灵山湾国家森林公园垂序商陆土壤种子库时空动态及其对防除措施的响应

土壤种子库是植物潜在的种群,对生态系统稳定和未来植被的结构、功能有着举足轻重的影响。垂序商陆(Phytolacca americana)的入侵已对山东省胶南市灵山湾国家森林公园的森林生态系统构成严重危害。为调查该物种在公园内的潜在扩散能力,于2009—2014年调查了刺槐(Robinia pseudoacacia)林、黑松(Pinus thunbergii)林、刺槐黑松混交林和紫穗槐(Amorpha fruticosa)林(灌丛)4种林分类型,以及2009年采用物理和化学控制入侵危害严重的刺槐林内的土壤种子库。结果表明:垂序商陆种子在4种林分中均有发现,在刺槐、黑松林内表现为由林缘至林内逐步降低的趋势。垂序商陆种子只存在于枯落物层和5 cm以上的土壤中,随土层深度的增加而减少,枯落物层土壤种子库由林缘到林内呈递减趋势。与2009年相比,2014年黑松林和灌丛中平均种子库密度分别降低46%和44%,刺槐林和混交林分别增加299%和355%。垂序商陆种子发芽率在10%以下,随土层深度的增加而依次降低。采用物理、化学控制措施的刺槐林内垂序商陆的更新量、结实量、种子库含量均明显高于紫穗槐林的。调查结果表明垂序商陆土壤种子库具有明显的空间异质性,并且保持了较强的繁殖潜力,营造紫穗槐灌丛可以有效控制垂序商陆的扩散,可为经营沿海防护林提供理论指导。     

模拟降雨量变化对黄河三角洲湿地植物群落特征的影响

气候变化背景下,降雨变化能够深刻影响河口湿地土壤水盐条件,而土壤水盐条件是影响植物群落特征的关键环境因子。本研究以黄河三角洲湿地植物群落为对象,依托野外降雨控制试验平台(减雨60%、减雨40%、自然对照、增雨40%、增雨60%),探讨了经过6年降雨处理后湿地植物群落特征对降雨量变化的响应及机制。结果表明: 随降雨量增加,土壤电导率显著降低,土壤湿度显著增大。降雨量变化影响了植物群落物种组成,增雨处理降低了碱蓬和盐地碱蓬的优势地位,提高了荻和白茅的优势地位。随降雨量增加,植物群落Shannon指数和Margalef丰富度指数显著提高。与对照相比,增减雨处理均降低了群落频度、多度和盖度,增雨60%处理群落频度显著降低54.9%,减雨60%、减雨40%、增雨40%、增雨60%处理群落多度分别显著降低38.9%、33.8%、35.8%和45.7%。随降雨量增加,植物群落地上生物量显著增加,但可能受淹水胁迫的影响,增雨60%处理地上生物量显著低于增雨40%。Margalef丰富度指数与地上生物量呈显著正相关;地上生物量、Shannon指数、Margalef丰富度指数、Simpson多样性指数均与土壤电导率呈显著负相关;地上生物量与土壤湿度呈显著正相关。降雨量变化通过改变黄河三角洲湿地土壤水盐条件显著影响了植物群落生长特征、物种组成和多样性。     

