川中丘陵区4种乡土阔叶树根系拓扑结构特征

【目的】林木地下根系的养分竞争影响着林木生长、物种共存和森林群落动态,了解川中丘陵区乡土阔叶树根系构型的差异性和相似性,探讨它们在土壤环境中根系的适应策略,为该区域的防护林建设与植被恢复物种选择提供参考。【方法】以川中丘陵区“带状采伐改造”采伐带内补植的4种7年生乡土阔叶树桤木(Alnus cremastogyne)、香椿(Toona sinensis)、喜树(Camptotheca acuminata)、香樟(Cinnamomum camphora)作为研究对象,选择长势良好的桤木、喜树、香椿各7株,香樟6株,测定其地径、胸径、树高和冠幅。采用50 cm×50 cm的网格确定根系的分布位置,按1∶40的比例在50 cm×75 cm的坐标纸上准确绘制出根系的俯视图。将根系全部挖出后,测定各级根系长度及分支前后的直径、各级根数目,根系内、外部连接数目,以及连接长度等指标。【结果】①桤木根系以水平分布占绝对优势(水平分布半径是垂直分布深度的2.29倍),侧根十分发达,根系浅层化;喜树主根十分发达,垂直分布深度是水平分布半径的2.71倍,但其侧根不发达;香樟和香椿则主根和侧根均十分发达。喜树、香樟和香椿均属深根性树种。根系水平分布半径除香樟和香椿间差异不显著外,其余均差异显著(df=3,F=145.007, P<0.01);而垂直分布深度除香樟和喜树间差异不显著外,其余树种间均表现为差异显著(df=3,F=99.478, P<0.05)。②不同树种的根系拓扑指数之间存在显著差异,其中修正拓扑指数(q_a、q_b)、拓扑指数(T_I)存在极显著差异($df_{q_{a}}=3, F_{q_{a}}, P_{q_{a}}<0.01, df_{q_{b}}=3, F_{q_{b}}=4.066, P_{q_{b}}<0.05; df_{T_{I}}=3, F_{T_{I}}=69.561, P_{T_{I}}<0.01$)。桤木、香椿的根系为叉状分支结构,它们的q_a、q_b、T_I分别为0.160、0.097、0.673和0.122、0.047、0.635;喜树、香樟的根系则趋向于鱼尾形分支结构,q_a、q_b、T_I分别为0.582、0.547、0.885和0.364、0.266、0.799。③不同物种的根系平均连接长度差异显著(df=3,F=6.166, P<0.05)。4种阔叶树根系的平均连接长度按大小排序为:香樟>香椿>桤木>喜树。【结论】桤木和香椿主要通过增加次级根系来扩大根系的分布范围,从而增大对营养物质的吸收;而香樟和喜树则主要通过根系垂直向土层中快速延伸,以扩大根系的有效空间,从而更加有效地从土壤中获取水分和营养物质。研究表明,4种乡土阔叶树种均能在川中丘陵区生长,但根据它们根系构型的差异和植物的生态学特性,桤木适合在光照相对充足的地段栽种,喜树、香椿适合在土壤相对肥沃、水分条件较好、光照相对充足的地段栽种,香樟适宜在土壤相对肥沃、水分条件较好的地段栽种。     

城市化进程中的上海植被：多样性、空间格局和动态响应(Ⅲ)：高度城市化影响下上海中心城区杂草区系特征

通过对上海中心城区城市杂草区系的调查,分析了高强度城市化影响下杂草的多样性状况,探讨了高异质性城市生境中杂草的适应特征.在所调查的260个杂草群落样方中,共出现杂草107种,隶属32科89属,其中禾本科和菊科两个多种科含种数最多,高比例的单种属表征了城市生境具有较高的异质性;在广适性杂草对城市生境普适性的基础上,生活周期短和适应性强是一年生杂草对高强度和高频度人为干扰生境的适应策略,城市干旱的特化生境提高了冬季一年生杂草的比例.     

