为探究氮沉降和干旱交互作用对亚热带森林植物生长的影响,研究了亚热带4典型树种马尾松(Pinus massoniana)、杉木(Cunninghamia lanceolata)、海南红豆(Ormosia pinnata)和木荷(Schima superba)幼树生长对不同氮添加量和干旱程度的响应.结果表明,干旱和氮添加处理2.5 a对不同树种生长的影响不同.氮添加显著促进了对照和轻度干旱下木荷与杉木的总生物量、株高和基径生长,抑制了轻度干旱下马尾松的根茎生物量和基径生长,对重度干旱下4 种幼树的生长均没有显著影响.氮添加和干旱处理降低了海南红豆、马尾松和杉木的株高和总生物量,且随干旱程度的加重抑制作用更明显.不施氮和干旱对木荷总生物量和株高无显著影响;氮添加和重度干旱显著降低木荷的基径和总生物量.干旱显著增加杉木根冠比,但对其他树种根冠比无显著影响.干旱和氮添加对非豆科植物(木荷)生长的促进作用均比豆科植物(海南红豆)明显,这表明氮沉降可能加剧极端干旱对亚热带部分树种生长的抑制作用.

为探讨不同种源树木对干旱-复水的生理生态响应,该研究以广东与福建种源木荷为对象,通过盆栽控水方式模拟干旱及复水条件,研究两个种源木荷的水力及碳生理特征、脯氨酸(Pro)及超氧化物歧化酶(SOD)对干旱-复水的响应.结果表明:(1)对照情况下,广东种源木荷的茎木质部水势(Ψxylem)、叶片相对含水量(RWC)、光合速率(4sat)与气孔导度(Gs)均低于福建种源木荷的.(2)两个种源木荷的水力特征、Pro与SOD对干旱-复水的响应呈一致趋势,其中Ψxylem、RWC与Pro均能较快恢复至对照水平,而茎木质部栓塞程度与SOD未恢复至对照水平.(3)福建种源木荷叶片的Asat对干旱的敏感性较广东种源的高且复水后恢复至对照水平需要更长时间.(4)复水后福建种源木荷非结构性碳水化合物(NSC)的恢复速率高于广东种源木荷.综上认为,福建与广东两个种源木荷均不能通过短期复水(30 d)来修复被栓塞的木质部.尽管广东种源木荷的光合速率能够更快地恢复至对照水平,但其光合速率低于福建种源木荷,并且其NSC的恢复能力较福建种源荷的低.因此,在未来干旱加剧背景下,广东种源木荷的生长及存活可能受到更大威胁.该研究结果有助于了解种源地气候条件对树木抗旱性的影响,为未来森林的经营与管理提供了理论参考.

氮磷重吸收是林木应对养分限制和提高养分利用效率而采取的重要养分利用策略.林木氮磷重吸收特征随其生长发育的变化规律和机制研究尚不充分.本文以中亚热带不同林龄(6、18、26和34年生)的木荷(Schima superba)人工林为研究对象,测定了木荷新鲜叶和衰老叶的氮(N)、磷(P)含量及其重吸收效率,并结合土壤全氮、全磷、铵态氮、硝态氮和速效磷含量,探究不同林龄木荷叶片养分重吸收特征及其调控机制.结果发现:土壤氮磷含量随林龄增长发生显著变化,6年生木荷林土壤全磷含量显著高于26和34年生木荷;26年生木荷林土壤全氮含量显著高于6、18和34年生木荷林土壤.34年生木荷新鲜叶全氮含量显著高于6、18和26年生木荷(P＜0.05),不同生长阶段木荷新鲜叶全磷含量、衰老叶全氮和全磷含量均无显著差异(P＞0.05).木荷叶片氮重吸收效率(RN)随林龄增加而升高(35.48％～44.52％),均值为38.25％;而磷重吸收效率(RN)随林龄增加而降低(30.99％～53.50％),均值为40.42％;6和18年生木荷叶片的相对养分重吸收效率(RN∶Rp)小于1,26和34年生木荷叶片的相对养分重吸收效率大于1;4个林龄木荷叶片全磷含量均小于1 g·kg-1且全氮含量均小于20 g·kg-1,新鲜叶氮磷比随林龄显著增加(17.62～24.40)且大于16,表明该地区木荷生长受到磷限制.RN与土壤铵态氮、硝态氮以及氮磷比(STN∶STP)呈正相关;Rp与土壤速效磷呈正相关,与土壤铵态氮呈显著负相关(R2=0.332,P＜0.05),RN∶Rp与土壤氮磷比呈显著正相关(R2=0.306,P＜0.05).研究结果表明,随着木荷生长发育,叶片氮重吸收效率增加,以满足生长发育的氮需求;但叶片磷重吸收效率降低,导致磷限制增强.可见,叶片磷重吸收可能不是其适应磷限制的主导机制,未来可深入研究木荷应对磷限制的其他途径,并进一步明确磷重吸收和土壤铵态氮含量变化的作用机制.

