毛白杨茎干不同方位夜间液流变化规律及其主要影响因子

为明确毛白杨(Populus tomentosa)不同方位夜间蒸腾量(Nt)及茎干充水量(Sr)等夜间液流活动的规律, 探究不同方位Nt和Sr的主要影响因子, 该研究使用热扩散的方法监测了宽窄行模式下栽植的毛白杨茎干不同方位夜间液流, 并用图像法区分Nt和Sr。使用自动气象站和机械式张力计监测太阳总辐射(R_s, kW·m^-2)、空气温度(T_a, ℃)、空气相对湿度(RH, %)、风速(v, m·s^-1)、土壤水势(ψ, kPa)等环境因子。通过比较各方位的Nt和Sr等液流活动的大小情况及其与环境因子之间的相关性得到方位间夜间液流的差异性以及各方位夜间液流的主要影响因子。结果显示: 宽行距位于东侧的样树西方位的Nt和Sr均最大, 其中西方位的Sr显著大于其他3个方位; 北方位的Nt显著小于其他3个方位; 其他方位间的Nt和Sr无显著差异; 各方位夜间茎干充水量占夜间液流量的比例(Sr/Q)无显著差异。宽行距位于西侧的样树西方位的Nt和Sr亦均最大, 其中西方位的Sr显著大于东方位和南方位; 南方位的Nt最小, 显著小于西方位和北方位, 其他方位间的Nt和Sr无显著差异; 南方位的Sr/Q显著大于其他3个方位。各方位的Nt和Sr均与水汽压亏缺(VPD)有显著的正相关关系, 部分方位Nt和Sr与T_a和RH有显著相关关系, 没有任何方位Nt和Sr与v和ψ有显著相关关系。Nt和Sr方位间的差异(Nt_CV、Sr_CV)与VPD、T_a、RH、v和ψ均无显著相关关系。此外, Sr受白天的液流活动的影响显著。综上所述, 毛白杨不同方位Nt和Sr等液流活动具有较大的差异, 且西方位是优势方位; VPD是影响各方位Nt和Sr的主要气象因子。     

Root biomass distribution of triploid Populus tomentosa under wide- and narrow-row spacing planting schemes and its responses to soil nutrients

三倍体毛白杨(triploid Populus tomentosa)是我国华北地区主要纸浆林品种, 在该地区多采用宽窄行模式栽植。为基于根系结构特征制定该模式下毛白杨人工林高效水肥管理策略和明确影响其根系空间分布的主要因子, 在5年生林分中于8株样树周围挖取2106个土柱, 研究该栽植模式下毛白杨根系生物量的空间分布特征, 并分析了细根垂直分布对土壤有机质、速效磷和碱解氮等的响应。结果表明, 一维垂向上, 宽行内细根根重密度(FRBD)在0-30 cm土层中随深度增加而递减, 但在30 cm以下土层呈均匀分布(p = 0.079); 窄行内FRBD呈“双峰”分布, 即在0-20 cm (22%)和70-110 cm (31%)土层均有较多细根分布; 10-150 cm各土层中, 窄行FRBD较宽行高17%-148%。宽、窄行内, 随深度增加, 粗根根重密度(CRBD)均呈先增后减变化, 而细根粗根比(F/C)无显著变化(p > 0.05), 窄行平均F/C较宽行高60%。一维径向上, 宽、窄行内FRBD均呈近均匀分布, 而CRBD和F/C均随距离增加分别显著递减和增大。二维尺度上, FRBD在窄行内分布相对均匀, 但在宽行内主要集中在表土层且随距离增加细根浅层化程度增强; CRBD在树干两侧呈“不对称”分布; 垂向0-20 cm、径向160-300 cm范围是宽行内平均FRBD和F/C较高区域, 分别为宽行相应指标总平均的2.8和1.1倍。FRBD在0-30 cm土层中随土壤有机质、速效磷和碱解氮含量的增加而逐渐增大, 但在30 cm以下土层中无明显变化趋势。研究结果表明, 宽、窄行间毛白杨根系分布的差异性主要体现在细根一维垂直分布和细根、粗根二维分布上。土壤有机质、速效磷和碱解氮是0-30 cm土层中毛白杨细根垂直分布的重要影响因子, 但对下层土壤中根系分布无影响。对宽窄行栽植的毛白杨林分灌溉时, 灌溉水应供给到窄行区域; 施肥时, 缓释肥和速效肥应分别浅施在宽行中央附近和窄行内。     

