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增温对杉木幼树不同季节叶片非结构性碳水化合物及碳氮同位素的影响

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应用与环境生物学报 2022年第6期28卷 1564-1570页

作者：吴晨熊德成张丽时应贵吴帆刘小飞杨智杰福建师范大学地理科学学院福州350007 福建三明森林生态系统与全球变化国家野外科学观测研究站三明365000

为揭示植物叶片非结构性碳水化合物(NSC)以及碳氮同位素特征对全球变暖的响应,在福建三明森林生态系统与全球变化国家野外科学观测研究站陈大观测点内开展土壤增温实验,设置对照(CT)和增温(电缆加热,+4℃)(W)两种处理,于2016年3月份开... 详细信息

为揭示植物叶片非结构性碳水化合物(NSC)以及碳氮同位素特征对全球变暖的响应,在福建三明森林生态系统与全球变化国家野外科学观测研究站陈大观测点内开展土壤增温实验,设置对照(CT)和增温(电缆加热,+4℃)(W)两种处理,于2016年3月份开始增温,以杉木幼树为研究对象,分析杉木叶片NSC含量以及碳氮同位素的季节变化特征.结果表明:(1)增温处理显著降低春季叶片可溶性糖、淀粉、NSC含量,而其他季节两种处理间无显著性差异.(2)增温后春、冬季节叶片δ13C显著增加,各季节叶片δ15N均表现出增加趋势.(3)增温处理下,叶片δ13C、δ15N与NSC含量未表现出相关关系,而对照条件下,δ15N与δ13C、糖淀比表现为负相关关系,与淀粉表现为正相关关系.综上所述,植物在增温条件下会通过调整不同季节体内NSC含量进行渗透调节,同时改变养分循环特征,进而影响植物水分和养分利用策略维持植物的生长.未来应进一步研究长期增温背景下植物体内NSC含量以及碳氮同位素在各器官间的季节变化特征以及NSC含量与碳氮循环间的关系.(图4表2参40)

关键词：土壤增温杉木非结构性碳水化合物稳定同位素季节变化

土壤和大气增温对杉木幼树细根生物量和叶片性状的影响

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生态学杂志 2021年第7期40卷 1916-1923页

作者：时应贵熊德成叶旺敏张楠唐玉祥陈娟吴帆刘小飞杨智杰福建师范大学地理科学学院福州350007 福建三明森林生态系统与全球变化国家野外科学观测研究站福建三明365000

为揭示不同增温方式对杉木幼树细根生物量和叶片性状的影响,设置土壤增温(电缆增温4℃,不增温)×大气增温(开顶箱被动式增温,不增温)双因子实验,对杉木幼树细根生物量和叶片性状进行研究。结果表明:大气增温、土壤和大气同时增温使杉木... 详细信息

为揭示不同增温方式对杉木幼树细根生物量和叶片性状的影响,设置土壤增温(电缆增温4℃,不增温)×大气增温(开顶箱被动式增温,不增温)双因子实验,对杉木幼树细根生物量和叶片性状进行研究。结果表明:大气增温、土壤和大气同时增温使杉木细根总生物量显著减少,土壤增温后细根总生物量无显著变化;大气增温、土壤增温、土壤和大气同时增温显著降低了0~10 cm土层细根生物量,大气增温、土壤和大气同时增温显著降低了10~20 cm土层细根生物量;而各处理20~40 cm土层细根生物量与对照无显著差异;大气增温、土壤增温显著减少1年生叶片组织密度及比叶质量;土壤增温、土壤和大气同时增温显著减少2年生叶片面积,显著增加了叶组织密度及比叶质量;大气增温显著减少了2年生叶片面积;未来气候变暖下杉木幼树可能会通过改变细根生物量的土层分布以及不同年龄叶片的性状来适应增加的温度。因此,为更真实、准确揭示增温对植物的影响,应考虑不同增温方式对植物性状的影响,尤其是应加强地上和地下同时增温的控制实验。

关键词：增温方式细根垂直分布叶龄比叶质量

中亚热带13种树种幼苗叶片和细根可溶性有机碳的数量特征和结构特征

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生态学报 2022年第12期42卷 4882-4891页

