大岗山亚热带常绿阔叶林16种木本植物功能性状的变异特征

以大岗山亚热带常绿阔叶林的16种木本植物(11种常绿,5种落叶)为研究对象,探讨叶面积、比根长、木质部密度、叶氮含量等15个功能性状在种间和种内的变异特征.研究结果表明:不同功能性状的变异程度存在很大差异,比叶面积、比根长及各构件的N、P含量的变异较大(24. 38%～55. 60%),其次是各构件的组织密度(23. 00%～28. 80%),各构件的C含量变异程度最低(9. 29%～11. 00%);不同功能性状的变异来源存在很大差异,结构性状变异主要来源于个体水平(高于50%),而化学性状的变异主要来源于物种水平(高于50%),植物各构件的C含量种间变异高于70%,只有比叶面积、叶N和P含量在生活型水平上有较大变异(29. 94%、14. 74%、63. 09%).植物功能性状的种内变异是普遍存在的,但不同功能性状的种内变异程度存在差异.     

喀斯特自然土壤中AM真菌对先锋植物根系的影响

【目的】研究丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza，AM)真菌在喀斯特自然土壤条件下对喀斯特先锋草本植物根系的影响。【方法】通过自然土接种AM真菌(N)、灭菌土接种AM真菌(M)及灭菌土壤对照(S)共3种土壤处理，种植喀斯特先锋植物狗尾草(Setaria viridis)、荩草(Arthraxon hispidus)、鬼针草(Bidens pilosa)及狼杷草(Bidens tripartita)，并测定它们的根系生物量、根长、根表面积、根体积、根平均直径、根尖数及根分枝数。【结果】荩草、鬼针草及狼杷草在N处理及M处理下具有较高的菌根侵染率，狗尾草的菌根侵染率较低。与S处理相比，M处理下AM真菌明显提高了荩草、鬼针草及狼杷草的根系生物量、根长、根表面积、根体积、根尖数、根分枝数及组织密度，降低了根平均直径、比根长、比根面积及比根体积；与M处理相比，N处理明显降低了荩草、鬼针草及狼杷草的根系生物量、根长、根表面积、根体积、根尖数、根分枝数及组织密度，提高了比根长、比根面积及比根体积，但对根平均直径无明显影响。【结论】荩草、鬼针草及狼杷草具有较高菌根侵染率，能与AM真菌共生获得更加发达的根系，而自然土壤削弱了AM真菌对荩草、鬼针草及狼杷草根系生长的促进作用。     

极端干旱环境下白梭梭细根分布与土壤水分关系

通过野外土柱法采集和室内分析,对白梭梭细根分布规律与土壤水分关系进行研究。结果表明:在垂直方向上,细根主要集中于25～75 cm土层内,其中根重密度和根长密度分别占总量的71. 45%、67. 67%。生物量、根长、比根长、比表面积随土层的加深先升高后下降,和土壤水分含量呈相同趋势;在水平方向上,细根主要集中于0～1. 5 m土层内,其中根长密度和根重密度分别占总量的76. 60%和86. 69%。生物量和根长均随着水平距离的增加而减少,与土壤含水率趋势相同,而比表面积和比根长则随着水平距离的增加而增加,与土壤含水率趋势相反;生物量和根长与土壤含水率呈极显著正相关,根长与生物量呈极显著正相关,比表面积与比根长呈极显著正相关,其余无明显相关关系。因此,水平距离0～1. 5 m和垂直方向25～75 cm土层内是细根分布密集区域,该区域既有利于沙丘表面过度干旱和高温对根系的影响,同时也有利于植株地上部分枝叶结构形成的,对降水的集流作用,高效地吸收降水,在土壤平均含水率仅0. 81%的情况下。因此,认为白梭梭根系的这种分布和生长特征是该物种在古尔班通古特适应沙漠干旱的主要原因。     

