为探明中亚热带地区常绿阔叶林演替序列土壤呼吸(R_s)的变化趋势及其影响机制, 在福建省建瓯市万木林自然保护区选取演替时间分别为15年(演替初期)、47年(演替中期)和110年(演替后期)三个不同演替阶段, 进行了为期1年的野外原位观测。结果发现: 演替初期、中期和后期的R_s分别为2.38、3.32和3.91 µmol·m ^-2·s ^-1, 温度敏感性(Q₁₀值)分别为2.64、1.97和1.79; 与演替初期相比, 演替后期的R_s显著增加64.29%, Q₁₀值显著降低32.30%; 不同演替阶段R_s的季节变化模式相似, 温度和含水量可分别解释季节变化的69.5% (初期)、81.9% (中期)和61.3% (后期); 回归分析发现, R_s与凋落物年归还量、细根生物量和土壤全氮和土壤有机质碳含量显著正相关。表明本研究区内植被演替促进了土壤碳排放, 降低了土壤呼吸的温度敏感性; 土壤碳输入增加、养分含量的提高和细根生物量增大是中亚热带常绿阔叶林R_s随演替进程逐渐增大的主要原因。

将无干扰的原生沼泽作为对照, 运用比较法研究了纳帕海高原湿地不同干扰强度下形成的湿地利用类型, 即沼泽(无干扰)、沼泽化草甸(轻度干扰)、草甸(中度干扰)和垦后湿地(重度干扰) 4个湿地利用类型的碳氮含量及其分布格局, 揭示干扰对纳帕海不同湿地利用类型碳氮及土壤真菌分布的影响。研究表明: (1) 4个湿地利用类型上下层土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、碳氮比(C:N)和pH值均有显著的差异性(p < 0.01), 并且随着干扰强度的增大, SOM和TN含量逐渐减少。(2)土壤真菌经PDA培养基培养后计数, 在同一湿地类型上层的真菌数量大于下层, 随着干扰强度的增加, 真菌的数量逐渐增加。相关性分析表明: 真菌的数量与pH值、SOM和TN呈极显著负相关, 与C:N呈显著正相关。(3)系统发育研究表明: 纳帕海湿地分布有土壤真菌Ascomycota、Basidiomycota和Zygomycota, 其中Ascomycota是优势类群, 在高原湿地土壤碳氮分解等物质循环过程中Ascomycota处于主导地位。

为了解植被恢复对侵蚀红壤可溶性有机质含量及结构特征的影响, 以福建省长汀县河田镇植被恢复后的侵蚀红壤及对照裸地为研究对象, 对两试验地0-60 cm深土壤中可溶性有机质的含量及光谱学特征进行了比较研究。结果表明: 侵蚀红壤植被恢复后, 土壤可溶性有机碳含量显著提高, 在土表到60 cm深度的6个10 cm土层中, 植被恢复土壤可溶性有机碳含量分别提高为对照裸地相应土层的5.6、4.7、4.6、3.1、2.4及2.2倍。可溶性有机氮含量在两试验地之间的差异在各土层中不一致。植被恢复各土层侵蚀红壤可溶性有机质的芳香化指数显著高于对照裸地, 荧光发射光谱腐殖化指数略高于对照裸地, 植被恢复后的侵蚀红壤与对照裸地间荧光同步光谱腐殖化指数无明显差异。荧光同步光谱图中, 两试验地侵蚀红壤可溶性有机质的吸收主要为类蛋白质及芳香性脂肪族荧光基团的吸收。傅里叶红外光谱结果显示, 与对照裸地相比, 植被恢复后的侵蚀红壤土壤可溶性有机质中官能团种类更多, 且含有更多芳香碳及羧基碳。两试验地土壤可溶性有机质均表现为芳香化及腐殖化程度随土层的加深而降低。相关性分析显示, 土壤可溶性有机质的芳香化及腐殖化指数与土壤碳氮总量有极显著正相关关系。总之, 侵蚀红壤经植被恢复后, 土壤可溶性有机碳含量及可溶性有机质的芳香化指数显著提高, 可溶性有机质的腐殖化指数略有增大, 可溶性有机质结构更复杂, 更不易被分解, 因此有利于土壤肥力的恢复。

分析不同放牧强度下植物群落中物种的空间分布特征, 有助于阐明群落在放牧胁迫下的演替规律。该研究基于幂函数法则, 探讨了不同放牧强度下短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原群落植物的频率和空间异质性。结果表明: 不同放牧强度下物种空间分布与幂函数法则能很好地吻合; 不同物种空间异质性具有特异性, 随着放牧强度的增加, 提高群落空间异质性的物种分别由无芒隐子草(Cleistogenes songorica)、冷蒿(Artemisia frigida)、短花针茅、银灰旋花(Convolvulus ammannii)等多个物种逐渐转变为以无芒隐子草、短花针茅为主的少数物种, 同时, 物种空间异质性大于群落空间异质性的物种数逐渐减少。

