2016-2021年上海长三角站长期监测样地土壤基本性状数据集

上海长三角区域生态环境变化与综合治理国家野外科学观测研究站是2021年获批的4个城市生态系统国家野外科学观测研究站之一。自2016年开始,台站开展了土壤长期监测工作。本数据集收集、整理了上海长三角站2016–2021年不同城乡梯度上12个长期监测样地不同土层(0–10 cm,10–20 cm,20–40 cm)土壤基本性状,包括pH值、容重、总碳、总氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾、全锌、全铜、全铅、全铬等12项指标,并附有完整的样地背景信息、采样和样品保存记录和分析方法记录。本数据集可为研究特大型城市土壤碳汇、土壤养分变化规律及重金属污染等工作提供数据基础。

刈割次数对紫花苜蓿镉吸收影响及生理响应

采用盆栽试验研究了4种镉(Cd)浓度(0,10,25,50mg/kg)下,刈割次数(1次,2次,3次)对紫花苜蓿生长和Cd累积量的影响及其生理响应。结果发现,多次刈割提高了紫花苜蓿地上部分的生长速率,促进了地上部分生物量的累积,3次刈割下地上部平均生长速率可达61.6mg/(株·d),但3次刈割显著抑制了根系的生长(P<0.05)。生长季内2次和3次刈割可以促进根系Cd吸收,增加地上部分Cd累积量,进而提高紫花苜蓿Cd富集量,单株最大镉积累量出现在25mg/kg Cd浓度的2次刈割处理中,达到75.98μg/株。同时,2次或3次刈割会降低紫花苜蓿相对电导率、MDA含量,增加脯氨酸含量,改善紫花苜蓿在Cd胁迫下的生理状况。综合分析表明,当土壤Cd浓度不高于25mg/kg时,紫花苜蓿生长季内2次刈割可以提高Cd污染土壤修复效率。

紫花苜蓿对镉胁迫的生理响应及积累特性

采用盆栽的方法研究紫花苜蓿(Medicago sativa)对镉(Cd)胁迫的生理响应及积累特性。结果表明,Cd浓度低于25 mg·kg-1可以促进紫花苜蓿地上部和地下部的生长。随着Cd浓度提高,紫花苜蓿相对电导率和叶绿素含量降低,脯氨酸含量呈现先增大后减小的趋势,且在25 mg·kg-1时达到最高。Cd在紫花苜蓿体内表现为地下部>地上部,随着Cd浓度增大,紫花苜蓿地上部和地下部Cd含量逐渐增大,转运指数和耐性指数先增大后减小。Cd浓度为25和100 mg·kg-1时,地上部和地下部Cd积累量最大,每盆分别为42.5和26.11μg。综合分析紫花苜蓿的生长、生理变化及富集能力表明,紫花苜蓿适用于浓度小于25 mg·kg-1的Cd污染土壤修复。

基于长期定位观测站的园林生态综合实验改革与创新——以上海交通大学为例

分析和总结园林生态综合实验课程现状及改革方向,针对国家林业局上海城市森林生态系统国家定位观测研究站长期定位观测样地及实时监测数据,开展野外样地调查、土壤和植物样品的采集,并配合实验室分析操作和"3S"技术,使学生掌握园林生态学常用的调查方法和试验技术,为学生创造一个综合性、系统性、连续性的实验和研究平台,培养学生在园林绿化及生态建设中的调查和实验能力,为今后进行科学研究、生产实践打下坚实的基础。

人工气溶胶烟雾箱的研发与应用

植物叶片作为空气中颗粒物的天然受体,可以将大气颗粒物滞纳在其表面,从而达到净化大气的目的。针对测定野外条件下植物叶片上颗粒污染物(PM_(2.5))的干沉降速率问题,研制一台人工气溶胶烟雾箱,并建立一个简单有效的方法评价不同植物滞纳PM_(2.5)的能力。以此设备测定龙柏、水杉、樟树、悬铃木4种植物叶片在生长季PM_(2.5)干沉降速率。结果表明:4种植物叶片的PM_(2.5)沉降速率由大到小的顺序为:龙柏>悬铃木>水杉>樟树。

