淡咸水轮换浇灌抑制互花米草的克隆生长和繁殖

作为典型的盐沼植物,入侵种互花米草(Spartina alterniflora)具有较强的耐盐性,能否以淡水或淡咸水的轮换浇灌扰乱其耐盐机制,降低其生态入侵性,进而寻求其控制对策是一个重要命题。为此,对互花米草进行了6种浇灌处理:单一的淡水(D)或咸水(X)浇灌;1次浇灌转换,即先淡水后咸水(DX)或先咸水后淡水(XD);2次浇灌转换,即由淡水开始转而咸水,再转而淡水(DXD),或由咸水开始转而淡水,再转而咸水(XDX)。结果显示,D处理的总生物量最高,与其它各处理均差异显著(p<0.05),且是X处理的1.67倍;DXD和XDX处理的总生物量最低,与D和X处理的差异显著(p<0.05),两者均约为D处理的50%。浇灌处理对根冠比、茎重比、叶重比和根茎重比的影响不明显,对根重比有较大影响,X处理的根重比最高,与D处理的差异显著(p<0.05),但与DX、XD、DXD和XDX处理之间的差异不显著。D处理的克隆生长新生总株数(Propagule)最多,与其它处理均差异显著(p<0.05),且是X处理的1.34倍;DXD和XDX处理的新生总株数最少,与D和X处理的差异显著(p<0.05),仅为D处理的55%。浇灌处理对分蘖的影响明显,DX和DXD处理的分蘖数分别是D处理的62%和50%;XD和XDX处理的分蘖数分别是X处理的50%和47%。就开花株数而言,X处理显著高于其它处理(p<0.05);DXD和XDX处理的开花株数为0。因此,持续的淡水浇灌可能会促进互花米草的生物量积累,并且采取快速的克隆生长为主的繁殖策略;而在淡水和咸水交替的生境下,互花米草的生物量积累、无性和有性繁殖能力都会受到抑制。     

山口红树林区互花米草有性繁殖期的生物量动态

以山口红树林保护区互花米草（Spartina alterniflora）为研究对象,对其有性繁殖期(2007年6—11月)的生物量动态变化进行了初步研究。结果表明：在繁殖初期,不同营养器官的生物量随时间呈现不同程度的增加;但在繁殖后期,根、茎和叶的生物量的增长率均出现负值,其中根生物量和叶生物量的负增长导致茎生物量出现负增长。地下部分生物量远小于地上部分生物量,生物量在各器官的分配除6月份外呈现茎>叶>根>繁殖器官。地下部分生物量占总生物量的比例随着时间呈现下降的趋势,其中根系生物量比例从6月份的28.9%下降到11月的14.0%;繁殖器官生物量的比例不大,随着时间呈现增加的趋势。     

互花米草生物量年动态及其与滩涂生境的关系

本文研究了不同滩涂生境对互花米草(Spartina alterniflora)群落特征及生物量的影响。其结果是：建立在小潮高潮线附近滩面的互花米草群落,其密度、高度、地上和地下生物量(本文生物量均为现存生物量),均比建立在偏低、偏高位置滩面的群落为高。在淡水、肥水来源丰富的河口潮滩上建立的互花米草群落,其群落特征更突出,生物量比建立在土壤肥力低、含盐量高的非河口潮滩上群落高。潮滩上的互花米草群落地下生物量随龄级的增加而增长,但地上生物量和总生物量以三年龄群落为最高,四年龄群落却比三年龄群落低。     

