滇中高原华山松林凋落叶枝分解特征对氮的响应

【目的】研究施氮对滇中高原华山松林凋落叶、枝分解特征的影响,为预测未来高海拔区域森林凋落物分解对持续氮增加的响应与适应提供理论依据。【方法】2019年1月-2020年1月,采用尼龙网袋法,以滇中高原华山松林为对象,开展施氮处理下凋落叶、枝原位分解试验,设置对照(N 0 g/(m²·a),CK)、低氮(N 10 g/(m²·a),LN)、中氮(N 20 g/(m²·a),MN)和高氮(N 25 g/(m²·a),HN) 4种处理,分析不同处理华山松林凋落叶、枝质量残留率及木质素和纤维素残留率,在此基础上探讨了华山松林凋落叶、枝质量残留率与木质素、纤维素残留率的关系。【结果】(1)随着分解时间的延长,各处理华山松林凋落叶、枝质量残留率均呈下降趋势。分解1年后,凋落叶质量残留率低于凋落枝,可知凋落叶分解速率快于凋落枝;与CK相比,LN、MN处理凋落叶、枝质量残留率均明显降低,而HN处理则明显提高。(2)与CK的凋落叶分解50%和95%所需的时间(1.764和7.623年)相比,LN处理分别减少了0.018和0.077年,MN处理分别减少了0.009和0.039年,而HN处理分别增加了0.336和1.455年;与CK的凋落枝分解50%和95%所需的时间（4.030和17.417年）相比,LN处理分别减少了0.179和0.774年,MN处理分别减少了0.092和0.396年,而HN处理分别增加了0.171和0.739年。(3)随着分解时间的延长,各处理凋落叶、枝木质素残留率均先降低后升高,纤维素残留率总体呈下降趋势。分解1年时,与CK相比,LN、MN处理促进了木质素和纤维素的分解,而HN处理则抑制其分解。相关性分析结果表明,华山松林凋落叶、枝质量残留率均与其纤维素残留率之间呈极显著正相关关系。【结论】施氮对华山松林凋落叶、枝的分解有不同程度影响,影响大小与木质素和纤维素分解对施氮的响应有关。     

林下套种阔叶树的马尾松林凋落物生态学研究 Ⅲ.凋落物现存量及其养分含量

在马尾松林下分别套种拉氏栲、青栲、闽粤栲、格氏栲和苦槠,形成针阔混交异龄林.对这5个混交林群落以及马尾松纯林的林地凋落物(包括A00和A0层)进行了收集、取样和化学分析.结果表明,上述6个群落的林地凋落物现存量分别为8448.0、15565.8、11993.7、12718.6、6974.2和5020.0kg·hm-2,其中A00层在各群落中所占比例分别为47.2%、59.6%、51.3%、61.0%、85.4%及86.3%,平均为61.7%.凋落物中各养分元素的含量在群落和组分之间存在明显差异,但总的趋势表现为Ca>N>Mg或K>P.6个群落的林地凋落物中,5种营养元素在A00层中的总含量范围为91.56～210.85kg·hm-2,而在A0层的含量范围为21.95～156.15kg·hm-2.     

模拟酸雨胁迫与柳杉凋落物对土壤养分及微生物的影响

采用不同酸碱度(p H 5.6,p H 4.0,p H 3.0)模拟酸雨、不同质量(400,500,600 g·m-2)柳杉Cryptomeria fortunei凋落物以及模拟酸雨与凋落物复合处理盆栽柳杉幼苗,研究酸雨和凋落物对根际土壤养分含量和微生物数量的影响。结果表明:酸雨胁迫对土壤养分含量和微生物数量具有显著的影响,酸雨处理降低了土壤养分含量和细菌、放线菌数量,增加了真菌数量,影响程度均为p H 3.0p H 4.0p H 5.6。随着添加凋落物质量的增加,土壤中氮、磷和钾质量分数以及微生物数量均呈上升趋势,上升程度为600 g·m-2500 g·m-2400 g·m-2。不同p H值酸雨与凋落物复合处理中,p H 5.6+500 g·m-2凋落物和p H 4.0+500 g·m-2凋落物处理对土壤氮、磷和全钾质量分数影响均不显著,速效钾质量分数分别比对照增加了43.1%和24.0%(P0.01);p H 3.0+500 g·m-2凋落物处理土壤全氮、碱解氮、全磷和全钾质量分数等分别比对照下降了14.0%,34.3%,30.0%和23.6%(P0.01),有效磷质量分数下降了20.3%(P0.05);p H 5.6+500 g·m-2凋落物处理细菌和放线菌数量分别比对照增加了15.3%和16.7%(P0.05),p H 3.0+500 g·m-2凋落物处理细菌和放线菌数量分别比对照减少了20.9%和19.4%(P0.01);p H 4.0+500 g·m-2凋落物和p H 3.0+500 g·m-2凋落物处理真菌数量比对照增加了100.91%和119.18%(P0.01)。凋落物能够缓解酸雨对土壤养分质量分数和微生物数量的影响。     

