桂西南喀斯特季雨林木本植物的水力安全

桂西南喀斯特地区生物多样性丰富、特有种多, 同时也是石漠化问题较为严重的区域。由于该喀斯特地区土层浅薄、岩石裸露、表层储水能力差, 植物在干旱季节经常会受到水分胁迫。植物水力学特征不仅是探讨喀斯特地区植物的生理生态适应性的关键, 还能够为石漠化地区的植被恢复提供重要参考。该研究测定了桂西南喀斯特季雨林17种代表性木本植物(包括不同生活型、叶片习性和生境)的木质部脆弱性曲线、最低水势、叶片膨压丧失点和边材密度等水力性状, 结果发现: (1)喀斯特植物木质部导水率丧失50%时的水势值(P₅₀)的种间差异较大(-0.51- -2.51 MPa), 其中常绿种的抗栓塞能力比落叶种强; (2)喀斯特植物的木质部水力安全边界值(最低水势与P₅₀之间的差值)的均值为0.36 MPa, 说明喀斯特森林植物在自然最低水势状况下木质部发生栓塞的程度较高; 但是不同植物种间存在显著差异, 这可能与喀斯特峰丛洼地生境的复杂性以及物种不同的抗旱策略有关; (3)由于喀斯特植物水分适应机制的多样化, 导致木质部水力安全边界与叶片膨压丧失点、边材密度的相关性并不显著。在区域气候干热化的背景下, 结合喀斯特植物的栓塞脆弱性和长期水势监测(尤其极端干旱事件)分析它们的水力安全, 对预测未来喀斯特森林物种分布和群落动态具有重要的指示作用。     

南亚热带10种造林树种的水力结构和水力安全

南亚热带地区人工纯林面积大, 但是结构简单, 对气候变化响应敏感。在区域气候干旱化的背景下, 造林树种的生理生态策略及其对季节性干旱的响应亟待研究。该研究选择南亚热带地区10种造林树种(包括6种乡土种和4种外来种), 测定这些树种的平均生长速率、水力学性状以及经济学性状, 分析性状与生长速率之间的相关关系, 并比较水力安全边际和气孔安全边际的种间差异。结果发现: (1)造林树种的生长速率与木质部导水率显著正相关, 但与木材密度、比叶面积以及水力安全性指标无显著相关性。(2)造林树种的水分传导效率性和安全性之间没有权衡关系, 外来树种Acacia crassicarpa和Eucalyptus grandis × urophylla同时具有较高的木质部导水率和较强的抗栓塞能力。(3)造林树种的水力安全边际和气孔安全边际的种间差异显著, 大叶相思(Acacia auriculiformis)、红锥(Castanopsis hystrix)、壳菜果(Mytilaria laosensis)和阴香(Cinnamomum burmannii)在干季发生水力失败的风险较高。建议南亚热带人工林的生态监测指标体系中应包括树木水力学性状, 进而为人工林的可持续经营管理提供重要参考。     

不同养分环境下木荷种源生长和根系发育对邻株竞争响应的差异

研究同质和异质养分环境中邻株竞争对3个木荷种源生长和根系发育的影响,揭示了不同种源木荷生长竞争能力差异原因.结果表明: 与同质养分环境相比,3个木荷种源在异质养分环境中具有苗高生长量大、干物质积累量高和根系增生明显等特点.在异质养分环境下,福建建瓯种源木荷苗木生长量显著高于浙江龙泉和江西信丰种源,与杉木混植时尤为突出,这与其根系形态可塑性高和拓殖能力强有关,混植时,福建建瓯种源木荷的根长、根表面积和根体积等根系生长量较单植显著增长20.4 %～69.0%,其根系在富养表层大量增生的同时快速向深层贫养层拓殖,占有了更多的空间和资源,提高了觅养能力,使其生长优势更为明显,而浙江龙泉和江西信丰种源根系生长和深层土壤根系分布受邻株竞争影响不同程度的降低.纯植时,可能由于根系自我识别作用,3个木荷种源的根系生长发育均受到抑制,导致福建建瓯种源苗木生长量显著减小,而浙江龙泉种源苗高和干物质积累增长明显,这与其根系生理可塑性有关.建议生产上选用觅养效率高和竞争能力强的福建建瓯种源木荷,采用混交造林的方式提高木荷人工林生产力.     

