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水氮耦合效应对红桦幼苗生长的影响及其生理机制被引量：16: 2015年; 在全球大气氮沉降日益加剧的背景下,研究川西亚高山地区主要阔叶树种红桦(Betual albo-sinensis)幼苗在不同水、氮供应下的形态变化和生理机制,以了解该区主要植被的生长特性,并可为森林生态系统的恢复重建提供一定的科学依据.采用两因素随机区组试验设计,设置5个水分梯度,即40%(W1)、50%(W2)、60%(W3)、80%(W4)、100%(W5)的土壤田间持水量(FC)和3个施氮梯度,即模拟氮沉降施加N 0(N0)、20(N1)、40(N2)g m-2 a-1的硝酸铵.结果显示:土壤水分和氮素及二者交互作用对生长和生理特征均具有显著(P<0.001)影响.表现为:1)幼苗生长(株高和基径)、叶片碳同化特征(最大净光合速率、叶绿素含量和叶片氮含量)及根系生理特征[呼吸速率、NH+4和NO-3净吸收速率及根系硝酸还原酶(NR)活性]均随土壤水分增加而增大,且在土壤水分为W4和W5时达到最大.根冠比的变化呈相反趋势.2)施氮在土壤水分不足(W1和W2)时除对基径、NO-3净吸收速率和NR活性无影响外,显著抑制了红桦株高及叶片和根系生理特征.而在水分充足(W4和W5)时,除N2在土壤水分W4时对叶片生理特征和根系呼吸速率无影响外,对红桦的生长和根系生理特征有显著的促进作用,且N1效果更显著.在W3时两种施氮浓度效果不同:N1对红桦的生长和相关生理特性具有促进作用而N2呈抑制作用(除对根系NH+4和NO-3净吸收速率及NR活性无影响外).根冠比变化呈相反趋势.3)根系离子(NH+4和NO-3)净吸收速率与根系呼吸速率和叶片氮含量呈极显著正相关.本研究表明,土壤水分和氮素供应对植物的影响存在显著的耦合效应,当土壤水分不足时施氮不利于红桦幼苗生长,而适量的施氮在水分充足时有利于生长.对于供试土壤以及本试验设置的水、氮梯度而言,土壤含水量为80%田间持水量,施加N 20 g m-2 a-1更适宜红桦幼苗生长.; 孙誉育唐波尹春英贺合亮刘庆; 关键词：红桦水氮耦合

川西亚高山季节性冻土期针叶林主要树种叶片和细根的生态生理特征被引量：5: 2014年; 川西亚高山森林存在明显的季节性冻土现象,该地区的土壤经历着初冬冻融、深冬冻结、早春冻融等过程,同时,该区域冬季受气候变化的影响强烈。为了全面地认识亚高山森林的生态过程,该研究以川西亚高山针叶林两种主要树种——岷江冷杉(Abies fargesii var.faxoniana)和云杉(Picea asperata)为材料,研究其叶片及细根内丙二醛含量、渗透调节物质的含量、组织含水量、过氧化物酶活性以及硝酸还原酶活性在季节性冻土期的变化,同时还比较了冻土期和冻融期细根的比根长,比表面积,直径以及组织密度的变化。研究结果显示:在季节性冻土期,土壤温度昼夜波动幅度小于空气温度波动幅度,细根却表现出更强的过氧化物酶活性以及更高的渗透调节物质含量,说明细根较叶片对季节性冻土更为敏感。与冻结期相比,冻融期土壤温度、空气温度以及空气相对湿度昼夜波动幅度增加,促使云杉叶片可溶性糖含量以及两针叶树种叶片内过氧化物酶活性、脯氨酸含量显著增加,而细根的组织含水量显著降低,脯氨酸、可溶性蛋白质及可溶性糖含量均显著增加,表明冻融期对两针叶树种的影响较冻结期更为强烈。岷江冷杉和云杉的过氧化物酶活性及渗透调节物质含量具有相同的变化趋势,但叶片和细根的膜脂过氧化程度及酶活性变化并不一致,就岷江冷杉而言,细根的丙二醛含量显著增加,而叶片、细根的硝酸还原酶活性均显著降低,云杉仅叶片的丙二醛含量发生变化,且显著降低,说明云杉更能忍耐冻融循环造成的胁迫。研究还发现细根形态在季节性冻土期无显著变化。; 肖群英尹春英濮晓珍乔明锋刘庆; 关键词：叶片季节性冻融

