土壤酶在养分矿化过程中起着至关重要的作用,是预测土壤向植物提供养分能力的特殊传感器.土壤酶的催化、生产和降解速率受水分调节,而全球气候变暖所引起的降水减少将对中亚热带地区森林生态系统造成深刻影响,但是关于中亚热带杉木人工林土壤酶活性对降水变化响应的研究还是相对匮乏.通过隔离降雨模拟实验减少50％的降水,探究干湿两季中亚热带杉木人工林表层土壤的理化性质、胞外酶活性和有效养分对降水减少的响应.研究的胞外酶有:参与碳循环的β-葡萄糖苷酶(βG)、纤维素水解酶(CBH)、酚氧化酶(PHO)、过氧化物酶(PEO).冗余分析结果显示:干季时的土壤酶活性主要是受土壤含水量、硝态氮和可溶性有机碳(DOC)的影响,湿季则主要受微生物量碳、DOC和铵态氮的影响.湿季的土壤酶活性总体大于干季的土壤酶活性.除了干季的酚氧化酶外,无论干季或是湿季,几乎所有土壤酶活性在降水减少后均有所提高,其中3G活性变化最为显著.这可能是因为中亚热带地区降水丰富,尽管进行了隔离降雨处理,但水分仍然未达到限制水平;也可能是酶活性对降水减少这种不利的环境变化做出的响应或适应策略.本研究也为未来气候变化降水减少下对预测碳循环和养分循环提供了一定的科学依据.

温度和水分影响森林生态系统的结构与功能,而全球变暖和降雨格局的改变是未来气候变化的趋势.我国中亚热带地区森林覆盖率大,碳库丰富,可溶性有机质(DOM)作为森林生态系统的重要组成部分,气候变化对它的数量和组成具有重要的影响.本文对我国湿润亚热带地区杉木人工林土壤进行模拟增温以及隔离50％的降雨试验,利用光谱技术手段研究增温及隔离降雨对土壤可溶性有机质(DOM)的数量及其结构的影响.试验设对照(CK)、增温(W)、隔离降雨(P)、增温与隔离降雨的交互作用(WP)4种处理.结果表明,与对照相比,土壤增温后,0-10cm和10-20cm土层的土壤可溶性有机碳(DOC)和可溶性有机氮(DON)增加,但其芳香性指数和腐殖化程度降低,增温加速DOM的流失,不利于土壤有机质的稳定.季节变化影响土壤的环境,导致隔离降雨有使DOM的数量增加或减少的趋势;在旱季(2014年10月和2015年1月),隔离降雨降低了土壤DOM的数量,但其芳香性指数和腐殖化程度增加,而进入雨季(2015年4月),隔离降雨有使DOM增加的趋势,但其组分中的芳香化合物较少.增温和隔离降雨的交互作用在一定程度上促进DOM的产生,其结构比对照简单.温度和降雨对DOM的影响较为复杂,在全球气候变化背景下,只有长期对其进行观测并探讨其他因素带来的影响才能深入了解气候变暖和降雨格局的变化对土壤碳、氮的影响.

土壤可溶性碳氮在森林土壤碳循环和养分循环中起到重要作用,因其对气候变化高度敏感且可被微生物直接利用.本研究通过在2年生杉木人工林内设置隔离50％降雨处理(P)、增温5 ℃+隔离50％降雨处理(WP),利用张力测渗计野外原位收集土壤溶液,研究降雨和温度变化对不同深度土壤可溶性碳氮浓度的影响.结果表明:降雨和温度变化没有改变土壤可溶性有机碳(DOC)浓度的季节变化,土壤溶液DOC浓度在10月最高.降雨和温度变化增加了不同土层土壤溶液DOC浓度,60 cm处增加量最大,与对照相比,P和WP处理土壤溶液DOC浓度的增加幅度分别为30.4％～88.7％和32.8％ ～ 137.6％,10月的差异值最大,对照土壤溶液DOC浓度随土壤深度增加而降低,但降雨和温度变化后各土层间土壤溶液DOC浓度没有显著差异.WP处理土壤溶液NO3--N浓度大幅增加,增加幅度为221.1％ ～931.0％.在未来全球变化背景下,亚热带地区降雨减少将增加土壤通透性和细根向深层土壤的生长,促进土壤微生物活性和有机质分解,可能增加本地区土壤有机碳氮淋溶流失,而温度增高将加剧碳氮流失风险.

