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2.森林转换对不同土层土壤碳氮含量及储量的影响
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李若南 楚海燕 李一清 郑永 张文强 郑蔚 陈红英 杨柳明 李靖雯
摘要:森林转换是影响森林碳氮储量的重要因素。研究森林转换对土壤碳氮的影响,对明确生态系统碳氮循环动态具有重要意义。本文对由中亚热带常绿阔叶天然林转换而成的阔叶天然次生林(BL)与杉木人工林(CF)不同土层的有机碳(SOC)、氮含量(TN)以及储量进行研究,探讨森林转换对地下土壤碳氮储量的影响及其影响因素。结果表明:(1)相同土层,阔叶天然次生林的SOC含量、TN含量高于杉木人工林,分别在0-40 cm各土层与0-20 cm各土层之间均具有显著性,相同森林类型下SOC含量与TN含量垂直拟合关系均以幂函数拟合效果最好,R2均达到0.9以上,可以为当地碳氮含量估算提供依据,土壤碳氮比(C/N)均随土层深度增加而下降。(2)森林转换后0-100 cm碳氮储量(SCM、SNM)阔叶天然次生林高于杉木人工林。土壤活性碳氮在两种林分的差异主要集中在0-10cm,且阔叶天然次生林显著高于杉木人工林。(3)相关分析显示土壤SOC、 TN含量与土壤容重呈显著负相关,与C/N之间呈极显著正相关(P<0.01),土壤SOC、TN、SCM与土壤DOC、DON、MBC、MBN呈极显著正相关关系(P<0.01)。研究表明:森林土壤碳汇潜力主要集中在0-10 cm土层,天然林转换为杉木人工林后,土壤微生物生物量和可溶性有机质含量降低,导致森林碳氮汇潜力下降,因此要加大对天然林的保护。
11.短期增温对亚热带杉木幼林碳氮同位素组成的影响
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吕春平 张秋芳 郝亚群 陈岳民 杨玉盛
摘要:植被对陆地生态系统组成有重大意义,是大气、水分和土壤等要素相互作用的桥梁。目前全球气候变暖是一个必然趋势。水分和氮素被认为是植物生长的必须要素,但气候变暖对亚热带植物水分利用效率和氮饱和程度的影响鲜有报道。因此,本文模拟气候变暖,用同位素手段揭示亚热带杉木幼苗水分利用效率和氮饱和状态对气候变暖的响应。方法:本文选址福建省三明市森林生态系统与全球变化研究站,布设发热电缆对土壤进行增温,设置对照(CT)和增温(W)两种实验小区。分别采集不同处理杉木叶片和0-10 cm表层土壤,测定植物-土壤碳、氮稳定同位素,以及碳、氮含量。结果显示:增温处理叶片δ15N值(0.40‰)相比较对照处理(-2.79‰)显著增加了3.19‰;但增温后叶片氮含量只是略有上升,与对照相比无显著差异;增温后,表层土壤δ15N值显著上升,叶片15N的富集指数相比较对照处理与0更接近;增温与对照处理叶片δ13C值分别为-29.35‰和-29.08‰,无显著差异;叶片δ13C与δ15N之间存在显著正相关关系。综上所述,温度是中亚热带地区氮循环的一个重要影响因素,增温促使杉木叶片和表层土壤δ15N值显著提高,全球变暖促使杉木幼林趋于氮饱和,碳代谢与氮代谢相辅相成。
12.酚酸环境中杨树细根解剖特征对铵硝比的响应
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高明宇 王延平 王华田
摘要:土壤环境对林木细根生长具有重要影响。本研究通过设计不同酚酸水平(0X 、0.5X、1.0X, X为田间土壤酚酸含量),以及不同氮素铵硝比(1:3、1:7、1:14),探究土壤中酚酸累积和无机氮素对欧美杨107细根解剖特征的影响。结果表明:(1)杨树不同根序细根解剖结构存在显著差异;高级根序细根横剖面直径、维管束直径和维根比均显著增大。(2)酚酸环境中,杨树1-2级细根剖面直径显著减小,但3级以上细根横剖面直径受酚酸抑制作用显著减小,说明酚酸对根系生长的抑制主要体现在低根序细根。在无酚酸环境中,铵硝比为1:3时1-3级细根横剖面直径最大,4-5级细根剖面直径最小;酚酸环境细根剖面直径受铵硝比的影响呈现出与无酚酸环境基本一致规律。(3)酚酸抑制细根皮层的发育;在酚酸环境中,铵硝比1:7时杨树1-2级细根皮层厚度均显著小于铵硝比1:3和1:14,说明任一氮素形态含量占比较高时均会促进细根皮层发育。上述结果说明,酚酸和铵硝比对细根形态构建具有相反作用,杨树人工林根际土壤酚酸的累积将显著抑制低级细根的形态构建,并可能对其吸收作用产生影响;而增加土壤中硝态氮的比例可在一定程度上拮抗酚酸的累积效应。
15.酚酸和铵硝比对杨树幼苗生长的影响
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朱婉芮 王延平 王华田
