铜胁迫条件下土壤微生物对海州香薷光合特性和叶绿素荧光参数的影响

为探讨铜（Cu）胁迫条件下土壤微生物对海州香薷（Elsholtzia splendens）光合生理和叶绿素荧光参数的影响,实验设置添加Cu（Cu胁迫）、接种土壤微生物、添加Cu与接种土壤微生物等3个处理,以不添加Cu与不接种土壤微生物为对照（CK）。结果表明：接种土壤微生物处理的植株相对叶绿素含量、净光合速率（P_n）、水分利用效率（WUE）均显著高于CK;且对初始荧光（F_o）和最大光化学效率（F_v/F_m）均有显著性影响。与CK相比,添加Cu降低了海州香薷的P_n和气孔导度（G_s）,但胞间CO₂浓度（C_i）的变化与P_n相反,表明其对光合作用的影响主要是非气孔限制因素。添加Cu的植株相对叶绿素含量显著下降,但Cu胁迫下接种土壤微生物提高了植株相对叶绿素含量,差异显著。在Cu胁迫条件下,接种土壤微生物的植株具有较高的F_v/F_m及较低的F_o,显著提高了海州香薷的WUE、P_n、G_s。说明接种土壤微生物可通过提高相对叶绿素含量、改善叶绿素荧光和光合作用来减轻Cu胁迫对海州香薷植株造成的伤害,从而提高海州香薷耐受Cu胁迫的能力。     

濒危植物长叶榧的光合生理生态特性

利用Li-6400 XT便携式光合作用仪对林窗、林缘、林下3种生境中的长叶榧(Torreya ackii)在春、夏、秋、冬4个季节里的光合生理生态指标进行测定,探讨3种生境中长叶榧光合能力的季节变化及其对不同光环境的响应,分析其濒危机制,为长叶榧的迁地保护和种群的繁衍复壮提供理论依据。结果显示:(1)林窗、林缘的长叶榧净光合速率(Pn)日变化在夏季呈"双峰"曲线,其它3个季节均呈"单峰"曲线;林下的Pn日变化在4个季节均呈"单峰"曲线。(2)3种生境中最大净光合速率(Pnmax)、光饱和点(LSP)、表观量子效率(AQY)、最大羧化速率(Vcmax)、最大电子传递速率(Jmax)、磷酸丙糖利用率(TPU)均为夏季最高,使得夏季有较强的光合作用能力,但夏季林窗、林缘的长叶榧出现光合"午休"现象,光补偿点(LCP)、暗呼吸速率(Rd)也较高,使得夏季林窗生境的长叶榧日均Pn明显低于于秋季,林缘的日均Pn与秋季差异不显著。(3)4个季节的日均Pn、Pnmax、LSP、Vcmax、Jma、TPU均为林窗最高,林窗与林下差异显著,表明长叶榧具有阳性植物的特点,适宜生长在光照较强的林窗生境。(4)在生长旺盛的夏、秋季,长叶榧的LSP比伴生物种低,LCP比伴生物种高,对光适应的生态幅度较窄;与伴生物种相比,长叶榧的Pn较低,光合能力较弱,在激烈的种间竞争中处于不利地位,可能成为其濒危的一个重要原因。     

