显的抑制作用,而施用氮肥可以在较大程度上缓解核桃凋落叶对小麦生长和生理代谢的抑制作用.     

细根对中亚热带森林几种优势树种凋落叶分解的影响

为深入理解森林生态系统中进入凋落物层生长的细根对凋落叶分解的影响,通过分解袋控制实验,以多花黑麦草(Lolium multiflorum)根系为研究对象,探讨细根对中亚热带森林中四川山矾、薯豆、香樟和马尾松等4种优势树种单一及其混合凋落叶分解速率的影响.结果显示,进入分解袋中生长的活根生物量因凋落叶性质不同差异极显著(P 0.001),其中薯豆分解袋中的细根在生长高峰期时生物量最大(131.5 mg/袋).凋落物质量和细根存在与否以及二者的交互作用均对分解过程产生显著影响.经过270 d的分解,生长进入分解袋中的细根能一定程度加速凋落叶分解,其中细根对薯豆凋落叶质量损失的相对贡献率最大(57.78%),而对马尾松的贡献率最小(6%),凋落叶初始C/N值显著影响细根对凋落叶质量损失的相对贡献率.同一类型凋落叶在两种根处理条件下,凋落叶表面细菌及真菌群落结构均存在较大差异,有根处理能显著提高细菌群落的多样性及数量,且细根的存在及其吸收作用对3种阔叶树种凋落叶的混合分解产生协同效应.本研究表明进入凋落物层生长的细根生物量与凋落叶初始质量相关,细根通过改变凋落叶表面分解者的群落结构与数量,并且主动调控其生长的养分需求从而加速分解.(图4表7参35)     

青藏高原东部高寒沙化草地中高山柳凋落叶分解特征的空间异质性

凋落物分解是生态系统碳氮循环的重要环节,为探究青藏高原东部沙化草地中高山柳(Salix cupularis)凋落叶的分解及其对灌木"肥岛"形成的影响,采用分解袋法研究不同大小高山柳灌丛冠幅下不同微位置(茎基周围、冠幅最小半径处、灌丛间裸地)高山柳凋落叶的分解特征.结果表明:(1)分解时间显著影响高山柳凋落叶分解及养分释放过程,随着分解时间延长凋落叶木质素含量无显著变化,凋落叶质量损失率、C和N含量均显著增加(P 0.05),且凋落叶C/N和木质素/N均显著降低(P 0.05).(2)高山柳灌丛冠幅越小,其凋落叶质量损失率越高;且不同微位置下,高山柳凋落叶质量损失率外圈中圈内圈(P 0.05).(3)大冠幅的高山柳下,凋落叶N含量显著高于小冠幅的高山柳(P 0.05),但不同微位置未引起C(总有机碳、纤维素和木质素)和N养分含量变化的显著差异.总之,在高山柳凋落叶分解初期(第一年),高山柳灌丛冠幅大小仅影响其质量和N含量;无论高山柳灌丛冠幅大小如何,不同微位置下高山柳凋落叶养分含量无显著差异,这表明短期内高山柳凋落叶的分解对其"肥岛"的形成可能没有显著贡献.(图4表1参59)     

华西雨屏区常绿阔叶林凋落叶分解过程中纤维素降解对模拟氮、硫沉降的响应

纤维素是森林凋落叶中含量最多的难分解物质,采用凋落叶分解袋法,以CO(NH_2)_2为氮源、Na_2SO_4为硫源,设置氮、硫双因素三水平共9种处理,即对照(CK)、低氮(LN)、高氮(HN)、低硫(LS)、高硫(HS)、低氮低硫(LNLS)、高氮低硫(HNLS)、低氮高硫(LNHS)和高氮高硫(HNHS),研究氮、硫沉降对华西雨屏区常绿阔叶林凋落叶分解过程中纤维素降解的影响.结果显示,氮、硫沉降各处理的纤维素损失率在沉降第4个月时最大,损失30.7%-43.1%,在第8个月时最小,净累积6.8%-29.3%;LN和LNLS对纤维素酶活性和凋落叶纤维素损失率的影响不显著,LS显著提高了分解过程中凋落叶C/N值、纤维素酶活性和纤维素损失率,HN、HS、HNLS、LNHS和HNHS显著降低了纤维素酶活性和纤维素损失率;模拟氮、硫复合沉降对纤维素降解的交互作用显著.本研究表明,氮、硫沉降相互作用共同影响华西雨屏区常绿阔叶林凋落叶分解过程中纤维素的降解,进而可能影响该区域常绿阔叶林生态系统物质循环和能量流动.     