摘要:氮素形态与林木生长的关系研究较少,针对酚酸环境中土壤氮素铵硝比如何影响林木生物量分配及细根生长尚不明确。本研究通过模拟杨树人工林根际土壤酚酸环境,探究欧美杨107(Populus × euramericana \'Neva\')幼苗根茎叶生物量分配对不同氮素形态的响应,并基于根序视角探讨细根形态及碳氮含量对铵硝比变化的响应规律,以期为深入研究根土界面性质与树木生长关系奠定理论基础。研究结果表明:(1)不同铵硝比处理导致杨树幼苗根系生物量差异显著(P < 0.05); 酚酸有减少杨树幼苗生物量的趋势,但未达到显著水平,且未改变杨树地上地下生物量分配格局。(2)不同铵硝比处理导致细根直径、细根干重、比根长差异显著(P < 0.05),铵硝比1:3时细根干质量显著增加 (p < 0.05);铵硝比1:7时显著抑制4-5级细根直径生长但比根长增加。酚酸和氮素显著影响了细根直径(P=0.012)、根干重(P=0.011)及比根长(P=0.008),两者的交互效应对细根形态建成具有决定性影响。(3) 酚酸和铵硝比处理对杨树对4-5级细根碳氮含量具有显著影响。铵硝比1:14时,酚酸显著提高了4-5级细根碳含量。酚酸和氮素对细根氮含量和碳氮比具有显著交互效应。(4) 主成分分析表明,不同根序细根形态特征及碳氮养分含量间存在显著差异。4个主成分可解释所有变异80.8%的信息量,根序在第1主成分中具有较大载荷值(0.892),酚酸在第2主成分中具有较大载荷(0.768),氮素在第4主成分中具有较大载荷量(0.944)。上述结果说明,氮素形态显著影响杨树生物量分配,酚酸和铵硝比对细根形态构建及碳氮养分含量分配具有显著影响。因此,施肥时合理配比无机氮素对提高杨树人工林生产力具有实践指导意义。
17.日本菟丝子及其寄主黄素梅对苦楝树乙醇提取物的生理响应
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张启尧 杨士芮 杨振德 玉舒中 杨平 覃国铭
摘要:为选择安全、有效的菟丝子植物源防治物质提供理论依据,以日本菟丝子(Cuscuta japonica)和黄素梅(Duranta repens cv.)为材料,通过利用不同浓度的苦楝树皮和苦楝果的乙醇提取物对日本菟丝子(Cuscuta japonica)及其寄主黄素梅(Duranta repens cv.)进行处理,研究日本菟丝子及其寄主黄素梅对苦楝树皮乙醇提取物的生理响应。结果表明:苦楝乙醇提取物在低浓度(10g L-1)时对菟丝子及其寄主黄素梅生长无明显伤害作用。高浓度(40g L-1)苦楝树皮乙醇提取物处理菟丝子30d后,菟丝子茎大面积萎蔫枯死,而其寄主黄素梅能逐渐恢复正常生长,对宿主相对安全。高浓度苦楝树皮乙醇提取物处理下日本菟丝子可溶性糖含量升高,可溶性蛋白含量降低;相反,苦楝树皮乙醇提取物降低黄素梅叶片可溶性糖含量,提高可溶性蛋白含量。苦楝树皮乙醇提取物处理显著提高黄素梅幼苗叶绿素含量和净光合速率。苦楝树皮乙醇提取物处理7d后菟丝子体内超氧化物歧化酶(superoxidase dismutase,SOD)和过氧化物酶(peroxidase,POD)活性显著低于对照;过氧化氢酶(catalase,CAT)活性虽然在低浓度处理下显著高于对照,但高浓度处理下CAT 活性与对照持平。相反,寄主植物黄素梅幼苗经过苦楝树皮乙醇提取物处理7d后SOD、POD和CAT三种保护酶活性均衡地显著升高,且均显著高于对照(P<0.05),说明寄主植物黄素梅幼苗具有较强的清除体内产生的超氧阴离子自由基能力,保护自身免遭苦楝树皮乙醇提取物的伤害。
20.胶孢炭疽菌CgRhoA基因的克隆与功能分析
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徐鑫 王永林 梁英梅 田呈明
摘要:我国是世界上杨树人工林面积最大的国家,在杨树的生长周期过程中,一直遭受多种病虫害侵染。由胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides)引起的杨树炭疽病便是其病害之一,在河南、河北、宁夏、尤其在北京地区发生普遍且严重。尽管对杨树炭疽病的发生与防治已经开展了很多研究,但是始终未得到有效的控制。病原菌胶孢炭疽菌侵染机制复杂,期间涉及一系列庞大而又繁琐的基因调控网络,因此开展以分子技术为手段的功能基因组学研究对于分析病原菌生长发育过程十分重要。据报道,在真菌中,小G蛋白Rho家族基因主要功能与细胞形态学相关,具体来说它们共同控制着真菌的各种生长发育过程,比如无性生殖,细胞极性的建立,分化过程等等。为了明确胶孢炭疽菌中Rho家族相关基因的功能,本研究鉴定了Rho家族的CgRhoA基因,并采用PEG介导真菌遗传转化方法,筛选得到两个CgRhoA沉默突变体,开展了相关基因功能研究工作。研究表明:在一定浓度过氧化氢的胁迫下,突变体受到的生长抑制更强烈。通过杨树叶片接种,观察到突变体侵染能力大大下降。此外,通过该基因启动子连接GFP发现,在孢子萌发过程中,该基因始终分布在细胞质中,并没有特殊分布。