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土壤增温、隔离降水及其交互作用对杉木细根呼吸、形态及二者关系的影响

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应用与环境生物学报 2024年第2期30卷 254-261页

作者：曲泽坤陈廷廷姜琦贾林巧陈玉琪王小红陈光水福建师范大学地理科学学院福州350007 福建师范大学湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室福州350007

杉木根系呼吸(特别是细根呼吸)能表征根组织新陈代谢水平,为根养分吸收提供能量(如ATP),对亚热带森林生态系统碳平衡有重要作用,但其对全球变暖、降水减少及其交互作用的响应则尚不清楚.在福建三明森林生态系统国家野外科学观测研究站... 详细信息

杉木根系呼吸(特别是细根呼吸)能表征根组织新陈代谢水平,为根养分吸收提供能量(如ATP),对亚热带森林生态系统碳平衡有重要作用,但其对全球变暖、降水减少及其交互作用的响应则尚不清楚.在福建三明森林生态系统国家野外科学观测研究站对杉木(Cunninghamia lanceolata)幼苗开展土壤增温和隔离降水双因子控制试验,包括对照(CT)、土壤增温5℃(W)、隔离降水50%(P)和土壤增温+隔离降水(WP),采用Oxytherm液相氧电极测定不同径级(0-1 mm、1-2 mm)细根比根呼吸速率,并同时测定根系形态指标,研究土壤增温、隔离降水及两者交互作用对杉木幼苗比根呼吸速率及其与细根形态特征相关关系的影响.结果表明:(1)土壤增温和隔离降水间交互作用对细根比表面积和组织密度均有显著影响,WP处理细根比表面积平均比W处理低31.2%,WP处理细根组织密度平均比CT高26.4%;WP处理细根组织密度平均比W处理高60.9%.此外,P处理1-2 mm细根的组织密度显著高于未进行P处理.(2)增温和降水减少对比根呼吸速率的影响并不存在交互作用;P处理1-2 mm的比根呼吸速率显著低于未进行P处理,但P处理对0-1mm细根比根呼吸速率无显著影响;(3)细根比根呼吸速率与比根长呈显著的正相关关系,且这种相关关系不受土壤增温、隔离降水及两者交互作用的影响.由此可见,1-2 mm细根比根呼吸速率主要受降水减少的影响而降低,这主要与降水减少导致1-2 mm细根组织密度增加以提高水分运输能力有关.此外,土壤增温、隔离降水及其交互作用并不会改变细根比根呼吸速率与细根形态特征间关系,细根比根呼吸速率与细根形态特征间稳定的相关关系可用于预测气候变化下根系呼吸速率的变化.(图5表3参63)

关键词：土壤增温隔离降水交互作用细根形态比根呼吸速率

邻体树种多样性对杉木叶片氮与钾、钙、镁计量比的影响

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林业科学 2024年第6期60卷 37-43页

作者：笪明慧冉松松傅彦榕邹秉章王思荣万晓华余再鹏黄志群福建师范大学地理科学学院福州350117 湿润亚热带生态-地理过程教育部重点实验室福州350117 福建省上杭白砂国有林场上杭364205

【目的】探讨亚热带森林生态系统中邻体树种多样性对元素计量比的影响,以期为亚热带地区造林树种的选择提供养分利用效率的科学依据。【方法】基于大型野外树种多样性与生态系统功能实验平台,选取具有不同树种丰富度(1、4、8、16、32)... 详细信息