模拟根系分泌物碳输入对凋落叶分解中微生物群落动态的影响

为深入理解根系分泌物对森林凋落物分解的影响,通过20 d的室内培养实验,在土壤中添加4种不同浓度的人工模拟根系分泌物中活性有机碳复合物(每克土壤添加0、0.3、0.6和1.2 mg碳),研究活性有机碳输入对凋落叶分解和微生物群落的影响.结果显示,一定浓度模拟根系分泌物碳输入(每克土壤添加0.6、1.2 mg碳)可引起凋落叶表面微生物数量特别是真菌数量的相对增加,并且明显改变凋落叶分解过程中微生物群落的种类组成,激活一些快速生长的真菌,促进微生物代谢活力,使分解率提高了19.0%-26.2%.根系分泌物碳添加、取样时间及其二者的交互作用均对凋落叶表面β-葡萄糖苷酶和β-N-乙酰葡糖氨糖苷酶的活性产生显著影响,随着分解时间的推进,0.6 mg和1.2 mg碳添加处理能显著提高这两种酶的活性.根系分泌物碳添加对凋落叶表面古菌硝化功能基因amoA和细菌硝化功能基因amoA的数量均无显著影响,但在分解20 d取样,0.6 mg碳添加处理能明显提高固氮功能基因nifH和反硝化功能基因nosZ的数量.本研究表明一定浓度根系分泌物输入能够改变微生物群落组成与数量,并提高微生物胞外酶活性,加速凋落物分解,且激发效应的启动由底物添加的碳含量和活跃的微生物群落相互作用决定.(图5表4参36)     

模拟氮沉降对鄂西南亚高山湿地泥炭藓(Sphagnum)凋落物分解的影响

当前氮沉降对湿地泥炭藓凋落物分解的影响还存在很大争议,并且亚热带湿地泥炭藓分解对氮沉降的响应研究鲜见报道.采用分解袋法,在鄂西南地区开展模拟氮沉降对泥炭藓凋落物分解影响的实验.模拟氮浓度设置4个水平,分别为N0(0 g m~(-2) a~(-1))、N3(3 g m~(-2) a~(-1))、N6(6 g m~(-2) a~(-1))、N12(12 g m~(-2) a~(-1)),其中N0为对照(CK).野外分解3、6、9和12个月后,室内测定泥炭藓凋落物干重、灰分、总碳(C)、总氮(N)、C/N以及总酚含量,计算凋落物的质量残留率、总碳(C)残留率及总酚残留率.结果显示:(1)氮沉降对凋落物分解的影响取决于分解时间,且泥炭藓凋落物的分解主要发生在前6个月.分解12个月后,N3浓度的质量残留率较CK下降了11.91%,而N6、N12较CK分别增加了12.98%、10.43%.(2)氮沉降对凋落物灰分含量有一定影响,但是随分解时间的延长影响程度不同.凋落物的相对灰分含量和绝对灰分含量均随分解时间的增加呈显著增加趋势.(3)氮沉降对泥炭藓凋落物总碳(C)含量有显著的影响(P 0.05),分解时间对泥炭藓凋落物总碳(C)、总氮(N)及总酚含量存在显著影响(P0.05),且氮沉降对泥炭藓凋落物总碳(C)含量的影响程度取决于分解时间.分解12个月后,凋落物中总碳(C)含量和C/N均较初始值有所下降,总氮(N)含量和总酚含量则有所增加.(4)凋落物质量残留率、总碳(C)残留率与总酚残留率呈现出较强的线性正相关.可见,氮沉降对泥炭藓分解在短期内有一定影响,但并不是简单地促进或抑制作用.(图4表2参53)     

