施用沼液对杨树人工林细根形态特征的影响

【目的】研究施用沼液对杨树人工林细根形态特征的影响,以期为科学利用沼液、优化杨树人工林施肥技术、促进杨树人工林可持续经营提供理论依据。【方法】2018年10月,在4种长期施用沼液(施用量0、125、250和375 m³/hm²)的杨树人工林野外实验样地,采用连续土钻法钻取不同土壤深度(0～20,≥20～40和≥40～60 cm)土芯样品;在实验室分拣出杨树活细根,经清洗、分级、扫描、烘干、称量,比较不同处理下不同土层1～5级细根平均直径、平均长度和比根长。【结果】随着沼液施用量的增加,杨树人工林各级细根平均直径和长度呈下降趋势,而比根长呈上升趋势。但不同土层的不同根序细根形态特征对沼液的响应不同:随着土层的加深和细根根序的增加,细根平均直径、平均长度和比根长的变化幅度多呈现减小趋势。【结论】长期施用沼液可降低杨树人工林细根平均直径和平均长度,提高杨树人工林细根比根长,在土壤表层和低级细根上表现尤为明显。     

武夷山不同海拔植被土壤细根比根长季节动态

对位于中亚热带的武夷山不同海拔植被土壤的细根生物量及长度进行了测定,分析了细根比根长的垂直分布及季节动态。结果表明:(1)在0～10 cm和10～25 cm土层,活细根比根长都是高山草甸>矮林>针叶林>常绿阔叶林(p<0.01);(2)常绿阔叶林、针叶林0～10 cm土层内活细根比根长高于10～25 cm土层内活细根比根长,矮林、高山草甸却是在10～25 cm土层内活细根比根长较高。各林分活细根比根长和死细根比根长在两土层间都无显著差异;(3)4种林分两土层内活细根比根长和死细根比根长都表现出一定的季节变化动态,但是季节间均无显著性差异。     

杨树不同根序细根形态对酚酸的响应

【目的】细根生长与森林生产力的关系十分密切,而酚酸在根际的累积可能影响杨树根系形态建成及生物量分配进而影响生产力。笔者通过模拟杨树人工林根际酚酸环境,探究杨树幼苗根系形态建成对酚酸的响应,深入揭示根-土界面性质改变对林木根系生长的影响,为探明人工林根际过程和林分生产力之间的关系提供参考。【方法】以改良Hoagland 营养液为基础,参照连作二代杨树人工林土壤酚酸含量配制溶液并进行杨树幼苗培养。采集杨树幼苗根系,按50%的比例选取细根 (根径D < 2 mm) 样本并按根序进行分级,制作1~5级根序细根石蜡横剖面切片。采用根系扫描仪结合分析软件获得各根序细根的长度、直径,利用光学显微镜观察各根序细根的剖面直径、维管束(中柱)直径等参数,并计算比根长、根组织密度、维根比等。采用Origin Pro 8.0进行数据的差异显著性检验并作图,分析细根形态特征和剖面结构参数的相关性。 【结果】酚酸处理显著减少了杨树幼苗根系生物量。1~5级根序细根的生物量在对照和酚酸处理间无显著差异,但其所占生物量比例显著增加。酚酸处理总体抑制了杨树幼苗细根的伸长生长,1~3级根序细根的长度显著低于对照。酚酸处理具有增大杨树根系直径的效应,但1~5级根序细根的表面积在酚酸处理下均较对照显著下降。酚酸处理显著影响了杨树幼苗各根序细根的比根长和根组织密度,使比根长显著下降而根组织密度显著增大。此外,酚酸显著影响了杨树幼苗根系的生长发育,酚酸处理下1~5级根序细根的维根比显著增大,根系内输导组织分化显著。【结论】酚酸对杨树细根生长发育具有一定抑制作用,酚酸处理下不同根序细根形态的变化体现了根系功能的改变,这将影响根系吸收进而对杨树地上部分的生长产生抑制。不同根序细根形态建成的差异性也在一定程度上反映出酚酸影响下杨树根系的生长策略。     

