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Intraspecific variations in fine root N and P and factors affecting their concentrations in Masson pine plantations across subtropical China

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林业研究:英文版 2023年第5期34卷 1463-1473页

作者： Zunji Jian Jin Xu Yanyan Ni Lei Lei lixiong zeng Wenfa Xiao Ecology and Nature Conservation Institute Chinese Academy of ForestryKey Laboratory of Forest Ecology and Environment of National Forestry and Grassland AdministrationBeijing 100091People’s Republic of China Co-Innovation Center for Sustainable Forestry in Southern China Nanjing Forestry UniversityNanjing 210037JiangsuPeople’s Republic of China Wuhan Botanical Garden Chinese Academy of SciencesWuhan 430074HubeiPeople’s Republic of China

Fine roots(<2 mm)play vital roles in water and nutrient uptake.However,intraspecific variations in their chemical traits and their controlling mechanisms remain poorly understood at a regional scale.This study examined these intraspecific variations in fine roots in Masson pine(Pinus massoniana Lamb.)plantations across subtropical China and their responses to environmental factors.Root nitrogen(N)and phosphorus(P)concentrations and their mass ratios(N:P)ranged from 3.5 to 11.7 g kg^(-1),0.2 to0.9 g kg^(-1),and 7.8 to 51.6 g kg^(-1),respectively.These three chemical traits were significantly different between sites and in longitudinal patterns across subtropical China.Mean annual temperature was positively related to root N concentration but negatively related to root P concentration.There were significant,negative relationships between clay content and root P concentration and between pH and root N concentration.Available N had no significant relationship with root N concentration,while available P was a significantly positive relationship with root P concentration.The combined effects of altitude,climate(temperature and precipitation)and soil properties(pH,clay content,available N and P)explained 26%and 36%of the root N and P concentrations variations,respectively.These environmental variables had direct and indirect effects and exhibited disproportionate levels of total effects on root N and P concentrations.Root N and P concentrations explained 35%and 65%variations in their mass ratios,respectively.The results highlight different spatial patterns of chemical traits and various environmental controls on root N and P concentrations in these ecosystems.More cause-effect relationships of root chemical traits with abiotic and biotic factors are needed to understand nutrient uptake strategies and the mechanisms controlling intraspecific variations in plant traits.

关键词： Fine root Chemical traits Environmental variables Pinus massoniana Subtropical China

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丛枝菌根途径的土壤有机碳固存机制研究进展

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生态学报 2024年第12期44卷 4945-4955页

作者：张佳佳曾立雄雷蕾肖文发中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所国家林业和草原局森林生态环境重点实验室北京100091 南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京210037

菌根真菌已被认为是土壤碳库的重要部分,陆地植物中至少78%与丛枝菌根真菌(AMF)形成共生关系,故研究AMF途径的土壤有机碳(SOC)固存机投对提高生态系统碳汇具有重要意义,但目前缺乏系统探讨AMF途径的SOC固碳机制。AMF具有显著的生态特性... 详细信息

菌根真菌已被认为是土壤碳库的重要部分,陆地植物中至少78%与丛枝菌根真菌(AMF)形成共生关系,故研究AMF途径的土壤有机碳(SOC)固存机投对提高生态系统碳汇具有重要意义,但目前缺乏系统探讨AMF途径的SOC固碳机制。AMF具有显著的生态特性,包括较根系更高的周转速度、广泛的菌丝扩展范围以及将代谢产物转化为土壤中的稳定碳源等,这些特征共同构成了AMF在固碳机制中的作用路径。AMF从植物根系获得碳源,经过菌丝生长、代谢产物(尤其球囊霉素相关蛋白)和残体形成,将其转化为AMF源碳。AMF的根外菌丝还能与其他微生物共存并协同作用,通过分解凋落物、促进微生物的合成代谢及其物质周转,不仅增加植物源碳输入和微生物源碳积累,还促进团聚体形成,有效保护土壤中的碳不被分解,从而实现AMF途径的土壤碳固存。AMF途径的土壤固碳能力在森林、草地和农田依次减弱,这与气候变化、土壤的生物与非生物因素、地下的共生菌根网络及人类活动紧密相关。还探讨了这些因素对AMF途径SOC固存的影响,并针对现有研究的不足提出了未来的研究展望。本综述以期更深入地理解AMF途径的SOC固存机制,为菌根途径提升生态系统碳汇能力的研究提供理论支持。

