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植物生态学报 2016年第1期40卷 80-91页

作者：刘畅孙鹏森刘世荣中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所国家林业局森林生态环境重点实验室北京100091

实时、无损伤地探测植物的水分及生理变化是高光谱遥感的深层次应用。由水分胁迫引发的植物一系列反射光谱响应体现了碳-氮-水耦合作用的结果。以往的研究大多集中于单一因素的响应,而忽略了多因素交互作用。该文综述和分析了植物水分... 详细信息

实时、无损伤地探测植物的水分及生理变化是高光谱遥感的深层次应用。由水分胁迫引发的植物一系列反射光谱响应体现了碳-氮-水耦合作用的结果。以往的研究大多集中于单一因素的响应,而忽略了多因素交互作用。该文综述和分析了植物水分状况变化引起的直接和间接光谱响应机制,包括植物水分含量、色素、养分状况、光合作用和叶绿素荧光指标的光谱响应及其内在的关联,探讨了反射光谱在探测植物水分生理活动应用中的主要方法与最新技术,并指出碳-氮-水多指标、多时空尺度的综合分析对于估测植被生产力及其对气候变化的响应具有重要意义。

关键词：植物反射光谱水分胁迫水分生理色素营养元素光合作用叶绿素荧光

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模拟气候变暖和林内穿透雨减少对干旱年暖温带锐齿栎林土壤呼吸的影响

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林业科学研究 2016年第5期29卷 698-704页

作者：王一刘彦春刘世荣陆海波中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所国家林业局森林生态环境重点实验室北京100091

[目的]研究土壤呼吸对气候变暖和干旱的响应,阐明全球气候变化与土壤碳排放之间的反馈关系。[方法]采用红外辐射增温和林内穿透雨减少技术模拟气候变暖和干旱,通过LI-8100土壤CO2通量测定系统对生长季土壤呼吸速率进行观测,分析了干旱... 详细信息

[目的]研究土壤呼吸对气候变暖和干旱的响应,阐明全球气候变化与土壤碳排放之间的反馈关系。[方法]采用红外辐射增温和林内穿透雨减少技术模拟气候变暖和干旱,通过LI-8100土壤CO2通量测定系统对生长季土壤呼吸速率进行观测,分析了干旱年不同处理(对照、增温+减雨、增温、减雨)对土壤呼吸速率的影响。[结果]显示:生长季,以上4种处理的土壤呼吸速率分别为1.78、1.84、2.02和2.01μmol·m^(-2)·s^(-1),5 cm土壤温度和土壤湿度分别可以解释土壤呼吸速率变异的68.2%87.5%和51.0%66.6%。干旱期,以上4种处理的土壤呼吸速率均低于生长季,增温处理降低了土壤呼吸速率与土壤温度的相关性,但增加了土壤呼吸速率与土壤湿度的相关性。[结论]干旱年内,土壤温度和湿度是影响该区土壤呼吸速率的主要环境因子,干旱期增温处理引起土壤湿度对土壤呼吸的限制作用削弱了气候变暖与土壤碳排放之间的正反馈作用。

关键词：暖温带锐齿栎林土壤呼吸速率增温减雨

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臭氧胁迫对树木根系影响研究进展

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林业科学研究 2016年第3期29卷 455-463页

作者：陈展于浩尚鹤曹吉鑫中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所国家林业局森林生态环境重点实验室北京100091

对流层中高浓度的臭氧是一种严重危害植物的大气污染物,臭氧浓度的升高会对农作物、林木等产生一系列的损害。根系是树木生存的基本要素,臭氧对根结构的根本性改变会最终影响根功能,从而影响树木的整体健康以及对环境胁迫的抗性,通过综... 详细信息