林龄对侧柏人工林碳储量以及细根形态和生物量的影响

以徐州侧柏人工林为研究对象,运用生物量转化方程及土壤调查数据分析了3种林龄下(40、48和55 a)生态系统碳储量的变化及其机制。结果表明:(1)乔木层碳储量在系统碳储量中所占比例随林龄增加呈上升趋势,土壤层碳储量比例呈下降趋势,灌草层和枯落物层碳储量随林龄增加无明显变化。整个系统的碳储量随着林龄增加而增加,其中55年生侧柏人工林生态系统碳储量为109.55 t/hm2,分别是40和48年生的1.22倍和1.09倍,而这种差异主要是由乔木层和土壤层碳储量差异引起。(2)细根生物量方面,细根中低级根(1～3级根)生物量在不同林龄林分中无显著差异,高级根(4、5级根)和总生物量随林龄的增大而明显减少。细根形态方面,与40 a的相比,在表层土壤中,48年生林5级根的直径显著降低,5级根的根长和1级根的比根长显著提高;55年生林4级根的直径和根长以及1级根的比根长显著提高。在亚表层土壤,48年生林3级根的直径和4级根的根长显著增加,1级和2级根的比根长显著降低;55年生林3～5级根的直径和5级根的根长显著提高,3级根的根长以及1级和5级根的比根长显著降低。(3)3级根的直径与土壤层碳储量显著负相关,5级根与生态系统总碳储量显著正相关。2级和3级根的比根长与土壤层碳储量显著正相关,而3级根的比根长与乔木层碳储量、枯落物层碳储量和生态系统总碳储量显著负相关。4级和5级根的生物量与枯落物层碳储量显著正相关,与土壤层碳储量极显著负相关;细根总生物量与乔木层碳储量和总碳储量极显著负相关,与灌木层和草本层碳储量显著负相关。因此,细根形态和生物量的变化可能是导致生态系统碳储量变化的因素之一。     

水肥耦合对苦荞产量的影响

水分和肥料是农业生产中影响作物生长的2个重要环境因子,合理地灌溉和施肥是增加作物产量的重要途径.试验采用4因素5水平二次通用旋转组合设计,通过盆栽水肥耦合试验,研究水肥耦合对苦荞产量的影响.结果表明:氮、磷、钾及水分单因素效应对苦荞产量的影响均呈抛物线趋势,影响顺序为,灌水量氮肥钾肥磷肥;水肥对苦荞产量的影响存在耦合效应,影响最大且达到显著水平的是水氮耦合,其他耦合如氮磷耦合、氮钾耦合、磷钾耦合、水磷耦合和水钾耦合对产量影响效果均不显著;当各因素为,x1=0.205、x2=0.0821、x3=0.0846、x4=0.267,即实际水肥耦合配比为氮肥476 kg/hm2、磷肥333 kg/hm2、钾肥279 kg/hm2、灌水量4 608 L/hm2,可获得最优水肥耦合模型的苦荞产量.     

