樟树(Cinnamomum camphora)幼苗细根形态对氮磷添加和幼苗密度的响应

全球氮沉降对森林生态系统结构和功能的影响已成为现代生态学研究热点之一,我国华南地区氮沉降的增长引起了土壤酸化和磷限制加剧等一系列生态问题。密度制约着植物个体对环境资源的吸收利用,是自然界中十分重要的选择压力之一。因此研究樟树(Cinnamomum camphora)幼苗的细根形态对氮磷添加和密度的响应,有利于了解亚热带树木根系对氮沉降和磷添加与林分密度的响应过程和机制,并为全球变化背景下樟树林生态系统的管理提供依据。本研究以1年生樟树幼苗为试验材料,选择氯化铵(NH_4Cl)作为氮肥以模拟大气氮沉降,并且以二水合磷酸二氢钠(NaH_2PO_4·2H_2O)模拟磷添加,氮磷处理设置4个水平,即对照、施N、施P和施N+P;种植密度设置10、20、40和80株/m~2 4个水平。测定各处理樟树幼苗细根的根长、表面积、体积和根尖数,分析氮磷添加、密度和两者交互作用对樟树幼苗细根的影响。研究结果表明,与对照处理相比,N、P和N+P处理促进了幼苗细根长度、表面积、体积以及根尖数的增加。低密度条件下的N添加对幼苗根系形态的促进效果强于P添加。N+P处理对10、20、40株/m~2幼苗根系形态的促进效果最佳,而各处理对80株/m~2幼苗根系形态的促进效果均无显著性差异。随着种植密度的增大,幼苗细根长度、表面积、体积和根尖数均减少。樟树幼苗的细根长度、表面积、体积和根尖数在各密度间和不同氮磷添加处理间均有显著性差异,密度和氮磷处理间的交互作用对根系形态各指标均无显著影响。     

不同密度樟树(Cinnamomum camphora)幼苗生长和叶片性状对氮磷添加的响应

人类活动改变了氮素从大气向陆地生态系统输入的方式和速率,进而导致森林生态系统养分变化和失衡。研究氮磷添加对不同密度樟树(Cinnamomum camphora)幼苗生长和叶片性状的影响,可以为全球氮磷沉降背景下亚热带地区樟树人工林的经营管理提供依据。本试验以1年生樟树幼苗为试验材料,选择氯化铵(NH_4Cl)作为氮肥模拟大气氮沉降,以二水合磷酸二氢钠(NaH_2PO_4·2H_2O)模拟磷添加。氮磷处理设置CK、施N、施P和施N+P 4个水平,种植密度设置10、20、40和80株·m~(-2 )4个水平。实验数据表明:N、P和N+P处理对樟树幼苗的苗高和地径均有促进作用,且N+P处理对幼苗生长的促进效果最好。N、P和N+P处理在整体上均能增加幼苗叶片的SPAD值,N和N+P处理均增加了幼苗叶片的比叶面积(SLA),而P处理减少了幼苗的SLA。随着种植密度的增大,N、P和N+P处理下樟树平均单株幼苗的苗高、地径、SPAD值呈现下降的趋势,各施肥处理下叶片的SLA变化规律不明显。密度和氮磷添加对叶片的SPAD值产生显著的交互作用。     

氮磷添加与不同栽植密度交互对樟树幼苗土壤化学性质的短期影响

研究氮磷添加对不同密度樟树(Cinnamomum camphora)幼苗土壤化学性质的影响,以期为全球化背景下樟树人工林生态系统的土壤养分管理提供依据。以1年生樟树幼苗为试验材料,选择氯化铵(NH4Cl)作为氮肥模拟大气氮沉降,以二水合磷酸二氢钠(NaH_2PO_4·2H_2O)模拟磷添加。氮磷处理设置CK、施N、施P和施N+P 4个水平,其中N、P和N+P施肥量分别为40 g m~(-2)a~(-1)(NH_4Cl)、20 g m-2a-1(NaH_2PO_4·2H_2O)和40g m~(-2)a~(-1)(NH_4Cl)+20 g m~(-2)a~(-1)(NaH_2PO_4·2H_2O)。种植密度设置4个水平:10、20、40和80株/m~2,试验时间为2017年6月至9月。研究结果表明,在各密度幼苗土壤中,N和N+P处理引起pH值的显著下降,N、P和N+P处理的土壤有机质和碱解N含量的变化规律不明显,P处理的幼苗土壤全P含量上升,P和N+P处理的土壤有效P含量增加,N+P处理的土壤全K含量以及N、P和N+P处理的土壤速效K含量均下降。在10、20和40株/m~2幼苗的土壤中,P处理的土壤全N含量高于N和N+P处理的,而80株/m~2幼苗的土壤全N含量低于其他密度幼苗。随着种植密度的增加,各施肥处理的土壤pH、全P、有效P、全K和速效K含量均呈现上升趋势,而施N和施P处理的土壤有机质呈现下降趋势,各施肥处理的土壤碱解N含量变化规律不明显。施肥和密度处理对樟树幼苗土壤有机质、碱解氮和速效钾含量有显著的交互作用。     

