Effects of waterlogging and increased soil nutrients on growth and reproduction of Polygonum hydropiper in the hydro-fluctuation belt of the Three Gorges Reservoir Region

水淹和土壤养分是影响三峡库区消落带植物生长的主要环境因子。消落带不同高程的植物长期经历不同的淹水强度和土壤养分条件。该研究假设同一物种来自于消落带不同高程的植株可能产生性状分化, 从而对根部淹水和土壤养分变化具有不同的生长和繁殖响应策略。为了验证以上假设, 选取在三峡库区消落带高低高程均广泛分布的物种水蓼(Polygonum hydropiper)为研究对象, 采集自然种群的种子。在温室同质园条件下, 研究了根部水淹和土壤养分提升对高低高程水蓼植株生长和繁殖特性的影响。研究结果表明根部水淹显著或趋于显著降低了水蓼植株功能叶的叶长、叶宽、总分枝数、叶生物量、花生物量和总生物量; 低养分处理显著或趋于显著降低了水蓼植株的总节数、总分枝数、根生物量、花生物量和总生物量, 表明根部水淹和低土壤养分对水蓼的生长和繁殖能力具有抑制作用。同时, 根部水淹和土壤养分的交互作用显著影响植株的根生物量, 表明根部水淹条件下高土壤养分更有利于植株根生物量的积累。高高程植株的根生物量和叶生物量显著或趋于显著高于低高程植株, 而低高程植株的始花时间早于高高程植株, 且繁殖分配也显著高于高高程植株, 表明高低高程水蓼植株对资源的分配策略不同。该研究结果表明水蓼的生长和繁殖特性受根部水淹和土壤养分共同限制, 但对根部水淹条件下高土壤养分生境具有较好的适应性; 同时, 低高程植株可以通过调整其生长和繁殖特性以提高对所处生境胁迫的适应性。     

水蓼对水淹胁迫的耐受能力和形态学响应

水蓼(Polygonum hydropiper)是一种分布于三峡地区消落带的常见分布种之一,通过模拟4～5月的水淹节律,测定了水蓼对水淹的适应能力和形态学的响应机理.结果表明,在所有的水淹时间胁迫处理下,水蓼均能保持100%的存活率,并能正常开花结果.该植物主要是通过叶片形态的变化和不定根的形成来适应水环境的变化.水淹初期阶段植株叶片的长与宽及叶片的平均面积有显著下降,但随着植株不定根的不断形成与生长,植株叶片的形态可恢复到正常状态.水淹对植株的株高、分枝数、分枝长、节间距都没有显著影响,表明植株形态整体不会受到水淹的影响.而植物根、茎、叶的生物量虽在不同处理之间有所变化,但是都没有达到显著水平,不定根的生物量差异在各处理之间显著.说明水蓼在形态学上对水淹有着适应机制且具有较强耐水淹能力.结合三峡库区消落带未来水位变化的情况,认为水蓼将能适应三峡水库消落带生态环境变化而生存在消落带,并可用于三峡水库退化消落带的生态治理.     