中国西北的檉柳

柽柳是我国西北干旱地区普遍分布的灌木或小乔木,在西北已被广泛作为防获林,薪炭林以及荒山绿化的主要树种,由于种类不易区別,经常给生产和学习带来许多困难,因而进行研究。本文以分类为中心,旁及生态地植物学与经济利用。柽柳属植物在我国西北约有15种以上,文中涉及11种,即长穗柽柳(T.elongata)甘肃柽柳(T.SP.),疏穗柽柳(T.laxa),霍氏柽柳(T.Hohenackeri),桧(艹也)柽柳(T.junaiperina),挺穗柽柳(T.florida),沙生柽柳(T.SP.),刚毛柽柳(T.hispida),细穗柽柳(T.leptostachys),多枝柽柳(T.ramosissima),柽柳(T.Chinensis)。其中多枝柽柳分布最广;沙生柽柳仅见于新疆塔克拉玛干大沙漠的东北部;甘肃柽柳见于甘肃民勤、金塔两地;桧(艹也)柽柳在我国西北仅见于青海,而华北等地分布极多。柽柳属植物是属于草甸性的植物,多具耐盐性,具有适应干旱大陆性气候以及抗沙埋等特性,因而在沙漠地区形成了各种“柽柳包”(红柳包)。在群落构成上,主要有盐生草甸上的柽柳灌丛;胡杨柽柳荒漠河岸林;荒漠中的疏穗和多枝柽柳群落以及流沙中的沙生柽柳群落。为了加速改变大西北的干旱面貌与合理利用柽柳植被,确实作到防风沙之危害,保农牧之丰产以及交通运输之安全,应对柽柳属植物进行深入研究与引种试验。     

干旱与半干旱区一年生植物水势对模拟降水变化的响应

植物水势可以反映和度量植物水分状况.通过测量叶片水势,可以掌握植物受水分胁迫程度,以及植物对水分的敏感程度.以内蒙古干旱与半干旱区2种藜科一年生猪毛菜类植物:猪毛菜(Salsola collina)、雾冰藜(Bassia dasyphylla)和2种禾本科一年生小禾草类植物:虎尾草(Chloris virgata)、冠芒草(Pappophorum boreale)为研究对象,模拟5 mm、20mm、70 mm和150 mm四种降水量水平,通过监测叶片水势来研究一年生植物水势对降水量变化的响应.研究表明,一年生猪毛菜类植物比一年生小禾草类植物对降水更敏感,一年生小禾草类植物比一年生猪毛菜类植物更抗旱.一年生猪毛菜类植物表现出以相对较高的水势来延迟脱水的干旱适应方式,一年生小禾草类则表现出更多以较低的水势来忍耐脱水的干旱适应方式.     

森林演替过程中根系分布的动态变化

综述了演替过程中植被根系的分布与动态变化的研究进展,阐述了未来森林演替过程根系研究的重点和技术路线.根系作为生态系统中一个重要组成部分,在植被演替过程中占有重要地位,演替早期的树种的根系分布深度和根系总长度都要比后期树种的高,这种分布特征使林木得以吸收深层的水分和养分,并为演替后期的植被生长创造了良好的生长环境.由不同种群的根系分布范围可以描述该种群可以利用的资源范围以及它在演替过程中的作用和地位.森林根系分布受自身条件(如植被组成、林龄、所处演替阶段)和生态因子(如大气、气候带、土壤条件等)的影响.未来应加强森林根系动态研究的标准方法研究;森林根系分布和分层结构的动态与功能研究;全球变化对根系生态效应研究;根系生态系统的生物多样研究;根系演替速度研究等.     

新疆准噶尔盆地南缘不同生境下的梭梭和柽柳生理生态特性

以在新疆准噶尔盆地南缘自然荒漠区、自然人工交错带、人工种植区等3种不同生境类型下的梭梭(Haloxylon ammodendron(C.A.Mey.)Bge)和柽柳(Tamarix ramosissima Ldb)为研究对象,测定植物叶片的丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)3种保护酶活性,研究不同生境下梭梭和柽柳的生理生态特性,为准噶尔盆地南缘植被的恢复与重建提供理论依据。结果表明,自然荒漠区和人工种植区的柽柳和梭梭丙二醛含量较多,保护酶活性较高。而自然人工交错带上的植株相对于上述2种样地,丙二醛含量和保护酶活性都较低。结合野外调查和数据分析表明梭梭比柽柳具有更强的耐旱性。     

芦苇生态护坡在京杭运河两淮段治理工程中的应用

在京杭运河两淮段航道右岸选取3处大小为10 m×100 m的滩地作为试验区,针对常年干旱、季节积水、长期积水3种不同地区特点,分别采用挖根带土栽植、根状茎栽植、苇坨深水栽植3种方案栽植芦苇.实验观察其根系生长规律,分析研究芦苇在不同水深河道滩面上的固土护坡、消浪效果.结果表明:长期积水地区的芦苇地下茎细,节间短,节数居中,表层须根最多,芦苇密度最大,不空根的长度一般在20～30 cm,最长可达30～50 cm,组成了典型的须系,消浪效果最明显.苇坨深水栽植是京杭运河两淮段最佳的生态护坡方案.     