千岛湖次生林优势种植物光合生理生态特性

对千岛湖次生林优势种马尾松(Pinus massoniana)、苦槠(Castanopsis sclerophylla)、石栎(Lithocarpus glaber)、青冈(Cyclobalanopsis glauca)在不同季节的光合作用日变化、光响应、CO2响应以及相对叶绿素含量进行了分析,以期了解群落演替的内在机制。结果表明:(1)马尾松的净光合速率(Pn)日变化在4个季节均呈"单峰"曲线;苦槠在8月呈"双峰"曲线,其他3个月份均呈"单峰"曲线;石栎和青冈在5月、8月和11月的Pn日变化均为"双峰"曲线,有明显的光合"午休"现象,2月为"单峰"曲线。(2)马尾松和苦槠的Pn日积累值为8月最高,石栎和青冈为11月最高,且均与其他3个月均差异显著。4种优势种在4个季节的Pn日积累值的平均值大小为马尾松苦槠青冈石栎,差异显著。(3)4个季节中,光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)、最大净光合速率(Amax)、暗呼吸速率(Rd)、最大羧化速率(Vcmax)、最大电子传递速率(Jmax)均以马尾松最高,表观量子效率(AQY)为马尾松最低。青冈在4个季节中具有最低的LSP、Rd和最高的AQY。苦槠和石栎的光合特性介于马尾松和青冈之间。(4)相对叶绿素含量以青冈最高,马尾松最低。总之,马尾松属强阳性树种,苦槠为阳性树种,石栎具有一定的耐荫性,青冈的耐荫性较强。     

接种土壤微生物对铜胁迫下海州香薷生长及光合生理的影响

采用框栽试验方法,模拟Cu胁迫条件下,探讨接种土壤微生物对海州香薷(Elsholtzia splendens)生长和光合生理的影响。结果表明:(1)在Cu胁迫下,海州香薷株数、株高、基径、生物量、茎重比均显著低于对照;与Cu胁迫相比,接种土壤微生物能显著缓解Cu胁迫对海州香薷生长的抑制作用,使植株的株数、株高、生物量、茎重比显著提高。Cu胁迫下,接种土壤微生物均降低了植株体内不同器官Cu含量,茎和叶Cu的累积量显著减少,但对其它器官的Cu含量影响不显著。(2)秋季,各处理的海州香薷的净光合速率(Pn)日变化均呈"单峰"曲线,接种土壤微生物显著提高了Cu胁迫下海州香薷的日均Pn、日均蒸腾速率(Tr),而日均气孔导度(Gs)、日均胞间CO2浓度(Ci)显著降低。(3)Cu胁迫下,接种土壤微生物显著提高了植株的最大净光合速率(Pnmax)、光饱和点(LSP)、表观量子效率(AQY)、最大羧化速率(Vcmax)、最大电子传递速率(Jmax)、磷酸丙糖利用率(TPU),且使光补偿点(LCP)显著降低。表明接种土壤微生物通过提高光能利用率、利用弱光和碳同化能力来增强光合作用能力及有机物的积累,缓解Cu胁迫对海州香薷的毒害。因此,接种土壤微生物可促进Cu胁迫下海州香薷的生长,在重金属污染土壤的植物修复中具有较好的应用潜力。     