无患子细根形态及垂直分布特征对配方施肥措施的响应

【目的】探究不同施肥处理下无患子细根垂直分布特征与形态差异,以及氮(N)、磷(P)、钾(K)对细根生长的影响及其交互作用,为中国南方地区广泛种植的生物质能源树种无患子的科学培育提供支撑。【方法】以福建省三明市建宁县 8年生无患子原料林为研究对象,对N、P、K肥料各设置 3个水平,采用“3414”随机区组设计进行配方施肥试验,共 14个处理,以不施肥为对照(CK),设置 3个区组,共 42个处理小区,每小区 5株作为重复。分别在2015年生长季末、2016年花期前、2016年果实迅速生长期按照配比开沟施 3次肥料,2016年12月在每个处理小区选取 4株平均标准木样株,在距树1 m处分 3层(0~20 cm、≥20~40 cm、≥40~60 cm)采集林地土柱样品,研究各处理 3层土壤内的细根分布规律及细根形态。【结果】无患子细根主要分布在0~20 cm土层,呈各土层逐层递减的规律,0~20 cm土层细根生物量(fine root biomass, FRB)及根长密度(fine root length density, FRLD)是 ≥20~40 cm土层的1.51~2.52倍和1.82~2.25倍,是 ≥40~60 cm土层的6.29~13.17倍和6.03~9.31倍。无患子FRB、FRLD、细根表面积(fine root surface area, FRSA)及细根平均直径(fine root average diameter, FRAD)均随着N、P、K施肥量的增加呈先增加后平缓降低的变化趋势,而细根比根长(fine specific root length, SRL)随着施肥量的增加表现为先降低再急剧增加而后平稳降低的变化规律。对根系促进效果最佳的N2P2K2处理在0~20 cm土层的FRB及FRLD较不施肥(CK)分别显著提高了152%和164%,≥20~40 cm土层较不施肥(CK)分别显著提高了242%和161%,≥40~60 cm土层较CK分别显著提高了385%和135%。【结论】无患子FRB、FRLD和FRSA在0~60 cm土层范围内逐层递减,有明显的垂直分布特点。在缺P条件下施用N肥和K肥对无患子根系生长影响效果较小,需要在一定范围内增加土壤养分有效性以促进无患子细根生长及生物量积累。施肥量较为充足时,无患子能够根据 ≥40~60 cm土层土壤养分资源有效性调整细根分布结构,以充分吸收养分。N和P的交互作用对FRB、FRLD、FRAD和SRL的影响达极显著水平,与无患子细根生长的相关性较大。在配方施肥处理下无患子细根生长的拟合模型分析基础上建议施N肥693 kg/hm²、施P肥321 kg/hm²、施K肥432 kg/hm²。     

水肥耦合作用对土壤养分变化及春小麦生长发育的影响

水肥耦合最优饱和试验研究表明,在辽西半干旱区,低水量条件易引起N肥以氨态N挥发损失,当灌水量超过460mm时,高量施N可能会导致硝态N深层淋溶,高量施用P肥,土壤表层中OlsenP增加不明显,且灌水量变化对OlsenP在土壤各深度层次中含量影响不明显,N肥是影响春小麦生育前期叶面积指数和株高的主要因子,水分对春小麦株高的影响在生育前期不明显,至灌浆期时跃居主导地位,N、P配合施用可明显提高春小麦旗叶面积和株高。     

玉米、大豆间作对两种作物根系形态特征的影响

采用根箱方法模拟研究了玉米、大豆间作条件下两种作物根系形态特征与空间变异。结果表明：间作有利于玉米、大豆根系的生长，与单作相比，间作在不同土层中作物根干质量相应增加，根冠比增大，比根长明显增加。因此，玉米、大豆间作的根系系统优越于各自的单作，可通过两种作物根系的互补作用，利用作物自身的潜力，提高空有效性。     

绿竹林细根周转的研究

研究了闽南绿竹［Ｄｅｎｄｒｏｃａｌａｍｏｐｓｉｓｏｌｄｈａｍｉ（Ｍｕｎｒｏ．）Ｋｅｎｇｆ．］林细根的生物量、生产力及细根的分解动态．结果表明：闽南绿竹林的细根生物量为９７６１ｋｇ／ｈｍ２，１９９６年７月至１９９７年６月一年的细根生物量有一定的季节变化，在春季最大；１９９６年７月至１９９７年６月一年的细根生长量为３５３７ｋｇ／ｈｍ２，其中５月的活细根量为最大值；细根的周转率为０．４６次／年；细根的半分解期为２３０ｄ．     

水肥耦合作用对土壤养分

水肥耦合最优饱和试验研究表明,在辽西半干旱区,低水量条件易引起N肥以氨态N挥发损失.当灌水量超过460nm时,高量施N可能会导致硝态N深层淋溶.高量施用P肥,土壤表层中OlsenP增加不明显,且灌水量变化对OlsenP在土壤各深度层次中含量影响不明显.N肥是影响春小麦生育前期叶面积指数和株高的主要因子.水分对春小麦株高的影响在生育前期不明显,至灌浆期时跃居主导地位.N、P配合施用可明显提高春小麦旗叶面积和株高.     

