黄土丘陵区植物间正相互作用对幼苗更新的影响

幼苗阶段是植物生活史中最脆弱与关键的阶段,在土壤侵蚀强烈的黄土坡面,现有优势物种能否作为保育物种发挥植物间正相互作用促进幼苗更新与存活还缺乏研究。以黄土丘陵区的3种典型植物群落(白羊草群落、狼牙刺群落、铁杆蒿群落)为研究对象,采用样方调查法研究了植物斑块和裸地斑块下幼苗的密度、物种组成、物种多样性以及与地上植物物种相似性的变化规律,对不同植物间的正相互作用的强度进行分析。结果表明:1)在研究区共记录到幼苗 52种,分属22科,主要由禾本科、豆科和菊科植物构成,且以多年生草本植物为主;2)不同斑块下幼苗的物种数量、密度、多样性和相似性指数大体表现为植物斑块>裸地斑块;同为植物斑块,不同植物群落幼苗物种数量是铁杆蒿群落>白羊草群落>狼牙刺群落,密度为铁杆蒿群落>狼牙刺群落>白羊草群落,多样性指数为铁杆蒿群落>白羊草群落>狼牙刺群落;而裸地斑块的幼苗密度与多样性指数均为铁杆蒿群落>狼牙刺群落>白羊草群落。3种群落两种斑块幼苗与地上植物的相似性系数均低于0.5,属于极不相似或中等不相似水平;3)植物斑块中的成年植株对其周围的幼苗存在积极的正相互作用,但在侵蚀干扰更加强烈,环境更加恶劣的阳坡白羊草群落、狼牙刺群落不同斑块间物种组成差异更大,植物改善微生境,促进更多类型幼苗更新的作用更加明显。总之,3种植物作为保育植物均能促进幼苗存活,但随着植株个体生长,可能存在物种间相互作用的转变,使得幼苗和地上植物的相似性不高。     

黄土区不同植被类型条件下土壤分离速率变化特征及其影响因素

为比较土壤理化性质与根系特征对土壤分离速率的影响强度,采用模拟冲刷试验与室内分析相结合的方法,探究了黄土区不同植被类型在3种处理下（含根系、含冠层、含结皮）土壤分离速率变化特征及其影响因素。结果显示:（1）不同植被类型间,狼牙刺群落下土壤分离速率最小,显著低于达乌里胡枝子;不同处理下,含结皮土壤分离速率最大,含根系土壤次之,含冠层土壤最小。（2）土壤分离速率与容重呈显著正相关关系（p<0.05）,与有机质、团聚体呈显著负相关关系（p<0.05）。只考虑土壤理化性质对土壤分离速率的影响时,影响狼牙刺、白羊草群落下土壤分离速率的主导因素是容重;影响铁杆蒿、达乌里胡枝子群落下土壤分离速率的主导因素为有机质。（3）根系特征也是影响土壤分离速率的因素,土壤分离速率与根系生物量密度、根长密度、根系表面积密度、根体积密度呈负相关关系。只考虑根系特征对土壤分离速率的影响时,影响狼牙刺、铁杆蒿、白羊草群落下土壤分离速率的主导因素是根长密度;影响达乌里胡枝子群落下土壤分离速率的主导因素是根系表面积密度。（4）本研究中,土壤分离速率回归方程D_r=0.086-0.035X₁+1.367X₂,（R²=0.767,N=36,p=0.000;X₁为土壤有机质,X₂为土壤容重）,土壤理化性质对于分离速率的作用强于根系的作用;不考虑植被类型时,土壤有机质、土壤容重是影响土壤分离速率的主导因素。     