内生真菌对杉木凋落叶质量损失和养分含量的影响

为探讨内生真菌在凋落叶分解过程中的作用,将自杉木分离纯化的3株真菌青霉属(Penicillium)CG2 (A菌)、黄色镰刀菌(Fusarium culmorum)AY13(B菌)和踝节霉菌(Talaromyces)AJ14(C菌)作为分解菌株,以菌丝、灭菌发酵液以及单菌和混菌的方式添加到装有杉木凋落叶的盆钵中,同时设置未添加真菌的对照(CK)处理,研究杉木凋落叶在不同菌株调控下10 d、30 d、60 d、90 d以及120 d内的分解动态.结果显示,A菌液处理在120 d内凋落叶质量损失率最高,而AC菌丝处理60 d时与对照存在显著差异(P 0.05),比对照高23.97%. 60 d时凋落叶碳含量在A菌丝处理下与对照有显著差异(P 0.05),比对照低16.74%,而B菌丝处理90 d时含量最低,比对照低21.13%;大部分菌丝、菌液处理下氮含量较对照增加,其中A菌液处理下与对照有显著差异(P 0.05),比对照高17.05%;与氮元素相似,磷含量同样增加,A菌丝处理与对照有显著差异,比对照高46.67%;而钾含量在C菌液处理下比对照低28%,与对照存在显著差异(P 0.05);90 d时碳氮比在A菌丝和B菌丝处理下数值最低,分别比对照低25.54%和25.11%,且都与对照有显著差异(P 0.05),而A菌丝处理60 d时碳磷比最低,与对照有显著差异(P 0.05),比对照低43.05%.上述结果表明,3株内生真菌对杉木凋落叶质量损失率、养分含量的影响不同,A菌株影响明显,这对杉木菌肥的选育有参考价值.     

氮磷营养盐因子对缘管浒苔生长、叶绿素荧光特性和氮磷富集的影响

为探讨大型海藻缘管浒苔(Ulva linza)对氮、磷加富的生理响应及其机制,分析了氮、磷浓度变化对藻体相对生长速率(Rr.g),氮、磷富集,叶绿素(Chl)含量,类胡萝卜素(Car)含量,色素比值(Chl a/Chl b、Chl/Car)以及叶绿素荧光参数的影响.结果表明,在30μmol·L-1P浓度不变条件下,随着N浓度的增加,藻体P含量持续降低,而其Rr、g、N含量、Chl含量、Car含量、色素比值(Chl a/Chl b、Chl/Car)和叶绿素荧光参数均逐渐上升,N3处理(500μmol· L-1 N)缘管浒苔Rr.g和叶绿素荧光参数均达到最大值,N4处理(1 000 μmol·L-1)缘管浒苔Chl含量、Car含量和Chl a/Chl b比值均达到最大值.在500 μmol·L-1N浓度不变条件下,依次增加P浓度,缘管浒苔Rr,g没有显著差异,N含量没有显著变化,而P含量则呈明显上升趋势,其他指标变化幅度小.综上所述,与P相比,N的变化对缘管浒苔生长、光合色素和光合作用的影响更明显,在N浓度为500 μmol·L-1、P浓度为30 μmol ·L-1、N/P比值为16.67条件下,藻体生长最佳.当水体富营养化加剧时,缘管浒苔富集氮、磷的能力持续上升.     