对流层中高浓度的臭氧是一种严重危害植物的大气污染物,臭氧浓度的升高会对农作物、林木等产生一系列的损害。根系是树木生存的基本要素,臭氧对根结构的根本性改变会最终影响根功能,从而影响树木的整体健康以及对环境胁迫的抗性,通过综述臭氧胁迫对森林树木根系影响的研究进展,可以为我国学者进一步了解臭氧对森林树木根系生态影响提供科学素材。有关大气臭氧浓度升高对森林树木根系生态的影响,目前研究主要包括森林树木根系生长、细根动态和周转、根系呼吸、根系碳水化合物、菌根、根际微生物的响应变化等几个方面。臭氧对树木根系的影响与臭氧浓度、树种、树龄、群落组成及种植条件相关。目前有关臭氧胁迫对树木根系的机制研究还比较缺乏,今后应该加强臭氧胁迫下根系形态构型的原位观察测定和定量分析研究,内源激素响应,胁迫信号感受、转导与其它信号途径的互作关系以及分子生物学机制方面的研究。

关键词：臭氧树木根系细根动态根系碳水化合物菌根根际微生物

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陈山红心杉土壤养分、酶活性的根际效应及肥力评价

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植物营养与肥料学报 2017年第2期23卷 492-501页

作者：刘顺刘喜帅朱新传盛可银郭晓敏张文元中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所/国家林业局森林生态环境重点实验室北京100091 江西农业大学/江西省森林培育重点实验室江西南昌330045 江西省安福县陈山林场江西吉安343200 江西特色林木资源培育与利用2011协同创新中心江西南昌330045

【目的】陈山红心杉是国家级林木良种,获国家地理标志保护。土壤肥力状况影响林木的生长,根际是植物与土壤物质直接交换的场所,研究不同林龄陈山红心杉根际和非根际土养分含量、酶活性及综合肥力状况,可进一步了解土壤养分状况随林龄的... 详细信息

【目的】陈山红心杉是国家级林木良种,获国家地理标志保护。土壤肥力状况影响林木的生长,根际是植物与土壤物质直接交换的场所,研究不同林龄陈山红心杉根际和非根际土养分含量、酶活性及综合肥力状况,可进一步了解土壤养分状况随林龄的演变规律,为陈山红心杉的养分管理和合理经营提供理论依据。【方法】以江西省安福县陈山林场不同林龄陈山红心杉为试验对象,测定了根际和非根际土壤养分(有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷和速效钾)含量和酶活性(过氧化氢酶、蛋白酶、蔗糖酶、脲酶和磷酸酶),分析了根际效应随林龄的变化规律,并进一步通过主成分分析对土壤肥力进行了综合评价。【结果】林龄对土壤养分、酶活性具有显著影响,仅碱解氮、全氮和全磷在根际和非根际间无显著差异。养分和酶活性在根际和非根际土中随林龄变化趋势一致,反映了根际受植物根系和林地土壤的共同影响。随着林龄的增加,有机质、氮素养分(碱解氮和全氮)、钾素养分(速效钾和全钾)、蛋白酶、脲酶和磷酸酶活性先下降后上升,总体以10年最低;有效磷变化趋势与之相反,全磷呈下降的趋势;蔗糖酶活性呈"下降–升高–下降"的趋势,过氧化氢酶活性变化趋势与蔗糖酶相反。有机质、碱解氮和酶活性的根际效应为正效应(RE>0),其余均为负效应(RE<0,除20年全氮和40年有效磷外),有机质和有效磷的根际效应在林龄间差异显著(P<0.05)。陈山红心杉根际和非根际土壤肥力综合指数(IFI)介于–1.408~2.238,不同林龄土壤(根际和非根际)IFI变化趋势为5年(2.238、2.413)>40年(–0.313、0.065)>20 a(–0.773、–1.019)>10 a(–1.203、–1.408)。5年和40年土壤肥力综合指数表现为根际<非根际,主要由第二(蔗糖酶)、第三(速效磷和全磷)主成分得分导致;而10年和20年土壤肥力综合指数表现为根际>非根际,主要是由第一主成分(有机质、碱解氮、全氮、脲酶和蛋白酶等)得分导致。【结论】随着林龄的增加,土壤肥力下降,尤其是10年前后最低,后虽有所恢复,但不能恢复到第5年水平。因此,在林木生长过程中,应在树龄10年左右适当补充林地土壤氮、磷养分。

关键词：陈山红心杉林龄根际肥力综合指数

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杨树SABP2基因的克隆与分析

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西北农林科技大学学报（自然科学版） 2017年第3期45卷 82-88,95页

