准确评估土壤无机碳库的大小及其分布特征有助于全面理解陆地生态系统碳循环与气候变暖之间的反馈关系.然而, 由于深层土壤剖面信息匮乏, 使得目前学术界对深层土壤无机碳库的了解十分有限.该研究基于342个3 m深度和177个50 cm深度的土壤剖面信息, 采用克里格插值方法估算了青藏高原高寒草地不同深度的土壤无机碳库大小, 并在此基础上分析了该地区土壤无机碳密度的分布特征.结果显示, 青藏高原高寒草地0-50 cm,0-1 m,0-2 m和0-3 m深度的土壤无机碳库大小分别为8.26,17.82,36.33和54.29 Pg C, 对应的土壤无机碳密度分别为7.22,15.58,31.76和47.46 kg C·m^-2.研究区土壤无机碳密度总体呈现由东南向西北增加的趋势; 高寒草原土壤的无机碳密度显著大于高寒草甸的无机碳密度.整体上, 不同深度的高寒草原无机碳库约占整个研究区无机碳库的63%-66%.此外, 深层土壤中储存了大量无机碳, 1 m以下土壤无机碳库是1 m以内无机碳库的2倍.两种草地类型土壤无机碳的垂直分布存在差异: 对高寒草原而言, 0-50 cm土壤无机碳所占的比例最大; 但对高寒草甸而言, 在100-150 cm深度土壤无机碳出现富集.这些结果表明青藏高原深层土壤是一个重要的无机碳库, 需在未来碳循环研究中予以重视.

森林郁闭度是森林资源调查中的一个重要因子, 在森林生态系统管理中具有重要作用.研究如何有效地将激光雷达数据应用于森林郁闭度遥感估测具有重大意义.激光雷达数据的应用能够有效地弥补传统地面调查耗时,费力等不足, 不仅可以快速,准确地获取郁闭度遥感估测的模型训练数据和验证数据, 还有助于进一步推广应用于大区域的森林郁闭度反演, 为林业资源调查提供有力的依据.该研究结合激光雷达数据和LANDSAT ETM+数据估测温带森林郁闭度.以高密度机载激光雷达(ALS)点云数据估算的郁闭度作为模型训练数据和验证数据, 通过LANDSAT ETM+影像数据计算得到的8种植被指数作为自变量, 使用多元逐步回归(MSR),随机森林(RF)和Cubist 3种模型, 对内蒙古大兴安岭根河林区森林郁闭度进行估测.经验证, Cubist模型的效果比较好(决定系数R² = 0.722, 均方根误差RMSE = 0.126, 相对均方根误差rRMSE = 0.209, 估计精度EA = 79.883%).结果表明, 结合激光雷达数据和LANDSAT ETM+影像数据估算温带森林郁闭度非常有潜力.但要将其推广应用于更大区域尺度的森林郁闭度遥感估测, 模型的预测能力还有待进一步改进和提高; 自变量应尝试加入更多种类遥感数据和其他遥感因子参与建模, 例如采用地形因子,高分辨率遥感影像提取纹理特征等, 最大可能地减少光学影像,植被指数,地形阴影等带来的影响, 提高反演精度; 激光雷达数据计算得到的郁闭度的准确性和可靠性还需进一步验证.

水力结构是植物应对环境形成的与水分运输相关的形态策略.探索不同演替阶段和群落不同高度层植物的水力结构特征, 有助于理解植物的水分运输和利用策略.该研究以浙江天童常绿阔叶林演替前中后期群落的上层木(占据林冠层的树种)和下层木(灌木层物种)为对象, 测定了演替共有种(至少存在于两个演替阶段的物种)和更替种(仅存在于某一演替阶段的物种)的枝边材比导率,叶比导率和胡伯尔值, 以及边材疏导面积,末端枝总叶面积和枝条水势, 分析植物水力结构在群落上层木和下层木间以及在演替阶段间的差异, 及其与枝叶性状的相关关系.结果显示: (1)上层木植物边材比导率和叶比导率显著高于下层木植物(p < 0.05); (2)上层木和下层木的边材比导率与叶比导率在演替阶段间均无显著差异(p > 0.05); 上层木的胡伯尔值在演替阶段间无显著差异, 下层木的胡伯尔值随演替显著下降(p < 0.05); (3)上层木共有种仅边材比导率随演替进行显著降低(p < 0.05), 更替种的3个水力结构参数在演替阶段间无显著差异; 下层木共有种水力结构参数在演替阶段间无明显差异, 更替种仅胡伯尔值随演替减小(p < 0.05); (4)植物边材比导率与枝疏导面积和末端枝所支撑的总叶面积显著正相关(p < 0.01), 胡伯尔值与枝条水势及末端枝总叶面积显著负相关(p < 0.01).以上结果表明: 天童常绿阔叶林演替各阶段上层木比下层木具有更大的输水能力和效率; 随着演替进行, 上层木与下层木的共有种和更替种边材比导率的相反变化表明上层木水力结构的变化可能由微生境变化引起, 而下层木水力结构特征的变化可能由物种更替造成.

