黄土丘陵区不同植物根系抗拉力学特性

植被对于黄土丘陵区的生态修复和物源稳定具有重要意义,其中植物根系抗拉力学特性是影响植物护坡的主要因素。为了研究黄土丘陵区植物根系抗拉特性,以黄土丘陵区3种典型植物种群[狼牙刺(Sophora viciifolia)、铁杆蒿(Artemisia gmelinii)、苔草(Carex lanceolata Boott)]为研究对象,采用野外采样、室内试验与实验分析相结合的方法,探究了3种植物根系抗拉力学特性。研究表明:(1)根长一定时,3种植物的最大抗拉力随着根径的增加而增加,单根极限抗拉强度随着根径的增大而减小;而根径一定时,根系的最大抗拉力和极限抗拉强度随根长的增大而减少;弹性模量值随着根径和根长增长呈下降趋势。(2) 3种植物根系平均最大抗拉力关系为狼牙刺(12.135 N)苔草(11.194 N)铁杆蒿(9.168 N);平均极限抗拉强度为铁杆蒿(15.718 MPa)苔草(15.486 MPa)狼牙刺(6.457 MPa);平均弹性模量分别为铁杆蒿(2.900 N/mm)狼牙刺(1.698 N/mm)苔草(1.003 N/mm)。结果表明这3种植物中铁杆蒿根系的固土能力最好,在选择最为适宜的水土保持物种时可以优先考虑。研究结果可为黄土丘陵区水土保持研究提供一定的科学依据。     

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。     

黄土丘陵区主要植物根系对土壤有机质和团聚体的影响

植物根系是植物与土壤进行物质交换的通道,在土壤侵蚀严重、生态脆弱的黄土丘陵区,深入认识根系对土壤物理化学性质的影响具有重要意义。选取了白羊草(Bothriochloa ischaemum)、苔草(Carex lanceolata)、茭蒿(Artemisia leucophylla)、铁杆蒿(Artemisia sacrorum)、狼牙刺(Sophora viciifolia)、柠条(Caragana intermedia)6种植物作为研究对象,取0—10,10—20,20—30,30—40,40—50,50—60 cm土层根系和土样,分析不同土层各物种根长密度、根表面积密度、平均根直径、土壤有机质(SOM)、土壤容重以及各级水稳性团聚体重量百分含量。结果表明:所研究植物根系以细根为主。在0—20 cm土层中,白羊草、苔草根长密度显著大于其余植物(P0.05),表现为苔草白羊草铁杆蒿茭蒿狼牙刺柠条,平均根直径则相反。根系能不同程度地增加SOM含量,SOM含量与根系平均直径和根系表面积密度呈极显著的正相关关系(P0.01)。在土壤剖面上,水稳性团聚体重量百分含量明显减少的是白羊草、苔草和铁杆蒿样地,水稳性团聚体重量百分含量随土层深度变化不明显的是茭蒿、狼牙刺和柠条样地。根表面积、根长密度能够显著增加0.5～2 mm水稳性团聚体重量百分含量(P0.05),说明根系能够使小粒径团粒凝聚成更大粒径的土壤团粒。根系能够提高土壤有机质含量,增加中等粒径团聚体含量,改善土壤结构,提高土壤稳定性,对增加土壤抗蚀性起到重要作用。     

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。