The selective allelopathic interaction of a pasture-forest intercropping in Taiwan

Summary An allelopathic interaction of a pasture-forest intercropping system was evaluated by experiments conducted in field and by laboratory assays. A study site was situated in the farm of Hoshe Forestry Experiment Station at Nantou County, Taiwan. After deforestation of Chinese fir (Cunninghamia lanceolata), a split plot design of 4 treatments, namely litter removed, litter removed and kikuyu grass (Pennisetum clandestinum) planted, litter left, and litter left and grass planted, was composed. Field meaurements showed that the fir litter left on the ground did not significantly inhibit the growth of weeds, kikuyu grass, and fir seedlings in the first four months following deforestation, while kikuyu grass significantly suppressed the growth of weeds longer than four months but did not reduce growth of fir seedlings. The aqueous extracts of fresh fir leaves, fir litter, and kikuyu leaves were bioassayed by using lettuce and rice seeds and stolon cuttings ofBrachiaria mutica. Bioassays showed that fresh fir leaves produced significant phytotoxicity while fir litter and kikuyu grass gave limited toxicity. Nine phytotoxic phenolics and many unidentified flavonoids were found in the leaf and litter of Chinese fir and kikuyu leaves. A good correlation between the degree of phytotoxicity and phytotoxins was obtained, indicating an allelopathy was involved. This finding suggests that allelopathy may contribute benefits in the intercropping system to reduce the need for herbicides and to lessen the labor cost for weed control. Paper No. 304 of the Scientific Journal Series of the Institute of Botany, Academia Sinica, Taipei, Taiwan, Republic of China. This study was supported in part by grants of Academia Sinica, Taipei, and Council of Agriculture, Executive Yuan of the Republic of China.     

杉木同源染色体随体异形现象

一般植物的体细胞染色体组中,两条同源染色体上的随体形态、大小都是相似的。作者在观察杉木[Cunninghamia laceolota(Lamb.)Hook.]染色体时,发现杉木同源染色体上的随体明显存在异形现象。作者采用武昌狮子山上杉树的混收种子,发芽后取根尖用对二氯苯预处理,铁矾苏木精染色压片。观察结果表明:杉木第4对(随体未计算在内)染色体的短臂上有一随体。在同一个细胞里,一个随体柄较细长,头部呈圆球形,鼓锤状;另一个随体柄较粗     

Phosphorus distribution inside Chinese fir seedlings under different P supplies based on 32P tracer

通过分析杉木(Cunninghamia lanceolata)幼苗磷(P)分配规律, 可以阐明两个磷高效利用杉木在不同供磷水平下吸收外源磷的分配及动态变化, 为进一步进行磷高效利用基因型的选育提供参考。该研究以2个磷高效利用杉木家系(被动忍受型M1与主动活化型M4)幼苗为试验材料, 利用 ³²P同位素示踪技术, 研究在不同供磷水平下2个杉木家系幼苗磷分配规律。结果表明, M1和M4吸收的外源磷的含量分布特征均为根>叶>茎, 自显影中相同处理时期的各器官在水平投影面上 ³²P含量均为根>茎>叶。低磷处理下M1和M4根、茎、叶吸收的外源磷的含量均明显低于高磷处理, 自显影中相同处理时间根、茎、叶低磷水平下成像的黑化程度也低于高磷水平, 且低磷处理下吸收的外源磷的含量增加缓慢, 说明低磷胁迫严重影响杉木苗磷的吸收与积累。M1和M4的根系磷分配率在低磷胁迫下呈现出明显的先减少后增加趋势, 高磷水平下根系磷分配率表现为先增加后趋于平稳。这说明M1和M4可以通过体内磷的重新分配来适应外界低磷胁迫, 即杉木苗在低磷胁迫初期将根系中的磷转移至地上部分, 随着胁迫时间的延长, 地上部分的磷向根系中转移。但两个家系在低磷条件下对吸收的外源磷的分配格局差异明显: 从开始至结束M1吸收的外源磷的分配率表现为根系>地上部分, 而M4先表现为根系>地上部分, 后表现为地上部分>根系, 说明M1在低磷胁迫后加强体内磷循环的程度相比于M4更高, 即磷从地上部分向根系转移的趋势更强烈。     

