亚热带土壤氮素反硝化气态产物研究

亚热带可变电荷土壤化学性质与温带地区恒电荷土壤有诸多不同特点,使得反硝化具有一些与温带土壤不同的特性,进一步深入研究亚热带土壤反硝化气体产物的组成比例、主要影响因素和机理,将有助于加深对亚热带环境条件下土壤N循环的理解和认识,以及为正确评价亚热带土壤反硝化环境效应提高科学依据。因此,就亚热带土壤厌氧培养条件下反硝化的气态产物问题进行了探讨。土样采自江西典型亚热带红壤地区,在加入K15NO3（10 atom%15N,加入N量为200 mg·kg-1）条件下进行了7 d 30℃、密闭、淹水、充N2的严格厌氧培养试验。试验结果表明：随培养时间推移,15N回收率逐渐下降,土壤总残留的15NO3-质量分数和回收率之间存在显著正相关关系（p〈0.001）,表明反硝化作用越弱的土样回收率越高。总气态氮损失率的估计值和实测值都随培养时间延长呈上升趋势,两者之间存在显著正相关性（p〈0.001）。根据稳定性同位素15N示踪试验结果初步估计,厌氧培养7 d内反硝化作用产生的气态产物中N2O占总气态氮损失的17.1%,N2占8.7%,估计NO可能是主要的反硝化产物之一。以未能回收的氮计算,NO约占总气态氮损失的67.5%~78.6%,平均为74.1%。反硝化气态产物中NO和N2O总量占总气态氮损失的91.3%。NO、N2O和N2分别占总施入氮量的18.6%、4.4%、2.0%。因此,亚热带土壤氮素反硝化过程中主要气态产物可能为NO和N2O,而非对环境无害的N2。     

庐山若干常绿树种对冬季低温的生理生化响应

为了探讨引种的珍贵树种对庐山冬季低温环境的适应性,以庐山植物园引种栽培的6种常绿园林树种即乐东拟单性木兰(Parakmeria Latungensis)、红花木莲(Manglietia insignis)、桂南木莲(Manglietia chingii)、四川含笑(Michelia szechuanica)、深山含笑(Michelia maudiae)和广玉兰(Magnolia grandiflora)为研究对象,以庐山乡土树种云锦杜鹃(Rhododendron fortunei)为对照,采集冬季不同时期的鲜叶样品,分析了7个树种叶片4个主要生理生化指标随气温变化而变化的特征,研究低温环境对这些树种生理生化过程的影响。结果表明:1)在冬季,大部分树种的可溶性糖含量呈现出与气温变化相反的趋势即先上升后下降,只有深山含笑在1月份,比上年12月份下降了7.54%,其他树种增加幅度处于11.56%~34.49%之间,而乐东拟单性木兰和广玉兰的可溶性糖含量呈现不断上升趋势。2)除桂南木莲和广玉兰外,可反映植物耐寒程度的丙二醛含量呈现不断上升的趋势,从上年12月份到当年1月份,上升幅度较大的有红花木莲、深山含笑和四川含笑,而从1月份到3月份,增加幅度较大的为广玉兰、桂南木莲、深山含笑和云锦杜鹃等树种。3)乐东拟单性木兰和深山含笑呈逐渐增加的趋势,而大部分树种的SOD活性都呈现与气温相似的变化趋势即先下降后上升的趋势;除了广玉兰的POD活性先上升后下降,其他树种则不断上升,但不同树种POD活性大小及变化幅度不尽相同,POD活性最高且变异性最大的是乐东拟单性木兰。4)单因素方差分析表明,可溶性糖含量和POD活性在不同温度下和不同树种间存在显著差异,丙二醛含量和SOD活性只在不同温度下存在显著差异,树种之间差异不明显。通过分析4个表征植物耐寒性的生化指标,显示出可溶性糖含量能够较客观地反映植物随着气温变化所发生的生理生化变化,可作为本地区植物耐寒性的一个重要指标。由于不同树种适应低温环境的生理生化机制存在差异,在选择表征植物耐寒性的生化指标时,应综合分析。     