4种阔叶幼苗对PEG模拟干旱的生理响应

研究了PEG模拟干旱胁迫环境下的火力楠(Michelia macclurel)、尾叶桉(Eucalyptus urophylla)、枫香(Liquidambar formosana)、荷木(Schima superba)幼苗的生理变化。结果表明,干旱胁迫下,4种幼苗叶片的相对含水量小于对照,其中,尾叶桉和枫香下降明显;不同干旱胁迫条件下,4种树种幼苗叶片的相对电导率均显著大于对照,其中尾叶桉和枫香上升幅度大;干旱胁迫下的火力楠和荷木幼苗叶片的脯氨酸含量呈现波动,尾叶桉和枫香幼苗则显著大于对照;不同干旱胁迫时间下的幼苗叶片的叶绿素含量小幅波动;4个树种幼苗的过氧岐化酶(SOD)活性随胁迫时间增加而呈现先升后降的趋势,其中火力楠和荷木的幼苗的SOD活性持续维持在较高水平;荷木叶片的丙二醛(MDA)含量先升后降,最后和对照水平相近,其余幼苗的MDA含量均大于对照;干旱胁迫下4种幼苗叶片的可溶性糖含量增加幅度较大。主成分分析表明,4种幼苗的抗旱能力排序为荷木>火力楠>尾叶桉>枫香。     

基于BIOLOG技术分析氮沉降和降水对土壤微生物功能多样性的影响

土壤微生物是有机物分解和养分循环的主要介质,因此在维持土壤的功能多样性和持续性方面发挥着关键作用。气候变化驱动因素会影响土壤微生物的生理活动,引起其群落结构和功能多样性的改变,并对生物地球化学循环和气候―生态系统反馈产生连锁效应,其中氮沉降和降水是全球气候变化的研究热点。土壤氮(N)的有效性有可能通过改变微生物的群落组成以调节微生物对降水变化的响应,但目前关于N沉降和降水及其交互作用对土壤微生物群落功能多样性的影响机制仍不清楚。为了准确预测未来气候条件下生态系统的功能状况,需要更好地了解土壤微生物对环境变化的响应。基于BIOLOG技术综述了氮沉降和降水变化及其交互作用对土壤微生物功能多样性影响的相关研究进展,可以为进一步研究全球气候变化背景下地下生态学的发展提供参考。另外,分析阐述了当前工作中存在的一些主要瓶颈,并对未来的研究热点进行了探讨和展望。     

3种松树林林分改造树种的生长格局

对3 种松林下的黎蒴、白花油茶、竹节树苗木的生长进行了研究.3 种苗木的地径和冠幅生长量以及黎蒴和油茶的树高生长量排序为湿地松林分>有凋落物加勒比松林分>无凋落物加勒比松林分,而竹节树在有凋落物加勒比松林下的树高生长略大于湿地松林,二者显著大于无凋落物加勒比松林.无凋落物的加勒比松林因为去除地表凋落物后减少了养分的输入,土壤有机质和氮含量减少,导致苗木生长下降.总体来看,竹节树的地径和冠幅的生长量最大,黎蒴树高的生长量最大,二者是改造松林的优良树种,而油茶生长慢.     

不同林地清理方式对杉木林土壤肥力的影响

研究了杉木林采伐迹地及采伐后的炼山迹地的土壤物理性质、养分含量、微生物数量和酶活性.结果表明,采伐迹地的非毛管孔隙比杉木林地增加23%,自然含水量和毛管持水量则下降25%;炼山迹地土壤容重比杉木林地增加10%,非毛管孔隙、自然含水量和毛管持水量分别下降61%、48%和26%.采伐迹地有机质、全N、全P和全K含量分别比杉木林地下降14%、14%、35%和22%,炼山迹地分别下降37%、37%、47%和7%.采伐迹地碱解N和有效K含量分别比杉木林地增加24%和31%,有效P含量比杉木林地下降15%;炼山迹地的碱解N、有效P和有效K含量分别比杉木林地下降25% 、43%和40%.采伐迹地的细菌、真菌和放线菌数量比杉木林地增加1.4、11.3和0.8倍;炼山迹地细菌数量比杉木林地减少24%,真菌和放线菌数量增加了5.0和0.5倍.采伐迹地脲酶、过氧化氢酶和纤维素分解酶活性分别为杉木林地1.9、1.6和2.1倍,而炼山迹地分别为后者的35.4%、90%和106%.湿润土壤有机质、全N和全P含量高,疏松多孔的土壤有利于碱解N、速效P、速效K积累和脲酶活性的增加.真菌数量随毛管孔隙的增加而减少.通气良好有利于提高土壤过氧化氢酶活性.     