不同基因型杂交水稻根系分布特征及其对水稻耐旱能力的影响

干旱是限制水稻产量的主要因素之一.以46个杂交水稻品种为材料,采用人工旱棚和盆栽试验,通过研究不同水稻品种在干旱条件下的根系分布、相关酶活性及DRO1基因测序,分析了不同品种水稻根系分布特征及其对水稻苗期抗旱能力的影响.结果表明:(1)依据综合耐旱指数值,可以将46个杂交水稻品种分为三类:耐旱性品种(综合耐旱指数≥0.75)、半耐旱性品种(综合耐旱指数≥0.65)和干旱敏感性品种(综合耐旱指数≤0.65).(2)耐旱品种川谷优208和德优4727在30～50 cm土层的根长、根数和根重显著增加,在干旱胁迫期间根系中的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性显著提高.(3)DRO1基因测序表明,耐旱性、干旱敏感性品种在第3外显子区均表现出单核苷酸多态性;同时相关性分析表明,DRO1基因不仅与根系分布有较高的相关性,而且与SOD和POD活性也有较高的相关性.深根系作为耐旱水稻品种的重要特性,对水稻抗旱能力起着至关重要的作用.根系数量、根系重量、根系POD和SOD活性以及DRO1基因性状等可作为季节性干旱地区耐旱水稻品种筛选的重要指标.     

不同供磷水平对云南松幼苗形态建成及根际有机酸分的影响

磷是植物生长所必需的重要元素.通过在不同梯度的磷营养液中对云南松(Pinus yunnanensis)幼苗217 d的培养发现,云南松根系生物量、侧根数、根部全磷含量、茎叶全磷含量随磷浓度变化而呈二次函数曲线变化.在较低磷浓度下云南松对供磷变化反映明显,但随磷浓度的增加,这种变化呈减弱趋势.在缺磷处理还导致云南松茎叶生物量减少,主根长度增加.在云南松根系分泌物中未发现有机酸的大量分泌,说明缺磷可以导致云南松体内酸环境的变化,但不是植物根际酸化的主要原因.     

不同供磷水平对云南松幼苗形态建成及根际有机酸分泌的影响

磷是植物生长所必需的重要元素.通过在不同梯度的磷营养液中对云南松(Pinus yunnanensis)幼苗217 d的培养发现,云南松根系生物量、侧根数、根部全磷含量、茎叶全磷含量随磷浓度变化而呈二次函数曲线变化.在较低磷浓度下云南松对供磷变化反映明显,但随磷浓度的增加,这种变化呈减弱趋势.在缺磷处理还导致云南松茎叶生物量减少,主根长度增加.在云南松根系分泌物中未发现有机酸的大量分泌,说明缺磷可以导致云南松体内酸环境的变化,但不是植物根际酸化的主要原因.     

模拟干旱处理下毛竹光响应特征分析

【目的】研究毛竹叶绿素含量和光响应参数的变化,比较分析毛竹对干旱胁迫的响应特点,探讨毛竹抗旱生理与适应变化,为毛竹林的水分管理提供理论依据。【方法】以Ⅰ～Ⅲ度毛竹为试验材料,分别测定干旱和对照条件下毛竹叶片光合色素含量和光响应曲线,并计算出其最大净光合速率(P_n,max)、光饱和点(P_LSP)、光补偿点(P_LCP)、暗呼吸速率(R_d)和表观量子效率(η_AQY)等光合参数。【结果】毛竹叶片叶绿素含量在不同竹龄之间差异都不显著,而Ⅱ度竹光合速率显著高于Ⅰ度竹和Ⅲ度竹,Ⅰ度竹和Ⅲ度竹之间光合速率差异不显著; Ⅰ度竹各叶绿素含量在干旱条件下显著低于对照,而Ⅲ度竹各叶绿素含量在干旱和对照间差异不显著,Ⅱ度竹只有类胡萝卜素含量在干旱条件下显著高于对照。各竹龄毛竹叶绿素含量与光合速率变化不一致,干旱处理下Ⅰ度竹和Ⅲ度竹P_n显著高于对照,Ⅱ度竹则无显著差异。【结论】干旱处理提高了Ⅰ度竹和Ⅲ度竹光能利用效率,降低了Ⅱ度竹对光的生态适应能力。     

Physiological response of natural plants to the change of groundwater level in the lower reaches of Tarim River, Xinjiang