虽然火后土壤理化性质、微生物特性与植物群落结构之间的关系已经被大量报道, 但迄今为止, 火影响植物群落结构的具体途径依然存在较大争议。该文以可持续管理草地生态系统为目的, 试图揭示冬季火影响川西亚高山草地生态系统的植物群落结构的具体途径, 提出了“火通过改造土壤环境来影响植物群落结构和多样性”的假设。在对比火烧区域和未火烧区域土壤的理化性质、微生物特性和植物群落结构的基础上, 联合非度量多维尺度分析和结构方程模型, 模拟了5种可能改变植物群落的主要途径。结果表明, 相对于冬季火的直接作用而言, 川西亚高山草地火后植物群落结构的塑造主要依赖于火对土壤微生物特性的改变, 且该假设途径具有最佳的模拟效果。这暗示了土壤微生物的死亡和繁殖是改变火后土壤理化性质和植物群落结构的重要途径。土壤作为一个整体环境, 其微生物生命代谢活动在调控火后土壤生物化学循环(特别是氮循环过程)中所扮演的角色有待进一步的研究。

近年来山东乳山茶业逐渐兴起, 但由于北方冬春季温度低和倒春寒频繁发生, 茶叶种植面积逐年减小。如何在低成本管理的基础上提高茶叶产量和品质, 成为乳山茶园管理的一大难题。以2007年春季采用水平梯田整地种植的茶园为试验区, 以梯田周围营造的4种网格(8 m × 80 m, 12 m × 80 m, 20 m × 80 m, 40 m × 80 m)茶园防护林为研究对象, 分别在2013年4月、8月和12月, 测定风速、空气温度、土壤温度、空气相对湿度及土壤相对湿度, 以纯茶园作为对照, 进行了小气候因子测定和分析。结果表明: (1) 4种防护林均能有效地降低茶园内风速, 调节气温、土壤温度和土壤相对湿度, 增加空气相对湿度, 为茶树生长提供适宜的生态环境; (2)由于区域水分通量和太阳辐射的季节变化, 4种防护林的小气候调节效应也表现出一定的季节性差异; (3)主成分分析结果表明, 4种茶园防护林中, 影响小气候因子的主要因素是气温和土壤温度, 其因子负荷量分别为-0.978和0.986, 但风速与气温呈极显著相关关系, 与土壤温度之间无显著线性关系, 因此, 风速也能间接地影响林内小气候; (4) 8 m × 80 m的防护林对小气候的总体调节效应优于其他3种防护林。

植物的水分来源是荒漠地区植物水分关系研究的重要方面, 有助于理解荒漠植物对干旱环境的适应。为了研究古尔班通古特沙漠主要建群种梭梭(Haloxylon ammodendron)生长季的水分利用动态, 以及其对发生在不同时期相似量级降水脉冲的响应, 利用稳定性同位素技术测量了梭梭小枝木质部水、降水、0-300 cm不同土层的土壤水和地下水的δ ¹⁸O值。水源依据深度划分为4个: 浅层土壤水(0-40 cm), 中层土壤水(40-100 cm), 深层土壤水(100-300 cm)和地下水。然后, 应用IsoSource模型计算了梭梭对潜在水源的利用比例。结果表明: 4月份, 梭梭主要利用浅层土壤水, 利用比例为62%-95%; 5-9月份梭梭主要利用地下水, 利用比例为68%-100%。梭梭对不同时期发生的两场相似量级的降水具有不同程度的响应。5月22日, 6.7 mm降水后第1天, 梭梭对土壤水的吸收达到最大值, 由降水前的9.8%增长为降水后的40.4%, 同时降低了对地下水的吸收, 由降水前的83%-98%下降为42%-81%。8月31日7 mm降水后, 梭梭对土壤水的吸收没有增加, 仍然保持对地下水的高比例利用, 达71%-98%。低的土壤含水量可能抑制了表层根系的活性, 导致梭梭对降水不敏感。由冬季融雪和春季降水补给的浅层土壤水和地下水是梭梭种群可利用的两个重要水源。梭梭的水分利用动态反映了其对干旱环境的适应。

