干旱胁迫和施肥对巨能草生物量及 C、N、P积累与分配的影响

【目的】研究干旱胁迫和施肥对巨能草生物量及C、N、P积累与分配的影响,为巨能草栽培中的水肥管理提供理论依据。【方法】以巨能草为研究对象,采用盆栽试验,利用控水、控肥的试验方法,设计干旱(田间持水量的25%)和正常水分(田间持水量的75%)2个水分梯度以及低肥(复合肥施肥量为2g/盆)、中肥(复合肥施肥量为4g/盆)、高肥(复合肥施肥量为8g/盆)3个养分水平,进行完全随机组合试验,共计6个处理,研究不同处理下巨能草生物量及其分配比例,C、N、P积累与分配特征,N、P吸收和利用效率,以及C∶N、C∶P、N∶P的变化。【结果】在正常水分条件下,随着施肥量的增加,巨能草的地上、地下生物量和总生物量都显著增加;干旱胁迫后,巨能草地上和地下生物量的积累显著降低,施肥对巨能草的地上、地下生物量和总生物量也有显著影响。在正常水分条件下,施肥对巨能草地上和地下生物量的分配比例没有显著影响;在干旱条件下,除低肥处理外,中施肥量和高施肥量均能显著提高巨能草地下生物量的分配比例。施肥和干旱胁迫处理对C、N、P积累量及分配比例也有一定的影响,与正常水分条件相比,干旱胁迫后巨能草的C、N、P积累总量均降低。在正常水分条件下,尽管低肥处理的N、P吸收效率显著低于中、高肥处理,但其N、P利用效率却显著高于中、高肥处理;干旱条件下,不同施肥处理的N、P吸收效率和P利用效率并无显著差异,但N的利用效率随着施肥量的增加而降低。正常水分条件下,施肥处理对地上部分的C∶P、N∶P无显著影响,但高肥处理显著降低了地下部分的N∶P,中、高肥处理显著降低了地上部分的C∶N和地下部分的C∶P;干旱条件下,施肥处理对地上和地下部分的C∶P及N∶P的影响都不显著,但高肥处理显著降低了地上和地下部分的C∶N。【结论】干旱胁迫处理减少了巨能草的生物量及其对C、N、P的积累,影响了C、N、P的分配,施肥在一定程度上降低了干旱胁迫对植物生长的影响,在巨能草的施肥管理中,应更多地注重对N素的管理。     

水肥耦合对巨能草生长和光合色素的影响

采用盆栽控制实验的方式,利用控水、控肥的实验方法,设计了干旱(25% FC)、对照(75% FC)和水淹(100% FC)3个水分梯度以及低、中、高3个养分水平的完全随机组合实验,研究了不同水肥耦合条件对巨能草生长与光合色素的影响。结果表明,巨能草的地上生物量、地下生物量、生物总量和根冠比都受到了水肥交互作用的显著影响。在正常水分条件下,高肥处理下的分蘖数、株高、地下生物量、地上生物量和生物总量都是最大的,是9种水肥配比中巨能草生物量积累最佳的水肥配比。可见,良好的水肥条件是巨能草获得高产的前提。水淹和干旱都不利于植株的分蘖和高生长,但干旱条件下可通过施肥提高植株的分蘖能力。水淹环境下,不宜施用过多肥料,中等施肥量最有利于巨能草地下生物量的积累,其根冠比显著增大,有利于植物根系适应水淹条件下的缺氧环境。与水淹条件相比,干旱条件更不利于巨能草地上生物量的积累,为了适应干旱环境,巨能草会把更多的同化物质分配给地下部分,进而增大根冠比,从而表现出较高的生理可塑性以适应极端的干旱环境。有趣的是,水分胁迫下的光合色素含量显著高于正常水分,且随着施肥量的增加,光合色素的含量都有所增加,干旱处理下的增加尤为显著。由此可见,在水分胁迫环境下,巨能草会通过其各种形态和生理适应机制来适应环境,表现出一定的耐涝性和抗旱性,且施肥能够在一定程度上降低水分胁迫对植物生长的影响。     