三峡库区岸生植物秋华柳对水淹的光合和生长响应

为阐明三峡库区岸生植物秋华柳(Salix variegata)对水淹的耐受机制,模拟三峡库区消落带水淹发生的情况,研究了在不同水淹时间和水淹深度处理下秋华柳的光合和生长特性。实验设置了对照(不进行水淹,常规供水管理)、水淹根部(植株置于水中,植株地下部分被淹没)、水下0.5 m(植株置于水中,植株顶部在水面下0.5 m)和水下2 m(植株置于水中,植株顶部在水面下2 m)4个不同的水淹深度和0、10、20、40、60和90 d 6个不同的水淹时间处理,并测定了在不同水淹时间和水淹深度处理下秋华柳的光合作用、叶绿素荧光和生长。研究结果发现:随着水淹时间的延长,对照和水淹根部植株都具有高的净光合速率、表观量子效率和羧化效率。水淹40 d后,相同水淹深度处理秋华柳植株的净光合速率显著高于耐水湿环境的垂柳(Salix babylonica)(p<0.05)。水淹90 d后,全淹处理植株的光合能力较对照有显著的下降(p<0.05),对照、水下0.5 m和水下2 m植株的净光合速率分别为13.2、10.1和8.05 μmol·m^-2·s^-1,同时全淹植株PSII的最大光化学效率也有一定程度的下降,显著低于对照和水淹根部处理的植株(p<0.05)。水淹40、60和90 d后,全淹植株的胞间CO₂浓度都高于对照和水淹根部植株。随着水淹时间的增加,水淹根部植株不定根数量不断增加,而全淹植株只有极少量的不定根产生。水淹根部植株的主茎长的增量、分枝数的增量、主茎新生叶片数、根生物量的积累和总生物量的积累都高于全淹植株,全淹植株在水淹过程中,其主茎长、分枝数、主茎新叶数、根生物量和总生物量都有增加,同时其凋落叶片较多。水淹90 d后,秋华柳植株的存活率为100%。研究结果表明,秋华柳在经过较长时间的水淹后,表现出较强的光合和生长适应性,可以考虑将秋华柳列为三峡库区消落带植被构建的物种之一。     

淹水对三峡库区消落带香附子生长及光合特性的影响

为了阐明三峡库区消落带水位变化对香附子实生幼苗的影响,本研究模拟三峡库区消落带水淹环境,设置对照(CK)、根淹(T1)、半淹(T2)、全淹(T3)4个处理组,揭示香附子对库区消落带水位变化引起的不同水淹环境的光合生理响应机制。结果表明:经过45d的水淹后,所有处理香附子植株的基径、茎高和非光化学淬灭都有所增加,说明香附子植株对不同水淹环境都做出了积极的响应;植株叶长、叶宽及地上生物量在不同水淹环境中有不同的响应,与对照相比,半淹处理植株叶长、叶宽及地上生物量有所增加,而根淹、全淹处理植株叶长、叶宽及地上生物量有所下降;随着水淹时间的增加,所有水淹处理植株叶片比叶面积、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、最大光化学效率、电子传递速率以及光化学淬灭都显著低于对照,根淹和半淹植株虽有下降,但仍能保持较高的水平,而全淹植株则下降明显。研究表明,香附子能很好地适应水淹环境(尤其是部分水淹环境),未来可以应用于三峡库区消落带的植被重建,特别是针对长期遭受水位涨落的低海拔区域(145～160m),同时,香附子响应水淹的特性也为未来三峡库区消落带耐淹植物的筛选提供了依据。     

三峡库区消落带水位变化对落羽杉C、N、P生态化学计量特征的影响

为了解落羽杉C、N、P生态化学计量特征对三峡库区消落带水位变化的响应,2016年9月测定重庆市忠县汝溪河消落带植被修复示范基地内种植于海拔165 m(重度水淹组)、170 m(中度水淹组)、175 m(对照组)的落羽杉根、枝条、叶片中碳(C)、氮(N)、磷(P)元素含量以及植株生长指标,分析水位变化对其生长和C、N、P生态化学计量特征的影响。结果表明:(1)三峡库区消落带落羽杉通过降低生长速率来适应水位变化,植株整体生长状态良好;(2)落羽杉各器官C含量分配比较均衡,N集中在叶片中,P主要贮存在根中,未见严重缺素现象;(3)重度水淹组植株叶片C含量受到水位变化显著提高;水位变化显著降低了中度水淹组植株根P含量却显著提高了其叶片P含量,导致中度水淹组植株叶片C∶P和N∶P显著降低,根C∶P显著升高。研究结果表明,三峡库区消落带落羽杉能保持器官之间合理的元素分配来保障其生长所需,表现出对三峡库区消落带水位变化的良好适应性。     

三峡水库泄水期消落带土壤微生物活性

以三峡库区香溪河消落带土壤为对象,研究泄水期(5-8月)消落带不同海拔土壤理化性质及微生物活性,旨在揭示三峡库区消落带土壤质量变化趋势.结果表明:随着海拔降低、淹水强度增强,消落带土壤含水量增加,pH值上升,土壤微生物生物量和微生物熵逐渐降低,土壤代谢熵显著增加,干湿交替区165 m以下土壤代谢熵显著高于未淹没区175 ～185 m.表明香溪河消落带低海拔土壤受江水淹没胁迫,pH值趋于碱性,土壤环境质量降低,不适宜微生物的生长.消落带各海拔土壤SOC、TN和C/N无显著差异;但干湿交替区土壤SOC、TN和C/N的变异系数降低,表明干湿交替是影响库区消落带土壤碳、氮分布的重要因子.相关分析显示,土壤C/N与SOC呈极显著正相关,说明香溪河消落带C/N的变化主要由SOC决定.     