Based on the analysis of the three-year (2000-2002) monitoring data of the four times intermittent stream water conveyance to the lower reaches of Tarim River where the stream flow was dried up for more than 30 years and the measurement of PRO, SOD and POD in plants collected from 24 vegetation plots, it is concluded that the stream water conveyance plays an important role in lifting groundwater level. The groundwater nearby the watercourse was raised from 5～8 m in depth before the stream water conveyance to 2.5～5 m after stream water conveyance. The physiological response of Phragmites communis, Tamarix spp. And Populus euphratica to the change of groundwater is sensitive and represents a grads change obviously. The growth of the plants in the lower reaches of Tarim River is stressed by drought to various degrees. Lengthways, the drought stress exposed to the plants increases with groundwater depth from the upper sections to the lower sections; and breadthwise, the drought stress exposed to the plants is increased with the increase of distance away from the river channel of stream intermittent water releases and of the groundwater depth. Combining the field investigation and the analysis of the plots, it is considered that the stress groundwater depths for the Phragmites communis, Tamarix spp. And Populus euphratica are 3.5 m, 5 m and 4.5 m respectively.     

木本植物响应干旱胁迫的研究现状

为深入了解木本植物响应干旱胁迫的分子机理，本文系统的从木本植物对干旱信号的感知、信号转导到转录调控、生理生化反应以及表型变化等方面总结了木本植物对干旱胁迫可能的响应过程.认为木本植物由于其固着根生的特点，不得不进化出相应的机制来应对不断变化的环境.当遭受干旱胁迫时，木本植物根系细胞膜上的感受器首先感知到土壤水分状态的变化，细胞内的蛋白质和激素调控系统触发相应的干旱适应反应.干旱信号通过细胞间的信号传导路径传递到植物体内的各个部位，主要的信号传导途径包括Ca²⁺信号、激素信号和转录因子调控等.一些关键基因和信号通路，如脱落酸(ABA)信号通路、DREB蛋白家族等也参与调控植物的干旱适应性.木本植物也会发生形态和解剖上的变化来减少水分蒸发和增强根系的吸水能力.本文可为抗旱型木本植物选育提供见解.     

黑河下游荒漠河岸林植物水分传输观测试验研究

荒漠河岸林是长期适应干旱区内陆河流域环境的产物,具有独特的水分利用和生存策略.对黑河下游胡杨、柽柳等主要荒漠河岸林植物液流、水势、木质部导水率、根系水分再分配以及植物水分来源等的测试分析表明,在降水稀少、蒸发强烈的黑河下游,胡杨、柽柳主要利用的是深层土壤水和地下水,其中成熟胡杨主要吸收地下175~325cm处土壤水和地下水供其蒸腾和生存所需;胡杨根系水力提升过程主要发生在10~70cm土层,蒸散导致的土壤耗水量中有10%来自根系提升的水量;植物根和枝条木质部的初始导水率(K_(s0))和最大导水率(K_(s,max))相对较高,其中柽柳木质部的潜在导水能力比胡杨强;胡杨、柽柳液流速度呈单峰型,在午后达到峰值,黎明前水势无显著变化,反映未受到严重水分胁迫;黑河下游河道附近的地下水埋深大多在4m以内,基本可以满足荒漠河岸林植物的生长发育,黑河下游荒漠河岸林生态系统处于稳定和发展状态.     

干旱胁迫对两种沙地灌木能源树种光合特性的影响

为了研究干旱胁迫对两种灌木能源树种光合特性的影响,选择沙枣(Elaeagnus angustifolia L.)1年生实生苗和多花柽柳(Tamarix hohenackeri Bunge)1年生扦插苗为试验材料,通过4个不同土壤水分条件下的盆栽试验,测定叶片叶绿素含量和光合参数。结果表明:多花柽柳在各个土壤水分条件下叶片叶绿素含量均低于沙枣,多花柽柳在中度干旱胁迫条件下叶绿素含量增加,沙枣在重度干旱胁迫条件下叶绿素仍然有较高含量。随着干旱胁迫程度加重,2个树种净光合速率、蒸腾速率和气孔导度均呈下降的趋势,在中度干旱条件下净光合速率和蒸腾速率下降更明显,但胞间CO₂浓度呈上升趋势。多花柽柳净光合速率和蒸腾速率日变化均呈现出“双峰”曲线,11:00时出现“光合午休”现象,气孔导度呈现“单峰”曲线; 沙枣净光合速率日变化呈“单峰”曲线,上午明显高于下午。两树种蒸腾速率日变化和气孔导度日变化均表现为“双峰”曲线,呈现正相关性。     

松嫩草原不同盐碱化生境中羊草的克隆可塑性研究

以松嫩草甸的羊草为对象,比较研究了生长在5种不同盐碱化生境群落中的羊草克隆形态特征.结合克隆植物对资源的利用对策,对盐碱化生境中的羊草形态可塑性进行了讨论.通过对羊草根茎节间长、间隔子长、分枝角度、根冠比、分株密度、株高和生物量等指标的测定和分析,从基株和分株种群两个层次,研究了羊草的克隆构型特征和分株种群特征的变化.结果发现:随着生境土壤盐碱化程度的加重,羊草的克隆构型趋向于"游击型",根冠比呈逐渐下降趋势,表现为"逃避行为".     