作者：唐玉祥王全成陈娟时应贵熊德成胥超陈仕东杨智杰福建师范大学地理科学学院福州350007 福建三明森林生态系统与全球变化野外科学观测站三明365002

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... 详细信息

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。

关键词：中亚热带叶片细根可溶性有机碳傅里叶红外光谱

凋落物添加与去除对米槠天然林土壤微生物残体碳的影响

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林业科学 2024年第10期60卷 12-20页

作者：李晓贾淑娴席颖青杨柳明刘小飞福建师范大学地理科学学院福州350007 福建三明森林生态系统国家野外科学研究观测站三明365002

【目的】研究森林凋落物输入变化对土壤微生物残体碳的影响,为全面认识植物、土壤与微生物间的相互作用对森林长期碳固存的影响提供科学依据。【方法】以亚热带米槠天然林为研究对象,采用随机区组试验设计,设置3种凋落物处理(去除凋落... 详细信息

【目的】研究森林凋落物输入变化对土壤微生物残体碳的影响,为全面认识植物、土壤与微生物间的相互作用对森林长期碳固存的影响提供科学依据。【方法】以亚热带米槠天然林为研究对象,采用随机区组试验设计,设置3种凋落物处理(去除凋落物、双倍凋落物和对照),测定土壤理化性质、氨基糖含量及微生物残体碳含量,采用Pearson分析和路径分析(PLS-PM)探讨微生物残体碳含量的影响因素。【结果】去除凋落物后,土壤中总氨基糖、氨基葡萄糖、氨基半乳糖和甘露糖胺含量分别降低了14.7%、33.4%、9.3%和16.1%;凋落物添加处理后,甘露糖胺含量降低了21.7%。去除凋落物后,真菌残体碳和总微生物残体碳含量分别降低了16.2%和16.1%,而细菌残体碳含量无显著变化;凋落物添加后,总微生物残体碳含量显著降低了9.2%,但2种处理下微生物残体碳对土壤有机碳的贡献无差异。路径分析表明,凋落物输入变化下的微生物生物量碳、土壤含水量和微生物生物量是驱动土壤微生物残体碳累积的关键因子。【结论】改变凋落物的输入可显著调控土壤微生物残体的积累,尤其是对真菌残体碳的影响较大,而对细菌残体碳的影响较小。凋落物在微生物残体碳积累中具有重要作用,适度维持地表凋落物贮量有助于保持土壤碳库的稳定。

关键词：凋落物氨基糖微生物残体碳土壤有机碳亚热带森林

亚热带常绿阔叶林和杉木人工林有机碳流失动态特征对降雨的响应

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生态学报 2023年第18期43卷 7474-7484页

作者：王韦韦吕茂奎胥超陈光水福建师范大学地理研究所福州350117 福建三明森林生态系统国家野外科学观测研究站三明365002

揭示亚热带森林土壤有机碳流失规律是制定相应措施以巩固和维持森林生态系统碳汇的关键。然而已有研究存在的监测对象单一、频率过低、时间过短等问题,导致对这一规律的认识仍然不足。选择亚热带典型的常绿阔叶林和杉木人工林为研究对象... 详细信息

揭示亚热带森林土壤有机碳流失规律是制定相应措施以巩固和维持森林生态系统碳汇的关键。然而已有研究存在的监测对象单一、频率过低、时间过短等问题,导致对这一规律的认识仍然不足。选择亚热带典型的常绿阔叶林和杉木人工林为研究对象,每次降雨过后监测其径流量、泥沙量,分析径流和泥沙中的可溶性有机碳(Dissolved organic carbon,DOC)含量以及颗粒有机碳(Particle organic carbon,POC)含量。旨在比较两种森林DOC和POC流失量的差异,并分析二者与降雨量、降雨强度、5 min最大雨强和降雨侵蚀力四个降雨特征值的关联。拟验证以下两个问题:(1)杉木人工林的DOC和POC流失量是否高于常绿阔叶林;(2)降雨侵蚀力对DOC和POC的解释是否优于降雨量、降雨强度和5 min最大雨强。研究结果发现常绿阔叶林径流量、泥沙量、径流水中DOC浓度和POC浓度、DOC和POC流失量均显著高于杉木人工林。回归分析表明常绿阔叶林和杉木人工林DOC和POC流失量与降雨量、降雨强度和降雨侵蚀力呈显著的线性或幂函数相关,其中降雨量与DOC和POC流失量之间的拟合关系最优。常绿阔叶林产流和产沙量高于杉木人工林可能与前者的林下植被生物量较低有关,前者径流水中DOC浓度和POC浓度较高可归因于其较高的总生物量和土壤有机碳含量。在未来森林经营过程中应合理管理林下植被,尽量减少和避免林下植被的抚育伐,从而能够降低有机碳的水土流失,达到巩固和维持森林碳汇的目的。在未来气候变暖导致降水变化背景下,利用降雨量作为预测指标能够较好评估我国亚热带森林有机碳流失的风险。