毛白杨根系液流与水力再分配特征

为确定毛白杨(Populus tomentosa)根系是否存在水力再分配现象,并探究其发生特征与影响因子,该研究以四年生毛白杨为研究对象,利用热比率法对3株样树的共计7条侧根(R1–R7)进行长期液流监测,并对土壤水分以及气象因子进行同步测定。结果显示:毛白杨存在两种水力再分配模式,分别为干旱驱动的水力提升和降雨驱动的水力下降,水力再分配的发生模式与特征受侧根分布深度与直径大小的影响。在整个生长季尺度上,毛白杨根系再分配的水量较低;但在极端干旱条件下,部分侧根再分配的水量可达其日总液流量的64.6%,表明水力再分配会为干旱侧根提供大量水分。根系吸水与气象-土壤的耦合因子(太阳辐射(R_s)×土壤含水率(SWC)、水汽压亏缺(VPD)×SWC、参考蒸散发(ET_o)×SWC)间存在显著相关关系,但水力再分配与所选因子基本不相关。此外,毛白杨浅层根中存在特殊的日间逆向液流现象,其液流量最高可占日液流总量的79.2%(R1)到90.7%(R2),该现象可能对浅层根系抗旱起到重要作用。     

Patterns of variations in leaf turgor pressure and responses to environmental factors in Populus tomentosa

明确毛白杨叶片膨压变化规律及其对环境因子的响应, 可以为以叶片膨压作为水分亏缺指标指导灌溉提供理论依据。该研究以滴灌条件下的二年生毛白杨(Populus tomentosa)人工林为研究对象, 对充分灌溉(FI)和控水灌溉(CK)的叶片磁力探针压力输出值(P_p)进行了连续监测, 并同步监测了土壤温度(T_s)、土壤水势(Ψ_s)、液流速率(V_SF)和气象因子, 探讨了不同水分处理下毛白杨叶片膨压变化规律及其与环境因子的关系。结果表明: 1)不同天气条件下的P_p均呈明显的“昼高夜低”变化规律, 且晴天的峰值宽度最大; 2)标准化相对叶片膨压(ΔP_p)与V_SF在不同天气条件下均呈正相关关系, 都可用二项式函数描述, 决定系数(R ²)从大到小依次是: 晴天(R ² = 0.87) >阴天(R ² = 0.72) >雨天(R ² = 0.31); 3)影响P_p变化的环境因子主要是光合有效辐射(PAR)、空气温度(T_a)、空气相对湿度(RH)以及饱和水汽压差(VPD), 其中PAR与P_p协同变化最一致; 4) ΔP_p对不同环境因子均存在时滞效应, 且不同水分处理的时滞圈大小不同; 5)不同水分处理的P_p曲线形状有明显差异。综上所述, 毛白杨叶片膨压变化规律与环境因子关系密切, 且与晴天液流速率存在高度的协同变化, 有作为水分亏缺诊断指标的潜力。     

Nighttime sap flow of Acacia mangium and its implications for nighttime transpiration and stem water storage

