不同盐分水平对柽柳扦插苗根系生长及生理特性的影响

柽柳(Tamarix chinensis)作为黄河三角洲湿地的优势种之一,对盐渍化环境具有较好的适应性。根系作为植物直接感受盐分变化的器官,其对盐分条件的响应特征对研究植物生存、湿地恢复、土壤改良等具有重要意义。以一年生柽柳插穗为研究材料,采用水培法,设置6个盐分水平:CK(空白对照)、0.4%、0.8%、1.2%、2.4%、3.6%进行试验,测定柽柳生根率、根寿命、根系生物量等生长指标及根中ATP合成酶和过氧化氢酶(CAT)活性及脱落酸(ABA)含量,研究柽柳根系生长及生理特性对不同盐分水平的响应。结果表明:(1)柽柳适合扦插繁殖的培养溶液含盐量低于0.8%;含盐量超过0.8%后,扦插生根率显著降低,根系寿命减短。(2)柽柳根长生长随含盐量升高呈下降趋势;主根数随含盐量升高先增加,至含盐量超过1.2%后逐渐减少。(3)柽柳可通过调整生物量的分配模式来适应盐环境,低盐时地上部生物量高于地下,高盐时根系生物量比例逐渐增加,但生物量仍低于地上部分。(4)ATP合成酶活性、CAT活性在含盐量低于0.8%时增加;含盐量超过0.8%时,活性降低;脱落酸(ABA)含量随含盐量增加先增加,含盐量超过1.2%时减少。     

不同水分处理对甘蒙柽柳幼苗根系生长特性的影响

以1年生甘蒙柽柳幼苗为对象,采用人工壕沟挖掘法,对柽柳幼苗在不同水分处理条件下(干旱处理、适度灌溉、充分灌溉)根系生态学特征的季节变化进行了研究.结果表明,不同水分处理对柽柳幼苗根系生长影响显著,垂直根扎根深度和生长速率随着灌溉量的减小而增加.地面灌溉量的增加会导致根系分布的浅表化和根系消弱系数的减小,根系生物量与土壤深度呈显著负对数关系.不同水分处理条件下,7-10月的根/冠比平均值分别为0.43、0.60、0.90、1.12,其根、冠间存在典型的异速生长关系.根/冠比随土壤水分的减小而增加,且生长季后期大于初期.     

黄河三角洲柽柳植株周围土壤盐分离子的分布

为探讨柽柳的盐分富集效应及其对不同盐分离子分布的影响,以黄河三角洲盐碱地柽柳为研究对象,分析了离植株不同距离不同土层中的盐分离子组成、含量、离子比及不同离子之间的相关性。研究结果表明:各土层阳离子中Na~+含量最高,其次是Ca~(2+)和Mg~(2+),K~(+)最低,Cl~(-)在阴离子中的含量最高,SO_4~(2-)次之,HCO_3~-最低,而未检测到CO_3~(2-)。在柽柳植株周围,尤其是表层土壤中,离植株越近盐分含量越高,显示出柽柳对盐分的富集效应,其中对不同阳离子的富集程度表现为K~+Na~+Mg~(2+)Ca~(2+),而对阴离子的富集程度表现为HCO_3~-Cl~-SO_4~(2-)。冠层下凋落物中盐分的释放和树干径流可能是导致盐分在柽柳植株周围水平方向上存在差异的主要原因。土壤总可溶性盐含量随着土层的加深而升高。阳离子和阴离子向下迁移程度分别表现为Na~+Mg~(2+)Ca~(2+)K+和Cl~-SO_4~(2-)≈HCO_3~-,因而随土层加深而升高的Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)和Cl~-,显示出底聚特征,而K+、SO_4~(2-)和HCO_3~-含量则随着土层的加深而降低,具有表聚特征。降水淋溶、盐分离子迁移速率的差别和各土层中不同生物量根系对盐分吸收的差异可能是造成盐分在垂直方向上含量变化的主要因素。     