作者：董慧霞理永霞贾秀贞吕全张星耀中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所国家林业局森林保护学重点实验室江苏南京210037 南京林业大学南方现代林业协同创新中心江苏南京210037 河南师范大学生命科学学院河南新乡453007 中国林业科学研究院林业新技术研究所北京100091

【目的】克隆84K杨水杨酸结合蛋白2(Salicylic acid-binding protein 2,SABP2)基因并预测其功能。【方法】以生长至5片小叶的84K杨组培苗为材料,提取其叶和茎的总RNA。根据毛果杨SABP2基因(GenBank序列号:XM_002310718.2)的完整CDs序列... 详细信息

【目的】克隆84K杨水杨酸结合蛋白2(Salicylic acid-binding protein 2,SABP2)基因并预测其功能。【方法】以生长至5片小叶的84K杨组培苗为材料,提取其叶和茎的总RNA。根据毛果杨SABP2基因(GenBank序列号:XM_002310718.2)的完整CDs序列,设计84K杨SABP2基因的引物,采用RT-PCR技术扩增84K杨SABP2基因全长,然后连接到pGM-T克隆载体,转化大肠杆菌TOP10感受态细胞,对84K杨SABP2基因进行克隆,获得该基因的全长序列。通过各种在线软件对84K杨SABP2基因及其编码的蛋白质进行生物信息学分析。【结果】84K杨基因的cDNA序列全长822bp,开放阅读框789bp,编码263个氨基酸。生物信息学分析表明,84K杨SABP2与毛白杨SABP2(GenBank序列号:JQ086570.1)的同源性最高,达98%;84K杨SABP2基因位于微体中;SABP2蛋白有11个蛋白质结合位点,属于α/β折叠水解酶家庭成员中的酯酶,为亲水性蛋白。【结论】成功克隆了84K杨的SABP2基因,其功能与前人对草本植物中SABP2部分功能的研究结果一致。

关键词： 84K杨水杨酸结合蛋白2(SABP2)基因生物信息学

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南亚热带红椎和格木人工幼龄林土壤微生物群落结构特征

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生态学报 2016年第14期36卷 4496-4508页

作者：洪丕征刘世荣王晖于浩龙中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所国家林业局森林生态环境重点实验室北京100091 中国林业科学研究院热带林业实验中心凭祥532600

采用氯仿熏蒸浸提法和磷脂脂肪酸法(Phospholipids fatty acid,PLFA)研究了我国南亚热带地区非固氮树种红椎(Castanopsis hystrix)和固氮树种格木(Erythrophleum fordii)人工幼龄林土壤微生物生物量与微生物群落结构特征。结果表明,在... 详细信息

采用氯仿熏蒸浸提法和磷脂脂肪酸法(Phospholipids fatty acid,PLFA)研究了我国南亚热带地区非固氮树种红椎(Castanopsis hystrix)和固氮树种格木(Erythrophleum fordii)人工幼龄林土壤微生物生物量与微生物群落结构特征。结果表明,在旱季和雨季,红椎幼龄林土壤微生物总PLFAs量,细菌PLFAs量、放线菌PLFAs量及丛枝菌根真菌PLFAs量均大于格木幼龄林。红椎幼龄林土壤PLFA Shannon多样性指数(H_(PLFA))在旱季和雨季均大于格木幼龄林。主成分分析表明,土壤微生物群落结构组成受到林分类型和季节的双重影响。冗余分析表明,土壤硝态氮(NO_3^--N)含量、土壤含水量、p H及土壤微生物生物量氮(MBN)与特征磷脂脂肪酸之间呈显著相关关系。以上结果表明固氮树种格木与非固氮树种红椎人工幼龄林对土壤微生物生物量和群落结构的影响存在显著差异。

关键词：南亚热带固氮树种非固氮树种土壤微生物群落

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北方沙化土地退耕还林工程生态系统服务功能特征及其对农户福祉的影响研究

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内蒙古农业大学学报（自然科学版） 2017年第2期38卷 20-26页

作者：魏文俊王兵牛香中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所国家林业局森林生态环境重点实验室北京100091 辽宁省林业科学研究院辽宁沈阳110032 北京林果业生态环境功能提升协同创新中心北京100091