沙质海岸黑松分枝格局特征及其抗风折能力分析

沙质海岸空间梯度上环境差异较大, 黑松(Pinus thunbergii)在长期的适应过程中树冠结构变化也很大。为揭示黑松树冠结构与环境间的适应机制, 在山东省胶南市灵山湾国家森林公园距海岸线0-50、200-250和400-450 m梯度内各设置1个样带, 记为带I、带II、带III, 采用枝构型的理论和方法, 对黑松的分枝格局进行了研究, 并采用模拟自然风法测定了黑松枝条的抗风折能力。结果表明: 1)在海岸梯度上黑松分枝格局差异较大, 随着距离海岸越来越远, 黑松各级枝的分枝长度、总体分枝率均逐渐增大, 而枝径比和逐步分枝率逐渐减小, 各级分枝角度表现为带I >带III >带II。2)带I树冠背风面与迎风面相比, 分枝长度、分枝角度、分枝数量、枝条干枯率分别是迎风面的1.62、1.38、2.65和0.59倍, 随着距离海岸越来越远, 这种不对称性逐渐减弱, 至带III树冠基本对称。3)海风是影响带I分枝角度偏转、枝条干枯和冠型不对称现象的主要原因。4)带III枝条的抗风折能力高于带I, 且两个样带模拟风速与枝条所承受的拉力之间的关系均符合逻辑斯蒂方程, 相关系数R²均达0.97以上。该研究揭示了不同海岸梯度上黑松分枝格局的形成机制及其抗风折能力, 可为沿海黑松防护林的合理经营提供科学依据。     

济南市南部山区不同模式庭院林空气负离子浓度

以济南市南部山区5种典型庭院林和1个无林庭院为对象,2010年3-12月对其空气负离子和相关气象因子进行同步观测.结果表明： 不同模式庭院林空气负离子浓度呈明显的季节变化,夏季>秋季>春季>冬季;其中,日变化呈双峰曲线,峰值分别出现在10:00-11:00和16:00-17:00,12:00前后出现低谷.日空气质量均在10:00和16:00最清洁,下午的空气质量优于上午;夏季空气质量最佳;园林小品型四季空气质量等级最高.不同模式庭院林年均空气负离子浓度和离子评议系数（CI）大小排序为：园林小品型>经济林果型>自然绿化型>花卉盆景型>“农家乐”型>对照.负离子浓度分别为813、745、695、688、649和570 个·cm^-3;CI为1.22、1.11、0.85、0.84、0.83和0.69.园林小品型庭院林为最理想的庭院林模式.空气负离子浓度与空气温度和相对湿度呈显著正相关,与光照强度没有相关性.     

土壤微生物群落对麻栎-刺槐混交林凋落物分解的影响

以麻栎-刺槐混交林和麻栎纯林为研究对象,采用野外定点采样、室内分析与高通量测序的方法,对凋落物分解过程中土壤微生物菌群多样性特征及其对凋落物分解速率的影响进行了研究。结果表明:(1)麻栎-刺槐混交林凋落物的分解速率高于麻栎纯林。两种林分凋落物有机碳(TOC)、全氮(TN)发生释放,全磷(TP)发生积累-释放的过程。(2)两种林分土壤细菌优势类群为放线菌门(Acidobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Actinobacteria)和疣微菌门(Verrucomicrobia),土壤真菌优势类群为担子菌门(Basidiomycota)、子囊菌门(Ascomycota)和被孢霉门(Moritierellomycota)。(3)凋落物分解过程中,麻栎-刺槐混交林土壤微生物菌群丰富度指数和菌群多样性指数变化范围小于麻栎纯林。(4)凋落物分解速率与土壤细菌菌群丰富度指数和菌群多样性指数呈显著正相关,与土壤真菌菌群丰富度指数呈显著正相关。土壤微生物群落对麻栎-刺槐混交林和麻栎纯林凋落物分解速率具有重要影响,研究结果为深入开展混交林土壤微生物多样性对凋落物分解的影响研究提供理论依据。     

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.     

苯酚废水对垂柳叶片光合生理参数的影响

为探讨垂柳(Salix babylonica)对苯酚污染物的耐受程度及其应用于苯酚污染环境修复的可行性,了解苯酚胁迫对垂柳光合作用生理过程的影响与限制机理,采用水培模拟胁迫实验方法,在5种苯酚溶液浓度(50、100、200、400和800mg·L–1)下,测定垂柳植株叶片光合气体交换及叶绿素荧光参数。结果表明,苯酚对垂柳光合作用具有显著的抑制作用,表现为叶片净光合速率(Pn)、最大光合速率(Pnmax)、光合量子效率(Φ)、PSII最大和实际光化学效率(Fv/Fm和ФPSII)等均明显下降。苯酚胁迫浓度越高,对垂柳光合作用的抑制程度越大;苯酚胁迫限制光合作用主要由非气孔因素引起。将垂柳用于苯酚污染的水体环境修复时,苯酚浓度应在200 mg·L–1以下,否则垂柳的光合作用效能会明显降低。垂柳光合作用生理活性耐受苯酚胁迫的极限浓度还需进一步实验研究。     