不同灌溉量对绿洲-荒漠过渡带多枝柽柳幼苗根系生长和分布的影响

为了探讨绿洲-荒漠过渡带上受损柽柳群落幼苗适宜生长的土壤水分条件,在塔南策勒绿洲外围设置A（不灌溉）、B（适度灌溉）、C（充分灌溉）3个处理的田间试验,于7～10月份考察了各处理柽柳幼苗粗根（>2 mm）和细根（<2 mm）生物量积累、空间分布等变化特征。结果显示:（1）随着灌溉量的增加,柽柳根系生物量积累不断增加,且在生长季末（10月份）增速最大,同时细根占总根重的比例从20.5%上升到29.8%,显著提高了幼苗吸收养分和水分的能力。（2）干旱胁迫（处理A）下柽柳幼苗根系的下扎深度大,但水平根幅的扩展却有限;适度灌溉（处理B）的生物量较处理A大,但小于处理C;根系扎根深度表现为处理A>处理B>处理C,各指标均处于中间状态;水分条件最好（处理C）时虽然垂直扎根深度小,但水平根幅最大,可以更有效利用浅层土壤资源。（3）柽柳幼苗大量根系集中在0～40 cm的土壤表层,而且水分条件越好,这种集中趋势越明显;根系生物量随土壤深度的增加呈递减变化,细根的根长密度也有相似变化,但细根的比根长变化规律不明显,这可能与各层土壤微观环境的变化有关。研究表明,灌溉对柽柳幼苗根系的生长和分布有显著影响,充分灌溉下柽柳幼苗根系生物量积累最多且空间分布最大,该灌溉量有利于柽柳幼苗根系的正常生长和合理分布。     

土壤湿度对香樟幼苗根系生长和构型的影响

以1年生香樟(Cinnamomum camphora)幼苗为试材,设置对照组(CK)、中度干旱处理(M)、重度干旱处理(S)三个处理,比较不同土壤湿度下香樟幼苗不同时期地上部分生长和根系构型,探究香樟幼苗根系对不同土壤湿度的适应性及其耐旱机制。结果表明,中度和重度干旱处理组的香樟根系及地上部分干物质积累、根系长度、根系表面积、根系直径和根尖数均显著小于对照组(P<0.05)。同时干旱显著增加香樟幼苗的根系拓扑指数,降低香樟根的分形维数和平均分枝角度(P<0.05)。可见土壤湿度程度及处理时间显著影响香樟根系的生长及在土壤中的布局。较低土壤湿度可显著抑制根长的延长、根表面积扩大和根的增殖,且随着土壤湿度的继续降低以及处理时间延长,香樟幼苗根系的生长受到水分亏缺的抑制作用加重,根系建成成本增高的同时,根系分枝的复杂性降低,根系必须通过朝着更陡、更深的方向生长伸长来提高水分吸收效率。建议在园林绿化工程养护过程中制定科学的水分管理策略,以满足香樟生长过程中对土壤水分的需要。     

黄河三角洲滨海滩涂不同密度柽柳林的根系形态及生长特征

为探讨黄河三角洲滨海滩涂不同密度柽柳根系形态及生长特征,以山东省滨州港附近滨海滩涂的低密度（1100株/hm²）、中密度（4100株/hm²）和高密度（7100株/hm²）柽柳林为研究对象,采用全挖法对不同密度柽柳根系进行挖掘,测定分析柽柳地上生物量、根系生物量、空间分布特征、拓扑结构和连接长度等指标。结果表明：（1）中、高密度下,柽柳对根系生长的投入量更大,以保证对地下资源的吸收利用,根冠比分别为0.59、0.53;而低密度柽柳根冠比为0.44。（2）低、中密度下柽柳根冠生长关系均表现为异速生长,高密度下为等速生长。（3）不同密度柽柳根系生长都以水平分布为主,表现出水平根型特征。中、高密度柽柳根幅及侧根长均小于低密度,低密度柽柳根系水平分布范围最大,可利于增强觅养和固定能力。（4）林分密度与拓扑指数显著相关,低密度柽柳根系拓扑结构趋向于叉状结构（拓扑指数TI=0.62）;中、高密度柽柳拓扑结构趋向于鱼尾形分支（TI=0.86;TI=0.81）。（5）不同密度柽柳根系外部连接长度显著大于内部连接长度,呈现滨海滩涂柽柳根系向外扩张的生长策略。滨海滩涂不同密度柽柳根冠异速生长关系、根系形态及生长特征既有差异性又有相似性,表现出不同的密度适应特征。不同密度柽柳根系均以地表分布、向外扩张为主。低密度柽柳主要通过增加分支,扩大根系生长空间;中、高密度柽柳减少分支,加强对内部资源的利用,以降低与邻株间的竞争。柽柳密度与土壤含水量、电导率、扎根深度、侧根长、拓扑指数显著相关。     

