干热河谷车桑子光合生理特性对氮磷添加的响应

氮磷养分是限制干热河谷植物生长的重要元素,不同土壤上植物受到的养分限制类型不同。光合作用作为植物生长发育的基础,不同土壤上氮磷养分添加对干热河谷植物光合生理特征的影响还没有报道。因此,以干热河谷优势植物——车桑子为研究对象,在元谋县不同海拔处采集土壤,设置加氮（+N）、加磷（+P）、氮磷同时添加（+NP）和不添加（CK）四个处理,研究车桑子光合响应曲线、叶绿素含量和叶绿素荧光特性对氮、磷添加的响应规律,并探讨光合响应特征与车桑子生长的关系：研究结果显示：1）不同海拔土壤上,车桑子光合生理特性对氮磷添加具有不同的响应。在低海拔燥红土上,氮添加处理（+N和+NP）提高了车桑子净光合速率、叶绿素含量和PSII活性;中海拔紫色土上,+NP促进了车桑子光合速率和叶绿素含量的提高;高海拔黄棕壤上,+N处理降低了车桑子净光合速率和PSII活性,而磷添加处理（+P和+NP）提高了车桑子净光合速率。2）车桑子光合特性对养分添加的响应取决于土壤的养分限制类型,限制性养分添加可以提高车桑子的净光合速率。3）燥红土上+P以及黄棕壤上+N对PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）的降低更大程度上归于可变荧光Fv的减少而不是最小荧光F₀的增加,可减少养分限制对光系统II造成的伤害。4）三种土壤类型上车桑子的叶绿素含量和组成差异极显著,相比于燥红土和紫色土,黄棕壤上车桑子的叶绿素含量显著更高,而叶绿素a/b显著更低。综上,本研究结果表明,车桑子光合能力受到氮和磷的共同调节,不同土壤上光合生理特性的响应可增强植物对限制性养分的适应性,影响植物生长发育。     

元谋干热河谷车桑子种子休眠与萌芽的空间变异特征研究

为明确车桑子[Dodonaea viscosa(L.)Jacq.]种子的休眠特性和地理变异特性,测定了云南省元谋县凉山乡(属北亚热带区)和坝区苴林乡(属南亚热带区)车桑子种子形态,观察了种子的休眠特性和萌发特性。结果表明,两地的车桑子种子都具有物理休眠特性,经热水处理的种子萌发率显著高于未处理的种子(P=0.001)。两地种子在长、宽、长/宽以及种子百粒重上十分接近,其萌发特征和幼苗生长特征没有表现出显著差异。因此,坝区苴林乡和凉山乡种子并未发生地理变异,两地均适合车桑子采种,但在播种前应进行种子休眠破除,以提高种子发芽率。     

水分条件对干热河谷锥连栎种子萌发及幼苗早期生长的影响

对锥连栎(Quercus franchetii Skan)在4种施水量下的种子萌发、幼苗早期生长形态及生物量分配的响应特征进行了研究。结果表明,施水量对锥连栎的种子萌发过程具有显著影响。随着施水量增加,其种子萌发率、萌发指数以及萌发时间和萌发持续时间均呈明显的上升趋势,而萌发时滞和萌发速率系数呈下降趋势。锥连栎幼苗早期生长对施水量的适应幅度较大,每次施水4～12 mm时,幼苗均能存活,但生长状况存在明显差异,随着施水量的减少,幼苗生长和生物量的积累速度均出现显著减缓。同时,施水量对锥连栎幼苗生物量分配具有显著影响,随着施水量增加,幼苗根冠比呈显著下降趋势,表明在生物量分配上锥连栎幼苗具有极大的可塑性,施水量减少时,光合产物将向地下部分迁移,增加根冠比。     

土壤干旱对沙棘苗木生长及水分利用的影响

研究了土壤干旱条件下盆栽沙棘苗木生长、光合和水分关系的变化。结果表明,同样环境条件下,蒸腾速率随干旱胁迫程度加重而降低,而蒸腾日进程差异不大,均为单峰曲线,峰值出现在11：00;轻、中度干旱胁迫下沙棘叶含水量、水势、渗透势、膨压下降幅度较小,光合速率、侧枝生长速率保持在较高水平,能维持基本的生长量,表现出耐旱植物的生理特征;重度干旱胁迫使上述指标下降较显著,且长时间胁迫后,33．3％沙棘幼苗死亡。     