为了解蛟河地区木本植物幼苗的数量特征及其年际动态, 以及影响幼苗数量的生态学过程, 该文以不同演替阶段针阔混交林监测样地为基础, 在样地内共设置了451个种子雨-幼苗观测样站.通过2012-2014年连续3年的幼苗监测调查, 对木本植物幼苗物种组成,数量特征,高度级结构及其年际动态进行了分析, 并用多元回归的方法分析了幼苗数量与林分类型,同种成体胸高断面积之和及林冠开阔度的关系.结果表明: (1)林下幼苗层主要木本植物的组成在不同演替阶段林分中差异不大, 并与样地内主要树种组成保持着一定相似性, 但幼苗重要值排序在年际间和不同演替阶段稍有波动.(2) 3个样地内幼苗个体数量和物种数都主要集中在5-20 cm高度级之间, 之后随高度级增加而逐渐减少, 但幼苗个体数量减少更快.表明与种间竞争相比, 物种内部的相互作用是导致幼苗死亡的主要原因, 证实了负密度制约效应在幼苗更新过程中的作用.(3) 5个主要树种的幼苗数量都与同种成体胸高断面积之和呈显著的正相关关系, 还呈现出明显的生境偏好, 表明扩散限制和生态位过程也会影响幼苗的数量和分布.该文间接证实了负密度制约效应,扩散限制和生态位过程对温带地区不同演替阶段森林群落中幼苗数量组成的影响.

以一年生盆栽'春美/毛桃'(Amygdalus persica "Chunmei/Maotao")为试材, 研究了桃树枝条还田对土壤酚酸类物质,苦杏仁苷,微生物,酶活性和桃幼树生长的影响, 以期为桃树枝条还田可行性提供依据.试验进行了以下处理: 1.5 g·kg^-1枝条剪碎还田处理,22.5 g·kg^-1枝条剪碎还田处理,1.5 g·kg^-1枝条浸提液还田处理,22.5 g·kg^-1枝条浸提液还田处理, 以无枝条添加为对照.运用固相萃取,高效液相色谱,生物高通量测序测定土壤自毒物质和微生物群落结构.结果表明: 加量枝条(每1 kg土壤中枝条含量为22.5 g, 相当于15倍的正常修剪量)还田剪碎处理和浸提液处理土壤中酚酸类物质和苦杏仁苷含量显著增加; 土壤微生物群落结构改变, 伞菌纲,毛筒腔菌属(Tubeufia)和银耳亚纲Cystofilobasidiaceae增多, 真菌比例升高, 细菌比例降低; 土壤蔗糖酶活性始终显著高于对照, 过氧化氢酶和脲酶活性处理前期显著高于对照, 处理后期显著低于对照, 加量枝条浸提液处理前期对土壤酶活性变化的影响大于加量枝条剪碎处理; 桃幼树叶绿素含量,地径(苗木距离地面5 cm处的直径)生长量和净光合速率均显著低于对照, 新梢停长期提前.常规还田量枝条(1.5 g·kg^-1)处理对土壤酚酸类物质和土壤酶活性变化有影响, 但对桃幼树生长无显著影响.由此可见, 加量枝条还田会使土壤苦杏仁苷和酚酸类物质大量积累可能对桃树根系造成直接毒害, 同时还改变了土壤微生物群落结构和土壤酶活性, 间接抑制桃幼树的生长.