关键词：丛枝菌根真菌源碳共有菌根网络球囊霉素相关蛋白固碳机制影响因素

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基于机器学习算法的华中天然林土壤有机碳特征与关键影响因子

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林业科学 2024年第3期60卷 65-77页

作者：沈琛琛肖文发朱建华曾立雄陈吉臻黄志霖中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所国家林业和草原局森林生态环境重点实验室北京100091 南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京210037

【目的】比较4种机器学习算法在模拟华中地区3种典型天然林土壤有机碳含量上的表现,筛选最优模型算法,明确影响该地区天然混交林土壤有机碳富集与空间分布的关键气候环境因子,为森林土壤有机碳分布格局研究提供技术参考。【方法】以华... 详细信息

【目的】比较4种机器学习算法在模拟华中地区3种典型天然林土壤有机碳含量上的表现,筛选最优模型算法,明确影响该地区天然混交林土壤有机碳富集与空间分布的关键气候环境因子,为森林土壤有机碳分布格局研究提供技术参考。【方法】以华中地区3种典型天然林(常绿针叶混交林、落叶阔叶混交林和常绿阔叶混交林)为研究对象,引入4种机器学习算法(支持向量机、人工神经网络中的多层感知器、随机森林和分位数回归森林),模拟0~60 cm土层土壤有机碳含量,比较模型解释量及表现稳定性,筛选最优模型算法。【结果】4种机器学习算法均能成功模拟天然林0~60 cm土层土壤有机碳含量,多层感知器、随机森林、分位数回归森林模拟结果明显优于支持向量机,其中随机森林模型表现最稳定,决定系数最高达0.620。母质、土壤密度、孔隙度、地理位置、海拔、植被和水分亏损情况等共同影响华中地区天然林0~60 cm土层土壤有机碳含量,但显著影响表层(0~20 cm)、中层(20~40 cm)与深层(40~60 cm)土壤有机碳含量的因子并不一致且影响机制不同。在0~20 cm土层,显著影响因子最复杂,除土壤密度以外,土壤孔隙度、地形、植被和气候均产生显著影响(P<0.05);在20~40 cm土层,土壤密度和地理位置依然有显著影响(P<0.05),各因子影响呈现复杂性和过渡性;在40~60 cm土层,成土母质是最重要的影响因子,其次为土壤密度和水分亏损指数,植被的影响下降(P<0.05)。从地理分布上看,0~20 cm表层土壤有机碳含量东南高、西北低,中层和深层土壤有机碳含量表现为西部较高、东部稍低;海拔较高的南部山区土壤有机碳含量更高。蒸发强烈或供给森林的水分不足会限制各层土壤有机碳富集。森林土壤有机碳含量随土层加深显著下降,常绿针叶混交林土壤有机碳含量在各土层均最高,落叶阔叶混交林居中,常绿阔叶混交林最低。【结论】华中地区天然林土壤有机碳含量分布呈现明显差异,常绿针叶混交林土壤有机碳贡献最大,成土母质和土壤物理属性对土壤有机碳富集与分布起决定性作用;适宜天然林生长的地理立地条件和气候环境,共同造就该地区天然林土壤有机碳富集。在营林和管理时可加大本地树种混交比重,提升森林土壤碳汇功能。

关键词：森林土壤有机碳空间分布天然林机器学习华中地区

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干旱和遮荫对马尾松幼苗瞬时水分利用效率及δ^(13)C的影响

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生态学杂志 2024年第1期43卷 140-145页

作者：邓秀秀施征曾立雄雷蕾裴顺祥吴莎肖文发中国林业科学研究院华北林业实验中心北京九龙山暖温带森林国家长期科研基地北京102300 中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所国家林业和草原局森林生态环境重点实验室北京100091

水分利用是植物光合固碳的关键过程,其效率反映植物对胁迫环境的适应能力,δ^(13)C作为反映植物长期水分利用效率的关键指标,对于揭示植物与环境长期作用的关系具有重要意义。本研究以马尾松幼苗为对象,通过土壤水分和光照条件控制,设... 详细信息