黄河三角洲柽柳防护林伴生草本植物对盐渍土质量的影响

选取黄河三角洲滨海滩涂大致相同密度柽柳林下伴生草本植物群落土壤为对象, 测定分析了其pH、电导率、盐分、养分含量、草本植物群落α、β多样性指数等指标, 采用模糊隶属函数法定量评价了不同草本植物群落对盐渍土的改良效果, 解析了不同因子在滨海盐渍土改良中的作用和贡献。结果表明：黄河三角洲滨海柽柳防护林下引入不同草本植物群落对降低土壤盐分、缓解土壤碱化、提升土壤养分含量均有一定的帮助, 并且不同草本植物群落对盐渍土的改良效果存在明显差异(P < 0.05)。以芦苇为优势种的草本植物群落在抑盐培肥、防止碱化等方面效果最佳。植物群落多样性指数分析表明物种丰富度、多样性指数对土壤改良效果有较大影响。土壤化学性质分析表明不同草本植物群落对盐渍土改良呈现出不同的生态功能：在降低土壤盐分、提升有效氮方面, 以灰绿藜作为优势种的草本植物群落效果最好;在提升土壤全磷养分方面, 芦苇群落效果最好;在提升土壤全钾、有效磷、速效钾方面, 以盐地碱蓬为优势种的草本植物群落效果最好。在黄河三角洲海岸带柽柳防护林构建过程中, 以芦苇作为优势种的草本植物群落(搭配碱蓬、灰绿藜、鹅绒藤、盐地碱蓬、狗尾草)建议被优先选取。     

黄河三角洲莱州湾柽柳低效次生林质效等级评价

以黄河三角洲莱州湾柽柳次生灌木生态林为对象,选取林分生长和土壤理化性状等24项指标,采用综合因子法研究柽柳林低效的主要影响因子和低效林划分的主要参数.结果表明: 柽柳树木生长指标与反映土壤质量状况的主要指标相关性不明显,仅依据树木的生长状况不能反映柽柳林的低效程度,需采用树木生长和土壤改良指标来综合判断.土壤含盐量、林龄、土壤含水量、单株地上茎和叶生物量及地径是反映低效柽柳林分质效高低的主要指示因子,其次为土壤容重、孔隙度及土壤养分特征.莱州湾柽柳低效林可划分为生长潜力型、轻度低质型、中度低效型、中度低质低效型和重度低质低效型5大类型.依据聚类分析的类平均值探讨了其林分特征、低效原因及经营改造方法.     

黄河三角洲莱州湾柽柳低效次生林质效等级评价

以黄河三角洲莱州湾柽柳次生灌木生态林为对象,选取林分生长和土壤理化性状等24项指标,采用综合因子法研究柽柳林低效的主要影响因子和低效林划分的主要参数.结果表明:柽柳树木生长指标与反映土壤质量状况的主要指标相关性不明显,仅依据树木的生长状况不能反映柽柳林的低效程度,需采用树木生长和土壤改良指标来综合判断.土壤含盐量、林龄、土壤含水量、单株地上茎和叶生物量及地径是反映低效柽柳林分质效高低的主要指示因子,其次为土壤容重、孔隙度及土壤养分特征.莱州湾柽柳低效林可划分为生长潜力型、轻度低质型、中度低效型、中度低质低效型和重度低质低效型5大类型.依据聚类分析的类平均值探讨了其林分特征、低效原因及经营改造方法.     