了解林农复合系统的种间水分关系至关重要.该文通过稳定氘同位素研究了华北低丘山区核桃(Juglans regia)-菘蓝(Isatis tinctoria)/决明(Senna tora)复合系统各组分的水分来源, 试图明确该果药复合系统的种间水分利用策略, 为该区林农配置模式的选择提供理论依据.研究结果表明: 果药复合系统的土壤含水量明显高于单作菘蓝和单作决明地块, 在2012年,2013年上半年比单作菘蓝高26.74%和7.93%, 在下半年比单作决明高17.39%和13.65%.在果药复合系统内部, 土壤含水量以核桃树行中间位置的最低,树行北侧和树下最高.在各个土层深度, 单作系统的土壤水氢稳定同位素比率(&#x003b4;D值)均比复合系统的高.在菘蓝生长时期的春旱期, 复合系统中核桃的大部分水分来源于30-80 cm深层土壤水, 表明此时期核桃表层根系活性不高; 而决明生长时期正值雨季, 此时核桃优先利用雨水补充的0-30 cm浅层土壤水,表层根系活性增强.在任何生长时期, 菘蓝和决明85%以上的水分都来自浅层土壤水.在菘蓝苗期, 其根系尚未扎入深层土壤中, 单作菘蓝的水分完全来源于浅层土壤, 而在2012年间作菘蓝却有5.7%的水分来自于深层土壤, 在更为干旱的2013年该比例上升到9.7%, 该结果证实了核桃在旱季存在"水力提升"作用, 供浅根系作物吸收利用, 并且越干旱, 该水力提升作用越强.在华北低丘山区核桃-菘蓝/决明复合系统中, 深根性核桃改善了复合系统的土壤水分状况, 在旱季主要利用深层土壤水以避开与浅层作物的水分竞争,并能将深层土壤水提升至浅层土壤供菘蓝吸收利用, 核桃与两种药材表现为水分互利关系, 因而该模式适合在该地区发展.

大气氮(N)沉降增加加速了生态系统N循环, 从而会对生态系统的结构和功能产生巨大的影响, 尤其是一些受N限制的生态系统.研究N添加对荒漠草原植物生长的影响, 可为深入理解N沉降增加对我国北方草原群落结构的影响提供基础数据.该文基于2011年在宁夏荒漠草原设置的N沉降增加的野外模拟试验, 研究了两年N添加下4个常见物种(牛枝子(Lespedeza potaninii),老瓜头(Cynanchum komarovii),针茅(Stipa capillata)和冰草(Agropyron cristatum))不同时期种群生物量和6-8月份相对生长速率的变化特征.并通过分析物种生长与植物(群落和叶片水平)和土壤碳(C),N,磷(P)生态化学计量学特征的关系, 探讨C:N:P化学计量比对植物生长养分限制的指示作用.结果显示N添加促进了4个物种的生长, 但具有明显的种间差异性, 且这种差异也存在于相同生活型的不同物种间.总体而言, 4个物种种群生物量与叶片N浓度,叶片N:P,群落N库,土壤全N含量和土壤N:P存在明显的线性关系, 与植物和土壤C:N和C:P的相关关系相对较弱.几个物种相对生长速率与植物和土壤N:P也呈现一定程度的正相关关系, 但与其他指标相关性较弱.以上结果表明, 短期N沉降增加提高了植物的相对生长速率, 促进了植物生长, 且更有利于针茅和老瓜头的生物量积累, 从而可能会逐渐改变荒漠草原群落结构.植物N:P和土壤N:P对荒漠草原物种生长具有较强的指示作用: 随着土壤N受限性逐渐缓解, 土壤N含量和N:P相继升高, 可供植物摄取的N增多, 因而有利于植物生长和群落N库积累.

选择同一杉木(Cunninghamia lanceolata)无性系幼苗为研究对象, 通过设计邻株竞争处理和3个供磷水平的室内沙培模拟试验, 采用破坏性收获方式, 分别于试验初期,中期和末期测定不同竞争与供磷水平条件下杉木幼苗光合特性和生物量分配的变化规律, 综合分析邻株竞争对低磷环境杉木响应行为的影响.结果表明: 竞争处理,供磷水平和胁迫时期三者对杉木幼苗4个光合特性指标的影响均存在明显的交互作用(p &#x0003C; 0.05), 而对生物量分配的交互作用未达显著水平(p &#x0003E; 0.05).低磷和不供磷处理条件下杉木幼苗叶片的净光合速率,蒸腾速率和气孔导度均明显较低, 其中缺磷胁迫和邻株竞争对叶片气孔导度的降低具有叠加效应.随着竞争和低磷处理时间的延长, 杉木幼苗叶片蒸腾速率逐渐降低, 但气孔导度和胞间CO₂浓度呈先下降后上升的趋势, 而根系生物量和根冠比均显著增加.