【目的】探讨亚热带森林生态系统中邻体树种多样性对元素计量比的影响,以期为亚热带地区造林树种的选择提供养分利用效率的科学依据。【方法】基于大型野外树种多样性与生态系统功能实验平台,选取具有不同树种丰富度(1、4、8、16、32)的样地,以杉木为研究对象,在每块样地中心区域,选取8株目标树,测定其叶片氮(N)、钾(K)、钙(Ca)和镁(Mg)等养分含量,并计算其与邻体树之间功能性状差异。采用线性混合效应模型,分析邻体树种丰富度、树种间功能性状差异以及邻体树高指数对目标树叶片氮与钾、钙、镁化学计量比的影响。【结果】1)杉木与邻体树之间的比叶面积不相似性显著降低了杉木叶片氮钾比(N∶K)和氮镁比(N∶Mg),但不影响杉木叶片氮钙比(N∶Ca);2)邻体树种丰富度增加,且提高了杉木叶片氮镁比(N∶Mg);3)邻体树高指数(遮荫程度)显著降低了杉木叶片氮钙比(N∶Ca)。随着遮阴程度的增加,杉木和邻体树之间根组织密度的不相似性对杉木叶片N∶Ca的影响由正效应逐渐转为负效应。【结论】在亚热带地区营造混交林有利于提高树木邻体树种功能性状差异,促进钙、镁、钾等养分资源的利用,改善树木的养分平衡状况。

关键词：树种丰富度功能性状树高指数生态位互补

亚热带树种在未成林造林地的凋落物量和周转与叶片性状的关系

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林业科学 2024年第1期60卷 12-18页

作者：贾辉朱敏余再鹏万晓华傅彦榕王思荣邹秉章黄志群福建师范大学地理科学学院福州350117 湿润亚热带生态-地理过程教育部重点实验室福州350117 福建省上杭白砂国有林场上杭364205

【目的】测定亚热带树种的叶片功能性状、凋落叶质量、凋落物量和周转期,揭示叶片性状对凋落物量和周转的影响,为杉木采伐后如何选择造林树种以改善土壤肥力提供科学依据。【方法】选取在二代杉木林采伐迹地营造的17种亚热带树种,测定其... 详细信息

【目的】测定亚热带树种的叶片功能性状、凋落叶质量、凋落物量和周转期,揭示叶片性状对凋落物量和周转的影响,为杉木采伐后如何选择造林树种以改善土壤肥力提供科学依据。【方法】选取在二代杉木林采伐迹地营造的17种亚热带树种,测定其在3年生未成林造林地的凋落物量和周转期,同时测定各树种的叶片功能性状(比叶面积、干物质含量、氮含量等)和凋落叶质量(碳氮比、单宁含量、可溶性糖含量等),建立叶片性状与凋落物量和周转期的回归关系。【结果】17种树种中,米老排凋落物量最高(6.67 t·hm^(-2)a^(-1)),杉木凋落物量最低(0 t·hm^(-2)a^(-1));江南桤木凋落叶周转期最短(0.09年);深山含笑凋落叶周转期最长(1.09年)。凋落物量随比叶面积增加而增加,随叶氮含量增加而降低;凋落叶周转期随凋落叶碳氮比和单宁含量增加而增加,随凋落叶最大持水率增加而降低。【结论】在亚热带未成林造林地中,凋落物量受比叶面积和叶氮含量的影响,凋落叶周转期受凋落叶碳氮比、单宁含量和最大持水率的影响;杉木在未成林造林地阶段的凋落物归还量极少。经营亚热带人工林时,要考虑种植比叶面积和凋落叶最大持水能力较高、凋落叶单宁含量和碳氮比较低的树种,以提高林地凋落物归还量和周转速率,改善退化人工林的土壤肥力。

关键词：比叶面积叶氮含量凋落叶单宁含量凋落叶最大持水能力杉木

多环芳烃在石灰土和黑土轻组与重组有机质中的分配特征及生物有效性研究

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环境科学学报 2024年第8期44卷 437-445页

作者：陈艳魏然陈卫锋倪进治福建师范大学福建省植物生理生态重点实验室福建师范大学地理科学学院福建师范大学湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室

土壤有机质(SOM)是影响多环芳烃(PAHs)环境行为的重要因素，SOM可以区分为具有不同结构特征和周转速率的SOM组分，不同SOM组分中的PAHs的分配特征和生物有效性应该会有所不同，然而关于PAHs的生物有效性这方面研究还鲜见报道.本研究采... 详细信息