关键词：有机碳流失常绿阔叶林杉木人工林降雨特征

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土壤增温降低亚热带森林土壤可溶性有机碳数量和质量

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应用生态学报 2023年第3期34卷 623-630页

作者：毛超林伟盛胥超刘小飞熊德成杨智杰陈仕东福建师范大学地理科学学院福州350117 福建三明森林生态系统国家野外科学观测研究站福建三明365002

土壤可溶性有机碳(DOC)是森林土壤碳库中最活跃的部分,其对气候变暖的响应将深刻影响森林生态系统碳循环。本研究基于亚热带常绿阔叶林野外增温实验平台,原位收集土壤溶液,结合紫外可见光谱、红外光谱和三维荧光光谱分析,探究土壤剖面DO... 详细信息

土壤可溶性有机碳(DOC)是森林土壤碳库中最活跃的部分,其对气候变暖的响应将深刻影响森林生态系统碳循环。本研究基于亚热带常绿阔叶林野外增温实验平台,原位收集土壤溶液,结合紫外可见光谱、红外光谱和三维荧光光谱分析,探究土壤剖面DOC通量及组成对增温(+4℃,1年)的响应。结果表明:土壤DOC通量在土层之间没有显著差异。土壤DOC主要由2个类腐殖酸组分和1个微生物代谢产物组分组成。与对照相比,增温显著降低了土壤DOC通量,降低了土壤溶液芳香化指数和疏水组分比例,增加了小分子碳水化合物的含量。此外,增温还提高了表层土壤(0~10 cm)类腐殖酸组分的相对贡献,增加了深层土壤(30~40 cm)微生物代谢产物组分的相对贡献,这在一定程度上表明变暖加速了深层土壤微生物周转。总体来说,土壤增温降低了亚热带常绿阔叶林土壤DOC数量,使DOC结构趋于简单。

关键词：土壤增温亚热带森林可溶性有机碳紫外可见光谱红外光谱三维荧光光谱

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经营方式对亚热带森林土壤可溶性有机碳含量和光谱学特征的影响

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应用生态学报 2022年第8期33卷 2146-2152页

作者：余恒胥超张文强周嘉聪陈仕东熊德成刘小飞杨智杰福建师范大学地理科学学院福州350007 福建三明森林生态系统国家野外科学观测研究站福建三明365000

人工促进天然更新与人工造林经营方式中采伐剩余物管理等人工措施的差异,可能改变土壤可溶性有机碳(DOC)的含量和结构,影响森林碳循环。本研究利用天然次生林(对照)采伐迹地上通过人工促进天然更新林(简称人促更新林)和人工造林两种营... 详细信息

人工促进天然更新与人工造林经营方式中采伐剩余物管理等人工措施的差异,可能改变土壤可溶性有机碳(DOC)的含量和结构,影响森林碳循环。本研究利用天然次生林(对照)采伐迹地上通过人工促进天然更新林(简称人促更新林)和人工造林两种营林方式,研究经营方式对中亚热带森林土壤溶液可溶性有机碳含量和光谱特征的影响。结果表明:天然次生林转换为人促更新林和人工林后,0~10 cm土层土壤DOC含量显著降低,分别下降21%和50%;0~10 cm和10~20 cm土层土壤DOC/SOC(土壤有机碳)值也显著降低,分别达到27%和43%。在0~10 cm土层中,人促更新林土壤DOC芳香化指数和腐殖化指数显著高于人工林,人促更新林土壤DOC在3700~3000、1650~1620、1160~1000、690~530 cm^(-1)范围内的红外吸收比例较人工林高,表明人促更新林土壤DOC的羧酸类物质、芳香化物质丰富;人促更新林和人工林土壤DOC的荧光指数均为1.4~1.9,且人促更新林自生源指数显著高于人工林,说明人工林土壤DOC类蛋白组分贡献大,容易被微生物分解利用。人促更新林与人工林土壤DOC含量和结构的差异可能是人促更新林的土壤碳库比人工林更高的原因之一。

