樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)是北方风沙区生态环境建设中重要常绿乔木树种。该研究旨在揭示樟子松人工林地下真菌群落构建模式, 以期深化对“樟子松-真菌”互馈调节关系的理解, 并为樟子松人工林可持续经营管理提供微生物视角下的理论基础。该研究以呼伦贝尔沙地不同林龄(26 a、37 a和46 a)樟子松人工林为研究对象, 探究其不同生态位(根系、根际土壤和非根际土壤)下真菌多样性和群落组成时空动态特征, 并阐明其构建模式。主要结果有: (1)林龄和生态位对樟子松人工林地下真菌多样性有显著影响。地下真菌群落丰富度和多样性指数均值排序为46 a > 26 a > 37 a, 随林龄增加群落间相异性逐渐增加; 地下真菌群落丰富度、多样性指数和相异性指数均呈现非根际土壤真菌(NRhSF) >根际土壤真菌(RhSF) >根内真菌(RAF)。(2)樟子松人工林地下真菌属于14门592属。26 a、37 a和46 a人工林地下真菌分别包含3、1和5个丰富属, 均具有内生真菌或外生菌根真菌的共生能力; RAF、RhSF和NRhSF分别包含3、8和5个丰富属, 被孢霉门(Mortierellomycota)和腐生营养型真菌占比逐渐增加。(3)樟子松人工林地下真菌主要构建过程为扩散限制(63.54%), 其次是生态漂变(22.06%)和同质选择(12.90%)。林龄与地下真菌群落呈显著正相关关系; 影响RAF、RhSF和NRhSF的主要土壤因子分别为土壤全磷含量(RAF)、全氮含量和全磷含量(RhSF)以及土壤有机质含量(NRhSF)。研究结果表明, 樟子松人工林地下真菌多样性和群落组成在不同林龄和不同生态位存在时空异质性, 随机性过程主要由扩散限制主导, 确定性过程是宿主选择和环境过滤共同作用的结果。

干旱打破树木的碳平衡过程是诱发树木干旱死亡的主要因素之一, 这一过程可能受到土壤养分(如氮)有效性的调控。然而, 氮添加对树木干旱响应过程中地上-地下部分碳和氮利用、各器官碳氮耦合关系的影响仍不清楚。该研究通过为期两年的微宇宙实验, 在第一个生长季对无梗花栎(Quercus petraea)进行氮添加处理, 随后在第二个生长季进行干旱处理, 并在干旱前进行15N标记、干旱中进行13C标记, 双标记后经过连续3次破坏性取样研究氮添加对无梗花栎响应持续干旱过程中碳氮分配动态的影响。主要研究结果: 1)前期氮添加促进了无梗花栎地上部分光合碳和氮分配, 也促进了根系氮吸收, 改变了植株地上-地下新吸收碳和氮的关系, 降低了各器官非结构性碳水化合物(NSC)含量; 2)干旱对无梗花栎地上-地下碳氮分配过程、各器官碳和氮关系的影响较小, 但降低了各器官NSC含量; 3)干旱第40–73天过程中, 前期氮添加下的无梗花栎表现出将吸收的氮素和光合碳逐渐往地下器官转移的趋势。综上, 无梗花栎通过调控自身对碳和氮的利用策略, 具有较好的干旱适应能力, 而前期氮添加很可能会增加无梗花栎的干旱敏感性。