全球气候变化改变了陆地生态系统植物的生理状态,使植物氮(N)、磷(P)代谢发生了变化.为揭示全球气候变暖及干旱环境下植物N、P代谢特征的变化,以典型的亚热带植物杉木(Cunninghamia lanceolata)为研究对象,按照两因素两水平试验设计设置对照、增温(+5℃)、隔离降雨(-50％)和增温×隔离降雨4个处理,根据“主干法”确定针叶龄级,采集一年生、二年生、三年生及四年生叶片,同时收集每个处理的凋落叶,分别测定鲜叶及凋落叶的生态化学计量学特征,并计算其N、P吸收率.结果 表明:(1)增温及隔离降雨对凋落叶N浓度及C/N比值均无显著影响,隔离降雨使凋落叶P浓度显著增加23.32％,C/P比值显著下降18.57％(P＜ 0.05).(2)增温、增温×隔离降雨处理使杉木二年生鲜叶N浓度较对照组均有显著差异(P＜0.05),三、四年生叶片N浓度在隔离降雨处理下分别极显著增加18.15％和25.33％ (P＜0.01),增温及隔离降雨使P浓度均呈下降趋势但未造成显著差异.(3)N吸收率(NRE)在处理间及叶龄间均无显著差异;P吸收率(PRE)随叶龄增加呈下降趋势,其中仅隔离降雨处理下不同叶龄杉木叶PRE未有显著差异.(4)增温、隔离降雨及二者交互作用均增加鲜叶N浓度及NRE之间拟合关系,其中增温及增温×隔离降雨拟合度呈显著相关(P＜0.05),而增温、隔离降雨及二者共同作用均显著降低鲜叶P浓度及PRE的拟合关系(P＜0.05),其中隔离降雨处理对其影响最大.在中亚热带地区,杉木生长受P元素限制显著,土壤温度和水分都是叶片P素变化的重要因素,而杉木叶片N素对水分较为敏感,适当的水分亏缺能使叶片的N浓度增加,尤其对成熟叶片影响显著.

土壤酶在土壤过程中扮演着一个重要的角色,其通过参与凋落物和土壤有机质的分解过程从而驱动着土壤养分循环和碳循环,而影响这个过程的因素很多,主要包括温度和土壤含水量.本研究在中亚热带杉木人工幼林进行对照、增温、隔离降雨以及增温+隔离降雨联合处理实验,探究温度和水分变化对土壤胞外酶活性的影响,包括参与碳循环的β-葡萄糖苷酶( βG) 、纤维素水解酶( CBH) 、酚氧化酶( PHO) 、过氧化物酶( PEO),和参与氮循环的β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶( NAG) 以及参与磷循环的酸性磷酸酶( AP).结果表明:增温和隔离降雨以及两者的交互作用使土壤含水量、微生物生物量氮、可溶性有机氮和可溶性有机碳( DOC) 显著下降( P＜0.05).此外,增温显著增加了铵态氮( NH4 +-N) 和硝态氮含量( P＜0.05),以及βG、CBH 和NAG 酶活性( P＜0.05); 隔离降雨在一定程度上对βG、 CBH 和NAG( P＜0.05) 酶活性起到促进作用; 而增温+隔离降雨处理下,βG、CBH、NAG、 PHO、PEO 酶活性都略微上升( P＞0.05); AP 酶活性在各个处理后均剧烈下降( P＜0.05).冗余分析结果显示,全氮、NH4 +-N 和DOC 是驱动土壤酶活性变化的主要影响因子.研究表明,参与碳、氮循环的土壤酶在温度升高和降水减少下响应较为积极,酶活性有所上升,从而加速了土壤碳分解,但参与磷循环的土壤酶活性却显著下降,未来该地区的磷限制情况将进一步加剧.本研究将为未来气候变暖和降水减少下对预测养分循环和碳循环提供一定的科学依据.

全球气候变化背景下区域降雨格局变化可能深刻影响土壤可溶性有机质(DOM)的数量和质量.为了解亚热带森林土壤DOM对降雨减少的响应,通过6年不同强度(对照、-30％、-60％)的隔离降雨模拟试验,采用光谱技术,研究了降雨减少对亚热带米槠天然林不同深度土壤DOM数量和结构的影响.结果表明:与对照相比,隔离降雨使0～10 cm土层中可溶性有机碳(DOC)和可溶性有机氮(DON)含量显著降低,其中-30％处理DOC下降幅度小于DON,而-60％处理DOC下降幅度大于DON,0～ 10 cm土层中DOC和DON含量都显著高于10～20 cm土层.-30％处理土壤DOM中源于微生物代谢的芳香类腐殖质和烷烃比例上升;-60％处理土壤DOM中微生物代谢产物的相对贡献率减少.除了隔离降雨后水分变化等直接影响外,微生物活性也是本试验区影响DOM数量和结构的重要因素.