不同寄主植物对幻紫斑蝶产卵选择及种群适合度的影响

通过研究幻紫斑蝶(Euploea core Cramer)成虫对6种寄主植物和2种非寄主植物的产卵选择,以及用5种寄主植物饲养下幻紫斑蝶的发育、存活和繁殖情况,为幻紫斑蝶人工规模化养殖提供理论依据。幻紫斑蝶成虫优先选择聚果榕,其次选择古钩藤和马利筋进行产卵;用黄花夹竹桃饲养的幻紫斑蝶发育历期最长,用马利筋饲养的幻紫斑蝶发育历期最短;用古钩藤、爬森藤和马利筋饲养的幻紫斑蝶蛹的质量、体长和头宽均大于其它两种寄主植物;用古钩藤、爬森藤和聚果榕饲养的幻紫斑蝶存活率较高,而黄花夹竹桃最低;用古钩藤饲养的幻紫斑蝶成虫产卵量、交配频率和卵孵化率均最高,其次为爬森藤。因此,聚果榕、古钩藤和马利筋可作为幻紫斑蝶成虫产卵的优势寄主,古钩藤和爬森藤可作为饲养幻紫斑蝶的优势寄主。     

不同密度格木幼林的土壤理化与林下植被特征

为探索适合格木(Erythrophleum fordii)人工林在幼龄阶段的种植密度,在不同林分密度(2 m×1 m、2 m×2 m、2 m×3 m、3 m×3 m)的6 a生格木人工林下设置标准样地,采用土壤质量评价和灰色关联度等方法,探究不同密度下格木幼林的土壤理化与林下植被特征。结果表明,密度2 m×3 m下的林木胸径、树高最优,较最低水平高16.7%、27.9%;土壤总孔隙度最大,全N、硝态N、铵态N含量最高,灌木草本多样性最高。相关性分析表明土壤化学性质对灌木草本的多样性影响最大。不同林分密度下格木幼林土壤理化性质及林下植物多样性有显著差异,因此,选择合适的林分密度对人工林土壤肥力的可持续利用及林分的经营培育至关重要。     

南亚热带马尾松-红椎混交林及其纯林土壤细菌群落结构与功能

营建乡土阔叶树种人工纯林和针阔混交林是我国亚热带地区森林经营的发展趋势,但对人工纯林和针阔混交林土壤细菌群落结构及功能知之甚少。本研究以南亚热带乡土针叶树种马尾松、阔叶树种红椎人工纯林及二者的混交林为对象,运用细菌16S rRNA基因高通量测序技术和PICRUSt基因功能预测,分析了3种人工林不同土层(0～20、20～40和40～60 cm)土壤细菌群落的结构与功能。结果表明: 混交林和马尾松林土壤细菌群落结构相似,但与红椎林差异显著,红椎林土壤细菌群落多样性、生物通路代谢功能和氮循环功能低于马尾松林和混交林;土壤全氮、硝态氮和C/N是导致红椎林与马尾松林和混交林土壤细菌群落结构及功能差异的主要土壤理化因子。就土壤细菌群落结构与功能而言,在该地区营造红椎和马尾松针阔混交林要优于红椎纯林。     

中亚热带樟科3种植物幼苗叶结构型性状的种间差异及其相关性

为了揭示植物叶功能性状对全球气候变化的响应和适应规律,以樟科3种植物幼苗为研究对象,将其人工采集的种子经低温沙藏并于温室培育,然后将幼苗移栽到野外同质园中自然生长,研究中亚热带樟科植物刨花楠(Machilus pauhoi)、香樟(Cinnamomum camphora)和闽楠(Phoebe bournei)两年生幼苗生长季节9种叶结构型性状的种间差异及其相关性。结果显示,(1)在3种植物幼苗中,香樟叶面积、叶厚度、叶体积、叶氮磷比最大,叶氮浓度最高,叶组织密度最小;闽楠叶组织密度、叶干物质含量最大,叶磷浓度最高,叶面积、叶体积、比叶面积、叶氮磷比最小,叶氮浓度最低;刨花楠比叶面积最大,叶厚度、叶干物质含量最小,叶磷浓度最低;3种植物幼苗的叶厚度之间均无显著差异。(2)Pearson相关分析和线性回归分析结果表明,樟科3种植物幼苗的叶面积与叶体积间呈极显著正相关(P0.01)、与叶干物质含量间呈极显著负相关(P0.01)、与叶磷浓度间呈极显著负相关(P0.01)、与叶组织密度间呈显著负相关(P0.05)、与叶氮浓度间呈显著正相关(P0.05);叶厚度与比叶面积间呈显著负相关(P0.05)、与叶干物质含量间呈显著正相关(P0.05);叶体积与叶组织密度间呈极显著负相关(P0.01)、与叶氮浓度间呈极显著正相关(P0.01)、与叶磷浓度间呈显著负相关(P0.05);叶组织密度与叶磷浓度间呈显著正相关(P0.05);比叶面积与叶干物质含量间呈极显著负相关(P0.01)、与叶磷浓度间呈极显著负相关(P0.01);叶干物质含量与叶磷浓度间呈极显著正相关(P0.01)。这表明在同质园中生长的刨花楠、香樟和闽楠幼苗的9种叶结构型性状表现出一定的种间差异,不同物种同一叶结构型性状指标的大小顺序、种间差异及其显著性不同;3种植物幼苗不同叶结构型性状之间的相关性及其显著程度也不同。本研究结果为揭示樟科3种植物幼苗叶功能性状对全球气候变化的响应和适应规律提供了基础数据。     