【目的】草地土壤碳库作为陆地生态系统碳库的核心组分，其有机和无机组分在陆地碳循环和气候反馈中发挥着重要作用。然而，现有研究多聚焦于土壤有机碳动态，对综合考量两种组分的碳储量调控机制认知不足，且对不同草地类型土壤碳储量的整体认识仍有待深化。【方法】本研究基于内蒙古温带草地的实地调查,选取典型草原和草甸草原两种主要草地类型，测定土壤理化性质、植物生物量及化学性状，以及微生物生物量碳和群落组成。在此基础上，利用增强回归树和结构方程模型，探究气候、土壤、植物和微生物四类因素对土壤总碳及其有机和无机组分储量的相对重要性，并探讨其潜在影响机制。【主要结果】研究发现，典型草原0 – 60 cm土壤无机碳储量（2.75 ± 0.15 kg C m-2）显著高于草甸草原（0.45 ± 0.03 kg C m-2），而土壤有机碳储量无显著差异（分别为8.61 ± 0.19 kg C m-2和8.32 ± 0.17 kg C m-2），致使典型草原的土壤总碳储量显著高于草甸草原。两类草地土壤有机碳含量均随深度递减；但土壤无机碳含量在典型草原深层积累，而草甸草原无此趋势。植被、气候和土壤属性等多种生物和非生物因素共同驱动了土壤总碳及其有机和无机组分储量的变化。不同草地类型土壤碳储量的主要调控因素存在差异：在受水分限制较强的典型草原，土壤碳储量主要受气候因素的调控；而水分条件较好的草甸草原，更多受到土壤因素的影响。本研究结果为准确评估温带草地土壤碳储量，理解多因素交互作用下的土壤碳储量分配机制提供了科学依据。

基于生态位理论和中性理论的群落构建过程对生物多样性维持机制至关重要，是森林生态学研究中热点之一，山地具有丰富的生物多样性，而沿海拔梯度上菌根植物功能多样性与群落构建过程变化格局的研究仍相对较少。本研究基于梵净山国家级自然保护区海拔600~2100 m建立的8个一公顷动态监测样地，将胸径 ≥ 1 cm的261种木本植物分为三个功能群：丛枝菌根(AM)植物、外生菌根(EcM)植物和杜鹃花类菌根(ErM)植物，分析其群落构建过程与功能多样性沿海拔梯度的变化格局，揭示构建过程在维持功能多样性中的潜在作用。结果表明：不同菌根植物功能多样性随海拔变化差异显著，AM和EcM植物功能丰富度与功能分散度随海拔升高呈现显著下降趋势，AM和EcM植物的叶面积和比叶面积功能性状加权平均值随海拔升高呈减小趋势，EcM植物叶干物质含量、叶片氮含量和磷含量随海拔升高呈增大趋势，ErM植物的叶面积、叶干物质含量、叶片磷含量随海拔呈增加趋势。三个菌根植物群落构建均由随机性过程主导，其中ErM植物的漂变过程对群落构建的贡献均比AM和EcM大。AM植物的β最近亲缘指数(βNTI)对其功能多样性没有显著的影响，而对EcM和ErM植物的功能性状加权平均值影响显著，βNTI对EcM和ErM植物功能多样性具有显著正效应，维持了其功能多样性。此外，土壤养分(土壤有机碳、全氮和水解性氮)对AM和EcM植物的功能多样性有显著正效应，而对ErM植物功能多样性具有显著负效应；海拔对AM和ErM植物具有显著负效应，而对EcM植物具有显著负效应。研究结果为揭示西南山地生物多样性维持机制提供科学依据，对于中亚热带天然林保护与修复具有重要意义。

植物生长受自身特性和土壤微生物群落的共同影响。然而, 自然群落中植物资源获取策略如何通过根际微生物进而影响自身生物量, 目前尚缺乏明确的认识。本研究选取河北省塞罕坝草甸草原中的12种优势和常见植物种类, 对其根际土壤真菌进行高通量测序, 并同步测量了这些植物叶片和根系的功能性状及地上生物量, 旨在阐明不同资源获取策略的根际土壤真菌多样性与地上生物量的关系。研究发现: 1)资源获取策略上, 豆科植物属于“快生长”策略物种, 而莎草科和禾本科植物属于“慢生长”策略物种; 莎草科植物为“自给自足”策略, 而多数非豆科杂类草则倾向于“外包”策略。2) “慢生长”策略与“自给自足”策略的植物增加了根际总体真菌和腐生真菌多样性, 并且该策略植物的地上生物量在群落中占据主导地位。3)根际土壤真菌多样性与植物地上生物量呈正相关, 其中腐生真菌和病原真菌多样性的贡献尤为关键。4)群落内部地上生物量的差异主要由植物“快-慢”经济谱的直接作用主导。这些发现不仅揭示了植物资源获取策略对根际土壤真菌群落的调控作用, 还强调了植物“快-慢”经济谱和根际土壤真菌多样性在驱动地上生物量积累中的关键作用, 为理解植物-微生物互作对草地生态系统功能的影响提供了理论依据。