通过在野外条件下设置对照(CT)、土壤增温(W,+5℃)、隔离降雨(P,隔离50％降雨量)以及增温与隔离降雨协同作用(WP)4种处理,研究增温与隔离降雨及其交互作用对中亚热带杉木人工林林下植被生物量的影响,结果表明:增温和隔离降雨及其交互作用显著影响杉木人工林林下植被生物量.W和WP处理显著提高地上、地下和总生物量,其中W处理地上、地下和总生物量增加比例均高于WP处理;隔离降雨导致地下部分生物量显著减少;增温、隔离降雨及其交互作用均导致林下植被根冠比值下降.土壤温度升高是导致植被地上、地下和总生物量以及根冠比值变化的根本原因,而土壤溶液中可溶性碳氮及矿质元素浓度的变化可能是导致植被地上、地下和总生物量变化的直接原因.其中,Al3+、Fe3+、Ca2+浓度的降低可能是导致增温后杉木林林下植被地上、地下和总生物量显著增加的原因;Al3+、Na+浓度的增加可能是导致隔离降雨后林下植被地下部分生物量下降的原因.本研究从土壤溶液养分组成变化的角度,探讨增温、隔离降雨及其交互作用对中亚热带杉木幼林林下植被生物量的影响,研究结果可为全球气候变化背景下森林生态系统碳循环研究与森林经营提供重要理论依据.

目的 调查江苏省连云港市库蠓的种类组成和季节消长.方法 2019年4-11月,采用灯诱法选择连云港港口码头、进口种牛和屠宰牛隔离场、屠宰厂作为监测样地,每周监测1次.结果 共捕获库蠓属7种2 856只,优势库蠓为原野库蠓,占捕获总数的60.36％.码头的优势库蠓为尖喙库蠓,占74.8％;种牛隔离场、屠宰牛隔离场和屠宰厂的优势库蠓是原野库蠓,分别占74.75％、61.69％和65.71％.曲囊库蠓为首次发现.库蠓活跃期为6-10月,高峰期为9月.21～25℃时库蠓捕获量最多,占捕获总数的54.52％.降雨和大风天气库蠓活动明显减少.结论 初步了解了江苏省连云港市库蠓的种类组成、季节消长规律,可为蠓的防控提供参考.

杉木林是我国亚热带地区最主要的人工林和重要的碳汇.本研究以杉木人工林为对象,通过设置氮素添加(40 kg N·hm-2·a-1)和隔离降雨(-50％)试验分别模拟氮沉降和干旱,在夏季(7月)和冬季(1月)采集表层土壤,通过磷脂脂肪酸、平板计数、Biolog等方法综合分析土壤微生物生物量、数量及碳源利用能力.结果表明:土壤微生物生物量及微生物组成在两季节间存在显著差异;氮添加和隔离降雨可在一定程度上减少可培养细菌和真菌的数量,细菌数量较真菌数量对氮添加和隔离降雨的响应更敏感.隔离降雨显著抑制了土壤中微生物的碳源利用能力,而氮添加无显著影响.土壤细菌数量与微生物碳源利用能力呈显著正相关,表明可培养细菌是介导微生物碳转化的关键组分.本研究强调了氮沉降和干旱对亚热带杉木人工林表层土壤微生物的影响,可为评估未来全球变化情景下亚热带森林生态系统的土壤微生物生态功能提供科学依据.

植物叶片中的非结构性碳水化合物(NSC)和碳(C)、氮(N)、磷(P)含量可反映植物和生态系统对水分亏缺环境的响应及适应程度.以福建省长汀县25a马尾松(Pinus massoniana)为对象,原位观测分析了 3年持续100％隔离降雨对成年马尾松针叶NSC与C、N、P的影响.结果表明:(1)持续隔离降雨导致马尾松针叶NSC含量先显著增加后减少,最终导致针叶NSC含量季节变化消失;且针叶可溶性糖含量、可溶性糖/淀粉比值在后期显著增加;(2)持续隔离降雨使马尾松针叶N含量、P含量、N:P均表现为前期与对照组差异不显著,后期显著高于对照组;(3)马尾松针叶NSC含量、可溶性糖含量、P含量、N:P与土壤水分含量呈显著或极显著相关,且均与P含量显著或极显著相关,与N素无相关性.以上研究结果表明,随着土壤水分含量的持续减少马尾松可通过调整针叶中NSC含量的积累及分配和提高针叶N、P含量来适应缺水环境,P含量的增加对NSC含量波动及可溶性糖和淀粉的相互转化起促进作用.