水分利用是植物光合固碳的关键过程,其效率反映植物对胁迫环境的适应能力,δ^(13)C作为反映植物长期水分利用效率的关键指标,对于揭示植物与环境长期作用的关系具有重要意义。本研究以马尾松幼苗为对象,通过土壤水分和光照条件控制,设置干旱(土壤水分为30%饱和含水量)、遮荫(光照强度为全光照的30%)及干旱+遮荫(土壤水分为30%饱和含水量和光照强度为全光照的30%)3种胁迫方式和对照(CK,土壤水分为70%饱和含水量和全光照),研究干旱和遮荫对马尾松瞬时水分利用效率和δ^(13)C的影响。结果表明:干旱和干旱+遮荫处理分别使马尾松当年生叶的瞬时水分利用效率显著增加了67.96%和60.78%,遮荫对瞬时水分利用效率的影响不显著;当年生叶的δ^(13)C在干旱处理下显著增加了14.35%,但在遮荫和干旱+遮荫处理下未发生明显改变;各处理对1年生叶δ^(13)C的影响均不显著;表明瞬时和长期水分利用效率的变化不同步,且马尾松的水分利用效率对干旱的响应较早;在各处理下,各库器官中的δ^(13)C均大于源叶,茎干和根中的δ^(13)C与源叶δ^(13)C的相关系数较大,且与1年生叶呈极显著正相关,各库器官的δ^(13)C主要受源叶δ^(13)C供应的影响。表明环境变化导致水分利用效率的变化将引起各库器官δ^(13)C发生改变。研究结果可为揭示马尾松幼苗对气候变化的响应机制提供参考。

关键词：干旱遮荫水分利用效率 δ^(13)C 马尾松幼苗

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2种马尾松混交林土壤微生物特性及其与团聚体稳定性耦合关系

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江西农业大学学报 2024年第3期46卷 543-557页

作者：杨洪炳肖文发曾立雄雷蕾李春蕾中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所/国家林业和草原局森林生态环境重点实验室北京100091 湖北秭归三峡库区生态系统国家定位观测研究站湖北宜昌443699

【目的】探究2种马尾松人工混交林间土壤微生物群落结构差异,以及2种林分土壤团聚体稳定性与其微生物群落结构、土壤酶活性的耦合关系。【方法】以三峡库区马尾松杉木混交林和马尾松杉木栎类混交林为研究对象,通过比较分析0~10 cm土层... 详细信息

【目的】探究2种马尾松人工混交林间土壤微生物群落结构差异,以及2种林分土壤团聚体稳定性与其微生物群落结构、土壤酶活性的耦合关系。【方法】以三峡库区马尾松杉木混交林和马尾松杉木栎类混交林为研究对象,通过比较分析0~10 cm土层的不同粒径土壤团聚体微生物群落结构及微生物生长代谢现状,探究影响团聚体稳定性和微生物群落结构的主要影响因素。【结果】(1)2种马尾松混交林之间的土壤团聚体稳定性、微生物总生物量及其群落多样性均无明显差异;(2)从酶化学计量特征来看,2种马尾松混交林土壤微生物生长代谢受到磷(P)限制;(3)土壤丛枝菌根真菌、放线菌和革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌的生物量在不同粒径土壤团聚体之间无明显差异;(4)土壤全钾含量对微生物群落结构影响程度最大。大团聚体中N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶(NAG)活性是驱动土壤团聚体稳定性的关键因素。【结论】为提高三峡库区马尾松林地土壤质量,应多关注NAG活性对环境变化的响应。为缓解P限制对植被生长发育的影响,可在马尾松人工林中营造P分配能力更强和P利用效率更高的树种。

关键词：三峡库区马尾松混交林团聚体稳定性酶化学计量微生物养分限制微生物群落结构

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Path Analysis on Environmental Factors Controlling Runoff and Sediment Yields in Shelter Forests in Three Gorges Reservoir Region

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Asian Agricultural Research 2018年第3期10卷 56-61页

作者： Yaowu TIAN Zhilin HUANG lixiong zeng Wenfa XIAO Xiaodong GENG College of Forestry Henan University of Science and Technology Luoyang 471003 China State Forestry Administration Key Laboratory of Forest Ecology and Environment Research Institute of Forest Ecology Environment and Protection Chinese Academy of Forestry Beijing 100091 China College of Forestry Henan Agricultural University Zhengzhou 451002 China

