中亚热带典型人工林土壤酶活性及其化学计量特征

以中亚热带典型的马尾松林、湿地松林和马尾松-木荷混交林(针阔混交林)为研究对象,分析不同林分类型下0～10和10～20 cm土层的β-D-葡萄糖苷酶(BG)、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)、酸性磷酸酶(AP)、多酚氧化酶(POX)、过氧化物酶(POD)6种土壤酶活性,以及酶化学计量比及土壤理化性质特征,分析驱动中亚热带典型林分类型土壤酶活性及其计量比变异的主要因素。结果表明: 林分类型显著影响了土壤BG和LAP活性,表现为湿地松林10～20 cm土层土壤BG显著高于马尾松林,而LAP在马尾松林最高;湿地松林10～20 cm土层土壤BG/(NAG+LAP)、BG/AP显著高于马尾松林,而马尾松林(NAG+LAP)/AP显著高于湿地松林和针阔混交林;林分类型间酶化学计量的向量长度在10～20 cm土层差异显著,表现为湿地松林>针阔混交林>马尾松林。3种人工林酶化学计量的向量角度均大于45°,其中在湿地松林10～20 cm土层向量角度显著大于马尾松林。冗余分析表明,土壤碳质量指数和有机碳与全磷的比值(C/P)以及土壤含水量和C/P分别是0～10和10～20 cm土层土壤酶活性及其化学计量的关键影响因素,土壤碳和磷的数量和质量,以及土壤含水量在调节中亚热带人工林生态系统养分循环中发挥关键作用。     

亚热带人工林下植被根际土壤酶化学计量特征

为探讨林下植被根际土壤酶化学计量特征及其对林分类型和季节的响应, 该研究以江西省泰和县千烟洲试验站典型人工杉木(Cunninghamia lanceolata)、马尾松(Pinus massoniana)和湿地松(Pinus elliottii)林林下优势灌草檵木(Loropetalum chinense)、杨桐(Adinandra millettii)、格药柃(Eurya muricata)、狗脊蕨(Woodwardia japonica)和暗鳞鳞毛蕨(Dryopteris atrata)为对象, 在植被生长初期(4月)和旺盛期(7月)测定优势灌草根际土壤与碳(C)循环相关的β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、与氮(N)循环相关的β-1,4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶(NAG)和亮氨酸氨基肽酶(LAP)、与磷(P)循环相关的酸性磷酸酶(AP)活性、酶化学计量比及土壤理化性质。结果发现: (1)根际土壤与C和N循环相关的酶活性以及BG:AP (酶C:P)在不同林下植被之间存在显著差异, 而与P循环相关的酶活性差异不显著。林分类型和取样季节显著影响BG:(NAG+LAP)(酶C:N), 且林下植被类型、林分类型和取样季节交互影响酶C:P。主成分分析表明, 根际土壤酶的活性及计量比在不同林下植被(檵木不同于格药柃, 且二者显著区别于其他物种)、林分类型(杉木林区别于马尾松、湿地松林)和取样季节之间均存在显著差异。土壤硝态氮(NO₃ ^--N)、铵态氮(NH₄ ⁺-N)、可溶性有机碳(DOC)含量和碳氮比(C:N)是影响林下植被根际土壤酶的活性及化学计量比的主要因素。(2)标准主轴回归分析表明, 林下植被根际土壤lg(BG)、lg(NAG+LAP)和lg(AP)之间存在显著线性关系, lgBG:lg(NAG+LAP):lgAP (酶C:N:P)约为1:1:1.3, 酶C:P及(NAG+LAP):AP (酶N:P)分别为0.14和0.15。AP远大于BG和NAG+LAP的活性, 导致lg(BG)和lg(NAG+LAP)与lg(AP)的回归斜率极显著偏离1。说明林下植被根际土壤酶的活性及计量比受植被种类、林分类型及取样季节影响, 且基质有效性在其中发挥重要作用。相较于C循环和N循环, 微生物会分配更多资源用于P循环相关酶的生产, 暗示亚热带人工林林下植被根际土壤微生物生长和活性更易受P限制。     