水位变化对三峡库区消落带落羽杉营养特征的影响

三峡大坝建成蓄水后,其独特的水位调度节律对水库消落带植物的生境造成巨大干扰。为了解落羽杉在消落带特殊生境下的生理生态过程,探究其水淹耐受机制,在三峡库区消落带植被修复忠县示范基地建立3 a后,对试验样地内种植于消落带海拔175—165 m范围的落羽杉进行叶片、根系样品采集,并调查其生长情况,测定分析落羽杉营养元素含量及其与植株生长和土壤养分间的关系。结果表明:(1)水位变化对适生树种落羽杉营养元素吸收造成了明显影响。随着淹水深度和淹水时间的延长,落羽杉根系能量代谢受阻,根系功能紊乱,营养元素吸收与运输受到抑制,落羽杉N、P、K、Ca、Zn吸收减少;水淹导致土壤中Fe~(2+)、Mn~(2+)含量升高,落羽杉Fe、Mn吸收增加。(2)相关性分析表明,落羽杉株高与N、K、Mg含量呈极显著正相关关系,与P含量呈显著正相关关系,而与Fe、Cu含量呈极显著负相关关系,与Mn含量呈显著负相关关系;落羽杉冠幅与植株N、P、K、Mg含量呈极显著正相关关系,而与Fe、Cu含量呈极显著负相关关系;落羽杉营养元素含量与土壤元素含量无显著相关性。(3)消落带不同海拔落羽杉营养元素的积累量均不低于植物正常生长水平,未见严重的缺素状况。研究结果表明,落羽杉对三峡库区消落带水位变化具有很好的适应能力,能够对水位变化做出积极的响应,平衡各元素的积累量,维持植株正常生长。     

长期水淹条件下香根草(Vetiveria zizanioides)、菖蒲(Acorus calamus)和空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)的存活及生长响应

人工构建三峡库区消落区植被是控制消落区水土流失、保护消落区生态环境的重要措施,选择能够耐受长时间完全水淹的植物物种是该措施实施的关键.为了验证香根草、菖蒲、空心莲子草能否用于消落区植被的构建,实验模拟消落区的长期完全水淹条件,设置30d、60d、90d、120d、150d和180d等6个完全水淹时间水平,研究了3种植物在完全水淹条件下生长、生物量积累及存活状况.结果发现:(1)3种植物在经受长时间的完全水淹后有较高的存活率,180d全淹处理后,香根草、菖蒲和空心莲子草的存活率分别为87.5%、100%和50%.(2)这3种植物有不同的水下生长能力.全淹条件下,香根草生长缓慢,几乎没有产生新的叶片,总叶长也没有显著变化;菖蒲能够持续产生较对照植株更为细长的叶片,空心莲子草只在水淹初期(30d内)能够快速伸长地上部分的枝条,并迅速产生新叶片,但随水淹时间的延长,总枝条长及总叶片数没有再显著增加.(3)与对照植株相比,全淹处理抑制了3种植物总生物量的增加,但对3种植物的地上、地下部分生物量抑制程度不同.全淹条件下,香根草的地上部分和地下部分生物量与水淹0d水平(水淹处理开始前一天,下同)相比无显著变化,根冠比高于对照植株;菖蒲的地上部分生物量随水淹时间延长而降低,但却高于对照植株,地下部分生物量始终低于水淹0d水平,根冠比低于对照植株;空心莲子草的地上部分生物量与水淹0d水平相比无显著差异,但地下部分生物量与水淹0d水平相比大幅降低,根冠比低于对照植株.结果表明,这3种植物都有很强的水淹耐受能力,可应用于三峡库区消落区植被的构建.同时,发现植物对长期完全水淹的耐受能力很大程度上与植株在水下的生长情况及植株的营养储备水平相关,剧烈的水下生长会消耗大量的营养储备,进而造成植株存活率降低.植株在全淹条件下有限的生长能力及丰富的营养储备可能是耐淹物种的重要特征.     