紫苜蓿(Medicago sativa)是一种经济和生态价值较高的优良牧草, 但其耗水量大, 在西北半干旱地区仅靠天然降水难以满足紫苜蓿的正常生长发育。宁夏盐池北部地处毛乌素沙地南缘, 地下水埋深较浅, 地下水有可能成为紫苜蓿的潜在水源, 弥补天然降水的不足。本试验在地势平坦的缓坡丘陵梁地和丘间低地, 选择8年生旱地紫苜蓿试验地作为研究对象, 采用稳定同位素技术, 研究了不同海拔的4个坡位(海拔自低到高分别为: 坡1、坡2、坡3和坡4)紫苜蓿的水分来源及其生长生理表现。结果表明: 坡位对0-300 cm土壤剖面含水量有显著影响, 海拔最低的坡1土壤含水量最高。土壤水和植物茎秆水δ ¹⁸O-δD坐标点大部分位于中国西北地区地方大气降水线(LMWL)的右侧, 说明植物利用的水源氢氧同位素组成受到蒸发的影响而发生了富集作用。0-450 cm土壤剖面水δ ¹⁸O值随着海拔高度的增加而增大。同一坡位土壤水δ ¹⁸O值随着土壤深度的增加逐渐下降。深层土壤水δ ¹⁸O值与地下水δ ¹⁸O相近, 说明地下水通过土壤毛细管上升而补充其上层土壤水分。0-40 cm土壤水δ ¹⁸O值随季节波动较大, 270 cm以下土壤水δ ¹⁸O值较为稳定。4、7、8月份坡1紫苜蓿茎秆水δ ¹⁸O值显著低于其他3个坡位(p < 0.001)。在4、6、7三个月, 坡位1紫苜蓿对深层土壤水(270 cm以下)的利用率最高。而在8月份, 坡1、坡3、坡4紫苜蓿主要利用150-270 cm、270-450 cm土层土壤水以及地下水, 坡2对表层(0-20 cm)土壤水利用率最高。坡1紫苜蓿的产量、整株Δ ¹³C值及气孔导度显著高于其他3个坡位。本研究表明: 在平均年降水量只有280 mm的西北半干旱地区种植旱地紫苜蓿要尽量选择地势较低的滩地, 使其能够利用到埋深较浅地下水, 以满足植物生长发育的需要并取得较好的生态和经济效益。

光合电子流对光响应的机理可以揭示植物光合电子流与光强、植物捕光色素分子物理特性之间的关系。该文讨论了光合电子流对光响应的机理模型的特性以及捕光色素分子的物理性质, 并利用此模型拟合了山莴苣(Lagedium sibiricum)、一年蓬(Erigeron annuus)和紫菀(Aster tataricus)的光合电子流对光响应的曲线。由此模型不仅可以得到植物的最大光合电子流、饱和光强、初始斜率等参数, 还可以获得捕光色素分子有效光能吸收截面和处于最低激发态的捕光色素分子数对光的响应关系。结果表明: 随光强的增加, 山莴苣的捕光色素分子的有效光能吸收截面下降最快, 紫苑的下降速度最慢; 山莴苣处于最低激发态的捕光色素分子数增长速度最快, 紫苑的增长速度最小。捕光色素分子的有效光能吸收截面随光强增加而下降、处于最低激发态的捕光色素分子数随光强增加而增加的特性将减少其光能的吸收和激子的传递, 因而有利于减少强光对植物产生的光伤害。

重点围绕玻璃珠分室培养系统、H形分室培养系统、根排斥室培养系统、供体自养植物的双分室体外培养系统、丛枝菌根(AM)真菌与普通植物根器官的双重培养系统、AM真菌与Ri T-DNA转型根的双重单胞无菌培养系统、AM真菌与Ri T-DNA转型根双重培养的改良分室单胞培养系统等7个不同的分室培养装置, 对AM真菌的培养类型及其应用进行了系统的评述。其中, 采用玻璃珠分室培养装置易于将AM真菌与培养基质分开, 能获得大量纯净的AM真菌繁殖体, 用于研究AM真菌对矿质元素和微量元素的吸收, 具有不可替代的作用。H形分室培养系统和根排斥室(RECs)培养系统均能够获得连续的、可切断的共生菌根网络(CMNs), 可用于研究植物-植物、植物-昆虫之间化感作用产生的信息交流。供体自养植物的双分室培养系统有益于研究AM真菌对宿主植物在单作和混作条件下生长效应的影响。AM真菌与植物根器官的双重培养系统为研究AM真菌的侵染过程及生理、生化特性提供了极大的方便, 同时为纯培养研究提供了重要的理论依据。AM真菌与Ri T-DNA转型根的双重单胞无菌培养体系可以获得AM真菌纯净菌体, 是研究AM真菌遗传、生理、生化等特性的理想方法。以AM真菌与Ri T-DNA转型根的双重单胞无菌培养系统为基础, 可以在菌丝生长室置换培养基、在根室中补充适量碳源, 并多次收获AM真菌繁殖体。转型根改良双重培养系统是提高AM真菌孢子接种剂产量的有效方法。综上所述, AM真菌的分室培养系统已经取得显著进展, 为开展个体、种群、群落等不同层次的菌根生态学研究提供了依据。

根据中国科技信息研究所《中国科技论文与引文数据库》(CSTPCD)的数据, 对统计年份前两年发表的文章中当年被引频次排名1–10的文章给予奖励。

根据中国科技信息研究所《中国科技论文与引文数据库》(CSTPCD)的数据, 对2013年被引频次前20名的文章列表展示。