草地植物根系和菌根真菌是土壤有机碳的重要来源，对土壤碳氮组分的形成和周转起重要作用。受气候变化影响，全球干旱事件频发，然而干旱如何调控根系和菌根真菌对不同组分土壤碳氮的影响仍不清楚。本研究通过室内盆栽种植草地植物糙隐子草，盆内设置根袋和菌根袋，用以区分根系和菌根真菌在植物生长过程中对土壤碳氮的影响，同时在植物生长期内进行对照和干旱处理。在植物生长64天后进行收获，测定土壤无机氮含量、植物生物量及碳氮含量、根袋和菌根袋中土壤有机质及其组分的碳氮含量、微生物群落组成等。结果显示与无根系参与的菌根袋相比，根袋中根系分布使土壤有机碳及颗粒态有机碳含量显著提高17.5%和55.8%，矿物结合态有机质氮含量显著提高10.1%。干旱处理提高土壤无机氮含量、降低植物生物量、对根袋中土壤有机质及其组分的碳氮含量无显著影响，但显著降低了菌根袋中颗粒态有机碳含量。干旱处理未显著改变根袋中微生物生物量，但使菌根袋中的微生物生物量呈上升趋势，且菌根袋中颗粒态有机质碳含量与菌根真菌量及微生物总量呈负相关关系。研究结果表明植物生长过程中根系主要影响土壤中颗粒态有机碳含量，菌根真菌主要影响矿物结合态有机质氮含量，短期干旱会降低菌根真菌参与的土壤颗粒态有机碳含量，未来研究应更加关注全球变化在长时间尺度上如何影响草地植物根系和菌根真菌对土壤有机质及其组分的影响。

芦苇（Phragmites australis）作为典型的根茎型多年生湿地植物，是沼泽湿地生态系统的重要组成部分。然而，随着全球气候变化以及湿地逐渐干旱化，芦苇的生长常常受到水分的限制。研究芦苇对水分变化的响应可为芦苇群落的保护和动态预测以及湿地植物异质生境下响应机制的研究提供理论依据。该研究以北方3个典型沼泽湿地——岱海湿地、科尔沁湿地、青铜峡水库的芦苇群落为对象，分析了高低土壤水分和其它环境因子对芦苇地上性状、地下性状及地上-地下性状关系的影响。结果表明：相对于低土壤水分，高土壤水分显著增加芦苇地上部分的生物量和比叶面积，显著降低芦苇根冠比；高土壤水分显著降低了芦苇的叶非结构性碳水化合物含量、茎的氮磷含量。高土壤水分显著增加了芦苇的根生物量、根表面积和根体积，显著降低了芦苇的根直径。土壤水分不影响根生物量与茎非结构性碳水化合物含量的正相关关系，但土壤水分的降低会逆转高土壤水分下根直径与叶氮含量的负相关关系，以及与叶非结构性碳水化合物含量、茎非结构性碳水化合物含量的正相关关系。高土壤水分下芦苇性状主要受土壤总氮、总磷影响；低土壤水分下芦苇性状主要受温度和降水影响，表明土壤水分可能通过间接影响土壤总氮含量、土壤总磷含量和温度，改变部分地上-地下性状的相关关系。综上，高土壤水分有利于芦苇地上部分和根系生长，但降低芦苇茎氮磷含量和叶非结构性碳水化合物含量。土壤水分可通过影响土壤氮磷含量和温度，间接影响芦苇的地上和地下性状及其关系。