超临界流体萃取技术应用于植物叶片中多环芳烃含量测定

针对植物叶片中多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)的萃取已有超声萃取技术、快速溶剂萃取技术等传统萃取方法,不同萃取技术各有优劣,但已被广泛应用在大气和土壤样本的超临界流体萃取技术鲜见被用于萃取植物叶片中的PAHs.本文将超临界流体萃取技术应用于萃取植物叶片PAHs,探索了适用于超临界流体技术萃取植物叶片PAHs的最优实验参数,并将超临界流体萃取技术与传统常用的萃取方法进行了对比.在此基础上,利用超临界流体萃取技术测定比较了香樟、广玉兰、雪松和罗汉松等4种植物叶片中PAHs的含量.结果显示,针对植物叶片中PAHs,超临界流体萃取技术最佳萃取温度为180℃,最佳萃取压力为350 atm;利用超临界流体萃取技术萃取植物叶片中的PAHs,所测得的叶片中PAHs总含量明显高于超声萃取和快速溶剂萃取,总量分别提升6.26%—20.64%及10.00%—33.42%;不同环数PAHs在不同树种叶片中占比不尽相同,总体趋势为:中环>高环>低环,且中环PAHs占比均超过50%.4种树种叶片中单体PAHs含量表现出明显的种间差异,叶片中含量最高的单体PAHs均为中环PAHs的菲+蒽.超临界流体萃取技术在萃取植物叶片中PAHs的实验中具有操作简便、自动化程度高、有机溶剂使用量少、萃取效率高等优点,明显优于其他传统萃取方法.

滇南喀斯特地区灌木群落和人工林土壤元素化学计量特征

在云南喀斯特地区,为提升退化灌木群落的生态系统服务功能,营造了不同树种的人工林分。这些人工林分如何影响土壤化学性质还未得到充分认识。以云南泸西县灌木群落及三种常见人工林(云南松(Pinus yunnanensis)、赤杨(Alnus japonica)和侧柏(Platycladus orientalis))土壤为研究对象探讨喀斯特地区在人工林建造后土壤的13种元素全量、可利用性含量和化学计量学特征变异格局,为喀斯特石漠化治理提供理论依据。结果表明,1)基于判别分析,四种群落土壤化学计量特征可以显著区分。土壤Fe、P、K、Mn全量及交换性Ca、交换性Mg和NH4^+-N对区分四种群落土壤贡献最大。2)四种群落之间相比,侧柏林土壤C、N、S、Na全量和NO3^--N含量均低于其他三种群落,土壤肥力较低;赤杨林铵态氮含量最高;云南松林有效Fe、有效Cu含量最高。而且,四个群落土壤全量C/N、C/K比值存在显著差异性。3)根据四种群落13种土壤元素和pH值相关性分析,35对元素具有显著相关性,占所有元素对数的38.5%,说明该地土壤元素积累的相互依赖性。与灌木群落相比,人工林土壤元素全量和可利用性含量相关性比例均更高。这些研究结果对今后基于适地适树人工林营造、生态系统服务功能提升和经营利用,均具有重要指导意义。

亚热带富磷和贫磷立地植物叶片形态的适应性特点

在我国亚热带地区,一般形成磷(P)、钙(Ca)、镁(Mg)缺乏和铁(Fe)、铝(Al)富集为特征的土壤,但在磷酸岩地区则发育形成了磷和其他营养元素富集的土壤。这些富磷和贫磷土壤立地,为检验植物叶形态性状与土壤营养元素的关系提供了理想条件。在本研究中,在富磷和贫磷立地上分别选取9种共有木本植物作为研究对象,测量叶干重(leaf dry mass,LM)、叶面积(leaf area,LA)、比叶面积(specific leaf area,SLA)、叶长(LL)、叶宽(LW)、叶长宽比(叶形指数,leaf index,LLW)等指标,并测量其所在立地土壤C、N、P、K、Ca、Mg、Mn、Fe、Zn、Cu、Na、Al等元素含量。结果显示,富磷区落叶阔叶植物LM、LA、LL和LW均显著小于贫磷区,而富磷区常绿针叶LM和LL显著小于贫磷区。常绿阔叶叶形态指标在贫磷和富磷立地之间没有显著差异,且仅叶长宽比和土壤Na元素含量相关。叶形态特征与土壤N和P之外元素呈现正向或负向的显著相关关系。我们的研究结果表明,不同植物叶片形态性状对土壤养分形成了不同的适应策略。

