CO2浓度升高和氮肥管理对土壤线虫群落的影响

大气CO2浓度升高能够对农田生态系统产生一系列的影响。土壤线虫在农田生态系统腐屑食物网中占有重要的地位，能够对外界环境变化作出较迅速的响应。本文利用江苏省江都市小记镇的稻-麦轮作FACE系统研究平台，在2007-2008年小麦生长季，研究了大气CO2浓度升高和不同氮肥处理（高N和低N）对农田土壤线虫群落的影响。 研究结果表明：高氮肥施用情况下, CO2浓度升高显著降低了麦田土壤铵态氮和硝态氮含量。不同氮肥处理中CO2浓度升高条件下土壤可溶性碳的含量显著低于对照，而土壤总有机碳和微生物量碳含量高于对照。 大气CO2浓度升高条件下，麦田土壤线虫群落组成和多样性与对照相比表现出显著差异。CO2浓度升高显著增加了麦田土壤线虫总数、食细菌线虫、食真菌线虫和植物寄生线虫数量。在小麦拔节期和成熟期，低N和高N施用条件下，FACE处理中土壤线虫多样性指数（H’）、成熟度指数（MI和PPI）均低于对照处理，而结构指数（SI）高于对照处理。线虫生态指数的结果表明，大气CO2浓度升高条件下，土壤线虫群落多样性降低，土壤环境受到一定的干扰，食物网趋于结构化。

长白山阔叶红松林碳循环对CO2升高响应过程的模型模拟研究

以长白山原始阔叶红松林和连续多个生长季500ppmCO2处理的红松幼苗为研究对象，采用TECO模型及参数的优化，结合长白山阔叶红松林生态系统的碳通量多年连续监测数据、开顶箱系统(Open-Top-Chambers，高浓度CO2处理)的实地连续监测数据以及相关研究结论的比较，定量模拟生态系统群落水平和个体水平的碳收支(碳通量和碳密度)、碳分配格局和蒸发散等年际变化。模拟结果显示： 1)生态系统群落水平的碳通量和碳密度模拟结果与通量塔监测数据对比发现：长白山阔叶红松林生态系统目前仍是个大气的碳 “汇”。碳汇强度的季节变化波动较大。土壤碳密度占整个阔叶红松林生态系统总密度的67.9%。 2) 开顶箱的个体水平的模型模拟与实地观测显示：CO2升高显著提高红松幼苗的总初级生产力和净初级生产力；地上生物量受到抑制，地下生物量显著增加。 3) CO2对红松幼苗蒸发量和蒸腾量的影响要高于生态系统，CO2提高红松幼苗蒸发量，但对幼苗的蒸腾量影响不大。

高浓度CO2、O3对蒙古栎和华山松次生代谢的影响

本文以蒙古栎和华山松为对象，通过开顶箱法研究了在连续一年高浓度CO2（700 μmol•mol-1）、O3（80 nmol•mol-1）及二者复合处理条件下蒙古栎和华山松的次生代谢动态变化情况，阐明了高浓度CO2、O3对蒙古栎、华山松次生代谢的影响，为研究城市森林对全球变化的响应与反馈，城市森林适宜树种选择提供了重要理论依据。 得出的主要结果如下： 1． 高浓度CO2处理提高了蒙古栎叶片苯丙氨酸解氨酶（PAL）、多酚氧化酶（PPO）两种酶活性且于生长季末期达差异显著，对蒙古栎（过氧化物酶）POD活性无显著影响；对华山松松针中PAL、PPO两种酶活性无显著影响，于生长季末显著提高了华山松POD活性。 2． 高浓度CO2处理增加了蒙古栎叶片中总酚、单宁、类黄酮、木质素和纤维素含量，并于生长季的不同时期达到差异显著，其中木质素和纤维素在生长季初期曾显著减少；显著增加了华山松松针中单宁和纤维素含量、显著减少了总酚和类黄酮含量，对木质素无显著影响。 3． 高浓度O3处理显著提高了蒙古栎叶片PAL、PPO两种酶活性，对蒙古栎POD活性无显著影响；显著提高了华山松松针中PAL和POD（于生长季中期曾显著降低）活性，降低了PPO活性。 4． 高浓度O3处理于生长季初期显著增加了蒙古栎叶片中总酚含量，于生长季末显著减少了类黄酮含量，于生长季初期显著增加末期显著减少了单宁含量，显著增加了木质素和纤维素含量；显著减少了华山松松针中总酚、单宁和类黄酮含量，对木质素含量无显著影响，于生长季初期显著增加后期显著减少纤维素含量。 5． 复合处理于生长季末期显著降低了蒙古栎叶片PAL活性，于生长季中期显著提高了POD活性，于生长季中期显著降低了华山松松针中PPO和POD活性。 6． 复合处理显著增加了蒙古栎叶片总酚和木质素含量，先显著增加后显著减少了单宁含量，先显著减少后显著增加了纤维素含量；先显著减少后显著增加了华山松松针中总酚、单宁和木质素含量，先显著增加后显著减少了纤维素含量，显著减少了类黄酮含量。 7． 使用DPPH法对蒙古栎叶片醇提物进行了总抗氧化能力的测定，结果表明高浓度CO2和O3及其复合处理均显著提高了蒙古栎总的抗氧化能力，但是不同处理分别于生长季的不同阶段达到差异显著水平。

