竹林扩张符合外来物种入侵范式吗?——从养分循环角度初探

凋落物分解是生态系统中碳和养分循环的基础,有关植物入侵对凋落物分解的影响通常通过叶片凋落物性状差异来预测,并且普遍认为外来入侵植物分解更快,并籍以促进入侵地养分循环从而有利于其进一步入侵。然而,植物入侵还可能影响分解者的活性或改变分解者的功能多样性,从而改变凋落物分解,其机制尚不清楚;而且在不同的气候条件下其影响可能会有所不同。毛竹由于其克隆生长的特性,在缺乏管理的情况下往往会向邻近森林群落扩张,其对生态系统的负面影响近年来广受诟病。不过,其对生态系统影响是否符合外来入侵植物生态范式仍值得商榷。本研究在全国范围内存在毛竹扩张的7个地区建立84个观测样地,通过在受侵和未受侵群落开展凋落物分解实验研究,同时考虑了土壤分解者功能群的贡献及凋落物混合效应。研究结果表明,随着土壤分解者功能群多样性的增加,尤其是大型土壤动物的存在,凋落物碳和氮的循环以及分解的气候敏感性均相应增加,但分解者的氮利用效率降低。凋落物混合效应加速其分解(9.5%)和氮素循环(28.9%),但不依赖于分解者功能多样性。相反,被毛竹入侵的样地分解速度减缓,分解者氮利用效率降低,但在排除了大型土壤动物的作用后,这种负效应则被逆转,毛竹入侵降低了分解者尤其是大型土壤动物的气候敏感性。上述结果表明,分解者的功能多样性能够调节并在很大程度上决定凋落物分解受植物入侵的影响。同时,上述现象不完全符合外来入侵物种的"养分促进"假说,意味着毛竹扩张从凋落物分解层面或许难以像外来入侵物种那样形成正反馈。在当前和未来气候条件下,将分解者功能群(尤其是大型土壤动物)及其与凋落物性状的交互效应纳入相关模型,与以往基于植物功能性状的框架相比,有利于更加可靠的预测植物入侵对生态系统功能的改变。     

封育年限对毛竹林凋落物和土壤持水效能的影响

  目的  探讨自然封育对毛竹Phllostachys edulis林凋落物和土壤持水效能的影响，为评价不同类型毛竹林水源涵养功能提供科学依据。  方法  以空间代替时间的方法，以浙江省杭州市余杭区不同封育年限(10、20、30 a)和常规经营(对照)的毛竹林为对象，研究不同封育年限对毛竹林凋落物层和土壤层持水性能的影响。  结果  自然封育提高了毛竹林凋落物的持水能力，与对照相比，毛竹林凋落物储量、最大持水量、有效拦蓄量分别增加了85.7%~300.7%，92.0%~402.8%，87.7%~377.6%(P＜0.05)。自然封育后毛竹林土壤的非毛管孔隙度显著增大(P＜0.05)，表层(0~30 cm)土壤容重显著降低(P＜0.05)，毛竹林土壤非毛管持水量显著增加(P＜0.05)；自然封育20 a后表层(0~30 cm)土壤最大持水量比常规经营显著提高了18.1%~33.2%(P＜0.05)。  结论  自然封育能显著提高凋落物的持水能力和表层土壤的持水效能，且随着封育年限的延长水源涵养功能增强。图4表4参25     

微生物群落构建对杉木凋落叶分解及其酶活性的影响

为了分析不同微生物群落构建对于凋落物分解及其相应酶活性的影响，选取从杉木叶分离获得的内生真菌与腐生真菌共同构建五种不同的群落（室内实验）。结果表明：在凋落物分解3个月后，5组群落中，Ao+A群落引起的失重率最为显著，在其分解过程中Af+A群落对于C1酶活影响最为突出；在凋落物分解6个月后，Af+A群落对于凋落物失重率的影响最显著，在凋落物分解过程中Mr+A群落与Lp+A群落分别对过氧化物酶及漆酶酶活性影响最明显。总得来说，微生物群落构建对凋落物分解过程产生了重要影响。     