模拟酸雨对南亚热带森林凋落物分解和土壤呼吸的影响

基于鼎湖山野外模拟酸雨长期实验平台,以原位分解实验探讨凋落物分解和土壤呼吸过程对酸雨胁迫的响应与适应机制。设置3个不同处理水平的模拟酸雨,即CK(pH=4.5的天然湖水)、T1(pH=3.5)和T2(pH=3.0)。选取鼎湖山针阔叶混交林试验地优势树种木荷(Schima superba)和锥(Castanopsis chinensis)叶凋落物,置于PVC分解环中进行原位分解实验,每月测定分解环的土壤呼吸速率。15个月(2019年9月—2021年1月)的实验结果显示,CK、T1和T2处理下的木荷和锥凋落物分解残留率分别为37.94%、40.63%、44.14%和21.92%、40.27%、48.72%;在分解早期(2019年9月—2020年4月),不同酸处理水平间没有表现出显著差异(P0.05),而在分解后期(2020年5月至2021年1月)CK和T2处理间差异显著(P0.05)。对照组(未覆盖凋落物的分解环)和覆盖木荷凋落物组中,模拟酸雨显著降低了年土壤呼吸通量(P0.05),但T1和T2处理间差异不显著(P0.05);覆盖锥凋落物组T2处理下的年土壤呼吸通量显著低于CK处理(P0.05),但CK和T1、T1和T2处理间差异不显著(P0.05)。结果表明,高强度的模拟酸雨(pH=3.0)抑制了木荷和锥叶凋落物的分解,但这种抑制作用只在凋落物分解的后期显现。模拟酸雨抑制了土壤呼吸,凋落物覆盖在一定程度上减缓了这种抑制作用,这种减缓效应与凋落物类型及酸雨强度有关。     

川西亚高山针叶林土壤有机层酶活性

凋落物分解在维持亚高山森林的"自肥"机制及生态系统结构和功能具有不可替代的作用。以川西亚高山森林的岷江冷杉(Abies faxoniana)和粗枝云杉(Picea aspoerata)针叶林土壤有机层的新鲜凋落物层(LL)、半分解层(FL)和腐殖质层(HL)凋落叶以及矿质土壤层土壤为对象,分别模拟凋落叶的不同分解阶段,研究凋落叶不同分解阶段与碳、氮、磷转化相关的酶活性特征。结果表明,两个树种土壤有机层凋落叶有机碳和纤维素含量以及C∶N以LL最高,木质素含量以FL最高。β-1,4-外切葡聚糖酶、β-葡聚糖苷酶和酸性磷酸酶活性随凋落叶分解程度的加深而降低,而多酚氧化酶活性则相反;过氧化物酶活性随凋落叶分解程度加深在云杉林呈降低趋势,在冷杉林则呈升高趋势。云杉林凋落叶的亮氨酸氨基肽酶、N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶活性随分解程度加深而先升高后降低,冷杉林的N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶活性随分解程度加深呈下降趋势。凋落叶层次和树种及其交互作用显著影响β-葡聚糖苷酶、过氧化物酶活性、多酚氧化酶、N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶和酸性磷酸酶活性,树种对β-1,4-外切葡聚糖酶和亮氨酸氨基肽酶活性影响不显著。β-1,4-外切葡聚糖酶、β-葡聚糖苷酶、过氧化物酶和酸性磷酸酶活性与木质素?N比值呈极显著负相关,亮氨酸氨基肽酶和N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶活性与碳含量呈极显著正相关。以上结果表明基质质量变化是影响川西亚高山森林针叶林凋落叶分解过程中酶活性变化的驱动力。     

