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福建省杉木人工林土壤亚硝酸盐还原基因丰度及其主要环境驱动因子

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环境科学学报 2024年第2期44卷 406-412页

作者：邓米林郑勇张晗烁韩风毅杨浩贺纪正林永新湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地福州350007 福建师范大学地理科学学院福州350007

杉木在我国南方亚热带地区被大面积种植,导致土壤性质发生巨大变化.为揭示福建省杉木人工林土壤中亚硝酸盐还原基因(nirS和nirK)的分布特征及其主要环境驱动因子,本研究选取福建省9个主要林场的杉木人工林土壤为研究对象,使用荧光定量PC... 详细信息

杉木在我国南方亚热带地区被大面积种植,导致土壤性质发生巨大变化.为揭示福建省杉木人工林土壤中亚硝酸盐还原基因(nirS和nirK)的分布特征及其主要环境驱动因子,本研究选取福建省9个主要林场的杉木人工林土壤为研究对象,使用荧光定量PCR分析了nirS和nirK基因丰度,同时测定反硝化潜势.结果表明:福建省杉木人工林土壤理化性质呈较大的变异特征,其中,pH值为4.02~5.05,为典型的酸性森林土壤.各采样点杉木人工林土壤nirS丰度均显著高于nirK,表明nirS在酸性杉木人工林土壤中占主导.随机森林和逐步回归分析均表明,土壤含水率是影响nirS基因丰度最主要的环境因子,而nirK基因丰度则主要受土壤pH值调控.相关性分析表明,nirS和nirK基因丰度分别与土壤含水率和pH值呈显著正相关.此外,土壤反硝化潜势与SOC、DOC、TN、NO_(3)^(-)、MC等环境因子呈显著相关,同时与nirK丰度呈显著正相关,但与nirS丰度无显著相关.综上,福建省杉木人工林土壤nirS和nirK基因丰度存在较大空间变异,土壤含水率和pH值分别是其主要环境驱动因子.

关键词：杉木人工林反硝化反硝化潜势 nirS nirK

南方离子型稀土矿区不同刈割强度下芒萁的生理响应

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生态学杂志 2024年第2期43卷 514-521页

作者：林榆陈志强陈志彪尚艳琼冯柳俊姜勇祥宋凯丽福建师范大学地理科学学院福州350007 湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地福州350007

稀土污染已成为南方离子型稀土矿区的关键环境问题。为揭示不同刈割强度处理下芒萁的超补偿生长效应以及芒萁的耐刈性,以南方离子型稀土矿区长汀为研究区,将芒萁(Dicranopteris pedata)按面积比例分100%、75%、50%、25%、不刈割共5个强... 详细信息

稀土污染已成为南方离子型稀土矿区的关键环境问题。为揭示不同刈割强度处理下芒萁的超补偿生长效应以及芒萁的耐刈性,以南方离子型稀土矿区长汀为研究区,将芒萁(Dicranopteris pedata)按面积比例分100%、75%、50%、25%、不刈割共5个强度进行刈割,测定芒萁的生物量、逆境生理指标和稀土元素含量。结果显示,芒萁均发生超补偿生长;样方内刈割后的新生芒萁和残留芒萁的酶促保护系统和渗透调节物质都发生改变,其中脯氨酸含量与芒萁生物量密切相关,超氧化物歧化酶在芒萁逆境生理指标中起主导作用,100%刈割下可溶性糖含量最低;稀土元素参与了芒萁的逆境生理活动。综上所述,刈割可以诱导芒萁超补偿生长,同时也对芒萁造成了胁迫,100%刈割达到胁迫阈值不利于芒萁的养分积累,样方内残留未刈割芒萁也对刈割产生响应,稀土元素可以诱导芒萁耐刈性提高。

关键词：稀土芒萁刈割补偿性生长抗逆性

氮磷添加对不同林分类型刨花楠鲜叶-凋落叶-土壤碳氮磷化学计量特征的影响

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生态学杂志 2024年

作者：周云若钟全林邹宇星张雪程栋梁徐朝斌刘瑶郑新杰福建师范大学地理科学学院湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地福建师范大学福建省植物生理生态重点实验室

研究刨花楠（Machilus pauhoi）在氮（N）、磷（P）添加影响下“叶片-凋落物-土壤”连续体生态化学计量特征，可以为揭示刨花楠人工林生态系统养分限制与适应策略提供科学依据。本研究以亚热带地区刨花楠纯林及刨花楠、杉木(Cunninghami... 详细信息