基于2019、2021年浙江省森林资源连续清查数据,选取天然阔叶混交林样地,运用多项式回归等统计方法,分析地形和林分空间结构对主要先锋树种年均胸径生长量的影响.结果表明:木荷、青冈、白栎、柯、甜槠和苦槠胸径分别介于5～50.8、5～41.5、5～50.8、5～43.9、5～55.5和5～46.1 cm,划分为小径级(6～12 cm)、中径级(14～24 cm)和大径级(＞26 cm)3个径级.木荷和青冈的年均胸径生长量分别以半阴坡和阴坡最高,各径级增幅分别为2.9％～15.7％和1.1％～41.2％.随坡度的增加,大径级木荷、柯、甜槠和苦槠年均胸径生长量均降低,木荷降幅最高,为27.0％;而各小、中径级林木整体上无显著差异.坡位对各小径级林木年均胸径生长量整体上无显著影响,而中、大径级木荷、青冈和大径级白栎、柯年均胸径生长量随着从下坡、中坡、上坡到山脊的坡位变化整体上均降低,其中柯降幅最高,为28.1％,甜槠的变化则相反.适当提高混交度有利于中、大径级林木年均胸径生长量的增加,木荷以中度混交为宜,青冈、白栎和柯以低、中度混交为宜,而苦槠和甜槠以强度混交为宜;小径级林木各混交度下无显著差异.大小比数仅对大径级青冈、白栎和柯年均胸径生长量有显著影响,表现为亚优势-中庸下林木年均胸径生长量显著高于中庸-劣势.研究区林木年均胸径生长量主要受到坡向和混交度的影响.

近年来亚热带地区极端气候事件热浪发生频率增加,热浪频次及间隔时间的变化使热浪发生的模式及其对植物的胁迫方式更加多样化.高频热浪不仅通过热胁迫影响植物的碳固持速率,还会间接形成水分胁迫造成植物水力结构发生障碍,影响碳水化合物的运输.然而,目前亚热带树木水力结构和非结构性碳水化合物(NSC)对复杂热浪的模式的响应仍不明确.以亚热带主要阔叶树种闽楠(Phoebe bournei)和木荷(Schima superba)苗木为研究对象进行了热浪模拟试验,关注不同热浪频次(单次,两次)及重复热浪间隔时间(短间隔、中间隔、长间隔)对苗木茎部水力结构特征及NSC的影响,使用冲洗法测定水力结构中的导水率(Kh)、最大导水率(Kmax)、比导率(Ks)、木质部栓塞百分数(PLC),使用蒽酮-硫酸比色法测定茎段非结构性碳水化合物含量.结果表明,(1)闽楠和木荷的水力结构和非结构性碳水化合物在树种间存在显著差异;(2)不同热浪频次对闽楠和木荷的Kmax和PLC影响存在显著差异;(3)重复热浪间隔时间变长,木荷茎栓塞减轻,而闽楠茎栓塞增加,且植株栓塞越严重,茎NSC含量越少.总体上,闽楠的水力传输系统对热浪抗性较弱,在热浪后栓塞严重,导水率下降且无法完全恢复,且NSC含量与栓塞程度相关性较弱;而木荷水力传输系统抗性较强,在热浪后导水能力可能恢复至未受干扰水平,且其恢复程度与NSC含量紧密相关.该研究结果表明,高频热浪的发生会显著影响闽楠和木荷苗木茎部的导水能力,且不同间隔时间的重复热浪事件对植物水力结构的影响存在差异性,并且两个亚热带阔叶树种对热浪伴随的高温和水分胁迫的耐受性和耐受机制存在差异.