杉木人工林不同根序的一级根形态差异及其对间伐的响应

以江苏南京溧水林场实施了4种间伐强度(CK(不间伐)、弱度间伐(LIT,比例30%)、中度间伐(MIT,比例50%)、强度间伐(HIT,比例70%))的25年生杉木人工林为研究对象,探讨了不同根序上一级根直径、根长和比根长的差异及间伐(6年)对其生长的影响。将一级根按着生位置的不同分为4类:Ar(2级根上的一级根)、Br(3级根上的一级根)、Cr(4级根上的一级根)、Dr(5级根上的一级根)。结果表明:杉木人工林不同根序上一级根数量和根长存在显著差异(p<0.05),而直径和比根长无显著差异(p>0.05)。随着一级根着生根序的增加,一级根数量极显著减小(p<0.01),所占总根数比例从大到小为Ar(79%)>Br(13%)>Cr(6%)>Dr(2%); Dr类根的根长显著大于其余3类根的根长(p<0.05)。与对照相比,间伐仅对Br类根的直径及Dr类根的直径和根长有显著影响(p<0.05)。其中,Br类根的直径在LIT和HIT中显著减小; Dr类根的直径在MIT中显著增大,而根长却在LIT中显著减小。相关分析表明,土壤表层(0～10 cm)林下非目的树种活细根生物量、土壤亚表层(≥10～20 cm)全氮分别与Br类、Dr类根的直径呈显著的负相关关系,土壤表层(0～10 cm)的全氮则与Dr类根的根长呈显著正相关关系。     

喀斯特生境不同功能型植物根系中AM侵染与氮磷含量的关系

【目的】高度异质的喀斯特生境中维持了丰富的植物物种。丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)在促进植物养分吸收及维持物种之间的功能关系具有重要作用,研究喀斯特生境不同功能型植物根系中 AM 侵染与植物氮磷含量的关系对深入探索喀斯特物种多样性维持机制具有重要意义。【方法】选取典型喀斯特生境植物群落为对象,按乔木型、灌木型、草本型和藤本型划分功能型,在半径为3m 的样圆内选取香樟(Cinnamomum cam phora)作为供体植物标记15N同位素,测定了样圆内所有植物叶片δ15N值及氮(N)与磷(P)的含量、根系 AM 侵染率、根际土壤孢子密度等。【结果】供体香樟中的15N向样圆内所有植物转移,植物功能型差异和物种的差异明显影响了植株叶片的δ15N值;乔木型植物的根际土壤孢子密度、叶片 N 含量及δ15N值最高,香樟的根际土壤孢子密度和叶片δ15N值最高,而女贞(Ligustrum lucidum)叶片 N含量最高;灌木型植物叶片的 N 含量、P含量、N 与 P的含量比、δ15N值以及根系AM侵染率、根际土壤孢子密度最低,其中烟管荚蒾(Viburnum utile)的根系 AM 侵染率和根际土壤孢子密度为0;草本型植物的根系 AM 侵染率和叶片 P含量最高,其中丝叶薹草(Carex capilliformis)的叶片 P含量和根系 AM 侵染率最高,但叶片 N 含量最低。【结论】喀斯特生境中不同功能型植物叶片氮磷含量及氮转移量存在差异,不同植物的根系 AM 侵染率与根际土壤孢子密度、叶片 P含量有明显的正相关关系,叶片δ15N值与叶片N含量、根际土壤孢子密度有明显的正相关关系。
     