淹水对三峡库区消落带香附子生理特性的影响

为了阐明香附子对三峡库区消落带水淹的耐淹机理,该研究模拟三峡库区消落带夏季汛期水淹环境,设置常规水分管理(CK)、根部水淹(T1)、半淹(T2)以及全淹(T3)4个不同处理组,研究香附子对不同淹水环境的生理响应机制。结果显示:(1)经过45d的水淹处理,所有水淹处理香附子叶片叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素以及总叶绿素的含量均显著下降,但叶绿素a/b值仍维持在CK水平;(2)淹水并没有增加T1和T3处理植株可溶性蛋白、脯氨酸和可溶性糖含量,但显著增加了T2植株叶片脯氨酸和可溶性糖的含量;(3)随着水淹时间的延长,各水淹处理植株叶片丙二醛含量逐渐升高,且自水淹15d后均与CK植株差异显著;(4)所有水淹处理香附子植株SOD、CAT和APX等抗氧化酶活性均有所增加,但随着水淹时间的继续延长,T3植株叶片SOD和CAT活性逐渐下降。(5)经过45d的水淹处理,各水淹处理植株淀粉含量在叶和根中均显著增加。研究表明,虽然淹水对香附子产生了一定的伤害,但香附子能够通过调节体内各种保护酶活性和渗透调节物质含量来增加对水淹的抵御能力,而且根部高浓度淀粉含量也为香附子耐受水淹胁迫提供了稳定的能量供应。     

三峡水库消落带植被高程梯度分异及其对生境胁迫的响应

三峡水库蓄水运行形成的极端生境胁迫深刻改变了消落带植被结构和功能。在消落带横向断面高程梯度上,植被生境具有典型的空间异质性。选取三峡水库典型自然恢复消落带,通过野外调查和室内分析,揭示了消落带自然演替植被的群落构成、物种多样性和生物量随高程梯度的分异特征,系统分析了极端淹水、侵蚀-沉积、土壤环境等生境胁迫类型对消落带植被高程梯度分异的影响。结果表明：①研究消落带适生植被以草本为主,共有15科25种23属,其中禾本科种类较多,但单属单种、单优群落现象明显;一年生和多年生草本分别占52%和48%,且一年生草本多在消落带上部定居,多年生草本主要在消落带下部聚集。②物种多样性指数与高程呈正相关趋势,在145-150m范围内较低,在160-170m范围内较高。③植被生物量为199.68-1211.2g/m²,总体呈现随高程增加而显著增加的趋势;受多种生境因子的复合胁迫影响,生物量随高程存在局部波动。④水库水位变动形成淹水时长、出露时令、淹水强度等是影响消落带植被生物量高程梯度分异的主导因子;侵蚀/沉积过程改变土层厚度、根层土壤持水能力和肥力条件,对植被生长产生重要影响;土壤水分和氮是植被生长的限制性因子。因此,优势生境适宜性物种选育、土壤基质保育和植被格局功能优化是三峡水库消落带植被恢复和生态功能重建的重要任务。     