云南美登木内生真菌Beauveria sp.Lr89中的两个环肽

从云南美登木(Maytenus hookeri Loes.)的根部分离到内生真菌Lr89,根据ITS序列分析,鉴定为白僵菌属(Beauveria)真菌。在PDA琼脂平板发酵物中分离得到2个环肽类化合物,经波波谱鉴定为isaridin A(1)和isariin B(2),本文首次报道了这两个化合物的13C NMR数据。     

种内竞争和残落物覆盖对杉木和檵木细根形态特征的影响

细根对生态系统养分、水分和碳循环至关重要。然而,目前关于森林生态系统细根可塑性的研究多集中于乔木树种,对灌木少有研究。本研究以杉木(乔木)和檵木(灌木)为研究对象,采用根袋法研究种内竞争和残落物覆盖对2物种1级和2级细根形态特征(比根长、直径和分枝比)及养分吸收能力的影响,揭示种内竞争和林下管理措施(残落物覆盖)对2物种细根塑性和养分吸收策略的影响机制。结果表明:残落物覆盖、种内竞争及二者的交互作用对杉木细根形态特征各指标均无显著影响。残落物覆盖显著提高了檵木1、2级根分枝比,残落物覆盖、种内竞争及二者的交互作用均显著降低了檵木1级根的直径。檵木细根属性的这些变化增加了其细根的养分吸收速率。因此,增加杉木林残落物覆盖使林下檵木细根形态特征的变化更利于土壤养分的高效吸收,进而可能会与同土层中塑性差的杉木细根产生养分竞争。     

中亚热带典型人工林常见乔灌木根际效应——以江西泰和千烟洲为例

为了深入探讨人工林内不同植物根际效应的差异, 为人工林生态系统林下植被管理提供理论依据, 该研究以江西泰和千烟洲站区杉木(Cunninghamia lanceolata)、马尾松(Pinus massoniana)和湿地松(Pinus elliottii) 3种人工林(1985年前后营造)为研究对象, 测定林内乔木及其林下常见灌木檵木(Loropetalum chinense)、杨桐(Adinandra millettii)和格药柃(Eurya muricata)的根际和全土土壤碳、氮、磷含量及pH值, 比较不同林分类型下优势乔灌树种的根际效应。结果发现: (1)乔木根际土壤大部分化学性质指标显著高于或低于全土(p < 0.05), 而林下灌木根际土壤与全土土壤化学性质的差异与物种有关, 如檵木根际土壤大部分化学性质显著不同于全土, 而格药柃根际土壤大部分指标与全土无显著差异。(2)除硝态氮(NO₃ ^--N)外, 林下灌木不同物种之间的根际效应有别, 具体表现为檵木pH值、铵态氮(NH₄ ⁺-N)、可溶性有机碳(DOC)、全氮(TN)、全碳(TC)、碳氮比(C/N)、有效磷(AP)和全磷(TP)的根际效应显著高于格药柃, TN、TC、C/N和AP的根际效应也显著高于杨桐, 但杨桐与格药柃间的根际效应无显著差异。(3)杉木的根际效应显著强于林下3种灌木; 马尾松和湿地松的根际效应与檵木无显著差异, 而马尾松的根际效应显著高于杨桐和格药柃, 湿地松的根际效应显著高于格药柃。该研究表明相对于林下灌木(尤其是格药柃), 乔木具有较强的根际效应, 暗示了乔木具有更高的养分捕获能力。但林下灌木与乔木根际效应的差异与灌木种类和林分类型有关。因此, 人工林林下植被管理除了考虑适量保留林下灌木外, 可依据人工林类型, 充分考虑灌木种类选择, 进而最大地发挥人工林生态系统的生产和生态功能。     