林窗大小对马尾松和樟凋落叶质量损失的影响

林窗在人工林林分结构优化和调整上具有重要价值.为了解林窗面积对凋落物分解是否有显著影响以及哪种面积林窗下凋落物分解更快,以采伐形成的42年生的马尾松(Pinus massoniana)人工林7种不同大小的林窗(G1,100m~2;G2,225 m~2;G3,400 m~2;G4,6 25 m~2;G5,900 m~2;G6,1 225 m~2;G7,1 600 m~2)为研究对象,以林下为对照,采用凋落袋分解实验,探讨不同林窗面积对马尾松(Pinus massoniana)和樟(Cinnamomum camphora)凋落叶分解的影响.结果表明:1)林窗面积对凋落叶的分解具有显著(P0.05)影响,即Olson经典分解模型拟合凋落叶质量损失的分解系数k值比较,马尾松为G4G1CKG2G3G5G6G7,樟为G2G4G1CKG5G6G7G3.可见中型(G4:625 m~2)林窗下马尾松和樟的质量损失率高于其它林窗和林下.2)马尾松和樟凋落叶(每30天)质量损失速率都表现出先升高(0-90 d)后降低的趋势.分解一年后,两种凋落叶在3个孔径凋落袋内的质量损失率比较,马尾松为0.04 mm(35%)0.5 mm(43%)3 mm(51%),樟为0.04 mm(42%)0.5 mm(49%)3 mm(60%),两者的分解95%的平均时间分别为马尾松4.35年和樟3.60年.可见樟凋落叶比马尾松凋落叶分解得更快.综上,林窗面积对凋落物分解有显著影响,在马尾松低效林改造过程中,可利用中型林窗这一显著作用,引入乡土阔叶树种樟,加速马尾松人工林的物质循环,维持林分地力.     

季节性冻融期长白山森林溪流中凋落叶N、P的释放动态

冬季河床凋落叶作为寒冷区森林溪流的主要能量来源,其元素释放动态是土壤-水体营养元素流动的关键纽带,并可能受到凋落叶质量、底栖动物与季节性冻融过程的影响。为了解凋落叶在季节性冻融过程中的分解过程、元素动态及底栖动物在该过程中的作用,以长白山森林源头溪流河岸带代表性植物色木槭(Acer mono)和蒙古栎(Quecus mongolica)为研究对象,采用凋落叶分解袋的方法,分别研究了有无底栖动物定殖的(5 mm和0.3 mm孔径)凋落叶袋中凋落叶的分解动态及N、P元素的动态特征。结果表明:(1)低温条件下,色木槭仍维持较快的分解速率(0.015 2±0.003 0) d-1,蒙古栎维持中速分解速率(0.006 4±0.001 7) d-1;(2)底栖动物显著促进了凋落叶的质量损失(P0.05),其对色木槭凋落叶分解的贡献高于蒙古栎,表明底栖动物对凋落叶的摄食分解具有一定的选择性,其更倾向于选择分解快的高质量凋落叶;(3)冻融期分解过程中蒙古栎凋落叶N元素表现为富集-释放-释放,而色木槭凋落叶N元素在各个时期均表现为释放现象,2种凋落叶P释放动态一致;(4)底栖动物显著促进了凋落叶越冬分解过程中N、P元素的释放(P0.05);(5)从不同时期的失质量速率及元素释放率可见,底栖动物对凋落叶分解及元素释放动态的主要作用出现在冻结期。     

3个树种凋落叶水浸提液对三叶鬼针草生长及抗性生理的影响

入侵植物三叶鬼针草(Bidens pilosa)对农业生产、生物多样性和生态系统安全有极大的威胁,利用植物间的化感作用抑制有害植物生长或开发植物源除草剂,是减少化学除草剂对环境负面影响的良好措施。常见树种巨桉(Eucalyptus grandis)、香樟(Cinnamomum camphora)和核桃(Juglans regia)叶片所含次生代谢物质对植物和微生物具有较强的化感潜力,可能会在入侵草本植物的防治上起到重要作用。选用巨桉、香樟和核桃凋落叶,分别制成不同浓度水浸提液,结合培养皿萌发试验和盆栽试验,通过测定三叶鬼针草发芽率、发芽速度、幼苗植株鲜质量、抗氧化酶活性以及渗透调节物质含量,综合评价3个树种凋落叶浸提液的作用效果。巨桉和香樟凋落叶浸提液可显著抑制三叶鬼针草的发芽。三叶鬼针草地上部分鲜质量明显受到高浓度巨桉凋落叶浸提液的抑制,而香樟和核桃凋落叶浸提液的抑制作用微弱;3个树种凋落叶浸提液对三叶鬼针草过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性具有促进作用,而对其过氧化氢酶(CAT)活性具有抑制作用;巨桉凋落叶浸提液处理三叶鬼针草抗氧化酶系统表现出"钝化"响应,而其体内丙二醛(MDA)含量则显著增加;对巨桉和香樟凋落叶浸提液而言,三叶鬼针草可溶性蛋白和可溶性糖含量均随浸提液剂量的增加而升高,而在核桃凋落叶浸提液处理下则表现出低促高抑的效应。总体来看,3个树种凋落叶含有干扰三叶鬼针草生长的物质,但效应因树种和浸提液浓度而异。相比较而言,巨桉凋落叶浸提液的综合抑制作用最强,香樟次之,核桃最弱。     