研究刨花楠（Machilus pauhoi）在氮（N）、磷（P）添加影响下“叶片-凋落物-土壤”连续体生态化学计量特征，可以为揭示刨花楠人工林生态系统养分限制与适应策略提供科学依据。本研究以亚热带地区刨花楠纯林及刨花楠、杉木(Cunninghamia lanceolata)混交林为对象，通过持续4年的氮磷试验处理，包括对照（CT）、加氮（+N）、加磷（+P）及氮磷同时添加（+NP），探讨氮磷添加对不同林分类型刨花楠人工林鲜叶-凋落叶-土壤碳氮磷含量及其计量比的影响。结果显示：(1)+N显著影响纯林凋落叶、混交林土壤的P含量及其C:P；+P显著影响纯林凋落叶N、P含量、混交林鲜叶N含量及其C:N；+NP显著影响纯林凋落叶N、P含量及其C:N、C:P，以及混交林凋落叶C、N含量、土壤P含量及其N:P、C:P（P生态化学计量特征之间的影响机制，为开展刨花楠人工林高效经营及氮磷养分管理等提供了重要理论依据。

关键词：氮磷添加林分类型化学计量特征养分重吸收刨花楠

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青藏高原地区能源碳排放时空格局及驱动因素

生态学报 2024年

作者：党牛林景曜王强李一楠张琦琦陈达荃福建师范大学地理科学学院湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地

作为世界第三极，青藏地区在全球生态系统中扮演着极其重要的角色。然而，青藏地区自然本底脆弱，极易受到人类活动的干扰和破坏。加强地方环境治理，减少二氧化碳排放迫在眉睫。同时，青藏地区地形和气候条件恶劣，人口稀少，城市化和... 详细信息

作为世界第三极，青藏地区在全球生态系统中扮演着极其重要的角色。然而，青藏地区自然本底脆弱，极易受到人类活动的干扰和破坏。加强地方环境治理，减少二氧化碳排放迫在眉睫。同时，青藏地区地形和气候条件恶劣，人口稀少，城市化和工业化水平相对较低。迫切需要提高经济水平，消除相对贫困，改善民生。然而，经济发展不可避免地要消耗化石能源，产生能源碳排放，与区域生态屏障定位和生态保护工作相冲突。因此，开展能源碳排放时空格局演变及其驱动因素研究，对突破经济发展对能源消耗的路径依赖，降低生态环境代价具有重要的现实价值。基于青藏地区2005—2020年能源碳排放与经济发展数据，分析了碳排放的部门来源及其时空演化过程，并探讨了其内在机理。研究表明：（1）青藏地区能源碳排放规模15年间扩张2.37倍，增速显著高于全国其他地区，生态恶化和环境污染风险较高。（2）青藏地区能源碳排放重心主要位于高原北缘和东缘，研究期内空间格局总体稳定，但青藏南部生态脆弱区碳排放规模逐渐上升。（3）工业为青藏地区能源碳排放最主要来源，占比高达72.4%。服务业为增速最快部门，能源碳排放规模15年增长408.7%。（4）青藏地区总体处于“低经济发展水平-低能源消耗”的滞后发展阶段中，研究时段内交通与服务业能源碳排放与经济增长呈现增长连接和扩张负脱钩状态，经济发展产生较大环境压力。（5）青藏地区经济发展与能源碳排放具有紧密的因果联系，但影响程度具有明显的空间异质性。最后，基于青藏地区自然本底，经济发展，环境压力的三元互馈关系，探讨了不同区域经济发展与二氧化碳减排的协调路径。

关键词：能源碳排放时空演变经济增长生态环境青藏地区

亚热带27种木本植物叶片性状对植食作用的影响:验证生长–防御权衡假说

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植物生态学报 2024年

作者：王振宇黄志群福建师范大学地理科学学院湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地

木本植物的虫食率存在巨大的种间差异,并极大地调控着森林生态系统功能。生长-防御权衡假说认为,植物的固有生长率决定着其在防御和生长方面的投资权衡,从而影响虫食率的种间变异。但生长–防御权衡假说的普适性仍然存在巨大争议,尤其... 详细信息

木本植物的虫食率存在巨大的种间差异,并极大地调控着森林生态系统功能。生长-防御权衡假说认为,植物的固有生长率决定着其在防御和生长方面的投资权衡,从而影响虫食率的种间变异。但生长–防御权衡假说的普适性仍然存在巨大争议,尤其在物种高度丰富的亚热带季风森林。该研究测量了12种与植食性昆虫适口性相关的叶片性状,并通过大样本调查植物物种的虫食率,探究亚热带地区27种木本植物叶片性状的权衡关系以及这些性状对虫食率和植物生长率的影响。我们发现:1)排除了性状之间在系统发育上的依赖性后,物种在空间上的排序并没有呈现一维的“生长–防御”权衡;2)缩合单宁和可溶性酚等化学防御性状对虫食率没有显著影响;3)物种固有的生长速度与化学防御物质之间也并没有表现出权衡关系。该研究结果没有支持生长-防御权衡假说的观点,亚热带季风森林的植物在进化上可能同时经历环境和天敌的强烈选择,使植物表现出更加灵活的性状组合来适应复杂的生物和非生物环境。