氮添加对大果木姜子凋落叶分解及养分释放的影响

  目的  研究不同施氮水平对大果木姜子Cinnamomum migao凋落叶养分分解的影响。  方法  于2017年1月，以药用植物大果木姜子人工林凋落叶为研究对象，将凋落叶清洗风干后装入分解袋中，每袋10.00 g。试验期间放置在不同施氮处理[对照(ck，0 g·m?2·a?1)、N₁(5 g·m?2·a?1)、N₂(15 g·m?2·a?1)、N₃(30 g·m?2·a?1)]样地中，每处理3个重复，分别于试验的3、5、7、9、11月采集凋落叶样品，测定凋落叶质量及养分质量分数的变化，分析氮沉降对大果木姜子凋落叶养分释放动态影响。  结果  凋落叶分解试验结束时，各施氮组凋落叶质量损失率整体小于ck，凋落叶残留率整体大于ck，且N₂与ck差异不显著，N₂、N₃差异显著(P＜0.05)，ck、N₁、N₂、N₃凋落叶分解95%时所需的时间分别为2.973、3.626、3.285、3.671 a；各处理凋落叶碳质量分数总体均呈下降趋势，全氮质量分数整体上均呈先增加后降低的趋势，全磷与全钾质量分数变化趋势相似，为分解初期下降，之后整体上升，最后趋于平稳；各处理凋落叶碳、全磷、全钾残留率总体呈降低趋势，全氮残留率整体上呈先上升后下降趋势。其中分解各时段各施氮处理碳残留率均显著高于ck (P＜0.05)；随着时间推移，ck处理氮的残留率呈先上升后下降趋势，各施氮处理的氮残留率整体上呈先上升后下降趋势；整个分解过程中各施氮组碳氮比均小于ck，且分解前期与ck表现出显著差异(P＜0.05)。  结论  添加氮不利于大果木姜子凋落叶的分解及养分的释放，且施氮越多抑制分解作用更显著。图4表1参33     

茶树凋落叶浸提液对菘蓝生理生化的化感效应

为研究茶树凋落叶浸提液对菘蓝生长与生理生化的化感效应,以模拟自然条件下雨雾淋溶方式,采用不同浓度的茶树凋落叶浸提液(CK:0 mg·mL^-1、T1:6.25 mg·mL^-1、T2:12.5 mg·mL^-1、T3:25 mg·mL^-1 和T4:50 mg·mL^-1)处理菘蓝,测定其生长、抗氧化酶活性及其基因表达量、细胞膜损伤率以及丙二醛(MDA)、过氧化氢(H₂O₂)、渗透调节物质和次生代谢物含量的变化。结果表明,茶树凋落叶浸提液对菘蓝生长表现出“低促高抑”的浓度效应,与CK相比,T1对菘蓝生长具有一定的促进作用,而浸提液浓度超过菘蓝的耐受阈值时,会对其生长产生不利的影响。随着浸提液浓度的升高,可溶性糖和可溶性蛋白含量呈先上升后下降的趋势,而脯氨酸含量则持续增加。与CK相比,T1的MDA含量、细胞膜损伤率和H₂O含量差异不显著,而T3、T4则显著升高。茶树凋落叶浸提液对抗氧化酶活性及其基因表达有不同的影响,T1的过氧化物酶(POD)与抗坏血酸氧化物酶(APX)活性最高,T2的过氧化氢酶(CAT)活性最高,而T3、T4的4种抗氧化酶活性均显著低于CK。T1的Pod、Cat、Apx基因表达量最高,而T4则抑制了抗氧化酶基因的表达。此外,POD活性与其基因表达量呈显著正相关,而超氧化物歧化酶(SOD)、CAT和APX活性与其基因表达量的相关性不显著。不同浓度的茶树凋落叶浸提液对于菘蓝次生代谢物质积累的影响存在显著差异,低浓度茶树凋落叶浸提液对菘蓝生长、靛蓝和靛玉红含量积累有促进作用,而高浓度茶树凋落叶浸提液对总黄酮含量积累有一定的促进作用。本研究结果可为幼龄茶园中茶树-菘蓝复合种植提供理论参考。     