Effects of environmental factors such as climate,topography,vegetation and soil in shelter forests in Three Gorges Reservoir Region on runoff and sediment yields were monitored to identify dominant environmental factors controlling runoff and sediment yields in 15 runoff plots in study area by soil sampling,laboratory analysis,stepwise regression analysis and path analysis,and to establish the main control environmental factors that affect runoff and sediment yields. The results showed that soil bulk density,herbaceous cover,slope,and canopy density were the significant factors controlling runoff,and the direct path coefficient of each factor was ranked as canopy closure(-0. 628) > litter thickness(-0. 547) > bulk density( 0. 509) > altitude( 0. 289). The indirect path coefficient was ranked as soil bulk density( 0. 354) >litter thickness(-0. 169) > altitude( 0. 126) > canopy closure(-0. 104). Therefore,canopy closure and litter thickness mainly had direct effects on runoff,while soil bulk density mainly had indirect effects through their contributions to other factors. Herbaceous cover,litter thickness,slope,canopy density,and altitude were the significant factors controlling sediment yields. The direct path coefficient of each factor was ranked as herbaceous cover(-0. 815) > litter thickness(-0. 777) > canopy closure(-0. 624) > slope( 0. 620). The indirect path coefficient was ranked as slope( 0. 272) > litter thickness(-0. 131) > canopy closure(-0. 097) > herbaceous cover(-0. 084). Therefore,herbaceous cover and litter thickness mainly had direct effects on sediment yields,while slope mainly had indirect effects through their contributions to other factors. All the selected environmental factors jointly explained 85. 5% and 78. 3% of runoff and sediment yield variability,respectively. However,there were large values of remaining path coefficients of other factors influencing runoff and sediment yields,which indicated that some important factors are not included and should be taken into account.

关键词： Shelter forest Runoff Sediment yield Environmental factors Path analysis

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白头翁汤加味联合美沙拉嗪肠溶片用于治疗湿热型溃疡性结肠炎的疗效观察

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四川中医 2024年第1期42卷 114-117页

作者：卓利雄曾微微羊章凯黄律周佳海南省中医院脾胃病科海南海口570206

目的:观察白头翁汤加味联合美沙拉嗪肠溶片用于治疗湿热型溃疡性结肠炎的疗效。方法:选取医院2021年3月~2022年5月就诊的湿热型溃疡性结肠炎患者102例,以随机数字表法将其分成观察组(n=51,在对照组的基础上接受白头翁汤治疗)及对照组(n=... 详细信息

目的:观察白头翁汤加味联合美沙拉嗪肠溶片用于治疗湿热型溃疡性结肠炎的疗效。方法:选取医院2021年3月~2022年5月就诊的湿热型溃疡性结肠炎患者102例,以随机数字表法将其分成观察组(n=51,在对照组的基础上接受白头翁汤治疗)及对照组(n=51,采用美沙拉嗪肠溶片治疗)。对照组接受美沙拉嗪肠溶片治疗,观察组在对照组的基础上接受白头翁汤加味治疗,两组均治疗4周。对比两组中医证候积分、改良Mayo评分系统、炎症性肠病生活质量问卷(IBDQ)、基质金属蛋白酶-1(MMP-1)与白细胞介素-1β(IL-β)、二胺氧化酶(DAO)、D-乳酸(D-LA)、用药安全性及临床疗效。结果:治疗后,两组中医证候积分均降低(P0.05)。观察组的总有效率(94.12%)比对照组(80.39%)高(P<0.05)。结论:白头翁汤加味联合美沙拉嗪肠溶片用于治疗湿热型溃疡性结肠炎疗效确切,可减轻患者炎症反应,改善生活质量与肠道屏障功能,且不会显著增加药物不良反应。

关键词：白头翁汤美沙拉嗪肠溶片湿热型溃疡性结肠炎临床疗效

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森林景观恢复土地适宜性评价

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森林与环境学报 2024年第2期44卷 217-224页

作者：陈明叶刘玉峰刘晓光徐兆翮曾立雄肖文发河北民族师范学院河北承德067000 “植物学”(河北民族师范学院)国家民委重点实验室河北承德067000 中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所北京100091 国家林业和草原局森林生态环境重点实验室北京100091

为探究县域森林景观恢复机制,确定优先恢复区域与适宜恢复措施,以秭归县为研究对象,采用物元模型与多目标灰色局势决策模型,分别从景观和立地尺度开展森林景观恢复土地适宜性评价研究。在景观尺度,构建评价指标体系,确定森林景观恢复的... 详细信息

