林地覆盖对雷竹林土壤微生物特征及其与土壤养分制约性关系的影响

为了探讨林地覆盖雷竹林退化机理,给退化雷竹林恢复提供理论参考,对不同覆盖年限(CK、1、3 a 和6 a) 雷竹林土壤微生物区系组成和生物量碳(C_mic)、氮(N_mic)、磷(P_mic)等特征因子进行了测定,并分析了其与土壤养分的制约性关系。结果表明:(1) 雷竹林土壤微生物以细菌为主,真菌次之,放线菌最少,分别占土壤微生物总量的90.11%-98.03%、1.04%-9.22%和0.67%-1.37%。随覆盖年限增加,细菌、放线菌比率呈下降趋势,真菌比率呈上升趋势;土壤微生物总数、细菌和放线菌数量及C_mic、N_mic、P_mic均呈先升高后降低的变化趋势,试验雷竹林间差异极显著,真菌数量总体呈极显著升高趋势。(2)雷竹林土壤微生物特征因子与土壤有机质(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)、碱解氮(Available nitrogen, AN)和pH均呈显著或极显著相关,其中,CK和覆盖1 a、3 a雷竹林土壤微生物特征因子与土壤养分主要呈正相关,与pH呈负相关,而覆盖6 a雷竹林则相反。(3)不同覆盖年限雷竹林土壤养分与土壤微生物的制约性关系存在一定的差异,CK雷竹林土壤SOM、TN、AN、速效钾(AK)和pH主要影响土壤C_mic、N_mic和细菌,覆盖1 a雷竹林土壤SOM、TN、TP和AK主要影响土壤P_mic、放线菌和细菌,覆盖3 a雷竹林土壤SOM、TN、速效磷(AP)和AN主要影响土壤N_mic、放线菌和真菌,覆盖6 a雷竹林土壤SOM、TN和pH主要影响土壤N_mic、真菌。研究表明:长期覆盖雷竹林土壤细菌、放线菌数量与比例明显降低,真菌数量与比例明显提高,土壤养分与土壤微生物的制约性作用关系会发生较为明显变化,产生土壤障害,这是覆盖雷竹林退化的主要原因之一。     

常绿阔叶林片段中木荷凋落叶分解速率及中小型土壤节肢动物群落的结构动态

2004年6月-2006年4月,选择浙、闽、赣交界山地的4个森林片段作为研究地点,并以浙西的古田山国家级自然保护区作为连续森林对照,采用尼龙网袋法,研究了不同常绿阔叶林群落优势种木荷凋落叶的分解速率及土壤节肢动物群落的结构和动态.结果表明：5个研究地共获土壤节肢动物1050个,分属8纲23目,其中鳞翅目、膜翅目、弹尾目和双翅目占个体总数的10%以上,为该地区的优势类群.片段化对群落物种组成的影响主要体现在稀有类群的差异上.不同分解阶段各种土壤节肢动物类群优势度因其功能的不同而各异.经过2年的分解,各研究地木荷凋落叶损失量为60%～70%,研究地凋落物中土壤节肢动物的各项多样性指标均有一定的变化,且与连续森林的变化规律不一致.     

施肥对雷竹林土壤活性有机碳的影响

采用重施肥料试验研究了不同重施肥习惯对雷竹林土壤碳库产生的影响,结果表明,各有机肥、化肥混合处理土壤总有机碳(TOC)、水溶性碳(WSOC)、微生物量碳(MBC)、矿化态碳(MC)及WSOC/TOC、MBC/TOC和MC/TOC均显著或极显著高于单施化肥各处理.3个有机肥、化肥混施处理中,随着有机肥用量减少,TOC、WSOC、MBC和MBC/TOC显著下降,有机肥用量减少一半,上述各类碳分别下降10.75%、12.02%、30.94%和22.61%.单施化肥处理中,氮素用量超过1009.5 kg·hm^-2·年^-1会使土壤WSOC、MBC、MBC/TOC明显降低.雷竹土壤TOC、WSOC、MBC和MC两两之间相关性均达显著或极显著水平,进一步通过6个处理变异系数分析发现,土壤MBC、MBC/TOC是衡量雷竹土壤碳库质量的最佳指标.     