生态工程实施的主要目的是改善当地生态环境质量,提高当地农户福祉也至关重要。以北方沙化土地退耕还林工程作为研究对象,研究了该区2015年防风固沙、净化大气环境、固碳释氧、涵养水源、保育土壤和积累营养物质6项生态系统服务功能的... 详细信息

生态工程实施的主要目的是改善当地生态环境质量,提高当地农户福祉也至关重要。以北方沙化土地退耕还林工程作为研究对象,研究了该区2015年防风固沙、净化大气环境、固碳释氧、涵养水源、保育土壤和积累营养物质6项生态系统服务功能的空间分布格局,并分析了生态系统服务与农户福祉的关系模式。结果表明,区内退耕还林工程生态系统各项服务从东部到西北部均呈现出逐渐递增的趋势,其中内蒙古自治区和新疆生产建设兵团发挥的各项生态服务功能总体上最强;基于退耕还林工程生态系统服务与农户福祉的空间聚集状态,划分为低服务低福祉模式、调节服务依赖模式和高服务高福祉模式,依据3种模式的各自特征,分别提出了有效的基于农户福祉的退耕还林工程管理方法,进而为未来提高该区退耕还林工程实施的生态效率和当地农户福祉提供借鉴。

关键词：北方土地沙化退耕还林工程生态系统服务功能福祉

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正常和环割条件下不同形态氮素添加对红椎幼苗光合特性的影响

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生态学报 2016年第14期36卷 4485-4495页

采用盆栽试验和韧皮部环割方法研究了碳水化合物供应、氮素形态及其交互作用对红椎幼苗叶片光合特性的影响。无机氮源采用硝酸铵(AN)、铵态氮(NH_4^+-N)、硝态氮(NO_3^--N),有机氮源采用尿素(Urea)、精氨酸(Arg)和甘氨酸(Gly),氮素施用... 详细信息

采用盆栽试验和韧皮部环割方法研究了碳水化合物供应、氮素形态及其交互作用对红椎幼苗叶片光合特性的影响。无机氮源采用硝酸铵(AN)、铵态氮(NH_4^+-N)、硝态氮(NO_3^--N),有机氮源采用尿素(Urea)、精氨酸(Arg)和甘氨酸(Gly),氮素施用量均为10g N/m^2,处理时间为10 d。研究结果表明,环割、氮素形态及其交互作用均显著影响了红椎幼苗叶片的净光合速率(Pn);单一环割处理显著降低了红椎幼苗叶片Pn、气孔导度(Gs)、胞间CO_2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、相对叶绿素含量和CO2利用效率(CUE),但显著提高了叶片水分利用效率(WUE)和气孔限制值(Ls),其叶片Pn降低主要是由气孔限制和叶绿素含量降低所导致的。正常条件下,所有氮素形态处理均显著降低了红椎幼苗叶片的Pn、Gs、Ci和Tr,但显著升高了叶片Ls和WUE,其叶片Pn降低的主要原因是供氮过高引起的叶片气孔限制。正常条件下,除Arg处理外,其他氮素形态均显著升高了红椎幼苗叶片的CUE,其中以Gly处理的促进作用最大。环割条件下,3种有机态氮素的添加均显著缓解了单一环割处理对红椎幼苗叶片Pn的抑制作用,尤其以精氨酸最为明显,供应精氨酸的叶片Pn值从单一环割处理的强烈抑制中恢复到了对照水平,而无机态氮的供应均未显著改变这种抑制。结果表明短期碳水化合物供应的阻断会显著抑制红椎幼苗叶片的光合能力,适量供应精氨酸、甘氨酸和尿素等有机态氮会有效缓解这种抑制作用,其中以精氨酸的作用最为明显。

关键词：红椎氮素形态韧皮部环割碳水化合物供应光合特性

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中华蚊母树(Distylium chinense)幼苗对秋、冬季淹水的生长及生理响应

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湖泊科学 2016年第2期28卷 405-413页

作者：刘泽彬程瑞梅肖文发郭泉水王彦辉王娜中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所国家林业局森林生态环境重点实验室北京100091 南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京210037

