植物细根和丛枝菌根(AM)真菌的养分觅食策略直接影响植物的生产力与碳汇能力,是森林生态系统稳定性的关键影响因素.养分觅食精度是养分觅食策略的重要方面,指植物将其根系、菌丝精准地部署到养分相对丰富斑块中的能力.然而,目前对内生菌根树种细根和菌根菌丝觅食精度间的权衡关系,以及细根形态能否较好地预测觅食精度仍存在争议.该研究对中亚热带天然常绿阔叶林内17个AM树种进行野外原位根袋磷添加实验,以模拟土壤中磷养分斑块.施加磷肥4个月后,对对照组和磷添加组的细根进行形态扫描和分析,采用膜过滤法提取土壤中的菌丝并用电子显微镜观测,筛选中部无隔膜且易于染色的菌丝作为AM内生菌根菌丝,计算其长度.在此基础上,计算根长觅食精度和菌丝觅食精度,以研究亚热带AM树种的根长觅食精度与菌丝觅食精度间的权衡及其与细根形态间的相关关系.主要结果有:(1)AM树种根长觅食精度与菌丝觅食精度间相互独立;(2)细根组织密度与根长觅食精度呈显著正相关关系;(3)细根直径与菌丝觅食精度呈显著负相关关系,比根长与菌丝觅食精度呈显著正相关关系.该研究结果有助于理解亚热带常绿阔叶林AM树种根系养分觅食策略,表明细根形态等易观测指标可用于评估AM树种细根养分觅食精度.

选择福建万木林保护区内两块典型中亚热带天然阔叶林样地为对象,按分层和不分层两种情形,研究了小尺度(＜20m)范围内各组成树种的单物种-面积关系(individual species-area relationship,ISAR),以探讨局部生物多样性格局及其维持机制.结果表明,两个群落的乔木层都可以划分出受光层和非受光层两个亚层.以受光层林木为圆心进行ISAR分析,发现在小尺度范围大多数受光层林木为局部生物多样性的中性种,只有个别树种在个别尺度上有显著的促进或排斥作用.研究途径避免了对非随机作用在维持局部生物多样性中的相对重要性的高估.不分层时,乔木层内同样以中性树种为主.研究结果支持小尺度范围内调查的典型中亚热带天然阔叶林的物种多样性由中性作用主导的结论.

磷是植物生长的必需元素之一,是维持亚热带森林生态系统生产力的关键因子.研究森林转换后土壤因素对磷素的影响,对生态系统的稳定和森林经营具有重要意义.选取由亚热带常绿阔叶林转换而成的米槠次生林(SF)、米槠人促林(AR)和杉木人工林(CF)为研究对象,测定了土壤理化性质、铁铝氧化物、各形态磷含量以及酸性磷酸酶活性,旨在探究土壤磷对森林转换的响应和驱动土壤磷变化的影响因子.结果显示:米槠人促林土壤的全磷、有机磷和微生物生物量磷显著高于米槠次生林和杉木人工林;冗余分析(RDA)发现,土壤含水量、总氮和无定型铁是影响淋溶层土壤磷的主要因子,而在淀积层,则是酸性磷酸酶、游离型铁和总氮起主要作用;土壤生物化学属性和微生物特性都会影响着不同形态土壤P的积累,其中土壤中的水分和酸性磷酸酶活性是调控土壤磷的关键因子.研究表明,中亚热带地区天然林转换为人促更新林更有利于森林土壤磷的储存和供应,有助于维持本区域森林生态系统的稳定.

为揭示中亚热带常绿阔叶林群落优势种一甜槠天然林不同林龄林下土壤呼吸(Soil respiration,Rs)差异及影响因素,采用LI-8100开路式土壤碳通量系统对武夷山自然保护区不同林龄(18、36、54、72 a)天然甜槠林进行了1年的野外原位测定.结果 表明:(1)不同林龄甜槠林Rs季节动态呈现明显的单峰趋势,林龄对冬季Rs影响并不显著(P＞0.05),秋季18a甜槠林Rs与其他3种林龄差异显著(P＜0.05),林龄对土壤含水率的季节变化没有显著影响(P＞0.05);(2)不同林龄甜槠林5 cm深土壤温度与Rs拟合R2明显高于土壤含水率与Rs拟合R2,随着林龄增大,Rs温度敏感性指数Q1o值呈上升趋势,依次为1.551、1.589、1.640、1.664,且54、72 a甜槠林Rs温度敏感性指数Q1o值显著高于18、36 a(P＜0.05);(3)土壤含水率与5 cm深土壤温度共同解释了Rs变异的86％-90.3％;0-60 cm土层根系生物量与5 cm深土壤温度共同解释了Bs变异的88.3％-91.8％,由此可见,生物因子与非生物因子双因素拟合可以更好地解释不同林龄Rs差异.在对未来森林植被土壤呼吸及碳汇功能进行研究时,应在考虑林龄及季节差异的基础上,加强对生物因子的测定.