锰对美洲商陆和小飞蓬根系形态及根系分泌物的影响

为进一步阐明植物对锰毒的耐性机制,从根系出发,以美洲商陆与小飞蓬为实验材料,设置了5个锰处理浓度:0.005,1,5,10和15 mmol/L,用水培方法进行实验,处理14 d时分别对2种植物根系进行扫描,并测定其根系分泌物中的总糖、氨基酸和有机酸含量.结果表明:美洲商陆在锰浓度大于1 mmol/L时促进根系生长,表现为其根长、根体积随锰浓度的升高而增加,根直径随锰浓度的升高而逐渐变小;小飞蓬的根长与根体积随着锰浓度的增加而逐渐变小,根直径的变化无明显的规律;随着锰浓度的增加,2种植物根系分泌物中的有机酸含量增加,氨基酸与总糖含量先增加后减少,美洲商陆根系分泌物中总糖、氨基酸和有机酸的含量均高于小飞蓬,这可能是其耐性机制之一.     

人参根组织形态及其生理生化活性成分相关性研究

为了探讨人参根组织形态及其生理生化活性成分的相关性,利用番红-固绿双重染色观察人参组织形态,紫外分光光度法和ELISA等方法测定其代谢物含量和相关酶活力,并比较人参生物量的差异.结果表明园参比根重高于林下参,但其树脂道、周皮木栓层细胞和韧皮部裂隙却不如林下参发达,皂苷和丙酮酸含量及苹果酸脱氢酶(MDH)活力也低于林下参;林下参比根长与抗氧化相关代谢物含量及酶活力随年限增加而降低,但其树脂道、周皮木栓层细胞和韧皮部裂隙逐渐发达,皂苷、淀粉和丙酮酸含量及MDH活力均升高.而且随人参生长年限的增加,能量代谢逐渐增强,分泌组织(树脂道)和贮存组织(周皮木栓层细胞、韧皮部裂隙)趋于发达,使根逐年增粗增重;皂苷含量的变化与其周皮木栓层细胞和韧皮部裂隙的变化呈正相关性;抗氧化能力与周皮木栓层细胞的紧密性呈负相关.这均为利用人参形态来评价其质量提供了实验依据.     

联合使用磁场、双氧水和超声波降解苯酚

分别考察了磁化、双氧水及低频率小功率超声波单独作用、两者耦合和三者耦合作用对苯酚的去除效果，发现磁化、双氧水和超声波三者耦合作用时，苯酚最大去除率可达84．5％，远远超过三者单独或两者耦合作用时苯酚的去除率，为处理微污染水源水提供了一种清洁、简便、低能耗的净化方法．     

水杉人工林细根解剖结构和菌根侵染研究

林木根系是地下生态系统中最为复杂的部分之一,其高度异质性是关系到根系生态功能研究结果准确性与可比性的主要因素。为明晰水杉细根的界定范围,探讨水杉细根形态与解剖结构之间的关系,为未来的细根研究提供基础数据,笔者对水杉不同根序等级细根解剖结构与菌根侵染状况进行了研究。结果表明:水杉根系按根序法分级更为合理,并将水杉1、2级根定义为细根,1、2级根表皮完整、皮层较厚、皮层层数较多,3、4级根无表皮和皮层或仅残留少量皮层细胞,随根序等级增加,细根皮层层数和皮层厚度显著降低。随根序增加,周皮木栓化程度增加,维管组织发育逐渐完善,维管组织直径不断增大,维管组织与根系直径的比值(维根比)不断增大,细根直径主要与维管组织直径具有显著的相关性(1级根除外),与皮层薄壁细胞直径、皮层层数之间并无相关性。水杉1～3级根均可观察到菌根侵染现象,随根序等级升高菌根侵染率下降,不同根序等级细根单个个体根系的真菌侵染面积存在明显差异。在未来的细根研究中,应该将细根形态调查与解剖结构特征相结合以确定根序等级和直径的对应关系,进而确定细根的划分范围。     