不同土壤和微量元素对车桑子幼苗生长的影响

为了解微量元素对车桑子(Dodonaea viscosa)生长的作用,研究添加微量元素(硼B、铁Fe、锰Mn、锌Zn)对车桑子生长和叶绿素荧光特性的影响。结果表明,除Mn外,B、Zn和Fe均对车桑子的生长和叶绿素荧光参数有显著促进作用(P<0.05);且添加B的车桑子具有更高的生物量积累,比对照显著提高了133.61%。微量元素与土壤类型对叶片磷(P)含量和叶片氮磷比(N/P)具有显著的交互作用(P<0.05),紫色土添加Zn、黄棕壤添加Fe均显著降低了叶片N/P。燥红土和黄棕壤上车桑子的株高、叶面积和生物量积累均高于紫色土,但紫色土和黄棕壤上车桑子的根冠比和叶片N/P显著高于燥红土(P<0.001)。这表明微量元素对干热河谷车桑子生长具有重要作用,在植被恢复过程中可通过添加B、Fe、Zn尤其是B来促进植物生长。     

云南干热河谷水库气候效应对车桑子幼苗生长发育的影响及其作用机制

干热河谷地区水电站建设对当地植被的潜在影响是一个值得关注的生态学问题。车桑子是当地植被灌木层的主要成分,开展水库气候效应对车桑子生长、发育影响的研究具有现实价值。以车桑子的实生幼苗为材料,将土壤含水量控制为13%、7%和1.5%,空气湿度控制为50%、65%和75%,从幼苗生长、构件发育、根系发育、生物量分配等方面研究了降水减少和大气湿度增加的气候效应对车桑子的影响,通过叶绿素含量、Fv/Fm、丙二醛(MDA)含量和叶片可溶性糖含量等指标,从光合系统特性、膜质过氧化和渗透调节3个方面研究了车桑子的受损与适应机制。结果表明,土壤干旱能够抑制车桑子幼苗高生长和根系发育的各项指标,并促进生物量向根系分配;当大气湿度增加时,幼苗高生长和根长虽呈增加趋势,但生物量积累、根系发育指标及RMR却具有单峰效应,显示空气湿度过高时对其生长发育具有抑制作用。综合而言,由于大气湿度增加能够部分补偿土壤的干旱效应,干热河谷区水库建设的气候效应不会对车桑子幼苗的生长和发育产生重要影响。结果还表明,土壤干旱和大气湿度变化对叶绿素含量无影响,土壤水分胁迫和空气湿度下降导致Fv/Fm显著下降,说明光合电子传递链受损是车桑子光合抑制的主要原因;土壤水分胁迫导致MDA含量升高,说明细胞膜质过氧化是车桑子幼苗受损的重要机制;而土壤干旱导致叶片可溶性糖含量升高,说明车桑子幼苗具有较好的渗透调节机制。研究结果对评估干热河谷区水电站建设对植被的影响具有参考价值。     

土壤水分和种植密度对春小麦叶片气孔的影响

 在不同土壤水分条件下,研究了不同种植密度（１、10、100、1 000、10 000株·m－2）的春小麦 (Triticum aestivum L.) 叶片气孔密度以及气孔分布的变化。结果表明：不同水分和种植密度不仅影响了叶片的气孔密度,而且也影响了其分布。随着种植密度的升高,气孔密度增大,在1 000株·m-2时气孔密度达最大值;当种植密度从1 000株·m-2上升到10 000株·m-2时,气孔密度下降;叶基部气孔数占全部气孔数的比例最大,叶尖最小,但随着种植密度的增大,气孔在叶片上的分布趋向均匀。干旱条件下随种植密度的升高气孔密度及分布的变化趋势与正常水分条件下的一致,但趋势更为明显。说明种植密度增大导致的气孔密度和分布的变化很可能是通过影响水分的供应而造成的。     