Aims Nighttime sap flow of trees may indicate transpiration and/or recharge of stem water storage at night. This paper deals with the water use of Acacia mangium at night in the hilly lands of subtropical South China. Our primary goal was to reveal and understand the nature of nighttime sap flow and its functional significance.Methods Granier's thermal dissipation method was used to determine the nighttime sap flux of A. mangium. Gas exchange system was used to estimate nighttime leaf transpiration and stomatal conductance of studied trees.Important findings Nighttime sap flow was substantial and showed seasonal variation similar to the patterns of daytime sap flow in A. mangium. Mean nighttime sap flow was higher in the less precipitation year of 2004 (1122.4 mm) than in the more precipitation year of 2005 (1342.5 mm) since more daytime transpiration and low soil water availability in the relatively dry 2004 can be the cause of more nighttime sap flow. Although vapor pressure deficit and air temperature were significantly correlated with nighttime sap flow, they could only explain a small fraction of the variance in nighttime sap flow. The total accumulated water loss (E L) by transpiration of canopy leaves was only ~2.6–8.5% of the total nighttime sap flow (E t) during the nights of July 17–18 and 18–19, 2006. Therefore, it is likely that the nighttime sap flow was mainly used for refilling water in the trunk. The stem diameter at breast height, basal area and sapwood area explained much more variance of nighttime water recharge than environmental factors and other tree form features, such as tree height, stem length below the branch, and canopy size. The contribution of nighttime water recharge to the total transpiration ranged from 14.7 to 30.3% depending on different DBH class and was considerably higher in the dry season compared to the wet season.     

Effects of inoculation with arbuscular mycorrhizal fungi on photosynthetic physiology in females and males of Populus deltoides exposed to cadmium pollution

Aims Populus deltoides is an important plantation tree species in the middle and lower reaches of the Yangtze River and in Huai River Plain. The extensively cultivated varieties are consisted of both females and males of P. deltoides. The objective of this paper was to characterize the difference in cadmium (Cd) tolerance between the sexes and the effects of symbiosis with Rhizophagus intraradices on their Cd tolerance.
Methods The experiment was carried out under semi-controlled conditions in a natural light greenhouse, protected from rain. Rhizophagus intraradices was inoculated on roots of both females and males when transplanting to a sand culture substrate. After one month, half of cuttings were exposed to Cd pollution (10 mg·kg^-1). All cuttings were irrigated with sterile water to avoid infection by other microorganism. About three months later, the gas exchange rate, net photosynthesis rate (P_n)-intercellular CO₂ concentration (C_i) curve, chlorophyll fluorescence, osmotic adjustment and phytohormone content of both females and males of P. deltoides were measured.
Important findings Our main results are as follows: (1) when compared to the controls, decreases in P_n, stomatal conductance, C_i, transpiration rate, maximum photochemical efficiency of photosystem II (PSII), effective quantum yield of PSII, photo-chemical quenching coefficient, maximum rate of carboxylation of Rubisco, photosynthetically active radiation-saturated rate of electron transport and rate of triose phosphate utilization to a different degree in both sexes of P. deltoides under Cd pollution were found, and females exhibited a greater decrease in such parameters than males. Rhizophagus intraradices inoculation mitigated the toxic effect of Cd on such parameters to a different degree in females, not in males. (2) Under Cd pollution, there was an increase in proline content in both sexes when compared to the controls. A further increase in proline content occurred in females, not in males, when inoculated with R. intraradices. (3) When compared to the controls, there was a decrease in indoleacetic acid, but an increase in abscisic acid in leaves of both sexes when exposed to Cd pollution. The amplitude changed in both phytohormones in females was greater than that in males. Rhizophagus intraradices inoculation was helpful for recovery of phytohormone balance in females, which was not observed in males. Therefore, our results indicated that (1) there were a greater negative effect exerted by Cd pollution on gas exchange rate, carbon fixation capacity and phytohormone balance and a more impairment of photosynthetic apparatus in females when compared to males, showing a less tolerance to stress conditions in females; (2) Rhizophagus intraradices inoculation could enhance the osmotic adjustment capacity in females, thus mitigate the negative effect of Cd stress on ability of carbon fixation and phytohormone balance in females. However, such positive effects derived from R. intraradices symbiosis were not observed in males.     