柄扁桃根系水分共享特性研究

研究了沙地灌木柄扁桃根系的水分共享状况．结果表明，柄扁桃根系具有水分共享的潜力,在土壤水分分布不均匀的条件下，若主根水分相对丰富而侧根水分相对匮乏，则水分可以由主根转移到侧根中；若侧根水分相对丰富而主根水分相对匮乏，则水分可以由侧根转移到主根中，主根中的水分可以进行反向运输；若土壤水分分布均匀，则根系水分由侧根向主根转移，在主根中水分由形态学上端向下端转移，以保证对地上部分的水分供应．     

植物根系吸水模型研究进展

根系是植物获取水分的主要器官,它直接影响整个植株的输水量以及生命活动。在水资源短缺的状况下,了解根系生长过程中的需水特性并提高农业中水资源的利用率,一直是节水灌溉技术中研究创新的热点。因此,在研究过程中需要对植物根系的吸水量进行精确估算,建立根系吸水模型是定量化研究植物根系吸水特性的重要方法。本文概述了根系吸水的原理及其主要影响因素,对不同研究方法下的根系吸水模型进行分类研究,并阐述其适用范围及优缺点,同时介绍了水盐共同胁迫下的根系吸水模型。最后对目前的根系吸水模型进行分析,提出了今后的研究方向,为构建水稻根系三维动态吸水模型提供了基础。     

不同无性系四川桤木嫁接苗生物量及其分配特征

【目的】研究不同无性系四川桤木1年生嫁接幼苗的生物量及其分配特征,了解不同无性系嫁接幼苗对环境的适应策略和能力,为筛选适宜地区发展的优良无性系提供依据。【方法】采用随机区组设计方法,将苗圃地划分为3个区组,每个区组包含若干个小区。2015年11月将采自四川省宣汉县、恩阳区和金堂县的34株四川桤木优树穗条嫁接于长势基本一致的砧木上,每小区内约嫁接100株(重复3次)。2016年8月中旬测定小区内所有嫁接幼苗的株高和基径,根据测定结果在每个小区内选出3株平均株作为待测植株,测定待测植株不同部位的生物量,采用单因素方差分析和系统聚类分析方法比较不同无性系嫁接幼苗生物量及其分布特征的差异。【结果】四川桤木嫁接幼苗地上部分鲜质量表现为叶>主干>侧枝,叶片和主干相对含水量在50%以上。叶片和主干在地上部分生物量中占比较大,侧枝生物量占比最小;地下部分各根径生物量大小表现为粗根>细根>中根。生物聚类分析表明,34个四川桤木无性系嫁接幼苗可分为3类,其中第2类无性系幼苗总生物量最大,第1类次之,第3类最小。3类无性系幼苗之间生物量分配比较,第2类无性系植株分配给侧枝和细根的生物量最大;第1类无性系植株主干生物量占比较高,而叶片和细根生物量占比最小;地下以第3类无性系植株叶片生物量占比最大,侧枝和主干生物量占比最小,粗根生物量占比最大。【结论】不同无性系四川桤木1年生嫁接幼苗的生物量及生物量分配特征具有一定差异,其中第2类无性系幼苗总生物量最大且各器官生物量分配较均匀,可能对光照条件和土壤水热条件的适应能力最强;第1类无性系总生物量次之,可能对光照条件适应能力较强,但是对土壤水热条件的适应能力不高;第3类无性系总生物量最低,可能对环境的适应能力最低。     

内蒙古草原植物根属性的变异格局及环境适应策略

在内蒙古草原沿水分梯度选择16个样点, 测定22种优势植物根的形态和构型属性, 分析6种植物根属性(直径、根长、比根长、组织密度、分支强度和分支比)的变异及其对4种环境因子(年均降雨量、年均温、土壤含碳量和土壤含氮量)的响应规律。结果表明: 1) 不同物种间吸收根直径、组织密度和比根长的变异为7, 9和15倍, 根直径与侧根长度显著正相关, 与分支强度负相关; 2) 吸收根和非吸收根对降水和土壤氮的适应方式具有明显的种间效应, 当利用不同根系属性组合刻画植物适应策略时, 由于随着环境变化, 不同物种根属性产生变异的程度和方向各不相同, 从而形成多样性的植物适应策略。