不同林型土壤的酸化缓冲能力不同,真菌在土壤系统中扮演着重要的角色,而对土壤真菌群落结构和组成与土壤酸化的关系缺乏深入研究.以重庆铁山坪林场的马尾松纯林(Pi)和经马尾松纯林改造后的香樟纯林(Ci)、木荷纯林(Sc)、马尾松-香樟混交林(Pi_Ci)以及马尾松-木荷混交林(Pi_Sc)为研究对象,每个林型分别设置4个20 mx20 m的样地,分别采集腐殖质层(O层)和淋溶层(A层)土壤进行土壤性质及真菌群落分析,以探讨酸雨区森林土壤真菌群落与缓解土壤酸化的关系.研究表明:(1)与Pi相比,Ci 土壤酸化明显缓解(高pH低NH4:NO3),且能有效提高土壤全磷(TP)含量;而Sc虽然土壤pH值与Pi没有显著差异,但显著(P＜0.05)提高了 NH4:NO3,且显著降低土壤TP和全钾(TK)含量(P＜0.05);(2)不同林型土壤真菌群落多样性以Ci最为丰富,且表征土壤酸化的指标pH值、阳离子交换量(CEC)与真菌多样性显著正相关(P＜0.05),NH4:NO3与多样性显著负相关(P＜0.05);(3)林型和土层都对真菌群落结构有显著影响(P＜0.001),且林型的影响大于土层的影响;而土壤酸化程度将五个林型的土壤真菌群落区分成两个大类:Ci和Pi_Ci;Pi,Se以及Pi_Sc.(4)Ci中有益菌(如Mortierella)更多,Pi以外生菌根真菌占优势(Russulaceae、Russula、Tomentella 以及 Sebacina);Sc 以及 Pi_Sc 则含有更多的植物病原菌(Cladophialophora,Paecilomyces,Venturiales)、嗜酸菌及产酸菌(Paecilomyces,Penicillium).在酸雨区受损马尾松林地种植香樟促进土壤真菌多样性提高,且产酸真菌、嗜酸菌丰度降低,而有益真菌丰度增加,可有效缓解土壤酸化;而种植木荷后土壤中的病原菌、嗜酸菌和产酸菌相对丰度增加,导致土壤进一步酸化.因此,通过将受酸雨损害严重的马尾松纯林改造成香樟纯林或马尾松-香樟混交林,有助于缓解土壤的酸化,实现酸雨区森林生态系统的可持续发展.

以阔叶树种木荷和栾树1年生幼树为对象,采用室内盆栽,通过配制3个不同浓度梯度的PbCl2溶液于盆栽土壤中(L1＜L2＜L3),对比研究Pb胁迫下两种幼树叶片叶绿素荧光参数的响应规律,运用Lake模型从能量平衡及分配的角度揭示不同浓度Pb胁迫下木荷和栾树光系统Ⅱ运转状况,并为木本植物幼树耐Pb程度的快速诊断提供数据支撑.结果表明:3个不同浓度的Pb处理下,两种供试幼树随着入射光强(PAR)的增大,除非调节性能量耗散(YNO)以外其他叶绿素荧光参数均随着PAR的变化而变化,相对电子传递速率(rETR)和可调节性能量耗散(YNPQ)呈上升趋势,而光系统Ⅱ(PSⅡ)量子效率(YⅡ)和光化学猝灭(qL)呈下降趋势.同时,两种供试幼树的最大光能利用效率(Fv/Fm)、rETR、YⅡ、qL,随着Pb污染浓度的增加而降低,而YNPQ和YNO则随着Pb污染浓度的增加而升高.Pb对两种供试植物叶绿素荧光参数的抑制效果在最大净光合速率(Pn)上也有体现.本实验还得出,在L1浓度时木荷PSⅡ反应中心的开放程度能保持在较高水准,随着污染浓度的增大,其光能转化能力弱于栾树.同时,栾树调节能量耗散的能力和对Pb胁迫的敏感程度均高于木荷,进一步说明了栾树对Pb的耐性高于木荷.综合分析后得出,YNO和YNPQ可作为植物Pb胁迫的评价指标.