克里雅河尾闾不同地下水埋深对多枝柽柳幼苗根系形态和生物量分配的影响

柽柳(Tamarix sp.)是我国西北干旱半干旱地区防风固沙的优势树种。柽柳幼苗成功定居并生长发育为成熟个体需要适应各种逆境条件,这一过程是决定柽柳种群实现天然更新的关键。以塔克拉玛干沙漠腹地达理雅博依绿洲的多枝柽柳(Tamarix ramosissima Ledeb.)幼苗为研究对象,采集其根系和土壤样品,分析了不同地下水埋深条件下(1.8 m和3.0 m)不同基径范围多枝柽柳幼苗根深、根干重、比根长、根表面积、比根面积、侧根数目、根冠比、地上/下生物量分配、根系生物量垂直分布特征,明确其对干旱环境的响应。结果表明:随着基径增大,多枝柽柳幼苗扎根深度加深,根干重和根表面积增加,比根长和比根面积则逐渐降低,根系趋于发达。随着土壤深度的加深多枝柽柳幼苗根系生物量逐渐减少,根系生物量主要集中在0-40 cm的土壤层,占总生物量的68.42%。在地下水埋深1.8 m的样地,多枝柽柳幼苗根系深度变化范围是83.5-173.5 cm,根干重和根表面积较大,随着基径的增大地上生物量分配增大,根冠比为0.95,侧根数目、总根长、侧根平均直径大于地下水埋深3.0 m样地的;而在地下水埋深3.0 m的样地,多枝柽柳幼苗根系深度变化范围是42-192 cm,比根长和比根面积较大,随着基径的增大地下生物量分配增大,根冠比为0.35,侧根的平均根长大于地下水埋深1.8 m样地的。塔克拉玛干沙漠达理雅博依绿洲多枝柽柳幼苗的根系形态受到地下水埋深的影响,体现了其对干旱环境的适应性。     

黄河口湿地柽柳灌丛土壤盐渍化特征

为探究黄河三角洲湿地柽柳灌丛下土壤的盐渍化特征,在黄河三角洲国家级自然保护区(37°35''-12''N,118°33''-119°20''E)黄河入海口附近,根据长势基本一致的原则分别在碱蓬群落、柽柳群落和芦苇群落各选3株柽柳,采集柽柳灌丛下土壤样品,分析土壤盐分和盐碱化参数的空间分布以及距基茎不同距离处研究对象(土壤总盐(TS)、电导率(EC)、pH、交换性钠百分率(ESP))和环境因子(Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、HCO₃^-、SO^2-₄)之间的关系。结果表明：(1)研究区土壤为弱碱化盐土,离子含量由高到低依次为Cl^->Na⁺>SO^2-₄ >Ca²⁺>Mg²⁺>HCO^-₃>K⁺。除pH在土壤表层数值最低外,表层土壤TS、EC、ESP和盐分离子大于深层土壤,显示表聚性。(2)土壤盐分和盐碱化参数空间分布总体为：在柽柳基茎周围形成\"盐谷\"、\"碱谷\"效应, Na⁺、Mg²⁺、Cl^-表现为\"盐谷\",K⁺ 、SO^2-₄ 、Ca²⁺ 表现为\"盐岛\"。(3)在整个土壤剖面中,与TS、EC相关性最强的阴阳离子为Mg²⁺、Cl^-,从灌丛中心到灌丛间裸地Ca²⁺、SO^2-₄与TS、EC的相关性逐渐减弱,Mg²⁺、Cl^-与TS、EC的相关性逐渐增强。Ca²⁺和SO^2-₄与pH表现为较强的负相关性;与ESP相关性最强的阴离子为HCO^-₃,与之相关性最强的阳离子为Na⁺和K⁺,并且Na⁺和K⁺与ESP的相关性表现出从灌丛中心向外逐渐增强。(4)土壤盐渍化主要受控于Na⁺,从灌丛下到灌丛间裸地Cl^-对盐渍化程度的影响逐渐增加,SO^2-₄的影响逐渐降低。     