CO2浓度升高对红松和长白松幼苗界面过程影响的研究

界面是不同物相之间物质交换和能量流动最活跃的区域，植物通过植物体与环境之间的界面进行生命活动，其中以植物基本代谢物质COZ为媒介的界面过程研究是界面生态学研究的核心部分。本论文以开顶箱（Open toP chamber）法控制CO2浓度，在长期野外实地模拟基础上，研究针叶／大气界面和土壤／大气界面过程，揭示了红松（Pinus koraiensis）和长白松（Pinussylveslriformis）在高浓度CO2下生理生态功能的动态变化，这对预测未来COZ浓度倍增条件下树木的适应性提供了科学依据。研究结果表明：①长期700和500μmolmol-1 CO2处理，红松和长白松发生光合适应现象，但净光合速率仍比空气条件下对照组植株的净光合速率高；②高浓度CO2没有改变两树种的气孔敏感性，Ci／Ca比值增加，气孔响应与光合适应不同步；③红松和长白松的净光合速率与RuBPcase活性、光响应参数、针叶淀粉和全氮含量、相对生长速率具有明显相关性；④红松和长白松的暗呼吸对高浓度CO2的响应是瞬间反应与长期适应性的结合；⑤高浓度CO2提高了两树种的光合水分利用效率；⑥红松和长白松地上、地下部分的生物量分配模式在高浓度CO2下改变；⑦高浓度CO2改变了两树种单位叶面积重量、根体积、主根长、分枝等形态结构方面的特征，叶重比和根重比随CO2处理时间而变化；⑧施放高浓度CO2开顶箱内的土壤温度、土壤有机碳和全氮含量升高，土壤／大气间的CO2交换受到抑制；⑨红松和长白松对高浓度CO2的响应有很多不同之处，开顶箱本身的环境对长白松的生长有一定影响，对红松的影响相对较小；⑩红松和长白松对700和500μmolmol-1 CO2的生理生态响应随植物体的生长和CO2处理时间是动态变化的。

长白山阔叶红松林林地土壤CO2排放规律与机理

土壤CO2释放通量总量与潜力作为陆地土壤碳循环过程研究的重要组分，一直是国际统碳循环研究的前沿领域。鉴于温带森林对全球气候变化的敏感性，以阔叶红松林为代表的土壤CO2 放通量过程与机制的研究，能够为正确评估我国温带森林土壤碳库动态和潜力提供科学依据。本文利用静态箱／气相色谱技术，连续测定了长白山阔叶红松林及其附近的次生林土壤CO2释放通量并进行比较研究，结果表明：（1）长白山阔叶红松林土壤CO2释放通量具有明显的季节动态，与温度的变化趋势大致相同，在生长季节中表现出8月份＞7月份＞9月份＞5月份＞4月份。（2）土壤温度是控制CO2释放的关键驱动因子；土壤含水量变化对CO2 释放亦有一定的影响。（3）不同土壤类型的土壤COZ释放通量强度不同，其中阔叶红松林年C排放量为7253.72 kg/hm2，白桦林排放量为6581.28 kg／hm2，山杨白桦混交林和山杨林排放量分别是6301.64 kg／hm2和4941.77 kg/hm2。（4）凋落物对林地CO2释放有显著的影响，贡献率约占-12％-38％；根系的贡献约为7.26％-57.6％。

UV-B辐射和CO2浓度倍增对树木幼苗次生代谢的影响

为了揭示UV-B辐射（11.66KJ／m2.d）和CO2浓度倍增复合作用对树木幼苗次生代谢产物变化规律及其对生长发育的影响，在室外用开顶箱，对白桦、红皮云杉和红松幼苗进行了模拟研究。结果表明，三种幼苗针叶片酚类含量增幅和变化趋势均不同。白桦类黄酮含量和305nm吸收值变化不大，红皮云杉和红松后期增加明显。白桦总黄酮和邻苯二酚含量增幅大于红皮云杉和红松。白桦和红松Chl和Car含量呈下降趋势，红皮云杉后期略有增加。白桦休眠侧芽极性小的酚类物质增加明显，根系酚类略有增加，枝条酚类无变化。红松越冬侧芽酚类和邻苯二酚含量增加明显。复合处理使三种幼苗PAL活性增加。酚类物质含量与其清除O-2和OH的能力基本成量效关系。单位多酚清除OH能力，红皮云杉＞红松＞白桦；多酚与蛋白质结合能力，白桦＞红松＞红皮云杉；MDA增幅，红松＞白桦＞红皮云杉。三种幼苗SOD活性后期增加明显。邻苯二酚对Chl、SOD、CAT活性和PSII有破坏作用。白桦酚类物质对SOD和CAT活性有破坏作用。复合处理对高生长抑制的程度白桦大于红松，而对红皮云杉影响不显著，体现UV-B和CO2处理的相互抵消作用。白桦根部生物量增加。红松针叶伸长受到抑制。可见，UV-B和CO2处理诱导的次生产物与幼苗生长发育有关。