上海大金山岛植被功能组成对草本植物、土壤动物和细菌多样性的影响

揭示植物群落对土壤动物和微生物多样性的上行调控效应有助于理解不同营养级生物多样性的维持机制。以往的研究主要集中在植物物种多样性对土壤动物和微生物多样性的影响,而关于植被功能组成自下而上的影响研究较少。以上海大金山岛13个植物群落为对象,在分析落叶木本植物占比与树木和草本物种多样性,以及土壤动物和细菌多样性的关系基础上,利用结构方程模型区分了落叶木本植物占比对土壤动物和细菌多样性的直接与间接影响效应。结果显示:落叶木本植物占比不仅分别对草本物种多样性和土壤动物多样性分别产生直接正效应和负效应(P<0.01;P<0.05),也会通过草本物种的级联效应间接的降低地下土壤细菌多样性(P<0.10)。然而,木本植物多样性仅与草本物种多样性显著正关联(P<0.10),与土壤动物和细菌多样性无显著关联(P>0.10)。该研究结果表明,相较于木本植物多样性,落叶植物占比在中亚热带北缘森林生态系统不同营养级生物多样性维持格局中扮演着更为重要的角色。

模拟氮沉降对湿性常绿阔叶次生林土壤碳氮组分和酶活性的影响

为了研究氮沉降对次生林土壤碳氮组分和酶活性的影响,以华西雨屏区湿性常绿阔叶次生林为对象,从2014年1月起进行野外定位模拟氮沉降试验,分别设置对照(CK,+0 g/(m^2·a))、低氮(LN,+5 g/(m^2·a))和高氮(HN,+15 g/(m^2·a))3个氮添加水平。在氮沉降进行27个月后,按照腐殖质层和淋溶层表层进行取样,测定不同土层土壤总有机碳(TOC)、可浸提溶解性有机碳(EDOC)、易氧化碳(ROC)、全氮(TN)、硝态氮(NO_3^-—N)和铵态氮(NH_4^+—N)含量以及蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶和多酚氧化酶活性。结果表明:模拟氮沉降显著增加该次生林腐殖质层土壤的TOC和NH_4^+—N含量,显著增加腐殖质层和淋溶层表层土壤的NO_3^-—N含量,腐殖质层土壤C/N显著升高。淋溶层表层土壤TOC、NH_4^+—N、C/N以及2层土壤的EDOC、ROC、TN和NH_4^+—N/NO_3^-—N均无显著影响。2层土壤的多酚氧化酶活性均随着氮添加量的升高而降低,其中淋溶层表层达到显著差异。模拟氮沉降对蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性均无显著影响。腐殖质层中,NH_4^+—N和NO_3^-—N含量与TOC含量存在极显著正相关关系。2层土壤的多酚氧化酶活性均与NO_3^-—N含量呈极显著负相关。结果说明,模拟氮沉降使该次生林中原本较高的腐殖质层土壤TOC含量进一步显著增加,并且促进土壤无机氮的积累,而模拟氮沉降对多酚氧化酶的抑制作用更加有利于土壤有机质的积累。

上海大金山岛不同植被类型土壤细菌群落的变异

揭示次生演替过程中土壤细菌群落对植被类型变化的响应格局,有助于深化对生态系统地上地下相互作用机制的理解。该研究以上海大金山岛处于演替前、中和后期的落叶灌丛、落叶阔叶林和常绿阔叶林为对象,通过测定土壤碳、氮、磷含量以及土壤细菌群落特征,分析土壤细菌多样性、类群关系网络结构和标志性类群如何随植被演替而更替。结果发现:土壤养分含量在常绿阔叶林显著高于落叶阔叶林,但土壤细菌多样性在落叶阔叶林显著高于常绿阔叶林,土壤养分含量和细菌多样性在落叶灌丛处于中等水平。土壤细菌的相关性网络节点、密度和复杂性在落叶阔叶林最高,在落叶灌丛中等,在常绿阔叶林最低。落叶灌丛和落叶阔叶林的优势土壤细菌分别为根瘤菌目(Rhizobiales)和伯克氏菌目(Burkholderiales)等具有潜在固氮功能的类群,常绿阔叶林的优势土壤细菌为黄单胞菌目(Xanthomonadales)和嗜热芽菌目(Thermogemmatisporales)等具有潜在致病和抗病性功能的类群以及酸杆菌目(Acidobacteriales)等与纤维素降解相关的类群。该结果表明:海岛植被演替过程中,植物种类组成和土壤养分供给性的改变会极大地重塑土壤细菌多样性、群落组成、互作网络结构和标志类群。海岛常绿阔叶林显著更低的土壤细菌多样性、趋于松散简化的细菌网络结构以及具有潜在致病和抗病功能的标志类群的出现,说明了顶极群落地下部分对地上部分退化趋势的响应。

氮添加和凋落物处理对华西雨屏区常绿阔叶林凋落叶分解的影响

为探究氮(N)沉降和凋落物输入量改变对凋落叶分解的影响,该研究于2014年6月至2019年6月,以华西雨屏区处于N饱和状态的常绿阔叶林为研究对象,设置N添加和凋落物处理双因素实验,其中N添加处理分别为对照(CK,0 kg·hm^(-2)·a^(-1))、低N(LN,50kg·hm^(-2)·a^(-1))和高N(HN,150kg·hm^(-2)·a^(-1)),凋落物处理分别为凋落物输入量不变(L0,不改变凋落物输入),减少(L-,减少50%)以及增加(L+,增加50%)。结果表明:6年N添加处理对该森林生态系统地上凋落物产量影响不显著;N添加处理显著抑制凋落叶分解,且N添加量越高,凋落叶分解抑制作用越强;N添加显著降低分解后期凋落叶中锰(Mn)的残留率,促进Mn的释放;凋落物输入量的增减处理未显著改变凋落叶分解速率,而凋落物增减处理升高了凋落叶中Mn的残留率,减缓Mn的释放;N添加和凋落物处理交互作用不显著。该研究表明亚热带N饱和常绿阔叶林凋落叶分解受N沉降的直接影响显著,凋落物处理主要影响凋落物分解过程中Mn的含量,并且凋落物Mn含量在凋落物分解响应N输入的过程中可能起着关键作用。