为阐明三峡库区岸生植物中华蚊母树(Distylium chinense)幼苗对水淹的耐淹机理,通过设置对照组(CK)、半淹组(PF)、全淹组(CF)3个水淹处理,模拟库区消落带秋、冬季淹水情况,研究中华蚊母树幼苗在不同水淹时间和深度下的生长及生理生化特... 详细信息

为阐明三峡库区岸生植物中华蚊母树(Distylium chinense)幼苗对水淹的耐淹机理,通过设置对照组(CK)、半淹组(PF)、全淹组(CF)3个水淹处理,模拟库区消落带秋、冬季淹水情况,研究中华蚊母树幼苗在不同水淹时间和深度下的生长及生理生化特性.结果表明,淹水显著影响中华蚊母树幼苗的生物量,水淹150 d后,PF组植株和CF组植株根、茎、叶生物量均呈显著降低趋势,同时受水淹影响,植株根冠比也显著降低;中华蚊母树幼苗在水淹前90 d 2组水淹处理植株叶片丙二醛(MDA)含量均与CK组植株差异不显著,水淹120 d后,中华蚊母树幼苗叶片MDA含量显著增加,且随着水淹深度的增加而逐渐升高;可溶性蛋白在各水淹处理中的变化有所差异,水淹前60 d,淹水并没有影响CF组植株可溶性蛋白含量,但从水淹90 d开始,CF组植株可溶性蛋白含量有所上升,而PF组植株可溶性蛋白含量在整个淹水期间均与CK组植株差异不显著;2组水淹处理植株脯氨酸在水淹前期均显著上升,但自水淹90 d后逐渐下降至CK组水平;与MDA对水淹的响应一致,水淹前期PF组和CF组植株抗氧化酶活性(超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶)均没有出现明显影响,但水淹后期2组水淹处理植株抗氧化酶活性均显著升高;可溶性糖含量在不同水淹处理下有所差异,PF组植株叶片可溶性糖含量在整个淹水期间均与CK组植株差异不显著;而CF组植株叶片可溶性糖含量随着水淹时间的延长逐渐降低.研究证明,中华蚊母树幼苗生长及生理特性对秋、冬季水淹环境具有一定的调节能力,是中华蚊母树幼苗能够在库区消落带存活生长的一个重要原因.

关键词：淹水消落带中华蚊母树幼苗生物量生理生化三峡库区

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三峡库区小流域土地利用结构变化及其氮素输出控制效应：以兰陵溪小流域为例

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环境科学 2016年第8期37卷 2940-2946页

作者：吴东黄志霖肖文发曾立雄韩黎阳中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所国家林业局森林生态环境重点实验室北京100091 南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京210037

基于三峡库区兰陵溪小流域退耕还林后土地利用结构变化分析,结合2015年汛期流域氮素养分输出监测数据,利用逐步回归定量分析土地利用结构特征对氮素输出的控制效应.结果表明:1退耕还林工程小流域土地利用结构发生改变,林地、园地面积比... 详细信息

基于三峡库区兰陵溪小流域退耕还林后土地利用结构变化分析,结合2015年汛期流域氮素养分输出监测数据,利用逐步回归定量分析土地利用结构特征对氮素输出的控制效应.结果表明:1退耕还林工程小流域土地利用结构发生改变,林地、园地面积比例分别增加到76.85%和13.87%,园地多以茶园单一类型片状分布,耕地面积比例锐减至1.16%,且零星分布于林地、园地之间.2小流域部分监测点总氮浓度超过国家Ⅴ类地表水水质标准,各监测点铵态氮(NH_4^+-N)、硝态氮(NO_3^--N)和总氮(TN)输出浓度分别为0.089~0.214 mg·L^(-1)、2.925~13.203 mg·L^(-1)以及3.561~14.572 mg·L^(-1),硝态氮输出浓度占总氮比例超过80%.3集水区氮素输出浓度与园地和住宅用地极显著正相关,与林地、未利用地则成极显著负相关,住宅用地和园地类型是主要的氮素输出源.4小流域土地利用结构调整应优先增加林地,适当控制园地发展,且将住宅用地面积比例控制在5%以下,并通过林茶、林果间作等方式改变小流域部分园地单一类型片状分布格局.

关键词：三峡库区退耕还林土地利用面源污染氮素输出

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