高寒草甸生态系统具有重要的碳储功能但相对脆弱，理解其对大气氮沉降和降水格局改变的响应是准确评估全球变化下系统碳收支的科学基础。基于2017年在青藏高原东北隅建立的高寒草甸氮添加(10 g m-2 a-1)和降水改变(减雨50%和增雨50%)试验平台，分析2022–2023年植被生物量和土壤有机碳含量(SOCC)及组分的变化，探讨高寒草甸生态系统碳储对氮水改变的响应。结果表明氮添加和降水改变对群落地上生物量(AGB)无显著交互作用。群落AGB对氮水改变的响应具有显著的功能群依赖性，氮添加处理显著提高莎草类和禾草类AGB。减雨50%处理显著降低群落AGB约27%，但增雨50%处理无显著作用。除了莎草类，其它功能群AGB在群落AGB中的占比无显著变化。0~40 cm地下生物量(BGB)和SOCC对氮水改变的响应微弱，表现出土壤深度和年际的依赖性。氮添加和减雨50%处理分别降低和提高根冠比约31%和83%。氮添加处理仅显著提升表层(0~10 cm)矿物结合态有机碳(MAOC)约31%。氮水改变下的群落AGB的响应比(RR)主要受控于禾草类AGB。0~40 cm BGB的RR受表层和深层(20~40 cm)BGB的影响。0~40cm SOCC的RR由各层SOCC共同驱动。表层BGB直接正向调控表层颗粒态有机碳(POC)并通过POC间接负向影响表层MAOC。群落AGB正向调控深层MAOC但负向影响深层POC。因此，氮水改变的主效应而非交互效应影响了高寒草甸AGB，但对BGB和SOCC的作用微弱。植被生物量对土壤有机碳组分的影响具有深度依赖性。

植物生物量变化与根系构型的多维性特征研究是城市绿化建设的重要理论依据之一。本研究选取了中国华东地区景观绿化中常用的两种藤本植物：悬垂型花叶蔓长春（Vinca major ‘Variegata’）和攀爬型花叶络石（Trachelospermum jasminoides ‘Variegatum’）为研究对象，设置两种不同的栽培基质——一种是由复合纤维黏结形成的新型容器式基质，另一种是传统混配基质。通过3年时间对比研究两种植物在相同根域体积下的根系构型和生物量的动态变化，建立植物生长曲线模型，预测不同基质中植物使用寿命。结果表明：1)植物生物量和根系构型在传统混配基质中呈快速增长到衰亡的全生命周期单峰变化曲线，而在新型基质中则呈线性缓慢增长趋势。2) 研究不同介质类型中植物生物量和根系构型的主成分分析中，发现根长、根尖数、根分叉数及根表面积、根体积对于主轴的贡献率较高，而且分析其与生物量的相关性，均显示为显著相关，因此，可作为评估植物使用寿命的重要指标。其中，根表面积和根体积是稳定的、系统性的评估参数，而根长和根尖数量则是高灵敏度的评估参数。3)植物生长曲线模型预测结果表明，两种植物达到生长高峰期的时间分别为6.99年和10.77年，显著长于在传统混配基质中的2-3年。新型基质适宜的紧实度和缓释的养分模式含量能够能够长时间保持较高的植物根系活力和周转速率，从而在延长植物寿命的同时，也维持了较高的生态服务功能水平。本研究通过揭示和量化城市绿化藤本根系的复杂结构，以及对地上生长的影响，有助于构建更加稳定高效的绿化植物群落，提升城市生物多样性水平，同时为绿色屋顶和垂直绿墙等特殊生境的绿化营建技术迭代提供实验理论支撑。

摘要：高寒草地作为全球生态系统的重要组成部分，对气候变化和人类活动尤为敏感。植物和微生物碳氮库是草地生态系统碳氮库的重要组成部分。放牧作为高寒草地主要利用方式之一，直接决定了植物与土壤微生物对碳、氮资源的分配、储存与利用。通过在青海省海北州西海镇设置不同放牧方式试验，即：牦牛单独放牧（YG），藏羊单独放牧（SG），牦牛藏羊1:2混合放牧（MG1:2），牦牛藏羊1:4混合放牧（MG1:4），牦牛藏羊1:6混合放牧（MG1:6）和不放牧处理（CK）。试验结果发现，在碳库方面，牦牛、藏羊单独放牧显著降低了植物群落碳库，却不影响微生物生物量碳库；混合放牧同样降低植物群落碳库，但显著增加了微生物生物量碳库。对氮库而言，单独放牧时植物群落氮库无变化，微生物生物量氮库显著增加；混合放牧则显著减少植物群落氮库，而微生物生物量氮库不受影响。对植物和微生物碳氮库的权衡研究发现：在未放牧以及牦牛、藏羊单独放牧的情境下，碳氮库的权衡偏向于植物群落；而在混合放牧条件下，MG1:2和MG1:4的权衡倾向于微生物生物量碳库，MG1:6则倾向于微生物氮库。以上结果表明，放牧可能是通过采食植物地上部分来调节植物体内的碳含量，这一变化进一步影响了植物群落碳库与微生物生物量碳库之间的权衡状态。同时，放牧通过采食促进植物再生增加了植物群落氮含量，改变了植物群落氮库与微生物生物量氮库之间的权衡关系。