互花米草生物量变化对盐沼沉积物有机碳的影响

以江苏王港典型互花米草(Spartina alterniflora)盐沼湿地为研究对象,分析光滩及互花米草滩沉积物中有机碳的水平和垂向分布特征,了解互花米草生物量的季节动态变化,探讨二者之间的相互关系,在此基础上研究互花米草生物量分布和季节变化对沉积物中有机碳(TOC)含量的影响。结果表明,互花米草枯落物中的有机碳数量在两个月内衰减了40%,而表层沉积物中TOC含量及其中互花米草来源TOC所占比例的变化,均与互花米草地表枯落物量的季节变化存在两个月的"相位差",这与枯落物快速分解时间大致吻合,说明枯落物是表层沉积物中TOC的重要来源。高达60%的互花米草地下生物量分布在0—20cm深度内,该深度范围内沉积物中TOC含量较高,且TOC主要来源于互花米草。此外,不同深度TOC含量与地下生物量之间存在良好的正相关关系,说明地下生物量是影响沉积物TOC含量的重要因子。研究区互花米草年固碳能力为2274g m-2a-1,盐沼沉积物中TOC埋藏速率达到了470 g m-2a-1,是地表一个重要的碳汇;同时研究区每年向近岸水域输出大量的TOC,是近岸海域生态系统的一个重要碳源。     

模拟氮沉降对外来入侵植物互花米草生长及化感作用的影响

通过设置室内模拟实验, 从生长特性和化感作用的角度, 探讨了氮沉降对外来入侵植物互花米草入侵潜力的影响。结果表明, 低氮沉降和高氮沉降处理都明显促进了互花米草地上和地下部的生物量累积, 其中低高氮沉降分别使地上部生物量增加161.15%和120.20%, 使地下部生物量增加128.43%和71.06%。而氮沉降使叶面积和叶重也显著增加, 这将增强其对资源的捕获和利用能力。而不同氮沉降处理下互花米草的叶、根水浸液对莴苣种子萌发和幼根生长具有化感抑制作用, 当浸提液浓度相同时, 低氮沉降比其他氮处理有更强的综合化感效应。互花米草叶和根的综合化感效应分别在低氮沉降处理下浸提液浓度为0.02 g⋅mL–1 和0.04 g⋅mL–1 时最大。高氮沉降处理下互花米草各项指标并不完全优于低氮沉降处理, 这可能由于高氮沉降处理下其生长已不处于氮限制状态。全球氮沉降是一个漫长的过程,在目前的氮沉降条件下, 加强对互花米草的防治和管理迫在眉睫。     

咸淡交替灌溉对克隆植物大米草生长繁殖和生物量分配的影响

通过温室模拟控制实验,研究了咸淡交替灌溉处理对外来克隆植物大米草(Spartina anglica)形态性状、克隆生长、生物量积累及分配格局的影响。实验共设6种浇灌处理:单一淡水灌溉(D)、单一咸水浇灌(X)、淡咸交替灌溉(DX)、咸淡交替灌溉(XD)、淡咸淡交替灌溉(DXD)和咸淡咸交替灌溉(XDX)。结果表明:DX处理条件下,大米草株高、叶片数及根长均达到最高;克隆数最多,且显著高于X、DXD和XDX处理;芽数及根状茎总长均显著大于XDX处理;在DX和D处理下,地上生物量、根系生物量、地下生物量和总生物量均显著高于其它处理。这表明作为滨海盐沼植物,大米草种群比较适应淡咸水交替环境,单一的咸水,以及过度的咸淡转换均不利于大米草的生长繁殖与生物量积累,而淡咸水交替过程的失序可能是引起我国大米草种群衰退的重要原因。     

不同建群时间下互花米草种群生长及生物量分配

采用"空间代替时间"的方法,研究具有不同建群时间的互花米草种群生长及生物量分配特征。结果表明:种群高度生长从建群2a到16a呈下降趋势,6a和16a均显著低于2a(P0.05);密度、总生物量及地上生物量从建群2a到16a均呈下降趋势,16a显著低于2a(P0.05);地下生物量、根冠比随建群时间延长先增长后降低,但前者16a显著低于2a(P0.05);同化器官生物量不随建群时间变化,而非同化器官生物量随建群时间延长而减少,6a和16a均显著低于2a(P0.05);须根和根状茎生物量随建群时间延长先增大后减小。结果显示建群16a后种群呈衰退态势,探究其原因将有助于我国互花米草的管理与控制。     