川西亚高山/高山森林凋落物分解过程中土壤动物群落结构及其多样性动态

为进一步了解土壤动物对高寒森林凋落物分解的影响,于2011年11月至2012年10月在凋落物分解的不同时期即冻结前期、冻结期、融化期、生长季节初期、生长季节中期以及生长季节末期,采用凋落物分解袋法,研究了川西亚高山/高山森林代表性物种康定柳(Salix paraplesia)、方枝柏(Sabina saltuaria)、红桦(Betula albosinensis)和岷江冷杉(Abies faxoniana)凋落物中土壤动物的群落结构及其多样性动态.结果显示:(1)共捕获土壤动物7 082只,隶属2门9纲15目57科(类),不同物种凋落物中土壤动物捕获量差异显著,依次为岷江冷杉(36.01%)红桦(29.19%)康定柳(19.59%)方枝柏(15.21%).(2)冻融季节土壤动物捕获量显著小于生长季节,但仍占到总捕获量的17.69%.(3)凋落物分解的不同时期,土壤动物优势类群差异显著,但主要以弹尾目和甲螨亚目为主.(4)土壤动物功能类群以菌食性(64.17%)最多,其次是捕食性(23.89%),植食性(8.94%)次之,腐食性(3.00%)最少.(5)土壤动物多样性受温、湿度影响显著,其Shannon-Wiener多样性指数与水热条件变化趋于一致.这些结果表明凋落物质量及水热条件综合作用于川西亚高山/高山森林凋落物分解过程中土壤动物群落结构及其多样性.     

银丝竹3种颜色叶片光合特性研究

以1年生银丝竹(Bambusa multiplex cv.Silverstrip)盆栽苗为试验材料,测定并比较了银丝竹的全绿叶(Green Leaf,GL)、花叶(Striped Leaf,SL)和全白叶(White Leaf,WL)3种叶色的光合色素含量、光合-光响应曲线、气体交换参数、CO_2响应曲线,研究其3种不同颜色叶片与光合特性的关系,旨在了解银丝竹的光合生产力,为其种植管理提供理论基础和参考依据。结果表明,(1)银丝竹3种颜色叶片的叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)、类胡萝卜素(Car)、叶绿素a+b(Chl a+b)、叶绿素a/b(Chl a/b)以及叶绿素a+b/类胡萝卜素(Chl a+b/Car)6种光合色素含量均表现为全绿叶花叶全白叶,其中,Chl a、Chl b、Car、Chl a+b存在显著差异(P0.05),而Chl a/b以及Chl a+b/Car的差异不显著(P0.05)。(2)GL的初始量子效率(α)和最大净光合速率(Pn_(max))显著高于SL(P0.05),两者的暗呼吸速率(R_d)差异不显著(P0.05),SL的光饱和点(LSP)和光补偿点(LCP)均高于GL,但差异不显著(P0.05);GL的初始羧化效率(CE)、光合能力(A_(max))、CO_2饱和点(CSP)和光呼吸(R_p)均高于SL,而SL具有较高的CO_2补偿点(CCP)。(3)银丝竹不同颜色叶片的气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)都随着光合有效辐射(PAR)的增大而增加,表现为GLSLWL;胞间CO_2浓度(Ci)的变化趋势与之相反,表现为GLSLWL。无论是从光响应曲线还是CO_2响应曲线上看,全绿叶都具有更高的光合能力,这跟全绿叶叶绿素含量较高有关。研究发现花叶利用强光的能力比全绿叶片高,故在人工温室育苗中可通过提高光强培育更多的银丝竹花叶品种。     