云杉碳氮化学计量比对土壤水分和氮有效性的响应被引量：4: 2020年; 以西南亚高山针叶林优势种——粗枝云杉(Picea asperata)为研究对象,探究不同土壤水分状况和氮添加下云杉碳氮化学计量比的变化及其响应过程。采用两因素(水分×氮素)随机区组实验,设置5个土壤水分梯度和3个氮添加浓度,其中土壤水分梯度分别是土壤田间持水量的40%(W1)、50%(W2)、60%(W3)、80%(W4)和100%(W5),氮添加浓度分别为0(N0)、20(N1)、40(N2)gNm-2 a-1。结果表明:(1)土壤水分和氮添加显著影响了云杉碳氮化学计量比(P<0.05),具体为:云杉植株和器官碳氮比在N0W4处理下最大值,随土壤水分有效性的降低而减小,随氮添加浓度的增加而降低。(2)随土壤水分有效性的降低,根和叶的碳含量显著升高(P<0.05),茎和叶的碳含量随着氮添加浓度的增加而降低。此外,土壤水分有效性的降低显著提高了根和茎的氮含量(P<0.05),各器官的氮含量随着氮添加浓度的增加而增加。在相同水分和氮添加浓度处理下表现为碳含量:叶>茎>根,氮含量:叶>根>茎。(3)云杉净光合速率随土壤水分有效性的降低先升高后降低,随氮添加浓度增加而增加,在N2W4达到最大。(4)根对NH+4和NO-3的净吸收速率随土壤水分有效性的降低而减小,随氮添加浓度的增加而显著增加(P<0.05)。此外,根对NH+4的净吸收速率与土壤有效氮含量呈显著负相关关系(P<0.05)。本研究表明,土壤水分和氮添加影响了云杉的碳同化和氮吸收过程,改变植物的碳、氮分配策略和养分利用效率,从而导致碳氮比的变化。; 谢路路胡雪凤刘庆华王丽霞尹春英; 关键词：土壤水分

夜间增温对亚高山针叶林主要树种无机氮吸收的影响被引量：4: 2016年; 吸收营养物质是植物根系的主要生理功能。氮素吸收是植物体内氮代谢的第一步,也是最关键的一步。为了全面地认识亚高山针叶林在全球气候变化背景下对两种主要无机氮(NH_4^+和NO_3~–)吸收特点的变化,该研究以川西亚高山针叶林优势树种——云杉(Picea asperata)和岷江冷杉(Abies fargesii var.faxoniana)为材料,通过红外辐射加热器模拟增温,利用非损伤微测技术(non-invasive micromeasurement technology)研究了这两个树种吸收NH_4^+和NO_3~–特点的变化,同时还探究了NH_4^+和NO_3~–之间的相互作用对植物吸收这两种离子的影响。研究结果显示:在云杉根系中,NH_4^+和NO_3~–的最大吸收速率分别发生在距离根尖最顶端17–18 mm区域和17 mm处,而岷江冷杉对这两种离子的最大吸收速率分别发生在距离根尖顶端11 mm和11.5mm处。增温对云杉和岷江冷杉根系吸收NH_4^+和NO_3~–有促进作用。在增温条件下,NO_3~–能够促进云杉根系对NH_4^+的吸收,而NH_4^+则抑制了其对NO_3~–的吸收。无论是否增温,岷江冷杉对NH_4^+的吸收都不受NO_3~–的影响,而在增温条件下,NH_4^+会抑制岷江冷杉对NO_3~–的吸收。; 唐波杨欢尹春英孙誉育郑东辉刘庆; 关键词：夜间增温 N吸收针叶树