种植密度对苜蓿生长及生物量的影响

种植密度作为影响作物产量和品质的重要因素, 会造成植物对于光照、水分和养分的竞争。为研究种植密度对苜蓿生长与产量的影响, 在日光温室环境下, 以紫花苜蓿(Medicago sativa)为材料, 设置25、100、400、800、1 500、2 000株·m ^-2, 共6个种植密度, 对紫花苜蓿的种群密度和生长状况进行了观测。结果表明, 各处理播种后15天的平均种植密度分别为25、100、373、745、1 255、1 938株·m ^-2; 随着紫花苜蓿的生长, 除了低密度(25、100株·m ^-2)处理没有发生植株数量的变化外, 其余4个密度处理植株数量均有所减少, 即发生不同程度的自疏, 至第二茬收获时(播种后第187天)种群数量分别减少为297、571、759、839株·m ^-2。植株个体的株高、基径和分枝数量随着现存密度的增加呈指数下降; 个体生物量与现存密度的关系满足竞争密度效应的幂函数关系, 即随着密度的增加而减小。紫花苜蓿单位面积地上生物量符合最终产量恒定法则, 然而, 随着密度的增加, 地下生物量有先增加后减小的趋势。     

在磷浓度不同的基质中种植密度对野菱生长的影响

研究了在3种不同磷浓度(低浓度27.56±0.78μg·g-1,中浓度52.85±1.30 μg·g-1,高浓度115.61±2.72μg·g-1)基质中,不同种植密度(11和32株·m-2)对野菱(Trapa incisa Sieb.et Zucc.)生长和不同部位磷含量的影响.结果表明,在磷浓度不同的基质中,野菱单株的根、茎和叶干质量及总干质量都随种植密度的提高而增加.种植密度的高低对野菱茎直径和叶数没有显著影响(P>0.05),但在3种基质中,种植密度高的野菱植株的叶数都高于种植密度低的野菱植株.种植密度埘野菱各部位干物质分配以及磷含量的影响因基质中磷浓度的不同而表现出不同的规律性;种植密度高的野菱植株的茎和叶片中的磷含量高于种植密度低的野菱植株,种植密度低的野菱植株的茎生物量比和根中的磷含量均高于种植密度高的野菱植株.研究结果显示,提高种植密度不仪能促进野菱个体的生长,且能促进磷在野菱体内的运输.     

金沙江干热河谷土壤含水量对台湾省青枣生长和产量的影响

比较了4个水分梯度3年生台湾青枣（Zizyphus mauritiana Lam.）的树高生长动态、地径生长动态、新梢生下量、枝粗生长量、叶面积、叶面积指数、座果率、平均株产量、叶片含水率和根系含水率等,通过主成分分析法和R型因子综合分析法确定了适合台湾青枣生长的最优土壤含水率。结果表明：第3种水分处理（土壤含水率为田间持水量的70％-85％）的台湾青枣对水分的响应最好,对水分的响应排序值是56．147;其次是第4种水分处理（土壤含水率为田间持水量的85％-100％）,其值为41．506;最后是第1种水分处理（土壤含水率为田间持水量的40％-55％）,其值为34．545。由此可以得出,在金沙江干热河谷地区种植台湾青枣的最佳土壤水分是土壤含水率达到田间持水量的70％-85％。     

车桑子小孢子发生与雄配子体发育

为了解干热河谷区车桑子(Dodonaea viscosa)胚胎学特征及其结籽率低的原因,采用常规石蜡切片法和电镜扫描技术对车桑子小孢子发生、雄配子体发育和花粉的形态特征进行了观察。结果表明,车桑子花药具有4个花粉囊。完整的花药壁从外到内依次为表皮、药室内壁、2～3层中层细胞和绒毡层;绒毡层类型是腺质绒毡层。花药成熟期,中层、绒毡层均退化消失。小孢子母细胞进行同时型胞质分裂;四分体为四面体型结构。成熟的花粉为二细胞型。花粉近球形,外壁密布颗粒状纹饰,具有3条不构成合沟的萌发沟。雄性生殖发育过程出现的异常现象可能是干热河谷地区车桑子结籽率低的原因之一。     