三裂叶蟛蜞菊、蟛蜞菊及其杂交种对模拟极端高温的生理生态响应

天然杂交能够改变外来种对环境的适应性并提高外来种的入侵能力,甚至使其演变为入侵种。目前有研究发现,入侵植物三裂叶蟛蜞菊(Wedelia trilobata)与其本地同属近缘种蟛蜞菊(Wedelia chinensis)发生了杂交。为进一步探讨该杂交种在极端高温下的入侵潜力和扩散趋势,本研究从植物的生长、光合气体交换和叶绿素荧光特性3个方面对3种蟛蜞菊属植物在模拟极端高温(40/35℃处理28 d)下的生态适应性进行了比较。主要结果如下,(1)入侵种三裂叶蟛蜞菊对高温的耐受性最强,经高温处理后其净光合速率(P_n)、最大光化学效率(F_v/F_m)分别下降了52.23%和23.09%,其生物量(0.43 g?ind~(-1))显著高于本地蟛蜞菊(0.20 g?ind~(-1))。(2)本地蟛蜞菊对高温最为敏感,处理7 d后即表现出生长受到抑制,高温处理后P_n和F_v/F_m的降幅最大,分别为84.09%和68.05%。(3)杂交种对高温有一定的耐受性,处理14 d后开始表现出生长受到抑制,经高温处理后P_n和F_v/F_m分别下降74.43%和52.90%,其生物量(0.38 g?ind~(-1))介于入侵种三裂叶蟛蜞菊和本地种蟛蜞菊之间。以上结果表明,杂交种对高温的耐受能力介于两亲本之间。由于杂交种对高温的耐受性强于本地种,在未来极端暖事件频发的背景之下,杂交种的扩散可能会对本地蟛蜞菊种群的生存构成进一步的威胁,应当引起关注。     

岷江上游高山森林冬季河流中凋落叶碳、氮和磷元素动态特征

高山森林河流中凋落叶元素释放动态不仅是生态系统物质循环和能量流动的重要组成部分,而且是森林养分流失的主要过程,并可能与冬季雪被和冻融导致的水环境变化密切相关.以岷江上游高山森林4种代表性植物康定柳(Salix paraplesia)、高山杜鹃(Rhododendron lapponicum)、方枝柏(Sabina saltuaria)和四川红杉(Larix mastersiana)凋落叶为对象,采用凋落叶分解袋法,研究冬季不同冻融时期(冻结初期、冻结期、融化期)河流中凋落叶碳(C)、氮(N)和磷(P)元素动态特征.康定柳、方枝柏和四川红杉凋落叶C(14.6%-47.7%)、N(22.3%-58.5%)和P(4.8%-20.5%)元素在整个冬季均表现为明显的释放现象,而高山杜鹃凋落叶C(-7.3%)和N(-62.7%)表现为明显的负释放(富集)现象,P(0.7%)表现为微量的释放现象.整体而言,凋落叶分解过程中C、N和P元素在冬季的冻结初期、冻结期和融化期整体表现为释放—富集—释放的模式,但康定柳和方枝柏凋落叶N表现为富集—富集—释放模式,方枝柏凋落叶P表现为释放—富集—富集模式.同时,凋落叶C、N和P元素的释放率受河流水温、p H、电导率和C、N、P营养元素等水体环境因子的显著影响.这些结果表明高山森林河流水环境特征显著影响了凋落叶分解过程中元素动态及其相关的物质循环过程,但影响程度受到凋落叶种类和基质质量的控制.     

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)