上海大金山岛植被主要组成种的种群年龄结构和存活特征

揭示植物种群的年龄结构特征,有助于深入理解植被动态和过程.以上海大金山岛植被为对象,调查常见植物的全岛频度,并研究13个标准样地中不同植被演替阶段的18个代表性物种的径级结构,通过分析各物种的种群年龄结构、幼苗库大小、静态生命表和存活曲线,推断其种群发展态势.结果显示:在全岛水平,先锋种日本野桐(Mallotus tenuifdius)占绝对优势,频度高达90.6%,演替中期的落叶树种朴树(Celtissinensis)、小果蔷薇(Rosacymosa)、白杜(Euonymus maackii)、小叶女贞(Ligustrum quihoui)、白檀(Symplocos tanakana)、桑(Morus alba)和椿叶花椒(Zanthoxylum ailanthoides)频度都在35%以上,常绿阔叶物种柃木(Eurya japonica)、天竺桂(Cinnamomum japonicum)、青冈(Quercus glauca)和红楠(Machilus thunbergii)的频度分别为22.6%、21.7%、14.2%和11.3%.绝大多数物种的种群年龄结构完整,小径级个体多,幼苗库充足,表现为增长型种群特征.相比,豆梨(Pyrus calleryana)和红楠年龄结构为间歇型,樟(Camphora officinarum)为单峰型,主要缺少小径级个体和幼苗,表现出衰退型种群特征.静态生命表和存活曲线显示,白檀、青冈、小叶女贞、柘木(Maclura tricuspidata)、红楠、朴树和白杜幼年阶段死亡率高,日本野桐、柃木、天竺桂在大龄阶段死亡率高.本研究表明大金山岛植被组成种的先锋种类种群结构完整,但演替顶极种的种群更新受限,次生演替中前期的海岛生态系统在猕猴干扰下演替进程缓慢,因此,加大地带性种类的抚育是下一步管理工作的重点.

上海大金山岛常见木本植物功能性状对生长和死亡的影响

揭示功能性状如何影响关键植物种群特征有助于深化对群落动态的理解。该研究基于上海大金山岛26种常见木本植物5年期(2016-2021年)生长死亡动态的监测数据,通过测量各物种与光、水和养分资源竞争与利用策略相关的9个叶片和木质性状,分析了不同功能性状单独及其综合形成的植物经济谱与物种相对生长率和死亡率的关系。结果显示:叶面积和叶片氮含量与物种相对生长率显著正相关,叶片厚度、小枝密度和叶干物质含量与相对生长率显著负相关。干材密度和小枝密度与物种相对死亡率显著负相关。由9个功能性状构成的植物经济谱可解释物种相对生长率32.8%的变异,但是与相对死亡率无显著相关关系;资源获取型物种比保守型物种具有更高的相对生长率。以上结果表明,植物功能性状是影响植物生长的重要因素,植物经济谱可较准确地预测物种间相对生长率的差异,但对物种相对死亡率的预测较弱。

多年模拟氮沉降对华西雨屏区苦竹人工林土壤节肢动物的影响

土壤动物在生态系统养分循环中扮演着重要角色,其中土壤节肢动物在凋落物破碎和土壤团聚体形成中起着决定性作用。为探究多年模拟氮沉降对苦竹人工林土壤节肢动物的影响,于2007年11月起在华西雨屏区苦竹人工林进行了每月1次的模拟氮沉降试验,以硝酸铵为氮源,设对照(0 g N·m^(-2)·a^(-1))、低氮(5 g N·m^(-2)·a^(-1))、中氮(15 g N·m^(-2)·a^(-1))和高氮(30 g N·m^(-2)·a^(-1)) 4个处理。在施氮6.5年后分别于2014年1月、10月,2015年1月采集凋落物层和0～15 cm土层样品带回实验室分离鉴定。结果显示:本试验共观察到土壤节肢动物1852只,隶属于3门7纲18目;凋落物层土壤节肢动物个体数和类群数随施氮浓度的升高而增加,且高氮处理显著高于对照;土壤层土壤节肢动物个体数和类群数随施氮浓度的升高而减少,但与对照相比均不显著;模拟氮沉降对凋落物层和土壤层土壤节肢动物多样性指数、均匀度指数和丰富度指数均无显著影响。

川西高原产生物碱暗紫贝母内生放线菌的筛选、鉴定及抑菌活性的测定

为挖掘野生暗紫贝母内生菌资源,缓解贝母资源的紧缺,采集生长于川西高原的野生暗紫贝母为试验材料,取其健康鳞茎,通过纯培养法、插片法、薄层色谱分析技术和牛津杯法观察内生放线菌菌丝形态,研究放线菌产生物碱的能力及其所产生物碱的抑菌活性。结果通过改良高氏一号培养基分离得到14株内生放线菌,基于颜色反应筛选出5株能产生生物碱的菌株,利用薄层色谱技术进行生物碱的测定,5种株菌都产生了2个明显的生物碱斑点。抑菌活性测定表明有2株菌对病原菌的抑制效果较为突出,抑菌直径最高达11 mm。16S rRNA基因比对分析显示,5株菌属于链霉菌属Streptomyces。筛选出的内生放线菌产生的生物碱与暗紫贝母均不相关,但其发酵液具有一定的抑菌效果,值得进一步研究。