金沙江干热河谷车桑子生殖枝生物量分配的性别差异

以车桑子生殖枝为材料,通过野外调查、取样以及各器官生物量的测定,研究金沙江干热河谷地区车桑子不同性别植株生殖枝生物量分配特征。结果表明：（1）金沙江干热河谷地区车桑子种群雄∶雌性别比为0.11,极显著的偏离1∶1（P<0.001）,种群偏雌性。（2）车桑子生殖枝的形态特征和生物量分配特征均具有显著的性别差异;雌性植株生殖枝花朵生物量和总生物量显著高于雄性和两性植株（P <0.05）,而后两者之间无显著差异;生殖枝生殖分配具有显著的性别差异（P <0.05）,但生殖枝叶生物量无性别差异。（3）生殖枝生物量大小与花朵生物量、营养生物量均呈极显著正相关关系（P <0.001）。营养生物量与花朵生物量之间为显著正相关关系(P <0.01),生殖分配与生殖枝大小无相关关系。研究认为,车桑子生殖枝营养生长与生殖生长不具有权衡关系,且生殖分配不具有个体大小依赖性,特定生物量分配模式可能是对金沙江干热河谷区资源利用、环境适应的一种特殊形态模式。     

金沙江干热河谷新银合欢(Leucaena leucocephala)的光合与荧光特征干湿季对比研究

为了研究引进树种对干热河谷环境的适应性,以生长于干热河谷野外环境中的新银合欢(Leucaena leucocephala)为研究对象,研究分析了其在湿季(7月)和干季(11月)的光合生理特征和叶绿素荧光特征。结果表明:(1)在P_n-C_i响应曲线中,当C_i150μmol/mol,干季的净光合速率(Net photosynthetic rate,P_n)高于湿季,而当C_i150μmol/mol,干季的P_n低于湿季;(2)相较于湿季,干季的初始羧化效率(Initial carboxylation efficiency,CE)、光合能力(Photosynthetic capacity,A_(max))、CO_2补偿点(CO_2 compensation point,Γ)、光呼吸速率(Photorespiration rate,R_p)、最大羧化速率(Maximum carboxylation rate,V_(cmax))、最大电子传递速率(Maximum electron transport rate,J_(max))、磷酸丙糖利用率(Triose phosphates utilization rate,TPU)、J_(max)/V_(cmax)、气孔限制值(Stomatal limitation,L_s)和叶片饱和水汽压差(Vapor pressure deficit,VPD)均显著下降(P0.05),而暗呼吸速率(Dark respiration rate,R_d)、胞间CO_2浓度(Intercellular CO_2 concentration,C_i)、气孔导度(Stomatal conductance,G_s)、蒸腾速率(Transpiration rate,T_r)、饱和光下最大净光合速率(Light-saturated net photosynthetic rate,P_(nmax))和水分利用效率(Water use efficiency,WUE)则显著上升(P0.05);(3)干季的PSII实际光化学效率(Actual photochemical efficiency of PSII,Ф_(PSII)),光化学猝灭系数(Photochemical fluorescence quenching,qP),电子传递效率(Electron transport rate,ETR)较湿季出现显著下降(P0.05),非光化学猝灭系数(Non-photochemical fluorescence quenching,NPQ)显著增加(P0.05);(4)叶绿素荧光参数的Ф_(PSII)、NPQ、ETR与各光合生理指标相关性较强。在干热河谷地区,气孔限制是影响新银合欢湿季光合速率的主要因素;而非气孔限制是影响其干季光合速率的主要因素。     

贵州北盘江喀斯特地区车桑子造林对乡土植物物种多样性的影响

为明确车桑子(Dodonaea viscosa)造林对北盘江喀斯特地区乡土植物物种多样性的影响,该研究采用群落样地调查法对不同车桑子覆盖度(0、20%、40%、60%、80%、100%)下的植物群落进行实地调查,并对其植物群落的物种多样性进行了对比分析。结果表明:(1)随车桑子覆盖度的增加,群落物种数及高位芽物种数有所下降,留下的物种多为地面芽、隐芽和一年生的草本植物。(2)随车桑子覆盖度的增加,Margalef指数、Simpson指数、Shan-non-Wiener指数及Pielou指数均呈下降趋势,群落中植物的种类和数量均减少,群落结构趋于简单,稳定性降低。(3)随车桑子覆盖度的增加,群落的物种组成不断发生替换,且草本植物的物种替代率均大于木本植物,但群落中物种间替代率呈先降低后升高的趋势,相邻两覆盖度之间的物种相似性系数呈先增加后减小的趋势。研究认为,当车桑子覆盖度≥60%后,乡土植物物种丰富度、多样性相对较低,物种分配不均匀,群落结构变简单,稳定性较差,不利于群落向更高级的演替阶段发展。     