光照和氮交互作用对水曲柳幼苗生长、生物量和氮分配的影响

采用温室沙培方式,对水曲柳幼苗进行了不同光强（2个水平）和氮浓度（4个水平）处理,分析了其生长、生物量和氮分配对环境变化的响应.结果表明：与全光照处理相比,低光处理下水曲柳幼苗冠根比（S/R）和净氮吸收速率（NNUR）极显著提高（P<0.01）,但相对生长速率（RGR）和净同化速率（NAR）极显著下降（P<0.01）;低光处理下的幼苗根、茎、叶和整株生物量分别较全光照处理降低了36.8%（P<0.01）、1.7%、12.7%（P<0.05）和24.3%（P<0.01）;低光处理使幼苗分配到根系的氮比例明显下降,而叶片的分配比例增加.无论光强大小,氮对幼苗生长都具有十分明显的促进作用,而且幼苗S/R和叶片的氮分配比例都随氮供给浓度的增加而明显提高.光强和氮浓度对水曲柳幼苗的基径、S/R、RGR和生物量（根和叶）分配比例具有显著的交互作用（P<0.05）.     

氮水平和竞争对互花米草与芦苇叶特征的影响

 互花米草 (Spartina alterniflora) 和芦苇 (Phragmites australis) 是滨海盐沼湿地的多年生草本植物,从世界范围来看,它们二者具有区域性的相互入侵特征,因此研究生境条件对两物种互侵机制的影响是一个十分有意义的生态学命题。该文运用随机区组实验设计方法,模拟海滩环境、构建人工种群、控制可变因子,研究了外来种互花米草与本地种芦苇分别单种和混种时,叶特征对不同氮水平、不同植株密度的响应。结果表明：随着氮水平的升高,互花米草和芦苇的叶面积无论是在单种还是混种情况下都显著增加 (p<0.05),但混种条件下芦苇的叶面积在高氮水平下增幅减少,这与高氮状况下互花米草与芦苇的竞争加剧有关;氮水平对单种中两种植物的叶数影响最显著 (p<0.01),对混种中互花米草的叶数和芦苇的叶宽影响最大 (p<0.05)。植株密度增加导致种内和种间竞争加剧,无论在单种还是混种处理下,都造成两种植物叶面积的显著减少 (p<0.05)。单种处理中, 两物种的叶数受密度的响应最显著 (p<0.05);而混种处理中芦苇对互花米草的竞争显著减小了互花米草的叶宽和叶数(p<0.05),互花米草对芦苇的竞争则显著减小了芦苇 的叶长、叶宽和叶数 (p<0.05)。两种植物的竞争结果受到氮营养的调控,低、高氮水平下互花米草的种间竞争能力大于芦苇,中氮水平下则是芦苇的种间竞争能力大于互花米草。高氮水平下互花米草通过叶面积的快速增加抑制了芦苇的叶生长,使其叶面积减少,从而在竞争中占据优势,这可能是互花米草入侵我国海滩芦苇种群的机制之一。     

苗圃氮加载及水分胁迫对栓皮栎苗木叶片光合氮分配及生物量积累的影响

苗圃科学施氮(N)作为提高苗木N贮存水平与质量的核心手段,能否提高干旱立地苗木造林效果仍存在争议;N贮存水平与干旱如何协同作用影响叶片光合N分配及苗木生物量积累尚不明确。阐明上述问题,能够为干旱立地下的森林植被恢复以及造林苗木科学精准施N提供科学依据。选择栓皮栎(Quercus variabilis Blume)为研究对象,对一年生苗木设置2个苗圃木质化期N加载水平(0、24 mg N/株),翌年春苗木移栽后设置2个灌溉水平(85%、40%田间持水量),取样测定苗木生物量、叶片N、叶绿素与脯氨酸水平、以及气体交换参数,计算光合N分配及光合N利用效率(PNUE)。结果表明,叶片发育完成后,干旱抑制N向光合系统分配,但N加载处理提高了干旱下的光合N含量,从而在一定程度上抵消干旱对生物量积累的抑制;无N加载苗木则向光合系统投入更少的N,而提高脯氨酸水平,生物量积累受抑制更为显著。无N加载苗木在遭受干旱后将N向羧化组分分配,而N加载苗木遭遇干旱后则显著抑制叶片将N向羧化系统以及电子传递系统分配,捕光组分N的分配则不受植物体内N贮存或外部水分状况的影响,栓皮栎苗木通过调整不同功能组分光合N含量和...     