滇东北4种典型筇竹林凋落物的持水性

以滇东北4种典型筇竹林为研究对象，对比分析不同类型筇竹林凋落物储量及持水性能，从而为滇东北筇竹林生态可持续经营提供理论依据和实践指导。研究结果表明，凋落物储量为人工筇竹-黄皮树混交林（7.61 t/hm²） > 天然筇竹-人工黄皮树混交林（6.61 t/hm²） > 天然筇竹-人工厚朴混交林（5.73 t/hm²） > 天然筇竹纯林（5.23 t/hm²）。凋落物最大持水量为天然筇竹-人工厚朴混交林（3.45 t/hm²） > 人工筇竹-黄皮树混交林（3.22 t/hm²） > 天然筇竹-人工黄皮树混交林（2.89 t/hm²） > 天然筇竹纯林（2.69 t/hm²）。4种类型筇竹林凋落物吸水速率均随着浸泡时间延长而逐渐趋于一致，筇竹混交林凋落物吸水速率高于筇竹纯林。凋落物的总有效拦蓄量为人工筇竹-黄皮树混交林（9.74 t/hm²） > 天然筇竹-人工厚朴混交林（8.95 t/hm²） > 天然筇竹-人工黄皮树混交林（7.73 t/hm²） > 天然筇竹纯林（6.23 t/hm²）。     

阔叶树对红皮云杉人工林土壤营养状况的改善作用

目的研究红皮云杉人工林培育过程中林分地力的变化状况以及阔叶树对红皮云杉人工林土壤营养的改善作用，为红皮云杉人工林的培育筛选适宜的混交树种和施肥营养元素。方法在红皮云杉人工林和天然林中采集树叶、凋落物和土壤样品，实验室内使用碳氮分析仪测定样品C含量，凯氏定氮仪测定叶片和凋落物的N含量，连续流动分析仪测定土壤的N含量，硫酸?高氯酸消化?钼锑抗比色法测定样品P含量。结果（1）4种红皮云杉人工林间土壤的C、N、P含量差异显著，3种混交林均大于纯林，其中红皮云杉胡桃楸混交林C、N、P含量最大；（2）4种红皮云杉人工林间土壤的C∶N、C∶P差异显著，3种混交林均小于纯林，其中，红皮云杉胡桃楸混交林C∶N、C∶P最小；（3）混交树种叶片及其凋落物的N、P含量差异显著，以黄檗为最低，胡桃楸为最高，但均高于红皮云杉；（4）混交树种叶片及其凋落物的C∶N、C∶P以黄檗为最高，胡桃楸为最低，但均显著低于红皮云杉；（5）混交林中混交树种叶片及其凋落物与土壤之间C、N、P含量及C∶N、C∶P的相关性皆高于同林型中红皮云杉叶片及其凋落物与土壤之间C、N、P含量及C∶N、C∶P的相关性。结论依据树种叶片、凋落物及土壤部分的C含量、N含量、P含量、C∶N、C∶P和N: P，胡桃楸和水曲柳可做为红皮云杉人工林的适宜混交树种，培育过程中应注意解决N素和P素含量的不足。      