黄条金刚竹对高浓度CO2和O3及其复合作用的生理响应

以黄条金刚竹为试材,环境背景大气为对照,应用开顶式气室(OTCs)熏蒸法模拟大气高浓度CO2(700μmol.mol-1)、O3(100nmol.mol-1)及其复合作用情景,分析叶片光合色素、膜脂过氧化及抗氧化酶等的变化规律。结果显示:(1)与对照相比,高浓度O3处理103d的黄条金刚竹叶片叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量和叶绿素a/b、叶绿素/类胡萝卜素及SOD、POD、CAT活性均显著下降,而超氧阴离子和丙二醛含量、相对电导率、APX活性均显著升高,类胡萝卜素含量变化不明显。(2)与对照相比,同期高浓度CO2处理的叶片叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量和叶绿素/类胡萝卜素均显著升高,而叶绿素a/b和超氧阴离子、丙二醛含量及SOD、POD、CAT、APX活性显著降低,相对电导率和类胡萝卜素含量变化不明显。(3)高浓度O3和CO2复合作用下,除叶绿素a/b和CAT活性显著下降外,其余测定指标均与对照无明显变化。研究表明:高浓度O3使黄条金刚竹叶片活性氧产生速率提高,抗氧化酶活性和光合色素含量降低,膜脂过氧化程度加剧,膜结构破坏,表现出严重的伤害效应;而高浓度CO2能降低叶片活性氧产生速率,减轻膜脂过氧化程度,提高光合色素含量,表现出保护效应;高浓度O3和CO2复合处理能使叶片维持比高浓度O3处理更高的光合色素含量和抗氧化酶活性,即高浓度CO2能在一定程度上有效地缓解高浓度O3对黄条金刚竹所造成的生理伤害。     

施氮和减水对中亚热带壳斗科三种幼树生物量及其分配的影响

土壤氮素和土壤含水量是森林生态系统中限制植物生长的重要因子。为探讨常绿阔叶树种对模拟氮沉降增加和降水减少的响应,以同质园中自然生长的壳斗科(Fagaceae)丝栗栲(Castanopsis fargesii)、大叶青冈(Cyclobalanopsis jensenniana)和麻栎(Quercus acutissima)五年生幼树为对象,比较了对照(CK)、施氮(+N,施氮60 kg hm~(-2) a~(-1))、减水(-W,减少自然降水的50%)以及施氮和减水(+N-W,施氮60 kg hm~(-2) a~(-1)和减少自然降水的50%)对总生物量、各器官生物量及其生物量分配的影响。研究表明:(1)施氮显著增加了三种幼树的总生物量及各器官生物量(P0.05)。(2)减水未引起三种幼树的总生物量及各器官生物量的显著下降(P0.05)。(3)除麻栎树叶生物量、树枝生物量外,施氮和减水交互作用对三种幼树总生物量及各器官生物量没有明显影响(P0.05)。(4)施氮显著提高了丝栗栲幼树的干重比、大叶青冈幼树的干重比和枝重比(P0.05),降低了大叶青冈的叶重比和根重比(P0.05)。(5)减水导致丝栗栲幼树和麻栎幼树的根重比、麻栎幼树的根冠比显著增加(P0.05),引起丝栗栲幼树的枝重比、麻栎幼树的叶重比、枝重比和干重比显著降低(P0.05)。(6)施氮和减水交互作用显著提高了丝栗栲幼树的根重比(P0.05),降低了麻栎幼树的干重比(P0.05)。     

LED不同光强对油茶苗生理生化特性的影响

该文以两年生长林4号油茶扦插苗为材料,测定和分析了LED红蓝1:9复合光不同光强处理下油茶苗可溶性物质含量、内源激素水平及抗氧化酶活性,探索了LED不同光强处理下油茶苗生理生化特性的差异及变化规律。结果表明:100μmol·m~(-2)·s~(-1)处理下油茶苗具有最高的ZR含量和POD活性,以及最低的MDA含量,但可溶性糖含量、IAA含量和GA含量最低; 150μmol·m~(-2)·s~(-1)处理下油茶苗具有最高的ABA含量,且可溶性蛋白含量和SOD活性最低; 200μmol·m~(-2)·s~(-1)处理下油茶苗具有最高的SOD活性,但POD活性最低,且MDA含量最高; 250μmol·m~(-2)·s~(-1)处理下油茶苗具有最高的可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、游离氨基酸含量、IAA含量、GA含量和CAT活性; 300μmol·m~(-2)·s~(-1)处理下油茶苗游离氨基酸含量、ABA含量、ZR含量和CAT活性均最低。与其他处理相比,250μmol·m~(-2)·s~(-1)处理更利于提高长林4号油茶苗各项生理生化指标,是培育油茶苗较为理想的光强。