黄河三角洲莱州湾湿地柽柳种群分布特征及其影响因素

为探明黄河三角洲莱州湾柽柳(Tamarix chinensis Lour)灌丛环境因子的基本特征及其对柽柳灌丛空间分布类型的影响,采用样地与样方相结合的测定方法,对柽柳灌丛样地距海远近、地下水水位、土壤盐碱含量、土壤容重和孔隙度等基本物理参数以及土壤有机质、速效氮、磷养分等13个环境因子参数进行相关性和主成分分析。结果表明:莱州湾柽柳种群空间分布表现为聚集型分布,林分密度与距海距离和地下水水位呈极显著正相关,与土壤含水量呈极显著负相关;土壤含盐量与土壤含水量呈极显著正相关,与地下水水位和土壤孔隙度呈极显著负相关;土壤含水量与地下水位呈极显著负相关。莱州湾柽柳灌丛13个环境因子的变异系数在0.060—1.296之间,土壤K+含量、土壤含盐量和林分密度变化幅度较大;其次为土壤有机质和有效磷,地下水水位的空间变异性高于至海距离,而土壤p H值、土壤容重和总孔隙度等基本物理性状变化幅度较小。土壤盐碱含量分别为0.47%和p H为8.48,呈重盐土和偏碱性特征。主成分分析表明,土壤盐碱含量是影响黄河三角洲莱州湾湿地柽柳灌丛分布的主导因素,其次是距海距离,土壤速效磷和地下水位次之。     

金塔绿洲不同林龄多枝柽柳根系分叉数与分支角度的关系

根系构型影响根系空间分布和营养吸收效率,反映了植物适应环境胁迫的生存策略。采用标准化主轴估计（Standardized major axis estimation,SMA）的方法,分析了甘肃金塔北海子国家湿地公园3年生和6年生多枝柽柳（Tamarix ramosissima）根系分叉数与分支角度的异速生长关系。结果表明：随着林龄的增长,湿地群落盖度、高度逐渐增加,多枝柽柳种群的盖度、密度、高度和地上生物量以及根系深度、分叉数、比根长、比表面积、各级根系直径随之增加,根系分支角度和根冠比逐渐减小;多枝柽柳根系分叉数与分支角度回归方程的标准主轴斜率逐渐增大（P<0.05）,随着林龄的增长,多枝柽柳根系分叉数的增加速度逐渐大于根系分支角度的生长速度,二者在林龄间呈现出差异化的异速生长关系。随着林龄的增长,多枝柽柳根系构型模式由\"扩散型\"转变为\"紧缩型\",体现了种群应对生境胁迫和竞争的生态适应机制。     

蒸发条件下潜水埋深对土壤-柽柳水盐分布的影响

盐水矿化度下模拟设置4个潜水埋深(0.9、1.2、1.5、1.8 m),分析不同土层的土壤相对含水量(RWC)、含盐量(S_C)和土壤溶液绝对浓度(C_S)等水盐参数,及柽柳叶片和新生枝条的含水量及Na~+含量,探讨盐水矿化度下土壤-柽柳水盐参数对潜水埋深的响应规律。结果表明:各土层RWC与潜水埋深呈负相关,0.9 m潜水埋深下各土层的RWC均最高,且各土层RWC随土层深度的增加呈先降低后增加的趋势,其它潜水埋深下各土层RWC均逐渐增加,1.2 m是地下水所能上升且保持柽柳柱体土壤表层湿润的最高高度。各土层S_C和C_S与潜水埋深呈抛物线型,均表现为先增加后降低,潜水埋深1.2 m时,各土层S_C均最高。随土层深度的增加,各潜水埋深下S_C先降低后增加,而C_S呈现减少趋势;潜水埋深越高,土层间C_S变化幅度越激烈。潜水埋深对柽柳叶片和新生枝条的含水量无显著影响(P0.05),而随潜水埋深的增加,柽柳叶片Na~+含量逐渐增加,新生枝条Na~+含量则先增加后降低。从整个柽柳土柱看,随潜水埋深的增加,整个土壤剖面的RWC均值逐渐降低,而S_C和C_S均值先增加后降低,潜水埋深1.2 m是盐分变化的分界点,建议栽植柽柳的潜水埋深大于1.2 m。     