土壤有机质(SOM)是影响多环芳烃(PAHs)环境行为的重要因素，SOM可以区分为具有不同结构特征和周转速率的SOM组分，不同SOM组分中的PAHs的分配特征和生物有效性应该会有所不同，然而关于PAHs的生物有效性这方面研究还鲜见报道.本研究采用比重液(1.60 g·cm-3)和超声处理相结合的方法，将两种野外长期污染土壤石灰土和黑土分为轻组(LF)和重组(HF)，对两种组分中PAHs的分配特征进行了研究，并利用微生物降解实验研究了LF和HF中PAHs的生物有效性.结果表明，石灰土和黑土LF中PAHs含量分别为136.86 mg·kg-1和75.93 mg·kg-1，均远高于HF中9.01 mg·kg-1和9.70 mg·kg-1的PAHs含量.石灰土和黑土中LF的质量百分比分别为3.06%和9.19%，但它们结合的PAHs量占土壤PAHs总量的百分比分别为32.44%和44.21%.添加降解菌培养15 d后，石灰土LF中PAHs的平均降解率为15.83%，而HF中PAHs没有明显降解；黑土LF和HF中PAHs的平均降解率分别为24.24%和24.89%.研究结果表明了LF具有较强的PAHs富集能力，且PAHs的生物有效性也较高，在野外长期污染土壤的环境风险评估和修复中应予以重视.

关键词：多环芳烃有机质组分分配特征生物有效性

闽江下游感潮河段涨落潮过程对水体重金属和砷分布特征的影响

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福建师范大学学报（自然科学版） 2024年第3期40卷 1-11页

作者：朱贵青林晓皓陈瑶吴福忠福建师范大学湿润亚热带生态-地理过程教育部重点实验室福建福州350117

重金属和砷在水体中积累到一定程度会对水生态系统造成严重危害,而涨落潮过程可能影响水体中重金属质量浓度的分布特征。为了研究这一过程,选择闽江下游感潮河段(117 km)作为研究对象,在巨潮日涨潮和落潮的过程中,采集了该河段11个采样... 详细信息

重金属和砷在水体中积累到一定程度会对水生态系统造成严重危害,而涨落潮过程可能影响水体中重金属质量浓度的分布特征。为了研究这一过程,选择闽江下游感潮河段(117 km)作为研究对象,在巨潮日涨潮和落潮的过程中,采集了该河段11个采样点的表层水样,分析了水体中重金属(Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、Cd、Hg、Pb)和As的质量浓度及其与环境因子间的相关性。结果表明,闽江下游感潮河段的重金属元素(除Cu外)和砷的质量浓度在不同采样点之间的分布存在显著差异,自上游到下游,Cr、Cd及As的质量浓度总体呈升高趋势,并且它们之间呈现明显的正相关性,说明3种元素的释放源可能相同,而Mn、Fe及Pb质量浓度整体呈下降趋势;落潮作用使Mn、Fe及Pb质量浓度增幅明显,且主要发生在下游入海口河段(S9~S11),但降低了Hg质量浓度。涨落潮过程,水体的pH、盐度和悬浮物浓度与Cr、Cd及As质量浓度显著正相关,与Fe质量浓度显著负相关;相较于涨潮,落潮加强了Cu、Hg与温度、pH、盐度及悬浮物浓度之间的相关关系。这些结果对深入认识涨落潮过程闽江下游感潮河段水体重金属和砷元素的分布、迁移转化过程及其影响因素具有重要意义,同时为水域生态系统保护及可持续发展提供了理论依据。

关键词：感潮河段涨潮落潮重金属质量浓度分布特征闽江下游

贵州黑洞4750年以来高分辨率石笋δ^(13)C记录

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沉积学报 2024年第3期42卷 970-980页

作者：郜魁何尧启邱万银张鑫冯唐慧姜修洋福建师范大学地理科学学院湿润亚热带生态—地理过程教育部重点实验室福州350007 福建师范大学地理研究所福州350007 贵州民族大学旅游与航空服务学院贵阳550025

【目的】全球变暖背景下,喀斯特地貌广布的西南地区可能面临石漠化加剧的风险,对该区域石漠化演变历史的重建具有重要意义。【方法】通过采自贵州省黔西县黑洞一支石笋(HD12)的29个230Th年龄和954个δ^(13)C数据,重建了该地区过去4 750... 详细信息