关键词：人工促进天然更新可溶性有机碳芳香化指数腐殖化指数红外光谱

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增温对亚热带格氏栲天然林凋落物可溶性有机质数量和结构的影响

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应用生态学报 2023年第4期34卷 946-954页

作者：张宇辉陈娟胥超熊德成杨智杰陈仕东毛超福建师范大学地理科学学院福州350117 福建三明森林生态系统国家野外科学观测研究站福建三明365002

凋落物层淋溶析出的可溶性有机质(DOM)是土壤DOM的重要来源,其对气候变暖的响应会影响土壤碳排放和氮周转等森林碳氮循环过程。本研究以格氏栲天然林为对象,依托野外增温实验平台,原位收集凋落物层淋溶析出液,结合紫外可见光谱和荧光光... 详细信息

凋落物层淋溶析出的可溶性有机质(DOM)是土壤DOM的重要来源,其对气候变暖的响应会影响土壤碳排放和氮周转等森林碳氮循环过程。本研究以格氏栲天然林为对象,依托野外增温实验平台,原位收集凋落物层淋溶析出液,结合紫外可见光谱和荧光光谱分析,探究增温对亚热带常绿阔叶林凋落物层DOM数量和化学组成的影响。结果表明:凋落物层可溶性有机碳和可溶性有机氮含量呈现明显的月变化特征,峰值出现在4月,月均值分别为1.02和0.15 g·m^(-2)。同时,凋落物层DOM具有较高的荧光指数和较低的自生源指数,表明凋落物层DOM主要以微生物来源为主,微生物可利用性较低。凋落物层DOM的主要成分包括类腐殖质酸组分和类色氨酸组分。增温未显著影响凋落物层DOM的含量、芳香性、疏水性、分子量大小、荧光指数、自生源指数和腐殖化指数,表明温度升高未改变DOM的数量和化学组成。增温也未显著影响凋落物层DOM主要成分的相对贡献率,表明温度变化未影响微生物降解作用。总的来说,增温未显著改变亚热带格氏栲天然林凋落物层淋溶液的DOM数量和结构,温度变化对凋落物层DOM向土壤输入的影响较为微弱。

关键词：增温亚热带森林凋落物可溶性有机质紫外可见光谱三维荧光光谱

增温对亚热带杉木人工林土壤微生物呼吸及熵值的影响

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生态学报 2024年第14期44卷 6186-6194页

作者：雷骋昊苏香萍王云陈相标熊德成陈仕东杨智杰福建师范大学地理科学学院福州350117 福建三明森林生态系统国家野外科学观测研究站三明365002

增温通过改变微生物生物量和微生物代谢状况影响土壤微生物呼吸。然而,有关亚热带地区土壤微生物呼吸如何响应长期土壤增温尚不清楚。以增温7年后的杉木人工林为研究对象,比较增温对杉木人工林土壤微生物呼吸和微生物代谢熵的影响。结... 详细信息

增温通过改变微生物生物量和微生物代谢状况影响土壤微生物呼吸。然而,有关亚热带地区土壤微生物呼吸如何响应长期土壤增温尚不清楚。以增温7年后的杉木人工林为研究对象,比较增温对杉木人工林土壤微生物呼吸和微生物代谢熵的影响。结果表明:(1)增温后,微生物生物量碳在8月份和12月份分别降低了32.1%和59.8%(P变化(P研究结果表明,土壤增温7年后碳的可利用性和水分的降低是影响杉木人工林土壤微生物呼吸的重要因素。

关键词：增温微生物呼吸代谢熵杉木人工林

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