不同高程短尖苔草对水位变化的生长及繁殖响应

在淡水湿地生态系统中,水位通常是制约植被生长和繁殖动态的关键因素,进而对物种组成、群落演替和植被分布格局产生决定性影响。无性繁殖是洞庭湖湿地克隆植物适应环境胁迫的重要策略之一,以洞庭湖湿地典型克隆植物-短尖苔草(Carex brevicuspis C.B.Clarke)为对象,研究了不同分布高程(23.7 m和25.8 m)的植物对水位变化(0 cm,-15 cm,-30 cm)的生长和繁殖特征响应。结果表明:水位变化对不同分布高程分布短尖苔草的生长和克隆繁殖特征均产生显著影响(P0.05)。对高程区的短尖苔草而言,克隆繁殖特征如分株数、分株总生物量、芽数和芽生物量随水位的降低而增加,而对生长特征(株高及总生物量)无显著影响(P0.05),表明适当干旱有利于高程区苔草的克隆繁殖。对于低程区分布短尖苔草而言,水位变化对其生长特征有显著影响(P0.05),如株高和总生物量随着水位的降低而增加;分株数和总芽生物量等克隆繁殖特征则随水位的降低而减少,而水位对低程区短尖苔草的分株总生物量和总芽数影响不显著(P0.05)。因此,短尖苔草的克隆繁殖特征除受到水位的影响外,还受其分布高程的影响。可见,同一种短尖苔草因长期适应于不同生境而对相同的环境胁迫表现出了不同的生长繁殖策略,     

Mechanisms for the increase in phosphorus uptake of waterlogged plants: soil phosphorus availability, root morphology and uptake kinetics

Waterlogging frequently reduces plant biomass allocation to roots. This response may result in a variety of alterations in mineral nutrition, which range from a proportional lowering of whole-plant nutrient concentration as a result of unchanged uptake per unit of root biomass, to a maintenance of nutrient concentration by means of an increase in uptake per unit of root biomass. The first objective of this paper was to test these two alternative hypothetical responses. In a pot experiment, we evaluated how plant P concentration of Paspalum dilatatum, (a waterlogging-tolerant grass from the Flooding Pampa, Argentina) was affected by waterlogging and P supply and how this related to changes in root-shoot ratio. Under both soil P levels waterlogging reduced root-shoot ratios, but did not reduce P concentration. Thus, uptake of P per unit of root biomass increased under waterlogging. Our second objective was to test three non-exclusive hypotheses about potential mechanisms for this increase in P uptake. We hypothesized that the greater P uptake per unit of root biomass was a consequence of: (1) an increase in soil P availability induced by waterlogging; (2) a change in root morphology, and/or (3) an increase in the intrinsic uptake capacity of each unit of root biomass. To test these hypotheses we evaluated (1) changes in P availability induced by waterlogging; (2) specific root length of waterlogged and control plants, and (3) P uptake kinetics in excised roots from waterlogged and control plants. The results supported the three hypotheses. Soil P avail-ability was higher during waterlogging periods, roots of waterlogged plants showed a morphology more favorable to nutrient uptake (finer roots) and these roots showed a higher physiological capacity to absorb P. The results suggest that both soil and plant mechanisms contributed to compensate, in terms of P nutrition, for the reduction in allocation to root growth. The rapid transformation of the P uptake system is likely an advantage for plants inhabiting frequently flooded environments with low P fertility, like the Flooding Pampa. This advantage would be one of the reasons for the increased relative abundance of P. dilatatum in the community after waterlogging periods. Received: 15 February 1997 / Accepted: 20 May 1997     

落叶松人工林土壤对红皮云杉和青海云杉幼苗生长的影响

落叶松人工林除地力衰退问题外,林内天然更新也较差,其健康发展和可持续经营面临挑战.以红皮云杉和青海云杉2种耐荫针叶树种为对象进行温室灭菌盆栽试验,研究除树种生物学特性外,2种云杉属植物幼苗生长对落叶松人工林土壤灭菌处理的响应,为落叶松人工林改造、更新和复层林培育提供科学依据.结果表明: 土壤灭菌对红皮云杉和青海云杉幼苗的生物量均没有显著影响,且无论是在未灭菌土壤中还是在灭菌土壤中,红皮云杉幼苗的生物量(分别为75.6和72.2 mg)均显著高于青海云杉(分别为55.6和60.0 mg).红皮云杉的1级根直径、皮层厚度、维管束直径和维根比均不受土壤灭菌的影响,而青海云杉除皮层厚度在灭菌后没有显著变化外,其1级根直径、维管束直径和维根比在灭菌土壤(分别为331.30 μm、143.23 μm和43.3%)显著高于未灭菌土壤(276.50 μm、99.35 μm和36.0%),在灭菌土壤中表现出更积极的响应.这表明在落叶松林地内红皮云杉有更好的适应能力.由于在微生物群落功能中占主导地位的外生菌根对病原菌的拮抗作用,2种云杉属植物幼苗均可逃逸落叶松林地积累的土壤病原菌并正常生长,红皮云杉比青海云杉更具生长优势.     