【目的】全球变暖背景下,喀斯特地貌广布的西南地区可能面临石漠化加剧的风险,对该区域石漠化演变历史的重建具有重要意义。【方法】通过采自贵州省黔西县黑洞一支石笋(HD12)的29个230Th年龄和954个δ^(13)C数据,重建了该地区过去4 750年的生态环境演变历史。【结果与结论】发现在4 322~3 526 a B.P.以及803~82 a B.P.时段存在两个显著的δ^(13)C正偏移,说明这两个时段洞穴上方的生态环境出现了恶化。HD12石笋δ^(13)C记录在约803 a B.P.的显著偏正持续了约290 a,其振幅达4.2‰,指示了该区域石漠化的扩张过程。这一时期西南地区多个洞穴石笋δ^(13)C值的一致偏正特征,可能指示了宋末靖康事件(823 a B.P.)后,人口的大量迁入和气候的干旱化导致了该区域石漠化的扩张。HD12石笋δ^(13)C值在4 322~3 526 a B.P.时期的偏正,振幅达4.9‰,其中4 322~3 977 a B.P.偏正过程对应于北半球4.2 ka事件,而3 777~3 526 a B.P.的偏正对应3.7 ka事件,两个时期的干旱事件在西南地区的多个石笋与湖泊记录中均有体现,说明在此期间,亚洲夏季风减弱,降水减少可能引起了该区域植被覆盖度大幅降低和土壤严重退化。

关键词：石笋δ^(13)C 晚全新世喀斯特石漠化中国西南地区

高锰酸钾对土壤粒径组分中多环芳烃的氧化修复研究

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环境科学学报 2024年第5期44卷 466-473页

作者：胡思仪罗大为陈卫锋魏然倪进治福建师范大学湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室福州350007 福建师范大学福建省植物生理生态重点实验室福州350007 福建师范大学地理科学学院福州350007

化学氧化能快速去除污染土壤中的多环芳烃(PAHs),但对土壤质量会产生较大的影响,特别是对土壤有机质(SOM)含量的影响.土壤是由不同粒径大小的团聚体组成,不同粒径组分中的SOM含量和结构不同,其富集的PAHs以及SOM被氧化剂氧化的程度可能... 详细信息

化学氧化能快速去除污染土壤中的多环芳烃(PAHs),但对土壤质量会产生较大的影响,特别是对土壤有机质(SOM)含量的影响.土壤是由不同粒径大小的团聚体组成,不同粒径组分中的SOM含量和结构不同,其富集的PAHs以及SOM被氧化剂氧化的程度可能也会不一样.将PAHs长期污染土壤分成粗砂粒(>105μm)、细砂粒(54~105μm)、粗粉粒(20~54μm)、细粉粒(2~20μm)和粘粒(细砂粒>粗粉粒>细粉粒>粘粒,占全土PAHs总量的百分比分别为45.64%、30.87%、15.07%、5.66%和2.77%.不同粒径组分中PAHs的氧化率和OC的损失率都随KMnO_(4)溶液浓度的增加而增加.粗砂粒、细砂粒、粗粉粒、细粉粒和粘粒中PAHs氧化率范围分别为30.46%~36.81%、21.37%~25.01%、9.31%~12.23%、3.68%~4.51%和2.18%~2.57%,OC损失率范围分别为0.37%~7.78%、1.98%~6.39%、0.27%~1.79%、3.63%~6.14%和4.32%~8.79%.随着土壤粒径的减小,KMnO_(4)溶液浓度的增加对PAHs氧化率提高的程度越来越小,但OC的损失率越来越大.在0.2 mol·L^(-1)KMnO_(4)溶液氧化下,粗砂粒和细砂粒(>54μm组分)中PAHs的氧化量之和占全土的51.47%,OC损失量之和占全土的2.35%;粗粉粒、细粉粒和粘粒(54μm粒径组分进行氧化修复既能降低土壤中PAHs的环境风险,又能保持OC含量,可以为PAHs污染土壤的化学氧化修复提供参考.