气候变化对杉木适生区和生态位的影响

杉木（Cunninghamia lanceolata）是我国主要的造林树种之一,具有重要的药用、经济和生态服务功能。在全球变暖趋势持续的背景下,气候成为制约物种生存和发展的重要因素,其中空间分布和生态位变化对生态过程的解释至关重要。基于211个杉木分布点和20个环境变量,利用MaxEnt模型和R语言的ecospat软件包对杉木适生区和生态位的变化进行研究,分析杉木对未来气候持续变暖的响应。结果表明杉木当前潜在适生区219.67万km²,约占国土总面积的22.88％,主要分布在我国800 mm等降水量线以东的地区,年均温、昼夜温差日均值和最干月降雨量是影响杉木分布的最主要环境变量。未来杉木适生区分布将沿着经纬度方向迁移,高度和低度适生区面积均不断减少。主成分分析（PCA）表明杉木气候生态位在不同时段不同代表性浓度路径下发生转移和扩展,气候生态位中心将向年均温和最暖季降雨量移动。生态位重叠指数均呈现不断下降的趋势,且RCP8.5情景下的生态位重叠率下降最为明显。结果表明全球气候变暖会改变物种的空间分布区域,并将对现存的生态系统产生不同程度的影响。杉木与气候变化关系的研究拓展了人们对气候变化与植物物种生态特征的认识,为杉木乃至乔木树种的保护和利用提供了理论依据。     

垂直方向磷素竞争对杉木根系生长及生物量分配的影响

针对自然环境中有效磷养分主要分布于土壤表层而容易导致植物根系激烈竞争的问题,选择同一杉木(Cunninghamia lanceolata)无性系幼苗为研究对象,采用水平方向空间狭小而垂直方向空间大的室内盆栽模拟装置,以单株种植为对照,构建双株种植的竞争处理,通过设置3个供磷水平:不供磷处理(0 mg/kg KH_2PO_4)、低磷处理(6 mg/kg KH_2PO_4)和正常供磷处理(12 mg/kg KH_2PO_4),采用破坏性试验方式收获,分别在试验的前期(50 d)、中期(100 d)和后期(150 d)测定不同处理条件下杉木幼苗根系生物量与根系形态的变化,研究邻株杉木根系在垂直方向上对有限磷素资源的竞争策略。结果表明:竞争处理和供磷水平对杉木幼苗根系长度、平均直径等形态指标的影响存在交互作用(P0.05),对杉木幼苗生物量分配、比根长等指标的影响均不存在明显的交互作用(P0.05)。竞争处理中杉木根系形态增量均明显高于非竞争处理的单株幼苗,且随着胁迫时间的增加,根系形态增量均呈现显著的上升趋势,其中在胁迫中期和后期的增量明显高于前期,且邻株竞争处理明显提高了杉木的比根长,提升了根系觅磷的能力;随着供磷水平的提高,根表面积和根体积增量大体上呈现先上升后下降的趋势。与非竞争处理相比,竞争条件下杉木地上部生物积累量差异不明显,而根系生物量、根冠比均低于非竞争处理的单株幼苗。     