Waterlogging responses of Sporobolus virginicus (L.) Kunth.

Summary Flooding responses in Sporobolus virginicus (L.) Kunth., a perennial C₄ grass, propagated from plants collected on the fringes of a mangrove swamp, were examined in a glasshouse study over 42 days. Flooding significantly reduced soil redox potential, induced adventitious root development, shifted resource allocation from below- to above-ground components without affecting total biomass accumulation and significantly decreased below-ground/above-ground biomass ratios. Although soil waterlogging significantly increased alcohol dehydrogenase activity (ADH) after 30 h, significant increase in central air space by 45–50% of the cross-sectional stem area eliminated root hypoxia, and ADH activity decreased to levels equivalent to drained controls after 42 days. In addition, flooded plants exhibited significantly higher carbon dioxide assimilation rates but similar relative growth rates (RGR) to drained controls. The results indicate that S. virginicus responds to water-logging by a combination of metabolic, morphological and anatomical mechanisms, which may account for its widespread distribution in coastal lagoons, estuaries and marshes.     

Interaction between a fungal endophyte and root herbivores of Ammophila arenaria

The effect of an endophytic fungus (Acremonium strictum) on plant-growth related parameters of marram grass (Ammophila arenaria), and its potential as a protective agent against root herbivores (Pratylenchus dunensis and Pratylenchus penetrans, root-lesion nematodes) was investigated in two inoculation experiments under different conditions. Acremonium strictum-inoculated plants showed increased plant development in terms of root biomass in the first experiment and increased number of tillers in the second experiment and biomass was less suppressed by nematodes than the Acremonium strictum-free plants. In neither experiment did Acremonium strictum reduce multiplication of root herbivores. On the contrary, Acremonium strictum-inoculated plants seemed to increase herbivore multiplication. Plants infected with P. penetrans benefitted more from the endophytic fungus than those with P. dunensis in terms of total biomass. The effect of Acremonium strictum on interspecific competition was also analyzed by plant inoculation with both nematode species. In Acremonium strictum-free plants with mixed nematode inoculum, the total number of nematodes, compared to numbers observed in one-species inoculation, was less than expected, suggesting that interspecific competition took place. In Acremonium strictum-inoculated plants no interspecific competition was observed. Plants inoculated with P. dunensis, P. penetrans and Acremonium strictum showed decreased total biomass compared to Acremonium strictum-free plants inoculated with the same nematodes. The implications of increased tillering and root growth of plants with Acremonium endophytes are discussed in relation to the sand stabilizing role of Ammophila arenaria in coastal dunes.     

三峡库区消落带落羽杉与立柳林土壤微生物生物量碳氮磷动态变化

为探究库区消落带人工乔木植被恢复重建后土壤质量及肥力的变化特征,于2016年6月(T_1)、2016年9月(T_2)、2017年6月(T_3)及2017年9月(T_4)选择165—175 m高程落羽杉与立柳土壤为研究对象,并以裸地作为对照,测定土壤微生物生物量碳、氮、磷和相关理化性质。结果表明:(1)经历水淹(T_2—T_3)会使土壤微生物生物量处于较低水平,落干期(T_1—T_2、T_3—T_4)落羽杉与立柳人工植被恢复生长能显著提高土壤微生物生物量,对土壤微生物恢复具有重要意义。(2)落羽杉与立柳土壤微生物生物量碳、氮占土壤有机碳、全氮百分比在4个时期均显著高于裸地,表明落羽杉与立柳土壤微生物对土壤碳、氮库的贡献大于裸地;落羽杉土壤微生物生物量磷及其占全磷百分比在T_1和T_3处于极低水平,T_2和T_4处于较高水平,应注意磷元素的迁移。(3)土壤微生物生物量碳、氮、磷与土壤有机碳和全氮有极显著相关性,与土壤pH值呈不同程度的负相关。在三峡库区消落带进行落羽杉与立柳乔木植被恢复重建能显著提高土壤微生物生物量及土壤肥力,进一步证实开展科学的植被修复与重建值得提倡和肯定。     