生态化学计量学是研究生态系统物质平衡与过程调控的关键理论基础。探究林龄对碳（C）、氮（N）、磷（P）化学计量特征和生态系统碳储量分配格局的影响，能够为解析人工林生态系统生物地球化学循环机制及其生态功能提供科学依据。本研究以太行山东麓不同林龄（4、8、12和16年生）核桃林（Juglans regia plantation）为研究对象，分析其乔木层与土壤层C、N、P化学计量及碳储量变化特征。结果表明：1）乔木层各器官（根、干、枝、叶）C平均含量分别为437.17、449.87、448.16和441.39 g·kg-1；随林龄增长而增加，但林龄间差异并不显著。各器官N、P含量范围分别为4.15-26.68 g·kg-1和0.59-1.95 g·kg-1，随林龄增长呈显著降低趋势；C:N和C:P显著升高，而N:P无显著变化。2）受人为经营措施影响，土壤层C、N、P含量随林龄增长呈先降低后升高的趋势，且林龄间差异显著；C:N、C:P与N:P比值变化趋势与养分含量相一致。3）土壤C和N呈显著正相关（P < 0.001）；叶片C与N呈显著负相关（P < 0.05），叶片N与P呈显著正相关（P < 0.01）；土壤P与叶片N、枝条P、树干P和N之间均呈显著正相关（P < 0.01）。4）4、8、12和16年生核桃林生态系统总碳储量分别为167.59、123.69、136.03和202.37 Mg·ha-1；土壤层作为其生态系统主要碳库，贡献率达88.2%-99.7%。该研究对系统理解山区经济林生态系统的养分变化及其碳汇功能提供了重要的参考依据。

灌丛是陆地生态系统碳密度估算中不可或缺的部分, 其面积增加引起的植被碳储量增加被认为是我国陆地生态系统碳储量增加的一个重要原因, 也是我国生态系统碳汇研究中最不确定因素之一。为了估算华北地区常见灌丛生态系统碳密度及其分配规律, 该研究采用野外调查和异速生长方程法, 对北京东灵山鬼箭锦鸡儿(Caragana jubata)和鹅耳枥(Carpinus turczaninowii)灌丛生态系统碳密度和分布特征进行了探究。研究结果表明: 鬼箭锦鸡儿灌丛碳密度(427.59 t?hm-2)显著高于鹅耳枥灌丛(178.19 t?hm-2), 其中土壤碳密度占绝对优势(98.53%和81.31%), 分别为421.29和144.89 t?hm-2。土壤有机碳富集在0–50 cm土层中, 且土壤有机碳密度随土层深度的增加而递减。鬼箭锦鸡儿灌丛各土层有机碳密度均高于鹅耳枥灌丛, 这可能是由于前者分布区域气温较低和坡度较小, 有利于积累有机物。灌木层和乔灌层对整个生态系统碳密度贡献较小(1.27%和17.77%), 分别为5.44和31.69 t?hm-2, 其中乔木层各器官碳密度排序为树干>根>枝>叶, 2类灌丛灌木层碳密度排序均为: 枝>根>叶, 且鬼箭锦鸡儿灌丛灌木层各器官碳密度均显著高于鹅耳枥灌丛。草本层和凋落物层对灌丛的碳密度贡献最小(0.20%和0.91%), 分别为0.86和1.62t?hm-2, 其中鬼箭锦鸡儿灌丛草本层碳密度(0.55 t?hm-2)显著高于鹅耳枥灌丛(0.35 t?hm-2), 且鬼箭锦鸡儿灌丛草本层地上和地下部分碳密度相近, 而鹅耳枥灌丛草本层地上碳密度显著低于地下部分, 鹅耳枥灌丛凋落物层碳密度(1.27 t?hm-2)显著高于鬼箭锦鸡儿灌丛(0.31 t?hm-2)。