亚热带区4种林地土壤微生物生物量碳氮磷及酶活性特征

在位于亚热带丘陵区的长沙县大山冲林场选取地域毗邻、环境条件(立地、土壤、气候)基本一致的杉木人工林(CL)和3种次生林:马尾松-柯(又名石栎)针阔混交林(PM-LG)、南酸枣落叶阔叶林(CA)、柯-青冈常绿阔叶林(LG-CG),每种林地随机设置5个20 m×20 m的样地,分别采集表层(0—15 cm)和亚表层(15—30 cm)土壤样品,测定土壤微生物生物量碳(B_C)、氮(B_N)、磷(B_P)和蔗糖酶(INV)、脲酶(URE)、酸性磷酸酶(ACP)、过氧化氢酶(CAT)活性,分析4种林地土壤微生物生物量和酶活性及其与土壤化学性质的关系。结果表明:表层和亚表层土壤B_C、B_N、B_P和ACP活性依次为:CA LG-CG PM-LG CL,INV和URE活性依次为:LG-CG CA PM-LG CL,CAT活性依次为:CA PM-LG LG-CG CL,说明森林植被恢复对土壤微生物生物量和酶活性有明显的促进作用。通径分析表明,土壤B_C、B_N、B_P的直接影响因素和主要影响因素分别为SOC和TN/TP,TN和TN/TP,TP和SOC/TP,而TN/TP与B_C之间,TN与B_N之间具有较强的负相关;INV、ACP活性的直接影响因素主要是TN、TN/TP,其中TN/TP与INV、ACP活性具有较强的负相关;URE、CAT活性分别为B_P/TP和B_P,B_C/SOC和SOC,其中B_P与URE活性具有较强的负相关,B_C/SOC、SOC两者与CAT活性具有较强的正相关。此外,土壤B_C、B_N、B_P以及INV、URE、ACP、CAT活性的剩余余项通径系数较低,说明土壤化学性质对土壤微生物生物量,以及土壤化学性质和微生物生物量对土壤酶活性具有较大的影响。土壤B_C、B_N、B_P之间及其与土壤酶活性呈显著正相关。     

不同林龄第2代杉木林枝叶凋落前的养分转移特征

利用会同杉木林25年的定位测定的基础数据,探讨了不同林龄杉木(Cunninghamia lanceolata(lamb) Hook)枝叶凋落前的养分转移特征,为人工林经营管理提供科学依据。结果表明:杉木枝叶凋落前年均养分转移量为3.22—31.89 kg hm~(-2) a~(-1),其中,叶占71.31%—94.41%,枝占5.59%—28.69%。枝的养分转移量随林龄增加而增加。林分20年生以前,叶的养分转移量呈上升趋势,20年生以后,呈下降趋势。枝的养分转移率为20.97%—22.59%,叶是22.98%—26.06%,枝和叶的养分转移率都随林龄增加而增大。各林龄段的枝的养分转移率差异不显著(P0.05),叶的养分转移率除1—7年生与其他林龄段的差异显著(P0.05),其余各林龄段之间差异不显著(P0.05)。转移的元素量中,N和K占83.75%—84.25%,P、Ca、Mg占15.75%—16.25%。N、P、K、Ca、Mg的转移率分别为24.59%—34.53%,36.36%—46.64%,42.86%—51.27%,3.68%—7.35%,3.67%—9.56%。养分转移率主要受枝叶凋落前、后的养分浓度差值与枝叶凋落前的养分浓度控制,与凋落物量无关。养分的转移量不仅受枝叶凋落前、后的养分浓度差值的影响外,更多地取决于凋落物量,而且与杉木生长发育特征有很大的关联。     