不同杉木林分凋落物对酸雨的缓冲作用

[目的]探究不同杉木林分凋落物对酸雨的缓冲作用。[方法]将4种林分(天然常绿阔叶林、老龄杉木林、杉木萌芽林和1993年二代杉木林)作为研究样地,分析4种林分凋落物对酸雨的缓冲作用,运用浸提法研究4种林分对模拟酸雨的缓冲能力。[结果]各林分pH在4.23～4.49,杉木萌芽林和老龄杉木林相对于其他林分显现出较高的pH,在模拟酸雨pH小于5.00时,不同林分凋落物对酸雨有明显的缓冲效果,无机离子总含量、电导率、Na⁺、K⁺浸提量最大的为天然常绿阔叶林。[结论]4种林分凋落物pH在4.23～4.49,不同林分凋落物对酸雨的缓冲能力与其自身的pH有关,酸度较低时,凋落物的pH越高,缓冲能力越强。     

林下套种阔叶树的马尾松林凋落物生态学研究 Ⅱ.凋落物养分归还动态

在马尾松林下分别套种拉氏栲、青栲、闽粤栲、格氏栲和苦槠,形成针阔混交异龄林.对上述5个混交林群落以及马尾松纯林的凋落物进行每月定期收集、取样和化学分析.结果表明,凋落物各组分的养分含量存在较大差异,N、P、K、Ca、Mg的含量范围分别为0.325%～1.298%、0.024%～0.097%、0.037%～0.655%、1.277%～3.540%、0.235%～0.610%.枯叶中N、P、K的含量表现出一定的季节格局,但Ca和Mg的动态规律不明显.不同的群落类型,凋落物中各养分元素的年归还总量大小均为:Ca>N>Mg>K>P,其大小范围依次为99.3～188.18kg·hm-2、20.62～67.46kg·hm-2、16.24～40.59kg·hm-2、3.9～13.08kg·hm-2、1.95～4.07kg·hm-2.上述5个混交林群落凋落物中的养分年归还总量分别为238.05kg·hm-2、213.77kg·hm-2、223.93kg·hm-2、289.90kg·hm-2、304.12kg·hm-2,而马尾松纯林为142.01kg·hm-2.所研究的5个混交林群落,其养分归还量表现出比较明显的双峰型季节动态.各养分元素之间稍有不同,但总的来说,第1峰值出现在2～4月份,第2峰值则出现在8～9月份.     

林下套种阔叶树的马尾松林凋落物生态学研究 Ⅰ.凋落物量及其动态

在马尾松成林下分别套种拉氏栲、青栲、闽粤栲、格氏栲和苦槠 ,形成针阔混交异龄林模式 .通过对森林凋落物的分析表明 ,上述 5个群落的年凋落物量分别为 61 49.1、 75 33.2、6741 .1、71 5 1 .5和 80 4 1 .7kg· hm-2 ,而马尾松纯林的年凋落物量为 3442 .8kg· hm-2 .各混交群落总凋落物量的季节动态呈双峰型 ,第 1次峰值出现在 2～ 4月份 ,第 2次峰值出现在 8、 9月份 .在 6个群落 (包括马尾松纯林 )的凋落物组成中 ,枯叶占绝对优势 ,在凋落物总量中占5 0 %～ 71 % ,其余依次为枯枝 ( 6%～ 2 6% )、其它组分 ( 5 %～ 1 7% )、树皮 ( 9%～ 1 9% )和繁殖器官 (≈ 1 % ) .各混交群落中来自马尾松的凋落物占 5 0 %～ 5 8% ,而来自阔叶树的凋落物占 42 %～5 0 % ,且两者的组成有明显差异     