关键词：植物防御生态系统功能单宁含量植物-昆虫互作系统发育主成分植物权衡策略

江西省旱作和水田土壤氧化亚氮还原菌丰度及其主要影响因素

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生态学杂志 2024年

作者：成于恒冯蒙蒙宛颂邓米林贺纪正林永新湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地福建师范大学地理科学学院

为探究旱作和水田土壤氧化亚氮还原菌丰度特征及其影响因素，使用实时荧光定量PCR方法，测定了江西省16个样点旱作花生和淹水稻田土壤氧化亚氮还原基因nosZⅠ和nosZⅡ丰度，并分析其主要影响因子。结果发现：旱作和水田土壤的nosZⅡ基... 详细信息

为探究旱作和水田土壤氧化亚氮还原菌丰度特征及其影响因素，使用实时荧光定量PCR方法，测定了江西省16个样点旱作花生和淹水稻田土壤氧化亚氮还原基因nosZⅠ和nosZⅡ丰度，并分析其主要影响因子。结果发现：旱作和水田土壤的nosZⅡ基因拷贝数均显著高于nosZⅠ，表明酸性农田土壤中nosZⅡ型氧化亚氮还原菌占据主导地位。再者，旱作土壤nosZⅠ的拷贝数为2.28×108copies·g-1，显著高于水田的1.33×108copies·g-1，表明nosZⅠ型氧化亚氮还原菌可能更喜好旱作土壤而非水田土壤，但旱作和水田土壤的nosZⅡ基因丰度无显著差异。旱作土壤中影响nosZⅠ和nosZⅡ基因拷贝数最主要的环境因子是总碳含量，这可能是由于氧化亚氮还原菌是异养微生物，总碳可为其提供碳源和能源；而有效磷含量和pH值则分别对水稻土nosZⅠ和nosZⅡ基因拷贝数的解释度最高，这可能是因为水稻土总碳含量较高，不是限制因子，而磷素和pH的影响更重要。综上，江西省旱作花生和水稻土壤氧化亚氮还原菌丰度的分布特征存在差异，nosZⅠ型氧化亚氮还原菌偏好旱作土壤，而nosZⅡ对旱地和水田无显著偏好性。

关键词：土地利用方式氮循环氧化亚氮 nosZⅠ nosZⅡ

融入功能分区的土地利用变化多情景模拟——以福建南平市建阳区为例

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山地学报 2024年第2期42卷 225-237页

作者：马永健谢红彬邓红芮蔡思琪刘强福建师范大学地理科学学院福建师范大学湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地

土地利用变化多情景模拟是合理配置土地资源的重要依据。已有研究通常聚焦于省级、城市群等较大尺度区域，较少关注南方山区城镇土地利用变化及其面临的生态安全约束。本文以福建省南平市建阳区为研究区，应用RSEI-MCR-PLUS耦合模型，... 详细信息

土地利用变化多情景模拟是合理配置土地资源的重要依据。已有研究通常聚焦于省级、城市群等较大尺度区域，较少关注南方山区城镇土地利用变化及其面临的生态安全约束。本文以福建省南平市建阳区为研究区，应用RSEI-MCR-PLUS耦合模型，将生态约束下的土地功能分区融入土地利用变化模拟，分析惯性发展、经济发展优先、生态保护优先、可持续发展四种情景下2030年建阳区土地利用空间格局。结果表明：(1)建阳区内适宜开发区、缓冲开发区、限制开发区、生态缓冲区和生态保护区面积占比分别为3.17%、27.94%、26.73%、25.68%和16.48%,各功能区以适宜开发区为中心空间上呈环状分布。(2)惯性发展情景下，建设用地呈现多点扩散，土地资源利用效率相对低下；经济发展优先情景下，新增建设用地侵占林地和耕地，加剧空间冲突；生态保护优先情景下，土地资源利用效率低下，并限制经济快速发展；可持续发展情景下，建设用地呈组团式发展，生态系统得到保护，土地资源配置更为合理。本成果可为合理配置土地资源、优化山区国土空间开发保护格局提供科学参考。

关键词：土地利用变化多情景模拟土地功能分区 RSEI-MCR-PLUS模型建阳区

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森林木质残体微生物群落构建机制研究进展

林业科学 2024年第2期60卷 106-117页

作者：赵杼祺胡振宏何鲜黄志群西北农林科技大学资源环境学院、农业农村部西北旱地农业绿色低碳重点实验室杨凌712100 西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室杨凌712100 福建师范大学地理科学学院福州350007 湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地福州350007