以南方主要造林树种木荷和杉木幼苗为试验材料,研究了红光、蓝光和白光处理对幼苗叶片叶绿素荧光参数和抗氧化酶活性的影响.结果表明,木荷幼苗叶片初始荧光(Fo)、最大荧光(Fm)、可变荧光(Fv)和稳态荧光(Ft)均以白光最高,光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在光化学效率(Fv/Fo)和PSⅡ的天线转换效率(Fv'/Fm')均以白光最高,蓝光次之,红光最低.与白光处理相比,蓝光处理增强木荷幼苗叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性,红光和蓝光降低过氧化氢酶(CAT)活性,增强过氧化物酶(POD)活性,提高叶片丙二醛(MDA)含量.杉木幼苗叶片Fo和Ft以红光最高,Fm和Fv以白光最高,Fv/Fm、Fv/Fo和Fv'/Fm'均以白光最高,蓝光次之,红光最低.不同处理间杉木幼苗叶片SOD、CAT活性和MDA含量均无显著差异,而POD活性差异显著,以白光处理最高.光质对2种树种幼苗的生长均具有调控作用,其中红光和蓝光处理均造成木荷和杉木幼苗叶片的潜在活力发生不同程度的下降,造成光胁迫,同时破坏幼苗叶片抗氧化酶系统的平衡,不利于幼苗生长.

粤东山区山茶科植物有10属56种8变种2变型,主要集中于山茶属和柃木属,具有丰富的种质资源.山茶科具有园林观赏、药用、用材、经济原料等多种用途.山茶属、石笔木属、木荷属、大头茶属植物有较高的观赏价值,但目前在园林应用上较少.柃木属和山茶属植物又是重要的蜜源植物.研究这些植物的生物学特性和生态学特性,建立野生资源的种质库,筛选和培育优良品种,在园林上推广应用,发挥粤东地区的区位优势,生产出优质的茶油和茶蜜,将有力地促进经济发展.

通过培养试验,利用13C标记技术研究不同热解温度制备的生物质炭添加对杉木人工林土壤原有有机碳矿化的影响,为生物质资源有效利用和亚热带人工林固碳管理提供科学依据.生物质炭制备材料分别为木荷(阔叶树种)和杉木(针叶树种)凋落物,培养温度为25 ℃,时间为112 d.结果表明:在整个培养阶段,与对照土壤相比,不同生物质炭添加对土壤原有有机碳矿化的影响均呈现先促进后抑制的规律,具体表现为杉木生物质炭处理仅在培养0～3d表现为显著促进作用,在7～112 d均呈现为显著抑制作用,而木荷生物质炭处理则在培养0～14d表现为促进作用,在28～112 d均表现为显著的抑制作用.培养结束时,3种杉木生物质炭(350、550和750℃)处理均显著抑制了土壤原有有机碳矿化,2种木荷生物质炭(350和550℃)处理也表现为显著的抑制作用.木荷生物质炭和杉木生物质炭的分解率介于0.8％～2.8％,随着热解温度的升高,生物质炭的分解率呈下降趋势,且同一热解温度下木荷生物质炭的分解率显著高于杉木生物质炭.上述结果表明,原材料和制备温度是生物质炭影响土壤原有有机碳矿化和生物质炭分解的重要因素.