小兴安岭阔叶红松林主要树种凋落物的分解研究

本文叙述在小兴安岭阔叶红松林内五年试验结果,从1984年起对红松、籽椴、色木、白桦和蒙古栎凋落物进行分解研究。分解过程经离散、粘连、半分解、分解。不同树种间分解速度差异很大,而红松林内不同林型间小于树种间差异。根据二年的分解实测数据,建立了分解速率与分解时间的数学模型,按计算机给出的参量,计算出凋落物分解到95％和98％所需时间。但在现实林分中凋落物混合在一起,并非单一凋落物孤立分解,不同凋落物协同分解,大约处于一种中等分解水平。     

枫桦红松林凋落物分解真菌生态群的研究

小兴安岭枫桦红松林凋落物分解真菌生态群共签定出99属种,其中树上活体分解寄生菌10种、兼性菌5种,微型腐生菌36个属、腐生担子菌47种。根据凋落物分解真菌在分解过程中所处的生态位不同,分为四个生态群:叶面寄生分解真菌(以Melampsora, Uncinula等为代表)、叶面兼性分解真菌(以Mycosphaerella,Lophodermium为代表)、叶栖初生腐生分解真菌(以Lophodermium nitens为典型代表)、叶栖习居次生腐生分解真菌(微型真菌以Alternaria,Trichoderme等为代表,腐生担子菌以Clitocybe,Russula等为代表)。在凋落物分解真菌方面,为枫桦红松林生态系统研究,提供了重要科学资料。     

模拟酸雨与凋落物对柳杉幼苗根际土壤酶活性的影响

为了探讨酸雨和凋落物对柳杉Cryptomeria fortunei林地土壤酶活性的影响,以柳杉幼苗根际土壤为材料,采用酸雨(pH 4.0),凋落物(500 g·m-2)和酸雨与凋落物复合等3种处理,测定了短时间(30 d)和长时间(90 d)处理后土壤氧化还原酶和水解酶活性的变化。结果表明:酸雨和凋落物处理对土壤氧化还原酶活性具有不同的影响,酸雨对土壤硝酸还原酶活性无显著影响,凋落物极显著地提高其酶活性,复合处理极显著地降低其酶活性(P<0.01);3种处理均显著提高了土壤多酚氧化酶活性(P<0.05);复合处理对土壤过氧化物酶活性无显著影响,短时间酸雨和凋落物处理均对其具有抑制作用,长时间处理具有促进作用(P<0.05);凋落物处理对土壤过氧化氢酶活性表现为抑制作用,复合处理对其具有极显著促进作用(P<0.01)。在水解酶中,短时间3种处理和长时间复合处理均对土壤脲酶活性具有极显著促进作用(P<0.01);酸雨、长时间凋落物和复合处理对土壤酸性磷酸酶活性具有显著地抑制作用(P<0.05);酸雨和凋落物处理以及长时间复合处理均使土壤蛋白酶活性降低(P<0.05);长时间酸雨处理对土壤蔗糖酶活性具有显著抑制作用,复合处理和短时间凋落物处理具有促进作用(P<0.05)。酸雨和凋落物复合处理柳杉幼苗根际土壤,显著改变了两者对土壤酶活性的影响,说明酸雨和林地凋落物长时间并存,能够缓解两者对除土壤蛋白酶外其他土壤酶活性的不利影响,有助于改善土壤条件。     