干热河谷冲沟沟岸葛藤不同覆被状况及土壤性质差异分析

沟岸是干热河谷冲沟系统中土壤生态环境最为恶劣的地带,其水热矛盾突出、土层浅薄、土壤贫瘠。探讨葛藤覆被对沟岸土壤性质的影响,可为沟岸土壤改良与植被恢复奠定基础。以元谋干热河谷区葛藤覆被的冲沟沟岸为研究对象,选取裸露地块作为对照(CK),根据藤本生物量设置4个处理(T1:309.70 g/m~2鲜被物,T2、T3、T4:594.34、1103.43、1693.27 g/m~2枯落物),对比研究了葛藤不同覆被状况对沟岸土壤性质的影响。结果表明:沟岸土壤性质受葛藤覆被类型(鲜/枯)及生物量共同影响。(1)较裸露沟岸(11.05%),枯藤覆被有益于保持其下土壤水分(13.30%—18.90%),鲜藤覆被下土壤水分则明显降低(7.36%);较裸露沟岸,鲜、枯藤覆被均有助于增加其下土壤毛管孔隙度。(2)较裸露沟岸,鲜藤覆被下沟岸土壤有机质、铵态氮、硝态氮、有效磷、速效钾含量大都呈现出不同程度的降低,枯藤覆被沟岸上述土壤养分含量则整体增加,且大都呈现出随枯藤覆被量增加而增加的规律。(3)较裸露沟岸(3.24 nmol/g),鲜、枯藤覆被沟岸土壤总PLFA(总磷脂脂肪酸量Phospholipids fatty acid)量明显提升,T1—T4处理土壤的总PLFA量分别为裸露沟岸的10.5、2.6、2.6倍和6.5倍。研究成果对于干热河谷冲沟系统退化土壤的改良及植被恢复具有重要的指导意义。     

不同水分处理和密度配置对牛鞭草与狗牙根生长与种间竞争的影响

为合理利用三峡库区消落带优良草本植物进行退化植被恢复,并探索恢复过程中草本植物的最佳混植比例,选取三峡库区消落带适生先锋草本植物牛鞭草(Hemarthria compressa)(H)和狗牙根(Cynodon dactylon)(C)为研究材料,于2016年4月29日在盆栽控制条件下设置3种不同水分条件(对照组——CK组、浅淹组——SF组、全淹组——TF组)、7种配置比例,每盆牛鞭草与狗牙根株数分别按2株进行递增与递减,具体的配比分别为H0C12,H2C10,H4C8,H6C6,H8C4,H10C2、H12C0,比较研究混植条件下牛鞭草与狗牙根在水淹环境中的生长及二者的竞争作用。研究发现:(1)无论在单植还是二者混植条件下,水分胁迫均显著降低狗牙根与牛鞭草生物量,且牛鞭草对水淹胁迫的响应更敏感;(2)狗牙根和牛鞭草的生长均具有明显的密度制约效应,但狗牙根的反应更为强烈;(3)不同水分与密度条件下,混植体系总相对生物量均大于1。在CK组,狗牙根与牛鞭草表现出竞争关系;在SF组和TF组,二者之间的竞争作用减小,表现出一定的促进作用。综合分析本试验不同水分与密度条件下牛鞭草与狗牙根的总生物量、根冠比、竞争系数(相对总生物量),发现常规供水处理下牛鞭草和狗牙根的最佳配置比例为H2C10,而浅水淹和深水淹处理下最佳配置比例为H8C4。研究结果可以为三峡库区消落带不同海拔位草本植被的恢复及管理提供依据,也为生态类型相同或相似地区人工恢复草本植被提供理论参考。