为揭示中亚热带常绿阔叶林建群种——甜槠天然林不同海拔土壤有机碳含量垂直分布差异及影响机制,以武夷山自然保护区甜槠天然林单一植被类型为研究对象,在其集中分布的5个海拔梯度(540、700、850、1022、1200 m)范围内设置固定样地,测定每个海拔梯度不同深度土层土壤因子(土壤全氮、全磷、土壤pH值、容重、土壤有机质、粉粒、砂粒、粘粒)、气候因子(土壤温度)、植被因子(细根生物量)及土壤有机碳含量等指标,分析了土壤有机碳沿海拔及垂直土层分布特征,并在主成分分析基础上构建了基于主控因子的线性回归模型.结果表明:(1)同一海拔高度,土壤有机碳含量在土壤垂直剖面分布具有明显的"表聚性"现象;同一土层深度,随着海拔升高,土壤有机碳含量逐渐增加,但增幅随土层深度增加而减小,高海拔地区有助于土壤有机碳的固存;(2)不同土层土壤有机碳含量与海拔、土壤全氮、土壤含水量、土壤粉粒呈极显著正相关(P＜0.01),与土壤温度、土壤容重、土壤粘粒、砂粒呈极显著负相关(P＜0.01);土壤细根生物量、土壤有机质与土壤有机碳含量在土壤表层(0-10、10-20 cm)呈极显著(P＜0.01)或显著正相关(P＜0.05);土壤pH值、土壤砂粒与土壤有机碳含量在20-30 cm 土层呈显著负相关(P＜0.05),但与其他土层关系不显著(P＞0.05);海拔因素是影响土壤有机碳含量分布的主要因素,其次为土壤因素,植被因素主要影响土壤表层有机碳含量分布.(3)海拔因素能通过影响与土壤有机碳形成和转化的因子及改变土壤有机碳的累积和分解速率,对土壤有机碳的分布产生影响.(4)多元线性回归模型拟合R2高于一元线性回归模型拟合R2,能解释土壤有机碳含量变异的82.1％—98.1％.由此可见,不同环境因子组合可以更好的解释不同土层土壤有机碳含量随海拔梯度的变异.

植物叶片和细根输入的可溶性有机碳(Dissolved organic carbon,DOC)是森林生态系统最活跃的组成部分,对生态系统的碳循环有重要作用.以中亚热带13种典型树种为研究对象,测定其幼苗叶片和细根(0-1 mm和1-2 mm)的碳氮含量,淋溶产生的DOC浓度以及傅里叶红外光谱特征,分析不同树种和不同器官之间DOC的数量特征和结构特征.结果表明:(1)浙江桂在叶片和细根(0-1 mm和1-2 mm)的总碳含量上最高,竹柏在叶片和0-1 mm细根的总碳含量上最低,观光木在1-2 mm细根的总碳含量上最低.花榈木和罗汉松在叶片的总氮含量上分别为最高和最低,木荚红豆和观光木分别在0-1 mm和1-2 mm细根的总氮含量上最高,冬青在细根(0-1 mm和1-2 mm)的总氮含量上最低.(2)刨花楠、闽楠和浙江桂等樟科树种在叶片淋溶产生的DOC浓度上最高,而罗汉松和和竹柏等罗汉松科树种在叶片淋溶产生的DOC浓度上最低;花榈木和木荚红豆等红豆属树种在细根(0-1 mm和1-2 mm)淋溶产生的DOC浓度上最高;刨花楠、闽楠和浙江桂等樟科树种在细根(0-1 mm和1-2 mm)淋溶产生的DOC浓度上最低.(3)红外光谱显示,13种树种叶片和细根淋溶产生DOC的红外光谱特征具有一定的相似性,都有6个吸收峰和1个透射峰.浙江桂叶片淋溶产生的DOC在各个波段的吸收率上最高,冬青叶片最低;红豆杉细根(0-1 mm和1-2 mm)淋溶产生的DOC在各个波段的吸收率上最高,木荚红豆0-1 mm细根淋溶产生的DOC在各个波段吸收率上最低,丝栗栲1-2 mm细根淋溶产生的DOC在各个波段吸收率上最低.研究表明在植物生物多样性较高的亚热带常绿阔叶林,树种和器官类型在调节DOC的数量特征和结构特征上起重要作用,相关研究应充分考虑到不同材料之间的差异性.气候变化下树种分布、降雨强度与频率的改变,将强烈影响森林中可溶性有机碳的数量与组成,从而影响到亚热带森林土壤微生物活动与养分循环.因此,通过比较不同树种的叶片与细根产生的DOC数量与组成结构上的差异,为完善和补充气候变化下亚热带常绿天然林碳循环研究提供科学依据.