干旱胁迫下腐植酸肥料对燕麦光响应曲线的影响

为探究燕麦光合作用对干旱胁迫下喷施腐植酸的响应机制,采用盆栽方式在正常供水(75%田间持水量)、中度干旱胁迫(60%田间持水量)和重度干旱胁迫(45%田间持水量)3个水分条件下喷施腐植酸(HA)和等量清水(CK)处理,用(CIRAS-3)光合测定系统测定并拟合燕麦叶片的光响应过程。结果表明:1)在直角双曲线模型、非直角双曲线模型、指数模型和直角双曲线修正模型中,只有直角双曲线修正模型拟合得到的各项特征参数比较精确。2)喷施HA可以有效缓解重度干旱胁迫造成的光抑制现象。3)重度干旱胁迫下喷施HA相比于CK,燕麦叶片的最大净光合速率(P_nmax)、暗呼吸速率(R_d)和表观量子效率(Φ)显著提升,光饱和点(LSP)与光补偿点(LCP)降低。随着光合有效辐射(PAR)的增加,叶片蒸腾速率(T_r)和气孔导度(G_s)的提升速率加快,胞间CO₂浓度(C_i)的下降速率减缓。4)喷施HA显著增加重度干旱胁迫下的燕麦产量,籽粒产量和生物产量均与光饱和点(LSP)和光补偿点(LCP)呈极显著负相关,与最大净光合速率(P_nmax)和暗呼吸速率(R_d)呈极显著正相关。综上所述,重度干旱胁迫下,燕麦叶片光合机构受到损伤,喷施HA缓解燕麦叶片光合机构受害程度。     

马尾松、侧柏和八角茴香中的莽草酸含量分析

为了开发莽草酸资源,以高效液相色谱法分析了马尾松、侧柏以及八角茴香中的莽草酸含量,并研究了马尾松中莽草酸的超声提取、加热回流两种提取方法和不同加标水平的回收试验.结果表明,马尾松、侧柏和八角茴香中的莽草酸含量分别为5.71%、1174%和8.95%,将马尾松松针粉末置于3.5mmol·L-1 磷酸中超声提取60min,莽草酸得率可达最大,莽草酸的添加回收率可迭95%以上.马尾松中的莽草酸可以作为新的莽草酸资源加以开发利用.     

水杨酸和氯化钙对干旱胁迫下番茄幼苗生理特性的影响

分别用不同浓度的水杨酸(SA)和氯化钙(CaCl₂)处理番茄品种东农11537幼苗,处理3 d后进行干旱胁迫,在干旱的第1、3、5和7天观察植株表型,测定叶片相关生理指标,并比较2种处理的抗旱效果、最佳抗旱浓度。结果表明,干旱胁迫下,与喷施去离子水的对照组相比,适宜浓度的SA和CaCl₂处理均能有效缓解番茄叶片相对含水量的降低,抑制相对电导率和丙二醛含量的增加,同时,提高番茄叶片SPAD值、脯氨酸和可溶性蛋白的含量,提高超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶的活性,有效提高番茄幼苗的抗旱性。0.3 mmol·L^-1的SA和10 mmol·L^-1的CaCl₂处理提高番茄幼苗抗旱性的效果较佳,0.3 mmol·L^-1 SA效果最佳。     

干旱胁迫对彩叶草光合特性及叶片超微结构的影响

通过盆栽试验对彩叶草设置4种水分梯度模拟干旱胁迫处理,20 d后测量光合生理指标并观察叶片超微结构的变化。随着干旱胁迫程度的加深,彩叶草株高、茎粗、最大叶面积都呈下降趋势;净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)呈下降趋势,胞间CO2浓度(Ci)呈先降后升趋势,水分利用率(WUE)、气孔限制值(Ls)呈先升后降趋势;光补偿点(LCP)升高,光饱和点(LSP)降低,最大净光合速率(Pmax)和表现光量子效率(AQY)降低,表明干旱胁迫对彩叶草光合系统造成了一定程度的损伤,其光能利用效率下降,出现光抑制现象。轻度和中度干旱胁迫下Pn降低是由气孔限制引起,而在重度干旱胁迫下则由非气孔限制起主要作用。随着干旱胁迫程度的加深,叶绿体结构逐渐受到破坏,基粒片层和基质片层逐渐扭曲。至重度干旱胁迫时,细胞膜边缘模糊甚至部分破裂消失,出现大量嗜锇颗粒;淀粉粒变形糊化,线粒体膜模糊。研究表明,适度的干旱胁迫(土壤含水量为60%~65%)可提高彩叶草的水分利用率,辅以适当遮阴可减轻光抑制,提高光合速率。     