Gender-specific characteristics of tree-ring growth and differential responses to climate change in the dioecious tree Populus cathayana in Xiaowutai Mountains,China

近年来逆境导致植物雌雄幼苗的生长出现差异被许多控制实验所证实, 而有关气候变化对雌雄异株植物成树生长的潜在影响尚未引起人们广泛的关注。为进一步揭示气候变化对雌雄植株树木径向和密度生长的不同影响, 该文通过树轮生态学的研究方法, 选择小五台山天然青杨(Populus cathayana)种群为研究对象, 对青杨雌雄植株近30年(1982-2011)的树轮生长特性及其与气候的相关性进行了分析。结果显示: 1)在近30年当地气温不断升高的气候条件下, 雌株的年轮最大密度和晚材平均密度均高于雄株(p < 0.05), 但雌雄植株的径向生长无显著差异; 2)雌雄植株年轮最大密度和宽度差值年表的变化趋势具有一致性, 但在年轮最大密度差值年表的变化上雄株波动幅度大于雌株; 3)青杨雌雄植株年轮密度差值年表对温度响应的月份明显不同。雌株年轮最大密度与当年8月的月平均最高气温显著正相关, 而雄株年轮最大密度与当年1月和4月的气温负相关; 4)生长季前的气候变化对青杨雌雄植株的径向生长均有明显的限制作用。此外, 当年6月的高温对于早材生长的限制作用特别明显。上述结果表明, 雌雄异株植物在树木年轮生长方面对全球气候变暖可能具有不同的响应机制, 雌株比雄株更侧重于密度生长。     

北京山区元宝枫夜间液流活动特征及影响因素

树木夜间会维持部分气孔开放,从而能够在一定环境驱动因子的情况下进行夜间蒸腾。夜间液流作为储存水的重要来源,能够补充植物白天的水分亏缺,使其恢复水分储备,对植物生长发育有重要意义。采用TDP热探针法测定了位于八达岭林场的元宝枫树干液流密度,同步监测了主要环境因子,以深入揭示树木夜间蒸腾耗水规律和植被应对环境胁迫的调控机制,为山区植被建设、森林健康经营和挑选节水树种提供理论依据。结果表明:以0:00为界区分前半夜和后半夜,元宝枫夜间液流速率前半夜较后半夜活跃,且前半夜夜间累积液流量占夜间累积液流量的53.85%—64.10%,而后半夜夜间累积液流量占夜间累积液流量的35.9%—46.15%。5月的夜间累积液流量最大,平均夜间液流通量为5月6月8月9月7月。存在水分胁迫的条件下降雨之后夜间液流会增大,而当土壤水分条件较好,土壤水分不再是夜间液流的限制因子时,夜间液流通量并不高。不同树木形态的夜间液流通量有显著差异,在一定范围内,胸径树高冠幅越大的样木,夜间液流通量越大。用于夜间蒸腾的夜间液流通量与饱和水汽压差、温度、空气相对湿度、风速相关,其中夜间蒸腾存在于前半夜,表现为前半夜夜间液流通量与环境因子的相关性相较后半夜相关性较为显著,后半夜则以补水为主,补水量取决于土壤含水量和日蒸腾强度。存在干旱胁迫的条件下,夜间液流既用于夜间蒸腾,又有一部分用来补水;而土壤水分条件好时夜间液流则主要用于补水,此时夜间树干液流与环境因子相关性不高。元宝枫夜间液流通量的日蒸腾贡献率5、6月份大于7、8月份,即干季比湿季贡献率更高。夜间液流通量的日蒸腾贡献率与白天总蒸腾量相关性较高,并与累积太阳辐射成负相关。     