湿润亚热带森林锰、铜、锌随降雨分配的迁移动态特征

为探究森林生态系统中重金属随降雨分配迁移的特征,连续观测两年降雨,对比分析Mn、Cu、Zn在穿透雨、树干茎流、地表径流中浓度、输出量、变异情况的差异,并讨论了重金属迁移规律的产生机制.结果表明,林型对雨水的再分配有较大影响.米槠次生林树干茎流水量极显著大于杉木人工成熟林,故前者树干茎流的重金属浓度低于后者;对于林内雨,穿透雨中重金属浓度在米槠次生林（阔叶林）更高,树干茎流中重金属浓度则在杉木人工成熟林（针叶林）更高.整体而言,林内雨的重金属浓度在旱季高于雨季,表现出明显的季节变化;林型对地表径流的影响较复杂,体现在植被类型、林龄、土壤理化性质等方面.本研究中,Mn随地表径流的输出量在米槠次生林显著大于其它3种林型;Zn在较大林龄的米槠次生林和杉木人工成熟林有更大的输出量;降雨分配过程中3种元素的浓度变异情况有所不同,表现为Mn变异最大,Zn次之,Cu最稳定.本研究结果对进一步了解森林生态系统中重金属的迁移特征提供了依据.     

圆柏属常绿木本植物δ^13C值的季节变化与抗冷冻性的关系

以祁连圆柏Sabina przewalskii和圆柏Sabina chinensis为材料,研究了圆柏属植物的抗冷冻性与针叶δ^13C值季节变化的关系。结果表明,两种圆柏属植物的δ^13C值均随温度的降低而减小并在整个冬季维持较低水平。表明圆柏属植物为了抵抗低温的伤害,加强了自身能量物质的消耗,即呼吸作用增强,导致植物体内的δ值偏向更负。在整个测定期中,祁连圆柏的δ^13C值都显著高于圆柏的δ^13C值,表明在低温胁迫过程中,圆柏为适应低温、提高其抗冷冻能力所消耗自身能量物质的量远高于祁连圆柏。这与祁连圆柏具有较强的抗冷冻适应性策略一致。此外,两种圆柏属植物碳同位素组成与月均温度表现出极显著的线性相关性,并且与脯氨酸（Pro）质量分数、针叶相对含水量（RWC）也都表现出极显著的线性相关性。因此,碳同位素组成可以作为鉴定圆柏属植物抗冷冻性的又一重要指标。     

武夷山自然保护区常绿阔叶林优势种对土壤呼吸的影响

为揭示森林土壤呼吸异质性的影响因素,以武夷山自然保护区常绿阔叶林优势种甜槠(Castanopsis eyrei)、细叶青冈(Cyclobalanopsis tenuifolia)、米槠(Castanopsis carlesii)为研究对象,采用LI-8100碳通量系统测定土壤呼吸速率及其影响因子土壤温度、土壤含水量值,...     

亚热带坡地森林生态恢复演替及树种选择的研究

笔者从亚热带坡地森林生态恢复的模式及配置、亚热带坡地森林恢复的优良乡土树种及先锋树种选择等方面阐述了亚热带坡地森林生态恢复的研究进展及其在中国亚热带的实践,在此基础上对亚热带坡地森林生态恢复的继续研究提出了几点看法和展望。     