模拟酸雨对我国亚热带森林土壤有机碳矿化的影响研究

酸雨污染已成为威胁土壤和植物健康的全球性环境问题。为探究酸雨对我国亚热带森林土壤有机碳矿化的影响,选取南京紫金山区域酸碱性不同的森林土壤,通过室内培养试验,以仅添加纯水(CK)和纯水+凋落叶(T0)为对照,模拟凋落叶添加后,pH分别为1.65(T1)、3.67(T2)、5.55(T3)的酸雨对土壤有机碳矿化的影响。结果表明,碱性土壤条件下,各处理CO₂累积排放量为1.67～3.35 g·kg^-1,表现为T3>T2>T1>T0>CK;而在酸性土壤中,CO₂累积排放量为0.99～3.90 g·kg^-1,表现为T3>T0>T2>CK>T1。与CK相比,添加凋落叶(T0)后,酸性、碱性土壤CO₂累积排放量分别增加了41.20%和71.72%。轻度酸雨(T3)能促进CO₂排放,加快凋落叶的分解;重度酸雨(T1)会显著抑制酸性土壤有机碳和凋落叶的矿化(P<0.05),但加速了碱性土壤有机碳和凋落叶的矿化;而中度酸雨...     

松材线虫入侵初期三峡库区马尾松林及土壤性质的变化

近些年来,松材线虫入侵对三峡库区马尾松林造成严重危害,并严重威胁着三峡库区松林资源和三峡水利枢纽工程的生态安全。以不同的马尾松林生态系统(健康、感病1年、感病3年、感病5年、感病7年)为研究对象,采用样方法和每木调查法,分析松材线虫入侵早期马尾松林群落植物群落结构和土壤理化性质的动态变化。共调查了37种乔木物种,隶属于30科33属,其中马尾松是群落内的优势树种(IV=49.63%),樟树、槲栎、栓皮栎和檵木等树种的重要值也较高,为亚优势种;与健康林地相比,感病林地内马尾松的数量显著下降,平均胸径和平均树高呈现明显增加趋势;松材线虫入侵对群落内植物不同空间结构(乔木、灌木、草本)的物种多样性影响较大,且物种多样性指数随感病年限变化规律符合“中间高度膨胀理论”;此外,不同感病年限马尾松林群落内土壤的化学性质变化不显著,但是与水分相关的物理性质变化显著。本研究明确阐明了松材线虫入侵早期,三峡库区典型马尾松林群落内植物群落结构、物种多样性指数和土壤理化性质的动态变化,旨在为改变三峡库区单一的马尾松林结构、增加群落的健康程度,从而为三峡水利枢纽工程的生态安全提供基础依据。      

小麦水通道蛋白基因家族的全基因组鉴定及其在盐和干旱胁迫响应中的作用

水通道蛋白(AQPs)的功能是选择性地控制水和其他小分子通过细胞膜的流动,它们在植物的许多生理过程中都是至关重要的,包括非生物胁迫反应.小麦(Triticum aestivum L.)是全球重要的粮食作物,但干旱和盐胁迫是小麦生长和产量形成的重要影响因素.共鉴定得到了 127个非冗余的小麦水通道蛋白基因和4个可变剪接体.对TaAQP基因进行了 RNA-seq分析,揭示了小麦AQP基因的特异性表达模式.其中,TaTIPs和TaPIPs的表达高于TaNIPs和TaSIPs.qRT-PCR分析表明,小麦在干旱和盐胁迫条件下,TaNIP4;03_3D,TaTIP2;02b_7B,TaSIP2;02_4A,TaNIP3;03_6D 和 TaNIP2;04a_7D 等 AQPs 受到显著诱导并且有高表达量,表明它们参与了胁迫响应.这些结果为进一步探索TaAQPs基因在植物应对干旱胁迫和盐胁迫中的作用提供了新的思路.     