氮磷添加对杉木根叶分解残余物微生物群落结构及酶活性的影响

为揭示根、叶分解残余物对生态系统养分循环相关过程的影响,研究了分解第3年杉木根残余物（凋_R）和叶残余物（凋_L）中的微生物群落结构（环丙基脂肪酸/前体结构,Cy/pre;单不饱和脂肪酸/饱和脂肪酸,Mono/sat;真菌/细菌,F/B;革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌,G⁺/G^-）、酶活性（β-葡萄糖苷酶,βG;β-N-乙酰氨基葡糖苷酶,NAG;酸性磷酸酶,AP）、化学元素含量及计量比对氮磷添加的响应。结果表明：（1）与凋_R相比,凋_L中的Cy/pre、F/B、G⁺/G^-低,Mono/sat高。氮磷添加对分解残余物微生物群落结构影响不显著。（2）与凋_R相比,凋_L中的βG和NAG活性高、βG/AP大。氮磷添加抑制了AP活性,提高了βG/NAG及βG/AP。且氮磷添加对凋_R的AP活性抑制作用更强,对凋_L的βG/NAG提升幅度更大。（3）分解残余物中的Mono/sat、G+/G、F/B分别与锰含量、磷/钙、氮含量正相关;AP、βG/NAG分别与氮/磷、磷/铁正相关;βG/AP、NAG、βG分别与氮/锰、磷/镁、氮/钙负相关。表明根、叶分解残余物仍可对生态系统养分循环相关过程产生不同影响,考虑分解残余物类型可提高全球变化背景下生态系统养分循环过程预报精度。     

氮添加对杉木林土壤有机碳矿化速率及酶动力学参数温度敏感性的影响

为探讨氮添加对亚热带森林土壤有机碳矿化速率(Cmin)及酶动力学参数温度敏感性(Q10)的影响,选择亚热带杉木林土壤为研究对象,采用野外长期氮添加与室内控温培养试验,分析土壤Cmin及β~(-1),4-葡萄糖苷酶(βG)动力学参数温度敏感性。野外试验设置对照(N0)、低氮(N1:50 kg N hm~(-2)a~(-1))、高氮(N2:100 kg N hm~(-2)a~(-1)) 3种处理,每种处理3次重复,室内培养设置10—40℃。结果表明:(1)氮添加增加土壤Cmin,为N2N1N0,但其Q10(Cmin)差异不显著。(2)氮添加增加βG的潜在最大反应速率(Vmax)和催化效率(Vmax/Km),且Vmax和Vmax/Km均为N2N1N0,而氮添加对半饱和常数(Km)影响不显著。Q10(Vmax)和Q10(Km)大小为N2N1N0且差异显著,但是Q10(Vmax/Km)无显著差异。(3)相关分析表明,30℃培养温度下,Cmin和全磷(TP)、硝态氮(NO-3-N)、有效磷(a P)、Vmax正相关; Vmax和TP、NO-3-N正相关,和p H负相关; Km和全氮(TN)负相关; Vmax/Km和p H负相关,和TP正相关。30—40℃培养温度下,Q10(Vmax)和p H负相关,Q10(Vmax/Km)和TN负相关。研究可为氮沉降背景下土壤碳素循环的生物化学过程对增温响应的模型提供重要参数。     

亚热带人工林乔灌草根际土壤氮矿化特征

为了探讨人工林内优势乔木和林下灌草根际土壤氮矿化特征, 明确乔灌草根际土壤氮转化差异, 该研究以江西泰和千烟洲站区典型人工杉木(Cunninghamia lanceolata)、马尾松(Pinus massoniana)和湿地松(Pinus elliottii)林为对象, 在植被生长季初期(4月)和旺盛期(7月)分析3种人工林内乔木、优势灌木(檵木(Loropetalum chinense)、杨桐(Adinandra millettii)、格药柃(Eurya muricata))和草本(狗脊蕨(Woodwardia japonica)、暗鳞鳞毛蕨(Dryopteris atrata))根际土壤的净氮矿化速率、土壤化学性质及土壤微生物特征。结果发现: 1)物种、林型和取样季节显著影响了根际土壤净氮矿化速率(N_min)、净铵化速率(N_amm)和净硝化速率(N_nit)。马尾松和湿地松林内林下灌草根际土壤净氮矿化的季节敏感性高于乔木: 4月乔木根际土壤N_min和N_amm显著高于大多数林下灌草, 而7月林下灌草根际土壤N_min和N_amm显著提高, 与乔木不再具有显著差异, 与主成分综合得分方差分析的结果一致。一般情况下, 杉木林N_min和N_nit显著高于马尾松林和湿地松林。7月净氮矿化显著高于4月。2)土壤铵态氮、硝态氮、全氮及土壤微生物量氮含量是影响根际土壤净氮矿化的主要因素。土壤化学性质对人工林根际土壤净氮矿化变异的贡献率为29.2%, 显著高于土壤微生物的解释率。充分考虑不同季节林下植被根际土壤的净氮矿化及其关键影响因素可为准确评估人工林生态系统养分循环状况提供重要支撑。