青杨扦插苗生物量积累与分配对土壤水-氮有效性的短期响应及动态调整被引量：2: 2022年; 大气氮沉降是全球气候变化的主要特征之一,近年来关于树木对土壤水、氮有效性响应的研究很多,但树木如何在生物量积累与分配方面动态调整以适应水、氮供应仍不清楚.以青杨(Populus cathayana)扦插苗为材料,通过盆栽控制试验,采用两因素(水分×施氮)随机区组设计,设置3个水分(W1、W2、W3,分别为最大田间持水量的40%、60%、80%)和3个施氮梯度(N0、N1、N2,分别为0、4和8 g m^(-2) a^(-1)),并于施氮处理后1、7、14、31和62 d测定青杨生物量的积累与分配、叶片及根系性状,进而探究其对水、氮有效性的动态响应过程.结果表明:(1)土壤水分的增加和施氮显著地促进了青杨根、茎、叶和总生物量的积累,在W3处理下最大;施氮效应随时间延长更加明显,N2的促进效应明显高于N1.水氮交互作用对其影响不显著.(2)生物量的分配主要受杨树生长节律(时间)的控制,茎重比和根重比随处理时间延长显著增加,而叶重比显著降低.土壤水分有效性的提高显著提高了茎重比,降低了根重比,而对叶重比影响不显著.氮素及水氮交互作用对根重比、茎重比和叶重比均无显著影响.(3)施氮对比叶重的影响随时间变化而不同.到试验后期,施氮在土壤水分不足处理提高了比叶重;在水分充足处理降低了比叶重.(4)土壤水分有效性的提高显著促进了杨树细根的比根长和比表面积,施氮效应随处理时间逐渐变化.试验后期,土壤水分较好条件下(W3)施氮均促进根系增长;在干旱胁迫(W1)下氮添加抑制了根系生长.总体而言,施氮先促进叶生物量积累,随后根、茎生物量作出响应,最终形成有利于植株生长的分配格局;土壤水分有效性的提高显著提高了杨树扦插苗细根的比根长和比表面积,施氮效应因土壤水分而异;本研究结果可加深对树木响应气候变化机制的理解.(图5表3参63); 郑东辉马伟伟谢路路王丽霞刘庆刘庆; 关键词：比叶重

不同水氮水平对川西亚高山林地土壤酶活性的影响被引量：25: 2019年; 为探讨氮沉降在不同土壤水分状况下对林下土壤中参与土壤碳氮磷循环主要酶(β D 葡萄糖苷酶(β D glucosidase,βG)、过氧化物酶(Peroxidase,PER)、多酚氧化酶(Polyphenol oxidase,PPO)、β N 乙酰葡糖胺糖苷酶(β N acetylglucosaminidase,NAG)和酸性磷酸酶(Acid phosphatase,AP))活性的动态影响,于2017年开展了盆栽模拟试验。试验以青杨扦插苗为植物材料,采用两因素(土壤水分和氮沉降)的随机区组设计,土壤水分含量分别为40%(W40)、60%(W60)和80%(W80)最大田间持水量,氮沉降水平分别为:0(N0)、4(N4)和8(N8)g N m^-2 a^-1。在土壤水分达到预定的水分含量后开始氮沉降处理,于氮沉降后的6 h、24 h和3、7、14、31、62 d采集土壤样品进行土壤酶活性的测定。结果表明:土壤含水量的降低显著降低了βG、NAG和PPO活性,且在W40时达到最低;对AP和PER活性无显著影响。氮沉降抑制了βG、NAG和AP活性,而且施氮浓度越大,抑制效应越强;对PER和PPO活性无显著影响。水氮交互作用对上述5种土壤酶活性均无显著影响。5种土壤酶活性在施氮7 d或14 d内变化较大,之后随处理时间的延长逐步平稳。两个月的实验期间,在不同水氮处理下,5种土壤酶活性基本都呈现升高降低升高降低的双峰模式。该研究可为理解氮沉降对不同水分状况地区森林生态系统中土壤碳氮磷循环的生态学过程提供科学参考。; 马伟伟王丽霞李娜郑东辉谢路路刘庆刘庆; 关键词：氮沉降土壤水分土壤酶