关键词：多环芳烃粒径组分高锰酸钾氧化修复有机碳

40 a施肥措施对黑土土壤酶化学计量特征的影响

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环境科学 2024年第8期45卷 4915-4922页

作者：邓慧玉马星竹刘子恺刘妍霁郝小雨赵月贺纪正沈菊培福建师范大学湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室福州350117 黑龙江省黑土保护利用研究院哈尔滨150086 福建师范大学地理科学学院碳中和未来技术学院福州350117

为探究长期施肥措施对黑土土壤养分平衡和酶化学计量特征的影响,选取长期定位实验(40a)样地4种不同施肥处理:不施肥、施氮肥、施磷肥和氮磷混施,分别在2021年4月和2022年4月采集土壤样品,测定土壤4种水解酶活性并分析酶化学计量特征.结... 详细信息

为探究长期施肥措施对黑土土壤养分平衡和酶化学计量特征的影响,选取长期定位实验(40a)样地4种不同施肥处理:不施肥、施氮肥、施磷肥和氮磷混施,分别在2021年4月和2022年4月采集土壤样品,测定土壤4种水解酶活性并分析酶化学计量特征.结果表明,施氮和氮磷混施均显著提高酸性磷酸酶和β-D-葡萄糖苷酶活性,分别提高68%~158%和26%~222%.施磷和氮磷混施则显著影响β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性,其酶活性最高达75.48 nmol·(g·h)^(-1)和106.81 nmol·(g·h)^(-1).双因素方差分析显示氮和磷输入对土壤酶活性均产生显著影响.冗余分析表明酶活性变化的主要影响因子为土壤pH值、微生物生物量磷和有效磷.通过计算酶化学计量比,发现氮处理显著增加酶矢量长度,其数值主要在1.32~1.52之间,而酶矢量角度均>45°,表明黑土主要受碳磷共同限制.通过以上分析可以发现40 a长期施肥处理对黑土土壤酶及资源利用策略有显著影响,研究结果为评估长期施肥处理对土壤养分平衡和可持续利用具有重要的生态学意义.

关键词：长期定位实验氮肥磷肥酶矢量长度酶矢量角度磷限制

南雄盆地早古近系灰黑色泥岩层指示的古气候意义

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第四纪研究 2024年

作者：黄惠欣马明明王梦迪刘秀铭福建师范大学湿润亚热带生态-地理过程教育部重点实验室福建师范大学福建省亚热带资源与环境重点实验室 Department of Environment and Geography Macquarie University

古近纪早期是典型的温室气候期,期间发生了一系列快速短暂的（极）热事件（hyperthermals）。目前全球绝大部分的热事件记录都来自海相沉积,陆相记录相对缺乏。南雄盆地古近纪早期陆相地层出露良好,整体以棕红色粉砂质泥岩或泥质粉砂岩... 详细信息

古近纪早期是典型的温室气候期,期间发生了一系列快速短暂的（极）热事件（hyperthermals）。目前全球绝大部分的热事件记录都来自海相沉积,陆相记录相对缺乏。南雄盆地古近纪早期陆相地层出露良好,整体以棕红色粉砂质泥岩或泥质粉砂岩为主,其中发育多期厚度不等的灰黑色泥岩层。为了探讨这些灰黑色泥岩层的形成环境,本研究选取古城村组毛鸡湾段一处含灰黑色、棕黄色及棕红色泥岩厚度为2.6 m的地层为代表剖面（毛鸡湾剖面,MJW）,通过稳定碳同位素、漫反射光谱、总有机碳及色度等测试,分析了其形成期间的古环境,并探讨其与热事件之间的联系。结果显示:1)灰黑色层及棕黄色层主要磁性矿物为针铁矿,TOC值较高,而棕红色层磁性矿物为赤铁矿,TOC值非常低,表明不同的泥岩层经历了不同的沉积环境;2)灰黑色层的δ13Ccarb相比棕黄色及棕红色层发生显著的负偏,负偏幅度超过3‰,结合灰黑色层形成时的古环境及热事件期间全球记录,认为该陆相剖面可能记录了古近纪早期一次热事件。

关键词：南雄盆地灰黑色层古气候热事件碳同位素负偏移