杉木与米老排人工混交林群落木本植物空间格局研究

该研究在全面踏查广西大青山实验场杉木-米老排人工混交林群落的基础上,采用典型样方法选择1块90 m×110 m的永久固定样地,测量每株活立木中心位置坐标,检尺每株活立木胸径(地径)、树高、冠幅等,并采用径级代替龄级和空间点格局分析方法的Ripley's L(r)函数,分析杉木-米老排人工混交林的种群动态以及群落内主要木本植物种群的空间分布格局和主要种群的种间关联,以探讨杉木-米老排人工混交林群落内物种间的相互作用以及保持种群稳定与演替规律,为亚热带人工混交林培育的树种选择、空间结构调整及抚育管理提供理论依据。结果表明:(1)样地内胸径≥1 cm的活立木共计49个树种、 3 361株,其中杉木、米老排、三桠苦、红椎、九节、对叶榕、水锦树7个树种重要值都在4%以上,占有较大优势,是林分的主要树种。(2)杉木-米老排人工混交林群落内所有活立木(DBH≥1 cm)在0～40 m的尺度上表现出聚集分布,其中:幼树(1 cm≤DBH5 cm)在0～40 m的尺度上的聚集程度较群落内所有活立木聚集程度高;小树(5 cm≤DBH10 cm)在0～5 m的尺度上呈现随机分布,在6～40 m尺度上的聚集程度较弱;大树(DBH≥10 cm)在小于5 m的尺度上表现出均匀分布,在5～40 m尺度上服从于随机分布。(3)群落内7个主要种群除米老排和红椎接近随机分布外,其他种群皆服从聚集分布,且随尺度增加聚集程度增强。(4)样地内大树与小树之间相互独立,而小树与幼树、大树与幼树之间在研究尺度范围内存在正关联关系。(5)研究区群落内主要种群(21个种对)之间以无关联和负关联为主,只存在少量种群(5个种对)之间呈正关联,表明广西大青山实验场杉木-米老排人工混交林群落结构的稳定性较弱,尚未达到群落演替的顶级阶段。     

毛竹向杉木林扩展对土壤养分含量及计量比的影响

该研究以毛竹(Phyllostachys edulis) 杉木(Cunninghamia lanceolata)林扩展界面为研究对象,通过对比分析不同扩展阶段土壤有机碳(SOC)、全氮(N)、全磷(P)、碱解氮(H N)、有效磷(A P)含量及其相关性,揭示毛竹扩展对土壤养分以及化学计量特征的影响,为毛竹林合理调控与生态经营提供依据。结果表明：(1)毛竹向杉木扩展过程中,随着毛竹所占比例的增加,土壤SOC含量呈先升高后降低的趋势,且随土层的加深SOC的变异系数逐渐增加;N含量呈先升高后下降的变化趋势,且扩展后期大于扩展前期;P、H N和A P含量随着毛竹的扩展呈升 降 升 降的波浪型变化趋势,扩展后期P与A P的含量低于扩展前期,且H N含量大于扩展前期。(2)毛竹向杉木扩展过程中,C∶N随着毛竹的扩展呈上升趋势,且不同扩展阶段的差异达到了显著水平; N∶P随着毛竹的扩展呈上升的趋势,其中0~20 cm土层各扩展阶段间的差异达到显著水平;H N∶A P随着毛竹的扩展呈先上升后降低的趋势,不同扩展阶段的差异达到了显著水平,且扩展后期小于扩展前期。(3)C、N、P与C∶N、N∶P、H N∶A P存在显著的相关性,其中C、N与H N∶A P,以及P与N∶P、H N∶A P均呈显著负相关关系。研究表明,随着毛竹向杉木林的扩展,立地土壤养分状况发生了规律性变化,N、P元素更加缺乏,建议及时补充N、P元素,促进群落健康稳定发展。     

杉木人工林土壤微生物群落结构特征

采用氯仿熏蒸法、稀释平板法和磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acid,PLFA)方法,分析了常绿阔叶林转变成杉木人工林后土壤微生物种群数量和群落结构的变化特征.结果表明:常绿阔叶林转变为杉木人工林后,林地土壤的微生物生物量碳、可培养细菌和放线菌数降低.杉木人工林地总PLFAs、细菌PLFAs、真菌PLFAs比常绿阔叶林分别降低了49.4％、52.4％和46.6％,革兰氏阳性和阴性细菌PLFAs远低于常绿阔叶林.杉木人工林根际土壤微生物生物量碳、可培养细菌和放线菌数显著高于杉木人工林林地土壤,根际土壤中总PLFAs、细菌PLFAs、革兰氏阳性和阴性细菌PLFAs的含量也高于林地土壤,但真菌PLFAs和细菌PLFAs之比却低于林地土壤.对土壤微生物群落结构进行主成分分析发现,第1主成分和第2主成分共解释了土壤微生物群落结构变异的78.2％.表明常绿阔叶林与杉木人工林土壤的微生物群落结构间存在差异.