多效唑对紫穗槐抗旱节水的形态作用研究

为了研究多效唑对紫穗槐的抗旱节水的形态效应,开展了6水平不同浓度的多效唑对紫穗槐的盆栽试验,对紫穗槐的形态指标进行了测量.结果表明:多效唑有效抑制了紫穗槐的株高、叶面积、盖度、冠幅、基径,增加了紫穗槐的株数和叶色.适当浓度的多效唑能增大紫穗槐的盖度、冠幅、基径,增加水土保持效果和抗倒伏性.综合考虑,D4多效唑浓度下不仅可以有效降低紫穗槐株高和叶面积,减少养分水分需求和水分蒸发,增强抗旱性,还可以增大盖度、冠幅、基径,加深叶色,增强水土保持效果和保持良好的景观效果,故这个浓度最佳.     

施用沼液对杨树人工林细根生物量的影响

【目的】研究施用不同量沼液对杨树人工林细根生物量的影响,为科学利用沼液、优化杨树人工林施肥技术,以及促进杨树人工林可持续经营提供理论依据。【方法】在4种沼液施用量(0、125、250和375 m³/hm²)的杨树人工林长期控制野外实验样地,采用连续土钻法钻取不同土壤深度(0~20,≥20~40和≥40~60 cm)土芯样品;从中分拣出杨树活细根,经清洗、分级、烘干、称量,比较不同处理下的各土层、各径级细根生物量。【结果】0~60 cm土层总细根生物量、各层和各径级细根生物量均随沼液施用量的增加呈下降趋势。与对照相比,施用沼液使总细根生物量减少了18.8%~28.6%,尤其是土壤表层(0~20 cm)细根生物量减少最多,为21.5%~34.8%;1~5级细根生物量分别减少了17.7%~25.9%、8.5%~14.5%、17.6%~27.9%、10.9%~27.3%和24.4%~31.3%。【结论】长期施用沼液对杨树人工林细根生长有显著的抑制作用,且对细根垂直分布和径级分配有明显影响,但其作用机制还需深入研究。     

水汽在细微颗粒表面异质核化数值分析

建立蒸汽在同时含有不溶物质与可溶成分的粗糙颗粒表面核化特性数值实验平台,对水汽异质核化晶核形成自由能、成核速率、成核几率、成核临界饱和度、平衡水汽饱和度进行数值分析.结果表明:可溶性盐含量对成核自由能势垒、成核临界饱和度无影响,但对晶核越过自由能势垒进一步长大过程自由能及平衡水汽饱和度影响显著.用自仿射分形理论描述粗糙颗粒表面,将表面粗糙程度与接触角联系起来,研究发现:颗粒表面粗糙度降低了成核自由能势垒,引起成核速率与成核几率迅速增大,成核临界饱和度降低,而对晶核进一步长大过程中水汽的平衡无明显影响.较高的可溶性盐含量有利于核化液滴的长大;颗粒表面越粗糙,越易于核化.     

精细水煤浆制备及其流变性研究

针对发展以煤代油技术中燃料制备存在的问题,运用水煤浆制备与燃烧理论,根据每个煤种特点分别进行了磨矿和制备精细水煤浆实验,通过分析所制得的各煤种水煤浆的流变性能,找出了影响煤浆表观粘度的因素,得出了煤质、添加剂、煤粉粒度是制备精细水煤浆过程中的关键因素.掌握了各煤种制备煤浆的规律,对发展以煤代油技术和缓解石油资源日益紧缺问题有重要意义.