Effects of salinity and temperature stress on Ecophysiological characteristics of exotic cordgrass, Spartina alterniflora

Salintiy and temperature are two important ecological factors which affect the distribution and abundance of Spartina alerniflora Loisel. To find out how cordgrass adapts to the environmental conditions in the introduced range, we studied the dynamics of a series of important physiological components including superoxide dismutase (SOD), guaiacol peroxidase (POD), catalase (CAT), malondialdehyde (MDA), soluble sugar and free proline under different salinity and temperature stresses. The results showed that low NaCl concentration (lower than 100 mmol·L⁻¹) enhanced the growth of S. alterniflora. On the contrary, high NaCl concentration (higher than 100 mmol·L⁻¹) inhibited the growth of S. alterniflora. To a certain extent, S. alterniflora was able to be acclimated to the osmotic pressure created by external solution concentration by adjusting the activities of POD, SOD and CAT, and the contents of free proline and soluble sugar. S. alterniflora varied in its responses to environment in different parts of the plant under 5°C and 38°C temperature stress. Compared with roots, leaves accumulated more soluble sugar, and CAT activities in leaves were higher, whereas SOD and POD activities in leaves were much lower than those in roots.     

氮素水平对初花后棉株生物量、氮素累积特征及氮素利用率动态变化的影响

在大田栽培条件下,分别在长江流域下游棉区(江苏南京)和黄河流域黄淮棉区(河南安阳)设置棉花氮素水平试验,定量研究氮素水平对花后棉株生物量、氮素累积特征及氮素累积利用率动态变化的影响,结果表明:棉株总生物量和氮素累积量随花后棉株生育进程的动态变化符合S型曲线,安阳、南京试点分别以360kg.hm-2、240kg.hm-2氮素水平的总生物量、氮素累积最多,其动态累积模型的特征参数值最为协调,皮棉产量最高。因此,可以通过改变施肥量来调节初花后棉株生长特征值,从而获得高产。棉株氮素累积利用率随初花后棉花生育进程的推进,呈现为不规则的S型曲线变化趋势,计算两试点的氮素累积利用率、瞬时利用率,安阳试点以360 kg.hm-2的施氮水平为最优,南京以240 kg.hm-2最高;施肥过多不仅利用率低,而且易造成营养器官比例加大,棉株虽可获得较大的干物质和氮素累积,但不能适时向生殖器官转移,皮棉产量降低。     

Effects of salinity and clonal integration on growth and sexual reproduction of the invasive grass Spartina alterniflora

The purpose of this study was to explore clonal integration of Spartina alterniflora under gradually changing substrate salinity conditions. We hypothesized that there might be a trade-off between growth and sexual reproduction influenced by soil salinity and, that clonal integration would change this trade-off. The experiment consisted of three levels of substrate salinity (5‰, 20‰ and 35‰), two clonal integration treatments (rhizomes severed or not), and three growth stages of daughter ramets (21, 40 and 60 cm tall). Both growth and sexual reproduction of S. alterniflora greatly decreased with increasing salinity. Clonal integration enhanced the survival, growth and sexual reproduction of daughter ramets experiencing salt stress, especially for young ramets, whereas the performance of mother ramets was reduced by clonal integration. Therefore, clonal integration did not affect performance of the whole clones. Contrary to expectations, there was no evidence for a trade-off between growth and sexual reproduction associated with salinity. In addition, clonal integration did not change the effect of salinity on the growth and sexual reproduction of mother and daughter ramets nor of the whole clones.     

不同水位梯度下克隆植物大米草的生长繁殖特性和生物量分配格局

通过温室模拟控制实验,研究了不同水位梯度处理对外来克隆植物大米草(Spartina anglica) 衰退种群的形态性状、克隆生长性状、生物量积累及生物量分配格局的影响.实验共设置5种水位处理,分别为淹没至大米草株高的1/2, 淹没至株高的1/3,表面水淹0 cm,低于土表5 cm (-5 cm),以及低于土表10 cm (-10 cm).结果表明:水位梯度对大米草的形态性状、克隆生长性状、生物量的积累与分配格局等部分指标均有显著影响(p < 0.05);株高、克隆分株数、根状茎节数、根状茎总长、间隔子长度及生物量在0 cm至1/3株高水位梯度处理下均显著高于-10 cm和1/2株高水位处理(p < 0.05),但与-5 cm处理无显著差异(p > 0.05);-10 cm水位处理的地上生物量分配和根状茎生物量分配显著低于其它处理(p < 0.05).综合大米草衰退种群的形态特征、克隆生长特性、生物量积累及分配格局对水位处理的响应格局,认为大米草种群较适宜的水位梯度为表面积水至淹没株高的1/3处,而水位的变化可能是大米草种群自然衰退的原因之一.     