毛竹和雷竹地下系统结构及生物力学性质

利用植物稳定山体边坡是一种环保、经济、可持续的生物工程措施,符合生态文明建设新理念。以亚热带典型散生竹种毛竹和雷竹地下系统结构为研究对象,描述毛竹和雷竹根系在土壤中的空间分布状况,探究影响毛竹和雷竹地下系统生物力学性质的因素。结果表明:随着土层的深入,3个径级的毛竹和雷竹根系长度和体积所占比重均表现出逐渐减少的趋势,0—40 cm土层中集中了80%以上的根系。毛竹和雷竹径级D≤1 mm根系占全部根系长度的比重均为最大,大小依次为雷竹鞭根(83.62%)雷竹竹根(80.46%)毛竹鞭根(75.70%)毛竹竹根(70.45%),毛竹径级D≥2mm根系体积所占比重最大,分别为竹根78.73%和鞭根70.23%,雷竹径级D≥2mm(43.60%)和D=1—2mm(39.76%)竹根体积比例相当,径级D=1—2mm鞭根体积为最大(50.78%);毛竹和雷竹不同生长阶段竹鞭抗拉强度和弹性模量之间均存在显著差异,中龄竹鞭抗拉强度显著高于幼龄和老龄,而中龄竹鞭的弹性模量显著低于幼龄和老龄,说明生长阶段是影响竹鞭抗拉强度和弹性模量的因素;饱和含水率条件下,毛竹和雷竹根系抗拉强度与直径呈负幂函数关系,12%含水率条件下,毛竹鞭根和雷竹竹根抗拉强度和直径仍然呈负幂函数关系,毛竹竹根和雷竹鞭根抗拉强度和直径关系不显著。毛竹和雷竹地下系统抗剪切强度与干物质量均呈幂函数关系,毛竹抗剪切强度增加趋势高于雷竹。     

地表覆盖栽培对雷竹林凋落物养分及其化学计量特征的影响

为了解不同覆盖栽培年限雷竹林凋落物养分及其化学计量特征,分析了换叶期雷竹林凋落物的凋落量,C、N、P、K养分含量,养分季节归还量以及养分元素生态化学计量比值在不同覆盖年限之间的差异。结果表明:(1)雷竹林在连续覆盖3a后,叶凋落量极显著性提高(P＜0.01),在总凋落量中比例增加,但枝凋落量变化不明显。(2)连续3a覆盖对雷竹林凋落物中的养分含量影响极显著(P＜0.01),C、N养分含量极显著降低,P含量极显著升高,而K养分含量在覆盖2a时就出现了显著增加的变化响应;林地凋落物的养分归还量同时还受凋落量的影响,其伴随覆盖年限增长的变化趋势与养分含量并不一致。(3)覆盖2a内的雷竹林地凋落物表现出稳定的高N∶P以及低P含量,表明凋落物分解速率较低;连续覆盖3a的林地凋落物P含量极显著升高,N∶P极显著下降(P＜0.01),表明此时凋落物分解速率加快。(4)线性回归分析表明,凋落物中K元素随覆盖年限增长而消耗的规律与N、P元素无显著相关关系。     

雷竹体细胞胚诱导的初步研究

以雷竹（Phyllostachys violascens）种胚为外植体, 脱分化产生愈伤组织, 愈伤组织诱导产生体细胞胚, 并发育成苗。实验结果表明： 愈伤组织诱导体细胞胚基本培养基为MS无机盐＋20 g·L^-1葡萄糖（glucose）＋10 mg·L^-1腺嘌呤（adenine sulfate）＋ 0.5 g·L^-1麦芽抽提物（malt extract）＋0.1 mg·L^-1 6-BA＋0.01 mg·L^-1氨氯吡啶酸（picloram）＋10 g·L^-1type A agar; 将基本培养基中的氨氯吡啶酸浓度升高至0.1 mg·L^-1即为愈伤组织诱导的最佳培养基, 早期子叶胚是愈伤组织诱导的最佳胚体; 愈伤组织在添加0.001 mg·L^-1TDZ和0.3 mg·L^-1ABA的愈伤组织最佳培养基上光照培养4周后, 去除其中的ABA, 并添加0.1 mg·L^-1NAA继续培养1个月, 体细胞胚数量最多可达87.43%, 该培养基是体细胞胚发生的最佳培养基; 将上述体细胞胚发生培养基中的6-BA浓度升高至1 mg·L^-1, 继代培养2个月后有小苗出现。组织学观察显示, 体细胞胚细胞核大、质浓且多数呈球形原胚状。     

林地覆盖经营对雷竹鞭根主要养分内循环的影响

为了给林地覆盖经营雷竹(Phyllostachys violascens)林可持续经营提供理论参考,探讨了休养式覆盖经营(覆盖3a后休养3a)、长期覆盖经营(覆盖6a)和不覆盖雷竹林(CK)2年生壮龄竹鞭及其1级、2级根N、P、K、Mg、Ca、Fe浓度和养分迁移、内循环率的差异。结果表明:不同覆盖经营年限雷竹林N、P、K、Mg、Ca和Fe浓度总体上1级根显著高于2级根。1级根和2级根中均存在N、P、K、Mg的养分内循环,且1级根养分内循环率大于2级根,Fe、Ca内循环不明显。N、P、K、Mg养分浓度与养分迁移速率随时间的推延,1级根为持续降低,2级根为先升高后降低。与不覆盖雷竹林相比,休养式林地覆盖经营总体上提高了1级、2级根的N、P、K、Ca的浓度和P、K、Mg的迁移速率、N、P、K的迁移量、P、K的养分内循环率以及1级根Mg的浓度和迁移量、2级根N的迁移速率和Mg的内循环率;长期林地覆盖经营虽提高了雷竹1级根N、K的浓度和N的迁移量及2级根N的浓度和内循环率,但总体上降低了1级根P、K、Mg和2级根N、P、Mg的迁移量与1级、2级根P、Mg的迁移速率及P、K、Mg的养分内循环率。研究表明:雷竹林鞭根中存在明显的养分内循环,且1级根对养分内循环的贡献较大。休养式林地覆盖经营利于雷竹林对养分的循环利用,而长期覆盖经营阻碍了根系对养分的平衡吸收,减弱了根系养分的内循环,不利于雷竹林的生长更新。     