林窗对马尾松人工林蛋白酶和羟胺还原酶的影响

人工砍伐四川高县39年生马尾松人工林形成7种不同大小林窗(100~1 600 m2),并栽植红椿幼苗1 a后参照土壤酶测定方法对林窗中央、林缘、林下蛋白酶和羟胺还原酶活性进行了测定。不同采样位置蛋白酶活性由大到小顺序为林缘、林下、林窗中央,羟胺还原酶活性由大到小顺序为林窗中央、林缘、林下,但均差异不显著(P0.05);林窗中央蛋白酶活性最大体现在1 225 m2林窗,羟胺还原酶活性最大体现在625 m2林窗,两种酶活性随林窗面积增加变化规律不明显,且不同大小林窗间酶活性差异也不显著(P0.05);2012年4月—2013年1月,林下蛋白酶活性呈现"W"型变异规律,羟胺还原酶活性呈现"√"变异规律,林窗形成显著改变了酶活性季节动态。林窗式间伐并栽植红椿幼苗改造模式对不同位置蛋白酶、羟胺还原酶活性影响不显著,但是可以明显改变这两种酶活性季节动态。     

林窗大小对马尾松人工林凋落叶可溶性有机碳损失的影响

基于人工林近自然改造,调控低山丘陵区马尾松低效林林分结构,探明马尾松人工林不同面积林窗下,凋落叶可溶性有机碳(DOC)释放规律。以长江上游低山丘陵区人为采伐形成的马尾松人工林7种林窗(100、225、400、625、900、1 225、1 600 m~2)为研究对象,研究不同面积林窗的马尾松(Pinus massoniana)、红椿(Toona ciliata)、樟(Cinnamomum camphora)、桢楠(Phoebe zhennan)等凋落叶可溶性有机碳(DOC)的损失率。结果表明:(1)林窗面积对凋落叶DOC损失率有显著影响。中小面积林窗(225~625 m~2)内凋落物的DOC损失率高于其它面积林窗。(2)经过1 a的分解,4种凋落叶的DOC损失率为61.55%~90.06%,其中:DOC损失率红椿最高,马尾松最低。(3)凋落叶的DOC损失主要集中在分解前期(0~90 d),此后凋落叶的DOC损失速率不断降低,且不同凋落物之间DOC损失速率的差异不断减小。因此,在马尾松低效林改造过程中,可利用中小面积林窗这一显著作用,引入乡土阔叶树种红椿、樟、桢楠,加速马尾松人工林的物质循环,维持林地肥力。     

外源NO对铅胁迫下雌雄美洲黑杨生理特征的影响

【目的】了解雌雄异株植物对NO的生理响应的差异,以有助于解释不同性别植物对逆境胁迫的响应过程。【方法】以雌雄美洲黑杨(Populus deltoides)为研究对象,采用盆栽控制试验,设置20.5 mg/kg (DW)和100 mg/kg (DW)两个铅处理水平,分析外源NO信号分子对铅胁迫下雌雄美洲黑杨的生理效应。【结果】(1)铅胁迫下,雌雄美洲黑杨叶片铅(Pb)含量、过氧化氢(H_2O_2)及丙二醛(MDA)含量均明显增加,雌株增幅更大,添加SNP后以上参数均不同程度地降低,雄株降幅更大;(2)铅胁迫下,雌雄美洲黑杨的谷胱甘肽还原酶(GR)和过氧化物酶(POD)活性、脯氨酸(Pro)含量均不同程度增加,雄株含量增加更显著;添加SNP可提高雌雄美洲黑杨的Pro和可溶性蛋白含量(SP),雄株的增幅更显著;(3) SNP能提高铅胁迫雄株的超氧化物歧化酶(SOD)和GR活性,降低雌株SOD、GR、POD的活性;(4)铅胁迫一定程度地抑制了雌雄美洲黑杨的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r),添加SNP不同程度地恢复了雄株的P_n和G_s。【结论】与雄株相比,铅胁迫对雌株负面影响更大,NO信号有利于增强美洲黑杨雄株的抗氧化酶和渗透调节能力,恢复其气体交换速率,但对雌株的保护效应不明显。