Interactive effects of salt and alkali stresses on seed germination,germination recovery,and seedling growth of a halophyte Spartina alterniflora (Poaceae)

Soil salinization and alkalinization frequently co-occur in nature, but there is little information on the interactive effects of salt and alkali stresses on plants. Seed germination and early seedling growth are crucial stages for plant establishment. We investigated the interactive effects of salt and alkali stresses on seed germination, germination recovery and seedling growth of a halophyte Spartina alterniflora. Seed germination percentage was not significantly reduced at low salinity (≤ 200 mM) at pH 6.63–9.95, but decreased with increased salinity and pH. Ungerminated seeds germinated well after transfer to distilled water from treatment solutions, indicating that seeds can remain viable in high salt–alkaline habits. Shoot growth was stimulated at low salinity and pH, but decreased with increased salinity and pH. Radicle elongation decreased sharply with increased salinity and pH, and was significantly inhibited when pH ≥ 9.0, indicating that the radicles are very sensitive to salt–alkaline stress. The deleterious effects of salinity or high pH alone were less than when combined. A reciprocal enhancement of salt and alkali stresses is a characteristic feature for salt–alkaline stress. Stepwise regression analysis indicates that salinity is the dominant factor, while pH and buffer capacity are secondary for salt–alkaline mixed stress.     

互花米草与短叶茳芏枯落物分解过程中碳氮磷化学计量学特征

为了揭示植物枯落物分解过程中元素生态化学计量学特征,对闽江河口湿地互花米草和短叶茳芏枯落物分解过程进行了测定.结果表明:整个分解期间内(2007年1-10月),在近潮沟生境和远潮沟生境,互花米草枯落物分解速率、氮磷养分含量低于短叶茳芏枯落物,但热值高于短叶茳芏枯落物;近潮沟生境,互花米草和短叶茳芏枯落物分解过程中平均C/N、C/P和N/P分别为70.5和34.7,2285.8和1210.7,32.8和35.4;远潮沟生境互花米草和短叶茳芏枯落物分解过程中平均C/N、C/P和N/P分别为72.7和33.2,2519.2和1167.0,34.0和35.9,两种生境下均表现为互花米草具有较高的C/N、C/P和较低的N/P;互花米草枯落物分解过程中具有较高的C/N和C/P,其分解速率较低.     

不同土壤质地和淤积深度对大米草生长繁殖的影响

盐沼湿地生态系统中的土壤质地和淤积深度由于受到潮汐和生物的协同作用会发生相应的变化, 将对植物个体生长与湿地植被分布产生影响。本文通过智能温室人工模拟控制土壤质地和淤积深度实验, 分析了不同土壤质地(粘土和混合土)及淤积深度(无淤积、淤积植株高度1/4、淤积植株高度1/2及淤积植株高度3/4)对外来克隆植物大米草(Spartina anglica)种群的生长繁殖特征及生物量积累的影响。结果表明: 粘土促进叶面积、叶片数及根状茎数的增加, 并增加根状茎总长、根状茎生物量及地上生物量的积累; 而混合土(粘土与沙土体积比为1:1)增加了克隆分株数、总生物量、地下生物量及根生物量。除叶面积在淤积株高3/4处理下达到最大值外, 其他指标均在淤积株高1/2处理下达到最大值。由此推断, 大米草种群较适宜的土壤质地及淤积深度为粘土淤积株高的1/2处。据此推测, 可通过相应的生物及工程措施来改良土壤质地及通过改变淤积深度来有效管理我国海岸带大米草的分布, 为控制大米草在海岸带盐沼中的入侵与种群扩张提供了理论依据。