滇南喀斯特典型草本植物化学计量性状对水分变化的响应特点

基于水分添加方法,研究水分胁迫对滇南喀斯特地区典型草本植物芸香草(Cymbopogon distans)和刺芒野古草(Arundinella setosa)叶片营养元素积累和化学计量性状的影响.研究发现,两种草本植物的元素质量比有较强的相似性,其中K、Ca、Mg和Na质量比均较高.在旱季,水分添加提高了刺芒野古草叶N、Ca、Al和Mn质量比,特别是显著促进N质量比增加.在雨季,水分添加促进刺芒野古草N和K富集;与旱季相比,刺芒野古草叶K含量显著下降.随着土壤水分变化,芸香草叶中大量元素内稳性高于刺芒野古草.研究结果对气候变化形势下喀斯特断陷盆地植物生态系统的经营具有重要指导意义.

上海城市森林生态系统净化大气环境功能评估

文章基于森林生态系统连续观测与清查体系,依据中华人民共和国林业行业标准《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T 1721-2008),结合2015年上海市森林资源监测成果数据,采用分布式测算方法对上海城市森林生态系统净化大气环境功能进行评估。结果表明:2015年上海城市森林生态系统提供负离子4.14×10^(24)个;吸收SO_2 931.25万kg,吸收氟化物85.69万kg,吸收氮氧化物64.78万kg;滞纳TSP6 600.39t,PM_(10)1016.7t,PM_(2.5)252.13t。全市净化大气环境功能价值为26.2亿元,贡献最多的3种优势树种(组)为樟木林、硬阔类和灌木林,分别占25.95%,14.7%,13.34%,相对应的森林面积占全市森林资源总面积的24.94%,16.04%,11.76%。

滇南喀斯特地区不同季节土壤和灌木叶片化学计量特征及对水分添加的响应

干旱是影响南方喀斯特地区植物生长的重要限制因子,气候变化会影响该地区的降水量和分布格局。研究该地区土壤和植物化学计量特征及其水分响应格局,具有重要意义。自2017年4月开始,在云南建水喀斯特植物群落进行加水试验,2018年4月(旱季)和8月(雨季)分别采集土壤和优势灌木鞍叶羊蹄甲(Bauhinia brachycarpa)和假虎刺(Carissa spinarum)叶片样品,测定碳、氢、氮、磷、硫、钾、钙、镁、铝、钠、铁、锰、锌、铜14种元素含量。结果表明,水分添加影响了表层土壤中碳、氮、钠的含量,相比于旱季,雨季土壤中钠和硫含量明显减少,其余土壤元素在水分添加和季节变化下并未表现出明显差异。土壤水分含量的增加使得鞍叶羊蹄甲和假虎刺叶片中钾含量下降,钙含量上升。在水分条件变化下,两种植物叶元素含量的稳定性与植物中元素的含量有关,含量越接近极大值(基本元素碳、氢、氮等)或极小值(微量元素铜、锌等)的元素其变异系数越小(越稳定),两种植物中含量接近于1 mg·g-1的元素磷、硫、镁的变异系数最高。在土壤水分条件变化下,假虎刺中碳、氮、磷等大量元素含量的稳定性显著高于鞍叶羊蹄甲。降水变化和水分添加导致的土壤水分变化,对滇南喀斯特地区土壤和植物中不同元素含量的影响不同,这些结果将为该地区的土壤、植被修复和管理提供科学参考。