丛枝菌根真菌对不同性别组合模式下青杨雌雄植株根系生长的影响

丛枝菌根真菌(AMF)对雌雄异株植物根系生长, 尤其是对邻近生长的不同雌雄个体的影响还鲜有研究。该研究以泥土:河沙:蛭石体积比为1:1:1的混合物为培养基质, 分别在雄-雄、雌-雌和雄-雌3种组合栽培模式下对青杨(Populus cathayana)雌雄幼苗进行接种和不接种摩西球囊霉(Funneliformis mosseae)处理, 通过比较接种AMF与否雌雄植株根系在侵染率、生物量、形态、碳、氮含量等方面的差异来分析AMF对青杨雌雄幼苗根系生长发育的影响。结果发现: 与对照组相比, 接种AMF对3种栽培模式下青杨雌雄植株的侵染率、根干质量、根系形态(除分枝强度、比表面积)和碳、氮含量影响显著。此外, 不同性别组合模式对青杨雌雄植株的根干质量、根系形态和碳、氮含量影响显著。接种AMF后, 与雌-雌合栽模式下的雌株相比, 雄-雌合栽模式下雌株的根干质量、氮含量都有不同程度的提高, 根系形态发生改变; 而与雄-雄合栽模式下的雄株相比, 雄-雌合栽模式下雄株的相应指标出现降低或轻微增加。该研究表明AMF对不同性别组合模式下青杨植株根系生长具有显著促进作用, 尤其是雄-雌合栽模式下AMF接种最有利于雌株根系的生长发育。     

Spatial distribution of male and female Populus cathayana populations and its drivers in Xiaowutai Mountains,Hebei, China

为揭示雌雄异株植物种群的空间分异现象的内在原因, 以河北小五台山天然青杨(Populus cathayana)种群为研究对象, 采用平均最近邻指数、核密度、方差分析等方法分析了青杨雌雄群体的聚集程度、群体密度和分布格局以及其与到河岸的距离(河距)、海拔和土壤理化性质间的内在关系。结果显示: 1)青杨种群总体上沿金河沟呈狭长带状集聚分布, 中海拔区域个体数量最多, 密度最大; 2)随海拔增加, 雌雄个体数与密度均表现“先增后减”的特点, 而平均胸径的变化正好相反; 3)海拔对性比具有显著影响: 低海拔区域(1 300-1 400 m)偏雌, 中低海拔区域(1 400-1 500 m)偏雄, 其他海拔段的性比接近1:1; 4)随河距增加, 雌雄个体数、密度和平均胸径均表现出逐渐减少或减小的特点, 并且雌株优势分布区内的土壤有机质和全氮含量显著高于雄株优势分布区; 5)局部区域由于海拔和河距改变了土壤理化性质和生长环境, 导致了该区域内的性比发生偏倚。上述结果表明, 青杨雌雄群体的空间分布、动态变化以及性比受海拔、河距以及所在区域的土壤理化性质的综合影响, 雌雄植株在资源需求和环境适应力方面存在的差异会导致局部区域内的性比发生偏倚。     

基于整树称重法的Granier经验公式对毛白杨树干液流测定的适用性

为了评估Granier经验公式在树干液流测定中的适用性,以毛白杨为对象,利用热扩散式探针法(TDP)测定树木的液流速率,以整树称重法进行同步测定,对比分析Granier经验公式在毛白杨树干液流测定中是否存在误差,并对整树称重法测定的蒸腾速率与热扩散法测定的温差系数K进行幂指数回归拟合,建立校正的Granier公式。结果表明:与整树称重法测定的蒸腾速率相比,通过Granier经验公式计算的液流速率低估了67.7%;建立了毛白杨的Granier校正公式F_d=0.0135K^0.6952(R²=0.77),校正后Granier公式的计算结果与整树称重法测定的蒸腾速率相比仅降低了3.4%,具有较好的一致性。因此,采用Granier经验公式计算毛白杨树干液流速率需进行校正。     

Carbon density characteristics of sparse Ulmus pumila forest and Populus simonii plantation in Onqin Daga Sandy Land and their relationships with stand age