丛枝菌根真菌对盐碱胁迫下杜梨幼苗生长和生理特性的影响

采用盆栽实验,设置梯度盐碱环境(0、1.5、3.0、4.5、6.0、7.5 g·kg^-1),接种根内根孢囊霉(Rhizophagus intraradices,Ri),对比分析杜梨幼苗苗高生长、叶片光合气体交换参数和叶绿素荧光参数及抗逆生理指标的变化,探讨在混合盐碱胁迫下接种菌根真菌对杜梨幼苗生长和抗逆性的影响,为盐碱地杜梨菌根化栽培提供理论依据。结果表明：(1)根内根孢囊霉能够与杜梨根系形成良好的共生,但在盐碱浓度6.0 和7.5 g·kg^-1时侵染率分别下降为47.98%和32.97%。(2)盐碱胁迫条件下,接种Ri显著提高了杜梨苗高生长量和生物量,同时显著提高了杜梨叶片光合色素的含量和净光合速率;尤其在高盐碱程度(6.0 g·kg^-1、7.5 g·kg^-1)下显著提高了气孔导度和胞间二氧化碳含量,有利于光化学淬灭系数提高和非光化学淬灭系数的降低,促进实际光化学效率提升。(3)接种Ri显著降低了杜梨幼苗叶片细胞膜透性和丙二醛的含量,显著增强了超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性,并提高了可溶性糖和可溶性蛋白含量。研究发现,接种根内根孢囊霉能显著增强杜梨在盐碱胁迫下的抗氧化酶活性和渗透调解能力,有效提升其生长量和光合效能,缓解盐碱胁迫对杜梨造成的损伤;实施杜梨幼苗菌根化可有效提升苗木在盐碱地的生长和抗逆性能,有利于其在盐碱地综合治理中发挥更大作用。     

沙质海岸灌化黑松对蛀食胁迫的补偿性响应

黑松(Pinus thunbergii)在特定的沙质海岸环境中形成了与之相适应的灌化树形。由蛀食胁迫诱发的黑松补偿性响应是其自我保护和适应不良环境的一种重要机制,目前尚缺乏相关研究。该文通过比较蛀食前后植株补偿性生长特征的变化来阐明补偿性响应的机理及其在灌化过程中的作用。结果表明：(1) 蛀食胁迫后,当年和次年枝的数量明显增加,且对当年枝的影响大于次年枝,可见这种补偿响应具有持续性,但强度有减弱的趋势。同样,叶构件的补偿响应也具有持续性但强度差别不显著。(2) 当年枝和叶构件的补偿性生长与其在1年枝上的位置密切相关,蛀食后近顶端枝和叶长度分别为未蛀枝上同部位的1.75与1.43倍,而近底端补偿性生长不明显。(3) 在密度效应的影响下,蛀食枝的芽死亡率上升5.4倍,营养芽产量上升1.55倍,而生殖芽产量差异不显著,因此蛀食胁迫诱发的补偿性响应更倾向于投资营养生长。(4) 主枝遭蛀食胁迫停止生长后,分枝数增多,枝计盒维数增加25%。树冠计盒维数随枝条受害率的增加呈现“先增后减”的变化趋势。通过非线性回归分析表明,两者呈“后峰型”曲线函数关系。(5) 枝和叶构件的总生物量在两条件下差异不显著,属等量补偿性生长。本研究认为：灌化黑松响应蛀食胁迫的补偿性生长机理可用顶端优势去除理论解释,且具有持续效应,这种枝构型改变方式将最终导致黑松灌化形态的形成;同时,补偿性响应还包括芽命运和计盒维数的变化。因此,可将芽命运和计盒维数作为反映植物补偿性生长的指标。