我国入侵植物多样性的区域分异及其影响因素——以74个地区数据为基础

以我国74个地理单位282种外来入侵植物的分布和环境数据为基础,应用除趋势对应分析、典范对应分析和回归分析方法,探讨了我国境内入侵植物区系组成、地理分布格局及其影响因素。主要结果如下:(1)我国74个地区共有282种外来入侵种,出现频率相对较高的外来入侵种是小飞蓬(Conyza canadensis)、刺苋(Amaranthus spinosus)、一年蓬(Erigeron annuus)、空心莲子草(Alternathera philoxeroides)、土荆芥(Chenopodium ambrosioides)、圆叶牵牛(Pharbitis purpurea)、曼陀罗(Datura stramonium)、皱果苋(Amaranthus viridis)、裂叶牵牛(Pharbitis nil)、反枝苋(Amaranthus retroflexus)、三叶鬼针草(Bidens pilosa)、凤眼莲(Eichhornia crassipes)等;(2)菊科(Compositae,67,种数)、禾本科(Gramineae,32)、豆科(Leguminosae,29)、苋科(Amaranthaceae,23)、旋花科(Convolvulaceae,13)是我国境内含入侵种最丰富的5个科,共计有164种,占我国入侵植物总数的58.16%;(3)我国外来入侵植物主要源自于热带美洲、北美洲、欧洲、地中海-西亚和中亚、非洲和南亚;(4)外来入侵植物多样性在我国的区域分异明显,热带-南亚热带、中(北)亚热带和温带三大区域的入侵种组成有较大差异:马缨丹(Lantana camara)、含羞草(Mimosapudica)、胜红蓟(Ageratum conyzoides)、刺苋、小飞蓬、飞扬草(Euphorbia hirta)、五爪金龙(Ipomoea cairica)、空心莲子草、三叶鬼针草和金腰箭(Synedrella nodiflora)是热带-南亚热带区域中出现频率最高的前10种入侵植物;中亚热带和北亚热带区域出现频率最高的入侵种分别是一年蓬、小飞蓬、刺苋、土荆芥、北美独行菜(Lepidium virginicum)、美洲商陆(Phytolacca americana)、牛筋草(Eleusine indica)、紫茉莉(Mirabilis jalapa)、空心莲子草和三叶鬼针草;温带区域出现频率最高的是反枝苋、小飞蓬、圆叶牵牛、一年蓬、野西瓜苗(Hibiscus trionum)、杂配藜(Chenopodium hybridum)、苦苣菜(Sonchus oleraceus)、野燕麦(Avena fatua)、曼陀罗和皱果苋;(5)年降雨量、年均温度、年极端低温、无霜期和年均积温是影响我国外来入侵种空间分布格局的主要气象因素,年极端高温和年日照时数的影响相对较小;人口密度和交通密度对入侵种的地理分布也均有很大的影响;(6)随着年均温度、无霜期、人口密度、交通密度、年极端低温、年均降雨量和年积温的增加,外来入侵植物的种数呈线性增加,随着纬度的增加,种数则呈线性递减,种数与这8个环境因素间的关系达到极显著的水平;(7)不同地理来源的外来入侵种在我国的分布主要受纬度、年降雨量、年均无霜期、年均温度、交通密度、年极端低温和年均积温的影响。由于外来入侵种在我国分布呈现明显的区域分化,因此,应用建立具有区域特点的外来植物入侵风险评估系统。     

植物氮形态利用策略及对外来植物入侵性的影响

氮是影响外来植物入侵性的重要因素之一, 但相关研究多关注土壤氮水平的效应, 较少考虑氮形态的作用。为从土壤氮形态利用的角度阐释外来植物的入侵机制, 本文在植物氮形态利用策略分析的基础上, 综述了外来植物氮形态利用的偏好性及其对入侵性的影响。植物的氮形态利用策略有偏好性和可塑性两种, 这可能与植物对土壤氮形态特性的长期适应有关; 植物不仅可以对土壤氮形态做出响应, 而且还能改造土壤氮形态, 并对改变后的土壤氮形态做出反馈响应。很多外来植物入侵硝态氮占优势的干扰生境, 偏好硝态氮的外来植物与本地植物竞争硝态氮; 而偏好铵态氮的外来植物通过抑制土壤硝化作用, 营造铵态氮环境, 促进自身生长, 同时抑制偏好硝态氮的本地植物生长。然而, 植物氮形态利用策略不是一成不变的, 而是受多种生物和非生物因素共同作用影响的复杂过程, 今后应加强多因素交互作用对外来入侵植物氮形态利用策略的影响及机制研究, 更好地揭示氮形态利用策略, 尤其是氮形态利用的可塑性与外来植物入侵性的关系。     