开花期干旱胁迫对不同基因型玉米生理特性和产量的影响

以耐旱性不同的3份玉米自交系为材料,在花期进行干旱胁迫处理,研究了耐旱系廊黄和昌7-2与旱敏感系TS141的花期耐旱性差异。结果表明,花期干旱胁迫后,3份玉米自交系的生长受到抑制,地上部和地下部鲜重以及株高下降,枯叶率升高,相对含水量下降,相对电导率升高,渗透调节剂脯氨酸、可溶性糖含量、保护酶SOD和POD活性增加。但是各个指标在不同自交系内变化的幅度不同。与旱敏感系TS141相比,耐旱系廊黄和昌7-2的生长受抑制程度较小;叶片相对含水量下降、相对电导率升高幅度较小;脯氨酸和可溶性糖含量、保护酶SOD和POD活性升高的幅度较大。干旱胁迫后,3份玉米自交系的开花时间间隔（ASI）延长,雄穗一级分枝数减少,产量降低。与旱敏感系TS141相比 ,耐旱系廊黄和昌7-2的ASI延长时间较短,雄穗一级分枝数减少的幅度较小,产量下降幅度较小,特别是单穗重和穗粒数表现更为明显。     

白杨派无性系苗期对干旱胁迫的生长生理响应及抗旱性综合评价

为揭示白杨派无性系对干旱环境的适应能力,筛选速生耐旱优良无性系,本文采用盆栽试验方法,通过土壤自然干旱处理,比较分析了土壤含水量分别占田间持水量80%以上(对照)、50%~70%(轻度干旱)、30%~50%(中度干旱)以及低于30%(重度干旱)等不同土壤干旱程度对9个白杨派无性系生长及生理代谢影响。结果表明:9个无性系之间的苗高增长量、地径增长量、生物量增量和根冠比差异均显著,其中无性系89和YX2表现出较强的速生性。叶绿素含量在轻度干旱胁迫时上升,中度和重度干旱胁迫下持续下降,其中下降最小的为无性系89和YX2。随干旱胁迫程度增加,9个无性系叶片脯氨酸和可溶性糖含量持续增加,其中无性系Z3、YX2和89显著高于相同干旱条件下其他无性系。干旱胁迫导致叶片细胞膜相对透性以及丙二醛(MDA)含量提高,但相同胁迫条件下,无性系Z3、89和YX2细胞膜相对透性以及MDA含量均显著低于其他无性系。超氧化物岐化酶(SOD)活性在轻度和中度干旱胁迫下逐渐增大,在重度干旱胁迫下减小,其中无性系89和YX2的SOD活性始终高于对照。进一步利用主成分分析和隶属函数法对9个无性系生长及生理代谢等参数进行综合评价,各无性系抗旱性由强到弱依次为89、YX2、LM50、Z3、Y3、150、27、26、1316。因此,初步认为无性系89和YX2具有显著耐旱性和速生性,可作为干旱立地造林或抗逆育种的重要试验材料。      

腐植酸对重度干旱胁迫下燕麦叶片可溶性糖组分和内源激素的影响

为了解腐植酸(HA)对重度干旱胁迫燕麦叶片糖组分和内源激素的影响,以白燕2号为试验材料,利用盆栽设置不同水分和喷施腐植酸4个处理(正常供水,正常供水喷施腐植酸,重度干旱胁迫和重度干旱胁迫喷施腐植酸),利用高效气相色谱和质谱联用技术测定燕麦叶片可溶性糖和内源激素含量。结果表明:1)在燕麦叶片中检测到单糖和衍生物11种,低聚糖5种。通过主成分分析发现,不同处理之间差异主要体现在木糖、核糖、松三糖、葡萄糖、蔗糖和岩藻糖的含量。重度干旱胁迫喷施HA主要影响的是核糖和蔗糖,与CK相比,重度干旱胁迫核糖含量增加5.78%,蔗糖含量增加83.08%,差异显著(P0.05,下同),重度干旱胁迫下喷施HA后,核糖和蔗糖含量均显著下降。2)与对照相比,重度干旱胁迫下,内源酸性激素脱落酸(ABA)、茉莉酸(JA)和水杨酸(SA)含量显著升高,生长素(IAA)含量显著降低,重度干旱胁迫下喷施HA后ABA、JA和SA含量显著降低。3)蔗糖含量与ABA、IAA含量显著相关,JA含量与细胞结构物质木糖、岩藻糖和核糖等戊糖含量均显著正相关,SA、ABA含量与糖信号物质果糖、葡萄糖含量显著负相关。可见,HA可以通过调控糖组分和内源激素缓解重度干旱胁迫伤害。