川中丘陵区4种乡土阔叶树细根性状对比研究

【目的】川中丘陵区的主要防护林分为柏木(Cupressus funebris)人工林,由于密度过大、树种单一,严重影响其综合效益的发挥。加上该区域土壤类型大多为紫色土,土层瘠薄、肥力低下,能够适应的树种不多。探明川中丘陵区带状补植的4种乡土阔叶树种[桤木(Alnus cremastogyne)、喜树(Camptotheca acuminata)、香樟(Cinnamomum camphora)、香椿(Toona sinensis)]的细根性状特征,了解它们对地下资源利用策略的种间差异,为该区域防护林树种的选择和经营提供依据。【方法】选择川中丘陵区“带状采伐+补阔”改造的人工柏木林分作为研究对象,对补植的林龄为7 a的4种乡土阔叶树——桤木、喜树、香樟、香椿,各选取5株长势均匀、良好的植株,采用“全株挖掘法”挖取其根系,研究其细根(直径<2 mm)的生物量、形态以及分支结构等性状特征。【结果】①桤木细根的生物量密度为(0.156±0.030) kg/m³,分别是喜树、香樟和香椿的15.67、11.72和4.61倍。桤木、喜树、香樟、香椿的细根表面积密度分别是0.99、0.45、0.68和1.13 m²/m³;根长密度分别是110.33、10.58、26.64和97.56 m/m³。②4种阔叶树细根的平均直径大小依次为喜树(1.67 mm)>香樟(1.06 mm)>香椿(0.77 mm) > 桤木(0.73 mm)。桤木、喜树、香樟、香椿的比根长和比表面积分别是62.54、49.31、81.53、287.50 cm/g和13.58、25.61、27.35、83.15 cm²/g。桤木的根组织密度显著高于其他3个树种(df=3, F=360.726, P<0.05)。③桤木的比根尖数、根尖密度、分枝密度分别为1 056个/g、2.37个/cm、2.65个/cm,均明显高于喜树、香樟、香椿3个阔叶树种(df=3,F=391.659,P<0.01;df=3,F=103.857, P<0.05;df=3,F=104.617, P<0.05)。④桤木细根中全氮含量分别比喜树、香樟、香椿高33.27%、88.65%、21.93%。香椿的全碳、全磷、全钾储量在4种树种中均最高。【结论】在带状采伐的前几年,由于采伐带内阳光充足,作为阳性树种的桤木和香椿,表现出强劲的竞争力,细根生物量密度较大。另一方面,改造初期,由于土层瘠薄,土壤水分含量较低,作为浅根性树种的桤木和香椿,通过增加水平根系的分支来获取更多的土壤空间从而吸收更多的营养,而香樟和喜树则通过增加细根直径和垂直深度来获取土壤空间,提高获取营养的能力。由此可见,川中丘陵区的4种阔叶树的细根性状具有明显差异,反映了不同的资源获取策略。     

喀斯特生境不同功能型植物根系中AM侵染与氮磷含量的关系

【目的】高度异质的喀斯特生境中维持了丰富的植物物种。丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)在促进植物养分吸收及维持物种之间的功能关系具有重要作用,研究喀斯特生境不同功能型植物根系中AM侵染与植物氮磷含量的关系对深入探索喀斯特物种多样性维持机制具有重要意义。【方法】选取典型喀斯特生境植物群落为对象,按乔木型、灌木型、草本型和藤本型划分功能型,在半径为3m的样圆内选取香樟(Cinnamomum camphora)作为供体植物标记15 N同位素,测定了样圆内所有植物叶片δ15 N值及氮(N)与磷(P)的含量、根系AM侵染率、根际土壤孢子密度等。【结果】供体香樟中的15 N向样圆内所有植物转移,植物功能型差异和物种的差异明显影响了植株叶片的δ15 N值;乔木型植物的根际土壤孢子密度、叶片N含量及δ15 N值最高,香樟的根际土壤孢子密度和叶片δ15 N值最高,而女贞(Ligustrum lucidum)叶片N含量最高;灌木型植物叶片的N含量、P含量、N与P的含量比、δ15 N值以及根系AM侵染率、根际土壤孢子密度最低,其中烟管荚蒾(Viburnum utile)的根系AM侵染率和根际土壤孢子密度为0;草本型植物的根系AM侵染率和叶片P含量最高,其中丝叶薹草(Carex capilliformis)的叶片P含量和根系AM侵染率最高,但叶片N含量最低。【结论】喀斯特生境中不同功能型植物叶片氮磷含量及氮转移量存在差异,不同植物的根系AM侵染率与根际土壤孢子密度、叶片P含量有明显的正相关关系,叶片δ15 N值与叶片N含量、根际土壤孢子密度有明显的正相关关系。     