南方菟丝子寄生对喜旱莲子草生长及群落多样性的影响

菟丝子属植物是一种有潜力的入侵植物的生物防治剂。以南方菟丝子(Cuscuta australis)天然寄生的喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)群落为研究对象,对比分析了南方菟丝子寄生对入侵植物喜旱莲子草生长的影响,同时采用群落调查的方法分析南方菟丝子寄生对入侵群落多样性的影响,以判断南方菟丝子是否具有防治喜旱莲子草的能力。结果表明南方菟丝子寄生可以降低喜旱莲子草的根生物量、茎生物量、叶生物量和总生物量,但与对照之间均不存在显著性差异;南方菟丝子寄生可以显著降低茎生物量比,显著增加根生物量比和根冠比。在无南方菟丝子寄生的喜旱莲子草群落中,除南方菟丝子和喜旱莲子草外,共有10科14属14种植物;而在南方菟丝子寄生的喜旱莲子草群落中,除南方菟丝子和喜旱莲子草外,共有16科27属28种植物,南方菟丝子能以产生吸器而寄生生长的植物共有19种,占样地植物种数的67.86%。南方菟丝子寄生可使群落物种丰富度显著性增加,也可使群落Simpson指数、Shannon-Wiener指数、McIntosh指数和均匀度指数增加,但是与对照之间不存在显著性差异。南方菟丝子寄生使喜旱莲子草的多度显著性下降,使喜旱莲子草的盖度和高度下降,但与未寄生的喜旱莲子草群落相比不存在显著性差异。但是南方菟丝子寄生可使喜旱莲子草在群落上的相对盖度、相对高度和相对多度均显著性下降,从而导致群落中喜旱莲子草的重要值显著性下降。南方菟丝子寄生可以在一定程度上抑制入侵植物喜旱莲子草的生长,促使群落多样性增加,促进本地群落的恢复。     

互花米草入侵对滩涂湿地甲烷排放的影响

在浙江省台州市附近滩涂湿地设置3个不同互花米草入侵密度梯度,即仅有本土植物样地、互花米草与本土植物混生样地和互花米草单优群落样地,研究互花米草入侵对滩涂湿地CH₄排放的影响.结果表明: 3个样地CH₄排放通量为0.68～5.88 mg·m^-2·h^-1,CH₄排放通量随着互花米草入侵梯度的增加而显著升高,互花米草单优群落样地CH₄排放通量分别为本土植物样地和混生样地的8.7和2.3倍.互花米草入侵显著提高了产甲烷菌数量、产甲烷潜力、甲烷氧化菌数量、甲烷氧化潜力、植物生物量、土壤有机碳含量和土壤pH,降低了土壤全氮含量.CH₄排放通量与土壤全氮呈显著负相关,与产甲烷菌数量、产甲烷潜力、甲烷氧化菌数量、甲烷氧化潜力、植物生物量和土壤pH呈显著正相关.互花米草的入侵提高了滩涂湿地植物群落生物量和土壤pH,促进了产甲烷菌数量和产甲烷潜力,从而提高了滩涂湿地的CH₄排放.     

千岛湖次生林优势种植物光合特性对不同光环境的响应

在林窗、林缘、林下3种自然光环境下,对千岛湖次生林优势种马尾松、苦槠、石栎和青冈栎在不同季节的光合作用日变化、光响应、CO2响应和叶绿素荧光参数进行比较,探讨优势种对光环境的适应及响应的差异,以期了解群落演替的内在机制.结果表明:在3种光环境下,马尾松、苦槠的日均净光合速率(Pn)为夏季最高,石栎、青冈栎为秋季最高.在林窗、林缘中,年均最大净光合速率(Amax)、光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)、暗呼吸速率(Rd)均为马尾松最高,苦槠次之,青冈栎和石栎最低;林下生境中,青冈栎的年均Amax、表观量子效率(AQY)最高,其次是石栎和苦槠,马尾松最低.3种生境中,马尾松的年均最大羧化速率(Vc max)、最大电子传递速率(Jmax)和磷酸丙糖利用率(TPU)均显著高于其他3种优势种.马尾松、苦槠4个季节的PSII最大光化学效率(Fv/Fm)均为林窗最高,石栎、青冈栎为林下最高;马尾松、苦槠的Fv/Fm最大值出现在夏季,石栎、青冈栎出现在秋季.马尾松、苦槠更适合生长于林窗等高光强生境中,而石栎、青冈栎在林下等低光强生境中生长较好.随着演替的进程,群落郁闭度增大,石栎和青冈栎将取代马尾松和苦槠成为群落演替顶极阶段的优势种.