米槠人工林土壤微生物群落组成对凋落物输入的响应

全球气候变化显著影响森林凋落物数量,进而会对土壤微生物群落造成影响。本研究以亚热带米槠人工林为研究对象,探究不同凋落物量输入处理(凋落物去除、凋落物加倍、对照)下,森林土壤微生物群落组成的变化。结果表明:与去除凋落物相比,凋落物加倍后0~10 cm土壤铵态氮(NH4^+-N)、硝态氮(NO3^--N)、全氮(TN)、有效磷(AP)含量分别显著增加了30.30%、49.66%、12.77%和13.90%。与对照相比,凋落物加倍与去除处理土壤微生物生物量碳(MBC)和氮(MBN)含量分别显著增加和下降(P<0.05),但凋落物加倍与去除处理间无显著差异。凋落物加倍处理下土壤丛枝菌根真菌(AMF)、革兰氏阳性菌[G(+)]、革兰氏阴性菌[G(-)]、放线菌(ACT)、真菌(F)丰度和总磷脂脂肪酸(TPLFA)含量分别比去除凋落物处理的土壤高68.35%、63.35%、82.65%、69.02%、40.56%和65.85%,而土壤革兰氏阳性菌与阴性菌比值、真菌与细菌比值则分别降低11.64%和26.67%。冗余度分析表明,铵态氮是影响该人工林土壤微生物群落组成的最主要环境因子。可见凋落物输入量变化改变了土壤养分有效性,进而显著影响了土壤微生物群落组成,这对进一步深入探究全球气候变化对亚热带森林土壤养分循环的影响具有重要意义。     

森林生态系统服务价值评估方法研究综述及展望

科学的森林生态系统服务价值评估方法有利于精确核算森林生态资产的价值,界定森林资产的权属关系、实现森林资源资产化和森林资产资本化的运作管理模式。文中在界定森林生态系统服务概念的基础上,系统综述森林生态系统服务价值评估方法,包括物质量评估法、价值量评估法、能值分析法和生态模型法,并对这些方法的约束条件、使用边界和优缺点进行阐述比较。在此基础上指出未来相关研究应该更加侧重于跨学科、多种方法相结合、从中小尺度精细化评估森林生态系统服务价值,以提高政策管理的有效性。     

土壤紧实度和凋落物覆盖对城市森林土壤持水、渗水能力的影响

  目的  分析人为干扰对土壤密度、孔隙度、紧实度等物理性质的影响，揭示土壤紧实度、凋落物覆盖决定城市森林土壤的持水和渗水能力，以期为科学管理城市森林凋落物及践踏程度提供科学参考。  方法  以北京市典型城市森林公园?奥林匹克森林公园内森林为研究对象，通过测定不同践踏等级（轻度、中度、重度）、不同凋落物累积量（0 ~ 4 t/hm2、4 ~ 8 t/hm2、8 ~ 12 t/hm2）、不同草被植物覆盖度（0、0 ~ 50%、50% ~ 100%）下表层土壤持水、渗水相关特性，分析土壤紧实度、凋落物覆盖对土壤持水和渗水能力的影响。  结果  （1）践踏程度及凋落物累积量不同对土壤持水、渗水能力有显著影响（P < 0.05），草被覆盖度对土壤持水、渗水能力无显著影响（P > 0.05）。土壤通气性、持水能力、渗透能力均随践踏程度减弱显著增加。（2）土壤持水量和土壤渗透速率与土壤孔隙度呈显著正相关，与土壤密度呈显著负相关，表明人为干扰正是通过改变土壤通气紧实程度来影响土壤持水及渗透能力。（3）土壤紧实度增加，城市森林土壤持水和渗水能力显著降低；凋落物累积量增加，土壤持水渗水能力变化不明显。（4）土壤持水能力随着土壤紧实度的减少和凋落物累积量的增加而增强，二者具有协同效应；土壤渗水能力随着土壤紧实度的减少而增加，凋落物覆盖对其影响不大。  结论  土壤紧实度、凋落物覆盖决定城市森林土壤持水和渗水能力，减轻人为践踏，适当保留凋落物可以提高土壤持水、渗水能力，减少地表径流。