稀土元素对植物的生物效应及其作用机理

综述了稀土元素对植物根系发育、生物量、品质和抗逆性的影响.适量稀土浓度可促进植物生长,提高种子萌发能力和根系发育,提高植物生物量,并改善植物果实的品质.施用适量稀土元素还可以增强植物的抗逆性并且对一些植物病害有一定防治作用.介绍了植物对稀土元素的吸收特性和稀土元素在植物体内的含量、分布、存在形式及细胞定位.重点探讨了稀土元素对植物光合作用、叶绿素形成、植物吸收营养元素、稀土元素与钙相关性和稀土元素对细胞膜及酶的作用机理,内容包括稀土元素可提高植物叶绿素含量,增强光合效率,从而增加植物生物量.适量的稀土元素能够促进植物对营养元素的吸收、转化和利用.稀土元素有类似钙的功能,可置换出酶中的钙离子而参与酶的反应.稀土离子可以维持细胞膜的透性和稳定性,提高膜的保护功能,增强植物对不良环境的抵御能力.最后,对稀土元素的研究前景进行了展望.     

华南典型人工林凋落物的持水特性

 对于华南地区的杉木(Cunninghamia lanceolata)林、马尾松(Pinus massoniana)林、湿地松(Pinus elliottii)林、马占相思(Acacia mangium)林和尾叶桉(Eucalyptus urophylla)林的凋落物的储量、持水量、持水率和吸水速率进行了研究。结果表明,杉木林的凋落物的干重（6.5×103 kg·hm－2）最大,其次是马尾松林和马占相思林（5.5×103 kg·hm－2）,而湿地松林（4.1×103 kg·hm－2）和尾叶桉林较小（4.0×103 kg·hm－2）。凋落物持水量呈现杉木林>马占相思林>尾叶桉林>马尾松林>湿地松林。各林分凋落物的最大持水量为杉木林17.9×103 kg·hm－2,马占相思林14.8×103 kg·hm－2,尾叶桉林14.0×103 kg·hm－2,马尾松林10.6×103 kg·hm－2,湿地松林9.8×103 kg·hm－2。尾叶桉林、杉木林、马占相思林、湿地松林和马尾松林的凋落物最大持水率分别为351%、274%、269%、235%和191%。凋落物持水量和凋落物持水率随着浸泡时间的增加按照对数方程增加。5种林分中尾叶桉林的凋落物吸水速率在各浸泡时间后居首位,杉木林和马占相思林中等,湿地松林较小,而马尾松林最小,各林分的凋落物的吸水速率随浸泡时间的增长按方程Y=a+b·t-1下降。     

臭氧胁迫对植物主要生理功能的影响

近年来,由于光化学反应的臭氧前体增加,全球植物受对流层臭氧(O3)胁迫的程度越来越严重。臭氧污染被认为是造成东欧、西欧和整个美国的大片森林衰退和枯死的主要原因。臭氧胁迫严重影响植物叶片对光能的利用,通过气孔限制和非气孔限制,导致其光合速率的降低,影响光合产物的产量。臭氧对植物的影响与植物体内代谢物质的积聚量紧密联系。臭氧胁迫引发植物的各种防御保护机制,刺激抗氧化系统,影响膜系统,改变其体内碳和矿质养分的吸收并引起它们的重新分配,诱导其基因表达的深层变化。为了适应臭氧胁迫环境,植物通过生理生化机制的调节来保证其生命活动。如细胞通过调节渗透物质的含量来保持渗透势的平衡;细胞内各种抗氧化酶活性增加,以清除自由基,避免或者减轻细胞受到伤害;改变代谢途径以保持能量储备和降低代谢速率。可见,生态环境对生物进化具有重要影响。这个观点将在臭氧胁迫对植物生理的影响中得到证实,也是生物进化论的另一种证据。综述了臭氧对光合生理、呼吸代谢、抗氧化系统、膜系统、矿质养分的吸收和分配与分子生理等主要生理功能的影响,并提出臭氧胁迫对植物生理影响的今后研究方向与未来研究热点是:(1)加强在植物个体和群落水平上臭氧胁迫对植物生理影响的研究;(2)臭氧影响下植物的基因调控和相关信号传递网络系统的机理;(3)通过分子标记、基因图谱、基因组学和转基因技术等方法研究选育适应臭氧胁迫环境的植物;(4)尽可能在接近自然条件的环境中开展研究;(5)臭氧胁迫对亚热带和热带森林及其树种主要生理功能影响的研究;(6)建立模型评估臭氧对植物的影响。