红桦幼苗根系对水-氮耦合效应的生理响应被引量：8: 2016年; 采用两因素随机区组设计,设置了5个水分梯度,即40%(W_1)、50%(W_2)、60%(W_3)、80%(W_4)、100%(W_5)的土壤田间持水量(FC)和3个施氮梯度,即模拟氮沉降施加0(对照,N_0)、20(N_1)、40(N_2)g N m^(-2)a^(-1)的硝酸铵,研究了水-氮耦合效应对川西亚高山主要阔叶树种红桦(Betula albosinensis)幼苗根系生理活性的影响及根系在土壤水、氮胁迫下的生理调控机制。结果表明:1)随土壤含水量降低,根系活力和根系呼吸速率显著降低,膜脂过氧化产物(丙二醛)、渗透调节物质(脯氨酸、可溶性蛋白质和可溶性糖)含量及抗氧化物酶(超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶)活性显著升高。2)水-氮耦合效应对红桦幼苗根系生理特征影响显著:施氮(N_1和N_2)在土壤水分良好(W_4和W_5)时使根系活力和根系呼吸速率显著升高,而在土壤水分不足(W_1和W_2)时显著降低了根系活力和根系呼吸速率;且在水分不足时,施氮浓度越大根系活力、MDA含量、脯氨酸及可溶性蛋白质含量变化越显著;在W_3条件下,只有N_1对根系生理功能促进作用显著。3)根系活力和根系呼吸速率与丙二醛含量呈显著负相关性。因此,一定范围内的氮沉降在土壤水分状况良好时对植物根系生理特征具有显著正效应,而在土壤水分不足时则使根系细胞膜系统受损,抑制根系生理活性,但根系可通过增加渗透调节物质含量和增强抗氧化物酶活性来抵御一定范围的环境胁迫。; 孙誉育尹春英贺合亮唐波刘庆; 关键词：根系活性膜脂过氧化

川西亚高山针叶林云杉和冷杉生长季和非生长季叶片碳氮磷化学计量特征被引量：8: 2017年; 以川西亚高山针叶林主要优势树种粗枝云杉(Picea asperata)和岷江冷杉(Abies faxoniana)为研究对象,通过比较叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)浓度及其化学计量比在生长季(8月)和非生长季(1月)的特征,分析其变化规律并对碳氮磷进行相关性分析.结果显示,云杉和冷杉叶片C、N、P浓度及其计量比均受到采样季节的显著影响,云杉和冷杉叶片C浓度均表现为生长季显著高于非生长季,生长季云杉N浓度显著低于非生长季,生长季云杉和冷杉P浓度均显著低于非生长季.C:N、C:P以及N:P均表现为生长季显著高于非生长季.生长季云杉和冷杉叶C:N:P质量比分别为407:13:1、447:14:1,非生长季C:N:P质量比分别为274:11:1、235:9:1.仅C浓度存在显著的树种间差异,表现为非生长季云杉叶片C浓度显著低于冷杉.两树种叶C、N、P浓度相关性分析结果表明云杉和冷杉叶片C浓度与N浓度、P浓度呈显著负相关,N浓度和P浓度呈显著正相关.本研究表明云杉和冷杉叶中C、N、P化学计量特征主要受生长季节影响,但若要全面了解川西亚高山针叶林C、N、P化学计量特征,还需长期研究并与林下土壤C、N、P化学计量比结合起来讨论分析.; 杨欢尹春英郑东辉郑东辉赵文强唐波濮晓珍刘庆; 关键词：针叶林生长季叶片

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国家自然科学基金(31370495)

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