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。     

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。     

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。     

不同林龄马尾松人工林针叶功能性状及其与土壤养分的关系

【目的】植物功能性状将植物与环境的结构、过程与功能有机联系起来,反映了植物对环境的适应机制。探究马尾松叶功能性状对林龄和土壤养分的响应,揭示马尾松人工林对喀斯特环境的适应策略,为喀斯特地区更好地营造马尾松人工林提供科学依据。【方法】以黔西北地区14、26、33年生马尾松人工林群落为研究对象,用空间代替时间的方法来分析不同林龄对马尾松叶功能性状和土壤养分的影响。【结果】8个叶功能性状中变异系数最小的是有机碳(OC)含量,最大的是比叶面积(SLA),除SLA和叶面积(LA)外,其他叶功能性状均属弱变异;随着林龄的增长,马尾松叶功能性状值(除叶干物质含量外)均呈增长的趋势,各叶功能性状之间存在一定的相关性;土壤全磷含量和土壤有机碳含量是影响不同林龄马尾松叶功能性状的主要土壤因子。【结论】不同林龄马尾松叶功能性状的差异表明马尾松针叶具有较强的可塑性,可以通过性状的耦合协调或组合来适应环境。植物功能性状对土壤理化性质的响应是一个长期的过程,需加强长期监测。     

热水河小流域香薷根系力学性能分析

探究植被根系力学性能,对于山区小流域滑坡、泥石流等地质灾害防治过程中如何评估植被护坡性能具有重要意义。以四川省凉山彝族自治州喜德县境内热水河小流域的常见植物香薷为研究对象,对其进行原位拉拔试验与室内单根拉伸试验以获取其根系力学性能指标,并采用灰色关联分析法研究了香薷根幅、根长、地径、冠幅、株高与其原位抗拔力的关联性,分析了香薷单根根径、根长、根系含水条件对其室内单根抗拉力的影响。结果表明：香薷不同生长量指标与其原位抗拔力的关联度由大到小依次为根幅、根长、地径、冠幅和株高,换言之,由香薷地下生长量指标(根幅与根长)表征香薷原位抗拔力效果更好;香薷室内单根抗拉力与根径之间关系呈现正相关;香薷自然根系和浸泡根系的平均抗拉强度随根长增长总体呈现降低趋势,而干燥根系情况正好相反;香薷根系平均抗拉强度随根系含水率降低总体呈现增大趋势。研究结果可为热水河等山区小流域植被生态护坡和水土保持研究提供一定参考。     

柠条锦鸡儿细根生长与游离脯氨酸含量关系研究

研究区位于内蒙古敖汉旗黄花甸子流域,在10a生柠条锦鸡儿人工林中分别选取了坡上和坡下样本5丛.通过四分之一圆法采集根系,并将标准丛根系按细根、中根、骨骼根进行划分,并测定长度及游离氨基酸含量.通过比较分析不同土壤含水率条件下的各径级根的长度差异,两样地中各径级根中游离氨基酸含量相关性.得出游离脯氨酸含量百分比在不同土壤含水率条件下变化趋势,和游离氨基酸平均含量与根长的相关趋势.结果表明:(1)细根长度和游离脯氨酸含量均与土壤含水率呈负相关关系.(2)游离脯氨酸含量与根系新生细根存在正相关关系.(3)两样地中各径级根之间游离氨基酸含量具有显著相关性,相关系数均在0.980~0.997之间.(4)游离脯氨酸平均含量与细根比表面积存在正相关关系,且R2=0.9371.研究证明游离脯氨酸对植物对抗干旱胁迫的重要作用,为柠条锦鸡儿复壮和内蒙古农牧交错带植被恢复提供科学依据.     

中亚热带优势灌木根系对土壤抗剪切力的影响

在浙江南部的山体滑坡、泥石流易发区,对中亚热带常绿阔叶林中3种优势灌木植物(檵木、麂角杜鹃和香港黄檀)根系进行野外和室内剪切测试,探讨了灌木植物根系增强土壤抗剪切强度的作用。结果表明:须根相对丰富的植物能明显提高表层土壤的抗剪强度;根系抗拉力和抗剪力均与根径呈幂函数正相关关系;檵木和麂角杜鹃根系抗拉强度与根径呈幂函数负相关关系,而香港黄檀根系抗拉强度与根径无明显相关性;细根或比粗根更有利于土壤加固和抗剪强度的提高。     