新围垦盐土地三种人工林群落细根生物量及其影响因素分析

细根是植物吸收水分和养分的主要器官, 细根生物量对盐土地人工绿化植被生态修复具有重要意义。以3种人工林为研究对象, 分别对其细根生物量、垂直分布及各形态指标的变化特征进行分析。结果表明, 响叶杨(Populus adenopoda)林、普陀樟(Cinnamomum japonicum)林和落羽杉(Taxodium distichum)林0-40 cm土层的平均细根生物量分别为1 699.75、498.50和520.06 g·m^-2。3种林分在0-10 cm土层中的细根生物量占整个细根生物量的50%以上, 随着土层的增加细根生物量呈现指数减少(P<0.05)。在生长季节内细根生物量呈双峰变化, 不同月份间存在显著差异。活细根生物量和比根长均表现为普陀樟林<落羽杉林<响叶杨林。将细根各项指标与3种环境因子进行相关分析, 发现土壤含水量与活细根生物量及根长密度呈显著正相关(P<0.01)。CCA分析表明, 土壤含盐量是影响活细根各项指标垂直变化的主要限制因子, 而高盐可能对细根生物量及分布有不利影响。     

氮添加和水分胁迫对红松、水曲柳幼苗生物量分配的影响

氮沉降和暖干化是我国东北地区面临的主要生态问题,它将对森林生态系统产生怎样的影响一直是生态学研究的热点.本研究以东北温带阔叶红松林中2个关键树种——红松和水曲柳为研究对象,探讨水分胁迫和氮(N)添加对其幼苗短期(55周)生长的影响.结果表明: 红松与水曲柳幼苗生长对N添加和水分胁迫的响应有明显差异.红松对水分胁迫更加敏感,在处理早期(10周)水分胁迫降低了红松幼苗叶生物量,提高了根生物量;N添加只在水分胁迫发生时显著减少了红松根和植株总生物量.水曲柳对N添加的反应更加敏感,氮添加迅速增加了水曲柳茎、根和总生物量;而只有持续的水分胁迫才对水曲柳的茎、根和总生物量有显著影响.红松和水曲柳在持续水分胁迫和N添加处理下,叶、根生物量占比和地上、地下生物量之比都趋于维持一个稳定值,说明两个树种都有很强的自我调节能力.以上结果说明,在未来干旱条件下,红松采取的是“积极”的调整策略,而水曲柳则是“被动”的适应策略,因而相比较而言,红松存活和适应能力可能更强;而在N沉降增加的环境下,水曲柳受益会更大.这些结果可为预测未来东北温带森林群落演替动态提供参考.     

黄土高原不同生长阶段油松人工林土壤微生物生物量碳的变化及其影响因素

以撂荒地为对照,油松人工幼龄林(13～15 a)、中龄林(25～27 a)和成熟林(41～43 a)为研究对象,分析了黄土高原典型油松人工林不同生长阶段土壤微生物生物量碳的变化特征及其影响因素.结果表明: 油松幼龄林、中龄林和成熟林土壤微生物生物量碳分别为93.08、122.64和191.34 mg·kg^-1,随发育阶段呈显著增加趋势,且显著高于撂荒地(42.93 mg·kg^-1).土壤微生物生物量碳随土层深度呈逐渐降低的趋势,在0～20 cm土层油松幼龄林、中龄林和成熟林较撂荒地分别提高了134.2%、221.7%和375.7%,在20～40 cm土层分别提高了101.3%、164.3%和337.5%,在40～60 cm土层分别提高了103.1%、146.2%和303.0%.油松胸径、高度、根系生物量以及枯落物的厚度、生物量、全氮含量与土壤微生物生物量碳呈显著正相关;土壤有机碳、全氮含量及土壤含水量与土壤微生物生物量碳呈显著正相关.主成分分析表明,油松根系生物量、枯落物生物量和土壤有机碳含量是影响黄土高原油松人工林微生物特征的主要因子.油松生长过程中,枯落物和根系凋落物显著影响了土壤有机碳含量,提高了土壤微生物生物量碳.