木质残体分解是森林碳循环过程中的重要环节,而微生物是影响其分解的关键因素,近年来,木质残体微生物群落构建机制已逐渐成为森林生态系统碳循环研究中的重要议题。然而当前对木质残体微生物构建的研究内容较为零散,基于此,本文进行了... 详细信息

木质残体分解是森林碳循环过程中的重要环节,而微生物是影响其分解的关键因素,近年来,木质残体微生物群落构建机制已逐渐成为森林生态系统碳循环研究中的重要议题。然而当前对木质残体微生物构建的研究内容较为零散,基于此,本文进行了综述。1)微生物通过在木质残体不断定殖和竞争维持了其群落的动态平衡。木质残体微生物来源主要包括残体自身、大气以及土壤。定殖过程在分解的各个阶段均会发生,主要包括微生物进入基质后发生的竞争和资源捕获。2)土壤、木质残体特性、气候是影响木质残体微生物群落形成的3个要素,三者均会作用于微生物源和定殖过程。3)土壤环境会影响其微生物群落,也会改变与其接触的残体水分和养分等特性。木质残体特性的差异会影响资源的可得性进而影响微生物群落。随着分解进行,微生物群落形成会从初期以随机过程主导转变为确定过程为主导。气候会通过温度与湿度2种气候因子作用于土壤与木质残体,表现形式主要为大气候、小气候及全球气候变化。该领域在未来研究中需要注意的问题有:1)关注早期定殖者及不同分解阶段土壤微生物优势类群对木质残体微生物群落形成过程的影响。2)加强木质残体资源变化情况与对应微生物群落中优势物种功能特性的研究。3)将木质残体分解与全球气候变化和养分循环联系起来。4)选择靶向宏基因组联用等技术辅助进行研究。综上,本文总结了森林木质残体微生物群落形成机制研究的基本思路、框架与前景,为森林生物多样性保护、生物地球化学循环功能的维持以及森林固碳提供了一定的科学参考。

关键词：森林生态系统微生物木质残体土壤分解气候变化

氮添加土壤微生物群落结构影响微生物碳利用效率

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生态学报 2024年第4期44卷 1737-1746页

作者：孙雪琦戴辉曾泉鑫周嘉聪彭园珍陈文伟张秋芳陈岳民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山地生态国家重点实验室培育基地福州350007 福建师范大学福建省亚热带资源与环境重点实验室福州350007 福建戴云山国家级自然保护区管理局泉州362500

尽管近年来中国氮(N)沉降水平逐渐趋于稳定,但中国东南地区N沉降相比于其他地区仍处于较高水平。N沉降对陆地生态系统碳循环过程的影响不容忽视。微生物碳利用效率(CUE)是指微生物将吸收的碳转化为生物量碳的效率,高微生物CUE意味着高... 详细信息

尽管近年来中国氮(N)沉降水平逐渐趋于稳定,但中国东南地区N沉降相比于其他地区仍处于较高水平。N沉降对陆地生态系统碳循环过程的影响不容忽视。微生物碳利用效率(CUE)是指微生物将吸收的碳转化为生物量碳的效率,高微生物CUE意味着高土壤有机碳存储潜力。因此,探究N沉降背景下微生物CUE的变化将有助于进一步认识陆地生态系统土壤碳存储的变化。然而,目前关于N沉降下微生物群落结构的变化如何影响微生物CUE鲜有报道。在福建省泉州市戴云山国家级自然保护区的罗浮栲林通过N添加模拟N沉降。实验共包括三个N添加处理:对照(CT,+0 kg hm^(-2)a^(-1))、低氮(LN,+40 kg hm^(-2)a^(-1))和高氮(HN,+80 kg hm^(-2)a^(-1))。测定不同处理土壤基本理化性质、微生物生物量、酶活性和CUE,并使用高通量测序对微生物群落结构和多样性进行测定。结果表明,N添加显著影响微生物CUE,随着N添加水平的增加,CUE逐渐增加;相反,土壤pH、可提取有机碳(EOC)和微生物生物量碳(MBC)均呈现下降趋势。N添加对土壤微生物群落α多样性总体上无显著影响。非度量多维度尺度(NMDS)分析表明,N添加显著改变了微生物的群落结构。尤其对于真菌而言,不同N添加处理的真菌群落明显分开为三簇。微生物CUE分别与土壤pH、EOC和真菌NMDS1呈显著的负相关关系,与矿质氮含量呈现显著正相关关系。随机森林分析表明,N添加下影响微生物CUE的类群主要是富营养菌(如变形菌门和子囊菌门)。研究表明N添加下,微生物CUE不仅受土壤养分有效性和pH的调控,同时还受土壤微生物群落结构的影响。未来进一步探究N添加下土壤微生物关键类群的变化可能有助于揭示森林生态系统碳存储过程。

关键词：氮添加微生物碳利用效率微生物群落结构森林

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