桂林喀斯特石山不同坡向乔灌木功能性状对比研究

植物功能性状是连接植物与环境的桥梁,能够客观表达植物对不同生长环境的响应,研究植物功能性状特征及其随坡向的变化规律,对认识不同环境梯度下植物群落的形成过程及其对环境的适应机制具有重要意义。以桂林喀斯特石山不同坡向乔、灌木为研究对象,对比分析不同坡向灌丛植物功能性状在营养性状(生长型、生活习性、比叶面积、叶干物质含量、叶片厚度、叶组织密度)和生理性状(叶绿素含量)上的差异,探究喀斯特石山植被对不同坡向微气候生境的适应策略。结果表明:阴坡的灌木和耐阴物种数多于阳坡,比叶面积、叶绿素含量的群落加权平均值为阴坡大于阳坡;阳坡的乔木物种数多于阴坡,叶干物质含量、叶厚度和叶组织密度的群落加权平均值也均为阳坡大于阴坡。植物营养性状(叶片厚度和叶组织密度)为喀斯特石山不同坡向植物群落差异显著的主要功能性状。植物功能性状随坡向的规律性变化,反映了喀斯特石山灌丛群落构建过程中环境对植被的筛选效应。     

北京东灵山两种温带森林根际和非根际土壤酶活性、温度敏感性及矢量特征的季节动态

以北京东灵山两种主要植被类型——白桦(Betula platyphylla)林和辽东栎(Quercus wutaishanica)林土壤为研究对象, 于2017年春季(5 月)、夏季(7 月)、秋季(9 月)和冬季(12 月)分别采集根际与非根际土壤, 测定土壤理化性质、微生物生物量、植物根叶功能性状、3种水解酶(BG, NAG 和 AP)及两种氧化酶(POX和PER)的活性及其温度敏感性和矢量特征。结果表明, 白桦林和辽东栎林土壤胞外酶活性、温度敏感性和矢量角度均存在显著的季节变化趋势, 且水解酶活性及温度敏感性的变化趋势与氧化酶相反; 根际土壤与非根际土壤中胞外酶活性、温度敏感性及矢量特征存在差异, 但季节变化趋势相同。温度是土壤胞外酶活性温度敏感性及矢量特征季节动态的重要驱动因素, 土壤 pH、土壤养分含量、植物叶片养分含量及细根生物量、细根密度对土壤胞外酶活性、温度敏感性及矢量特征有显著影响。     

南京典型城市道路植物多样性与土壤因子的耦合关系

目的 植物-土壤系统的作用机制复杂,揭示城市道路绿地植物群落正向演替的限制因子,筛选配置最优的植物群落类型,为城市道路绿化景观再设计提供数据支撑,也为城市道路绿化带土壤管护提供理论指导。方法 以南京市大气污染程度排名前列的3条城市道路(江北大道、诚信大道和仙林大道)为研究对象,选取典型的植物群落进行实地勘察和土壤采样分析,根据植物的生活型划分群落类别(单层群落、双层群落、3层群落和4层群落),采用灰色关联度分析方法测算不同类型群落的物种多样性与土壤因子的耦合关系。结果 随群落层次结构的增加,城市道路绿地的植物群落物种多样性水平呈现升高趋势。4层群落的土壤含水率普遍较高;土壤有机质、土壤全氮和土壤速效钾的含量随群落层次的增加呈现增大趋势。土壤因子更易影响植物的分布,而对植物种类的影响最小;土壤全钾、土壤容重、土壤有机质、土壤全氮、土壤全磷和土壤pH是植物生长的主要限制因子,平均关联系数均大于0.90,与物种多样性的关联度极强。随群落层次结构的增加,物种多样性与土壤因子的耦合度增大。结论 结构层次丰富的植物群落,其生态系统稳定性强,因此,城市道路绿化景观建设中,在考虑环境条件和交通需求的基础之上,植物群落的构建应首先推荐结构丰富的4层群落。     

植物功能特征与生产力的关系

利用窜外盆栽方法,就8种一年生植物的相对生长率、比叶面积、叶干物质含量、株高、根深和单位叶面积根量等6个功能特征与生物量的关系进行了研究.结果表明实验所采用的8个植物种类在株高、相对生长率、叶干物质含量、比叶面积、根深、单位叶面积根量等功能特征方面表现出较大的差异,因而在生物最生产上也表现出显著差异.相天分析结果表明:植物地上生物量分别与相对生长率、比叶面积、株高和根深等功能特征显著正相关,与叶干物质含量不相关,而与单位叶面积根量负相关.在本实验条件下,相对生长率、比叶面积、株高、根深和单位叶面积根量5个功能特征可被认为是影响人工草地生产力的关键性特征.