岭南亚热带森林冠层大气挥发性有机物污染特征及区域人为源的影响

大气中挥发性有机物(VOC)对空气质量、气候变化和人体健康均有重要影响。我国南方亚热带森林地区大气VOC浓度易受区域人为源排放影响。为定量探究其影响,于2019年8—9月在鼎湖山和车八岭自然保护区森林站点,通过无人机机载设备采集并分析了午后和晚上林冠层上方不同垂直高度的大气VOC和臭氧浓度,结合WRF-GC模型模拟和情景分析定量评价了区域人为源排放对林区大气环境的影响。结果表明：林区大气植物源VOC(BVOC)浓度低,人为源VOC(AVOC)浓度相对较高;车八岭AVOC浓度低于鼎湖山,BVOC浓度则高于鼎湖山,受区域人为源排放的影响较鼎湖山小;[甲基丙烯醛（MACR）+甲基乙烯基酮（MVK）]/异戊二烯比值高,说明2个站点BVOC大气转化均较快;2个站点不同采样高度上AVOC物种浓度差异均不显著,车八岭BVOC物种浓度差异也不显著,但鼎湖山异戊二烯和α-蒎烯在25和100 m处浓度差别较大,垂直湍流扩散可解释这一差异。此外,WRF-GC模型对鼎湖山林区大气污染物地表浓度的模拟效果较好。在关闭区域人为源情景下,鼎湖山异戊二烯日均模拟浓度增加4倍,臭氧浓度降低3倍,说明我国南部亚热带森林大...     

南京紫金山马尾松树轮δ13C对气候变化响应敏感性的研究

树木年轮宽度指标在气候重建中发挥了重要的作用,可是在温暖湿润的地区,利用树木年轮宽度重建古气候遇到了困难。因此寻找其他代用指标就成为一项急迫而重要的任务。一些研究发现,树轮稳定碳同位素可以发挥重要的作用。但是,是否所有的树种的树轮碳同位素对气候的响应都同样的敏感,还需要通过大量的研究分析工作来验证。为了了解温暖湿润的亚热带季风区马尾松树轮δ13C对气候响应的敏感性,选取了南京紫金山的两个马尾松树盘,进行了树轮δ13C的分析,建立了1939~2002和1955~2002年两个树轮δ13C变化序列。与降水、温度、相对湿度、光照时数、风速等气候指标进行了相关分析。结果表明：（1）马尾松树轮δ13C对于气候的响应是敏感的,可以作为气候变化的代用指标;（2）坡向对于马尾松树轮δ13C对气候的响应敏感性也有一定的影响,树轮δ13C平均值西南坡比东南坡高,西南坡比东南坡对月平均最低和最高温度的响应更敏感;（3）紫金山马尾松树轮δ13C与该地区生长季（尤其是夏、秋季）的月平均气温、月平均最高气温和日照时数呈正相关,而与月平均最低气温、降水量、空气相对湿度呈负相关     

模拟酸雨对毛竹阔叶林过渡带土壤真菌结构及其多样性的影响

为探究酸雨对毛竹扩张形成的竹阔混交林土壤真菌群落的影响程度,于2017～2018年在浙江省杭州临安天目山国家级自然保护区开展酸雨模拟实验,选取T1(pH=4.0)和T2(pH=2.5)两个模拟酸雨梯度,并以CK(pH=5.5)对照,利用Illumina MiSeq高通量测序技术,分析不同强度酸雨胁迫下,土壤真菌群落多样性变化及影响因素.结果表明与对照相比,T1处理显著提高了真菌群落的OTU数量、Chao1指数和Ace指数(P0.05).竹阔混交林土壤主要由13个门类群的菌群组成,优势菌群包括子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、被孢霉门(Mortierellomycota)和毛霉门(Mucoromycota).主坐标(PCoA)分析和相似性检验结果表明模拟酸雨改变了土壤真菌结构.Bifiguratu属、Geminibasidium属、Purpureocillium属和Oidiodendron属相对丰度变化显著,可作为酸雨胁迫下土壤真菌群落结构变化的指示种.冗余分析(RDA)和相关性分析表明,土壤pH和全氮对土壤真菌群落结构影响显著(P0.05).综上所述,酸雨提高了真菌群落多样性指数,改变土壤真菌群落结构.该研究结果有助于了解森林生态系统中的真菌群落,以及土壤真菌作为影响因子在预测环境变异中的作用.