为探究县域森林景观恢复机制,确定优先恢复区域与适宜恢复措施,以秭归县为研究对象,采用物元模型与多目标灰色局势决策模型,分别从景观和立地尺度开展森林景观恢复土地适宜性评价研究。在景观尺度,构建评价指标体系,确定森林景观恢复的优先恢复地块,制定重点恢复策略;在立地尺度,构建以提升区域水源涵养功能、生物量、生产力为核心的恢复措施,以实现生态系统服务在一定时空范围内达到最优配置。结果表明,秭归县适宜森林景观恢复地块总面积18674.06 hm^(2)。在3643.74 hm^(2)适宜新造林地块中,41.74%适宜恢复为针叶林,29.93%适宜恢复为针阔混交林,24.53%适宜恢复为阔叶林,3.80%适宜恢复为灌木林。15030.32 hm^(2)地块适宜提升森林质量,根据其林地类型,提出补植补造、促进林下植被生长、被动恢复、森林经营管理、单一树种改造、栽植混交林、封山育林等具体干预措施及其组合。物元模型与多目标灰色局势决策模型定量评估,结合研究区域土地利用现状、森林资源普查数据等基础数据,可有效确定优先恢复地块和恢复策略,为县域森林景观恢复提供定量评估方法。

关键词：森林景观恢复物元模型多目标灰色局势决策模型秭归县森林质量提升

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森林碳汇助力碳中和的几点认识

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林业科学 2023年第3期59卷 1-11页

作者：肖文发朱建华曾立雄简尊吉雷蕾中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所国家林业和草原局森林生态环境重点实验室北京100091 林草碳汇研究院北京100091

森林碳汇不是“杯水车薪”,而是国之重器,森林碳汇功能及其对碳中和的贡献已成为全球共识,森林碳汇的形成、提升、监测、计量、核证、交易等已成为科学研究和社会发展的重要领域。本研究探讨人类文明进程中的人碳关系变化特点,梳理森林... 详细信息

森林碳汇不是“杯水车薪”,而是国之重器,森林碳汇功能及其对碳中和的贡献已成为全球共识,森林碳汇的形成、提升、监测、计量、核证、交易等已成为科学研究和社会发展的重要领域。本研究探讨人类文明进程中的人碳关系变化特点,梳理森林碳汇全链条中的一些基本问题,包括森林定义对碳汇计量的影响,森林碳的源-汇关系,碳汇计量边界,碳汇的监测、报告和核算,以及碳汇项目开发、碳汇交易的基本要求等,分析我国森林碳汇提升面临的挑战、潜力和路径。研究认为,要进一步加强森林碳汇科技创新体系建设,深入认识生态修复、森林经营、森林利用过程中的碳汇机制;要进一步优化与森林生态系统碳循环相关的社会制度和规则、技术和文化体系的设计和应用,支撑国家碳达峰碳中和战略实施和生态文明发展。

关键词：森林碳汇监测与核算增汇减排干扰碳汇交易森林认证生态产品价值实现科技创新

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砾石对马尾松人工林土壤有机碳密度评估的影响

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应用生态学报 2023年第8期34卷 2073-2081页

作者：简尊吉雷蕾倪妍妍朱建华曾立雄肖文发中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所/国家林业和草原局森林生态环境重点实验室北京100091 南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京210037 林草碳汇研究院北京100091 中国科学院武汉植物园武汉430074

砾石(>2 mm)是估算土壤碳库的主要参数之一。为评估砾石对马尾松人工林土壤容重和有机碳密度的影响,本研究基于不同方法(剔除砾石前后)估算马尾松人工林分布区131个样地0~10、10~20和20~40 cm土层土壤容重和有机碳密度,并检验不同方法... 详细信息

砾石(>2 mm)是估算土壤碳库的主要参数之一。为评估砾石对马尾松人工林土壤容重和有机碳密度的影响,本研究基于不同方法(剔除砾石前后)估算马尾松人工林分布区131个样地0~10、10~20和20~40 cm土层土壤容重和有机碳密度,并检验不同方法间的差异。结果表明:剔除砾石后各土层容重分别为0.58~1.57、0.60~1.67和0.59~1.75 g·cm^(-3),显著低于剔除砾石前容重,砾石总体上将容重提高了6.5%~6.8%;剔除砾石前各土层土壤有机碳密度分别为8.93~65.97、7.63~59.08和8.79~94.53 t·hm^(-2),高于剔除砾石后估算的土壤有机碳密度,忽视砾石总体上使土壤有机碳密度被高估4.9%~11.8%;随砾石含量增加,不同方法间土壤容重和有机碳密度的相对偏差增加,当砾石含量高于20%时,0~40 cm土层估算的土壤有机碳密度在忽视砾石与剔除砾石间差异显著,前者比后者高29.7%~47.4%。综上,砾石显著影响土壤容重和有机碳密度,推荐用剔除砾石容重且考虑砾石作为修正因子的方法来估算土壤有机碳密度(尤其是砾石含量高于20%时),以避免土壤碳库被高估。

关键词：砾石容重有机碳密度相对偏差人工林

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