一株嗜盐嗜碱菌属促生菌的分离及功能鉴定

【背景】土壤盐碱化是一个全球性问题,耐盐植物根际存在大量未被开发的功能微生物,例如植物根际促生菌(plant growth-promoting rhizobacteria, PGPR)。这些微生物能够通过自身的促生功能帮助植物抵抗盐碱胁迫并促进植物生长。【目的】筛选出具有耐盐碱作用的PGPR,研究其促生功能,为研发盐碱地专用功能性微生物肥料提供候选菌株。【方法】从新疆维吾尔自治区喀什地区野生柽柳根际土壤中筛选出一株耐盐碱细菌Bachu49;通过形态学、生理生化特性和16S rRNA基因测序技术对其进行分类鉴定;利用多种功能鉴定培养基测定菌株Bachu49的解钾、固氮、解磷、吲哚乙酸合成、1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-aminocyclopropane-1-carboxylate, ACC)脱氨酶和铁载体合成等促生能力;采用二分格培养皿验证菌株Bachu49产生挥发性酸性物质的能力;最后分别通过平皿和盆栽试验测定菌株对拟南芥和玉米幼苗生长的影响。【结果】从供试土壤样品中筛选分离到一株耐盐碱菌株Bachu49,经16S rRNA基因序列比对分析鉴定为嗜盐嗜碱菌属(Alkalibacterium);菌株Bachu49拥有固氮、解有机磷和分泌吲哚乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)等促生能力,可在盐浓度0−160 g/L、pH 7.0−11.0的条件下生长,该菌还具有一定的降碱能力。在pH 8.0、9.0和10.0的条件下,降碱率分别为9.75%、15.56%和20.60%。促生试验结果表明菌株Bachu49可以显著促进拟南芥、玉米在盐碱胁迫条件下的生长。其中,在pH 8.0、2 mmol/L NaHCO₃的盐碱胁迫条件下,接种了菌株Bachu49后拟南芥的根长、侧根数目、鲜重和叶片数分别增加了239.86%、1 952.83%、389.71%和91.23%;在15 g/kg的盐胁迫条件下,玉米的地下鲜重增加了10.14%,而在30 g/kg的盐碱胁迫条件下,玉米的地上鲜重、茎粗和株高分别增加了42.04%、23.14%和40.91%。【结论】Alkalibacterium sp. Bachu49具有优良的耐盐碱与促生能力,能够显著促进植物在盐碱胁迫下的生长,这为今后在研发盐碱地专用功能型微生物肥料方面提供了菌种资源和理论基础。     

柽柳组培苗抗氧化酶及渗透调节物质对NaCl胁迫的响应

以柽柳种子为材料,利用组培方法建立其无菌离体培养体系而获得组培苗。向培养基(MS+1.0 mg/L6-BA+0.1mg/L NAA)中添加不同浓度NaCl(0、50、80、100、120、150和200mmol/L)建立胁迫条件,测定各浓度NaCl胁迫下柽柳组培苗抗氧化酶活性、渗透调节物质含量、质膜透性及超氧阴离子(O-·2)生成速率等的变化,探讨柽柳组培苗应对NaCl胁迫的生理机制。结果显示:(1)随着NaCl胁迫浓度的增加,柽柳组培苗超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性表现出先增加后降低的趋势,并均在100mmol/L NaCl的胁迫下达到最大值,而抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性则表现出逐渐下降的趋势;(2)随着NaCl胁迫浓度的增加,组培苗体内有机渗透调节物质游离脯氨酸(Pro)、可溶性蛋白(Pr)和可溶性糖的含量逐渐升高且显著高于同期对照,在200mmol/L浓度下分别比对照显著增加53.77%、47.38%和67.65%;(3)组培苗过氧化氢(H2O2)、超氧阴离子(O-·2)生成速率、丙二醛(MDA)含量以及细胞质膜透性也随着NaCl胁迫浓度的增加均表现出逐渐增加的趋势且显著高于同期对照,在200mmol/L浓度下分别比对照显著增加36.42%、58.71%、82.60%和42.54%。研究表明,柽柳组培苗抗氧化酶系统在低浓度NaCl(≤100mmol/L)胁迫下表现出良好的活性氧清除活性,而其体内渗透调节物质在各浓度胁迫下均发挥着积极的调节作用,从而使柽柳表现出较强的耐盐性。