黄土丘陵区4种典型植物根系分布特征及对土壤分离速率的影响

以黄土丘陵区4种典型植物种群(狼牙刺、白羊草、铁杆蒿、达乌里胡枝子)为研究对象,采用野外采样、室内模拟试验与分析相结合的方法,对0—30cm土层的各径级根系密度参数(根长密度、根体积密度、根表面积密度)与土壤理化性质、土壤分离速率间的关系进行了研究。结果表明:(1)4种植物的根系径级主要集中在0D≤1.0mm之间,86%~93%的根长和46%~61%的根表面积分布在此范围内,且根系径级越大,根系各密度参数越小;(2)4种植物各径级根密度参数对土壤理化性质(容重、有机质、团聚体)的影响各不相同;狼牙刺根系直径为0D≤1.0mm的根密度参数与土壤容重、有机质含量呈极显著相关;铁杆蒿在0D≤1.0mm径级的根密度参数与土壤容重呈极显著负相关,与土壤有机质含量呈极显著正相关,所有径级的根密度参数与土壤团聚体均呈显著正相关;白羊草在0D≤5.0mm径级区间内的根可有效改善土壤的容重,在0D≤2.0mm径级根密度参数与土壤有机质、团聚体呈显著正相关;达乌里胡枝子在3.0D≤5.0mm径级的根对土壤容重影响显著,直径D1.0mm的根对土壤团聚体有显著的影响;(3)土壤分离速率与根系各密度参数呈负相关。除达乌里胡枝子外,其他3种植物在0.0D≤1.0mm径级上根密度参数与土壤分离速率均呈极显著负相关。     

光照对陕北退耕地主要植物种子萌发的影响

种子萌发过程中对光的感应能够保障种子在合适的条件萌发、出苗,因而光照的有无会对某些物种种子萌发产生影响。本研究以陕北黄土丘陵沟壑区退耕区10种主要植物种子作为研究对象,通过室内萌发法,在全光照与全黑暗两种条件下对种子萌发特征进行分析。结果表明,10种典型植物大部分种子萌发迅速,光照条件下在4 d内有7种植物种子萌发达到T_(50)(萌发种子数达最终发芽种子总数的50%),达到T_(50)所用时间最长的也只需9 d;试验物种中有7种光照条件下达T_(90)所用时间较少,且光照条件下不同物种的发芽指数差异显著(P 0.05);光照条件下种子萌发率显著大于黑暗条件下的有香青兰(Dracocephalum moldavica)、铁杆蒿(Artemisia sacrorum)、益母草(Leonurus artemisia)、菊叶委陵菜(Potentilla tanacetifolia)和败酱(Patrinia scabiosaefolia)。只有狗尾草(Setaria viridis)萌发率在黑暗条件下显著大于光照条件。其余植物种子萌发率在两种条件下差异不显著(P 0.05)。综上所述,光照是影响陕北退耕地植物种子萌发的重要因素,黑暗对研究中多数物种种子萌发具有抑制作用。因而,侵蚀淤埋遮光是植物更新的潜在限制因素。     

陕北黄土丘陵沟壑区主要植物种子对干旱胁迫的萌发响应及抗旱性评价

陕北黄土丘陵沟壑区土壤水分匮乏是影响植被恢复的重要因素,而干旱胁迫对种子萌发的制约是植物自然更新的关键限制因子。本研究通过设置不同浓度梯度聚乙二醇(PEG-6000)溶液模拟不同的干旱胁迫条件,测定黄土高原丘陵沟壑区16种主要植物种子的萌发特性及抗旱性。结果表明,随PEG浓度的增加,16种植物种子的萌发均受到不同程度的抑制,种子的萌发时滞延长直至不萌发,种子的发芽势、发芽率、发芽指数和抗旱指数均呈下降趋势。而轻度的干旱胁迫(50 g·L-1)能促进部分种子的萌发,增加种子发芽率和发芽势。采用隶属函数法对16种植物种子的相对发芽势、相对发芽率、相对发芽指数和抗旱指数进行综合评价,结果发现,鬼针草(Bidens pilosa)、猪毛蒿(Artemisia scoparia)、狗尾草(Setaria viridis)种子萌发耐旱性最强,而大针茅(Stipa grandis)最弱。