不同竹龄雷竹中硅及其他营养元素吸收和积累特征

在浙江省临安市的雷竹主产区,分别采集不同竹龄(1～4 a)和不同器官(叶、枝、秆)的雷竹样品,分析了Si和其他营养元素含量、吸收和积累特征,以及Si和其他营养元素之间的相互关系.结果表明： 雷竹各器官中C含量的大小顺序为竹秆>竹枝>竹叶,Si、N、P、K、Ca、Mg、Al、Fe和Mn含量的大小顺序为竹叶>竹枝>竹秆.除Mn主要积累在竹叶中外,其他9种营养元素主要积累在1年生雷竹的秆中.3～4年生雷竹竹叶的Si平均含量为13.66 g · kg^-1. 雷竹属于Si积累植物.随竹龄的增加,雷竹叶中的N、P、K和Mg含量减少,C、Al和Mn含量增加.雷竹对Si的吸收主要集中在第2年(57.1%),对N和K的吸收主要集中在前两年(67.7%～93.7%),此后N和K从植株体内流出,其流失量分别占总积累量的19.1%～39.1%.雷竹中Si与Ca、Al、Mn呈显著正相关,与N、P、K、Mg呈显著负相关.     

林地覆盖对雷竹林土壤碳氮磷化学计量特征的影响

林地覆盖措施可明显促进雷竹笋芽提早萌发,显著提高竹林经济效益,但长期连年覆盖会导致雷竹林退化为雷竹林。对不同覆盖年限(1、3、6 a)雷竹林和不覆盖雷竹林土壤C、N、P含量和化学计量比及相关性进行了研究。结果表明:不同覆盖年限雷竹林和不覆盖雷竹林土壤C、N、P含量均随土壤深度的增加而极显著降低。不同土层土壤C、N、P含量不同覆盖年限雷竹林极显著地高于不覆盖雷竹林。随覆盖年限的延长,雷竹林0～20 cm土壤C、N含量极显著提高。覆盖1 、3 a雷竹林和不覆盖雷竹林0～50 cm土壤P含量和20～50 cm土壤C、N含量差异均不显著,均显著地低于覆盖6 a雷竹林土壤。不同覆盖年限雷竹林各土层土壤C:N差异不显著,而C:P、N:P随覆盖年限的延长呈升高趋势。随覆盖年限的延长,土壤C、N、P间正相关关系减弱,C与N、P协同变化速率降低。研究表明:雷竹鞭根系统主要分布区0～20 cm土壤养分过量积累及引起的土壤养分失衡是林地覆盖雷竹林退化的主要原因。应实行轮闲覆盖和测土配方平衡施肥,并在雷竹自然出笋开始时(3月上旬)及时撤除有机覆盖物。为雷竹林可持续经营提供理论依据。     

干旱胁迫下雷竹叶片叶绿素的高光谱响应特征及含量估算

植物叶片的反射光谱特征与叶绿素含量密切相关。以重要的笋用竹种雷竹(Phyllostachys violascens)为研究对象,采用盆栽及控水试验方法研究了2年生雷竹在干旱胁迫条件下冠层叶片反射光谱的响应特征,分析了叶片叶绿素含量与不同波段光谱反射率一阶微分值以及光谱特征参数之间的相关关系,并以雷竹叶绿素含量敏感波段及构建的植被指数与叶绿素含量进行了拟合。结果表明,重度缺水处理后雷竹叶片叶绿素含量显著降低,在可见光区叶片光谱反射率随叶绿素含量的降低而增加,以波长493、639、693、756 nm等处的光谱反射率一阶微分值与叶绿素含量的相关性较高。雷竹叶片叶绿素含量与光谱特征参数如绿峰反射率、红谷反射率、蓝边面积、绿峰面积之间的相关性较高。与已有的植被指数相比基于雷竹叶绿素含量敏感波段修正后的植被指数与叶绿素含量相关性优于原植被指数。基于反射率一阶微分值构建的多元回归方程以及修正的绿色归一化植被指数(m GNDVI)构建的回归方程拟合效果较好,为雷竹叶绿素含量的较优估算方程。研究结果可以为雷竹叶绿素含量的快速无损测定以及季节性干旱条件下雷竹林的科学经营及灾后评估提供依据。