Aims
Sparse Ulmus pumila forest is an intrazonal vegetation in Onqin Daga Sandy Land, while Populus simonii has been widely planted for windbreak and sand dune stabilization in the same region. Our objective was to compare the differences in carbon (C) density of these two forests and their relationships with stand age.
Methods
We measured the C content of tree organs (leaf, twig, stem, and root), herb layers (above ground vegetation and below ground root) and soil layers (up to 100 cm) in sparse Ulmus pumila forests and Populus simonii plantations of different stand ages, and then computed C density and their proportions in total ecosystem carbon density. In addition, we illustrated the variation in carbon density-stand age relationship for tree layer, soil layer and whole ecosystem. We finally estimated the C sequestration rates for these two forests by the space-for-time substitution approach.
Important findings
The average C contents of tree layer and soil layer for sparse Ulmus pumila forests were lower than those for Populus simonii plantations. The total C density of sparse Ulmus pumila forests was half of that of Populus simonii plantations. The carbon density of soil and tree layers accounted for more than 98% of ecosystem C density in the two forests. Irrespective of forest type, the C density ratios of soil to vegetation decreased with stand age. This ratio was 1.66 for sparse Ulmus pumila forests and 1.87 for Populus simonii plantations when they were over-matured. The C density of tree layer, soil layer, and total ecosystem in both forests increased along forest development. There were significantly positive correlations between tree layer’s C density and stand age in both forests and between the total ecosystem C density of sparse Ulmus pumila forests and stand age. The C sequestration rate of tree layer was 5-fold higher in Populus simonii plantation than in sparse Ulmus pumila forest. The ecosystem-level C sequestration rate was 0.81 Mg C·hm^-2·a^-1 for sparse Ulmus pumila forest and 5.35 Mg C·hm^-2·a^-1 for Populus simonii plantation. These findings have implications for C stock estimation of sandy land forest ecosystems and policy-making of ecological restoration and C sink enhancement in the studied area.     

Characteristics of evapotranspiration in planted shrub communities in desert steppe zone based on sap flow and lysimeter methods

中国西北地区通过大量种植中间锦鸡儿(Caragana liouana)进行生态治理, 在荒漠草原带上形成人工灌丛景观, 改变了生态系统的结构和功能, 影响到地-气水汽循环过程, 研究该人工灌丛群落的蒸散特征, 对揭示其生态水文效应和指导地方生态治理实践具有重要意义。该文以宁夏盐池荒漠草原带上的人工灌丛群落为例, 利用茎流-蒸渗仪法测定了2018年5-8月的灌木蒸腾和丛下蒸散, 并分析了环境因子对人工灌丛群落蒸散的影响。结果表明: (1)茎流-蒸渗仪法所测的群落蒸散与水量平衡法、涡度相关法得到的群落蒸散有较好的一致性, 茎流-蒸渗仪法能适用于荒漠草原带人工灌丛群落蒸散及其组分结构的测定; (2)观测期内晴天的灌木蒸腾速率和丛下蒸散速率日变化趋势相近, 均为单峰曲线, 群落蒸散主要发生在日间, 但灌丛最大蒸腾速率的出现时间比丛下蒸散最大速率的出现时间晚1 h; (3) 5-8月间灌木累积蒸腾为83.6 mm, 日平均蒸腾量为0.7 mm·d^-1, 季节变化呈抛物线状; 同期丛下累积蒸散为182.5 mm, 日平均蒸散量为1.5 mm·d^-1; 丛下蒸散明显大于灌木蒸腾; (4)观测期间人工灌丛群落累积蒸散266.1 mm, 而同期的降水量为222.6 mm, 陆面水分收支处于亏缺状态; (5)净辐射是影响蒸散最主要、最直接的驱动因素, 且能够影响其他因子进而对人工灌丛群落蒸散产生作用。综上, 人工灌丛引发荒漠草原地带陆面水分收支亏缺的现象, 在生态恢复与重建中须引起注意。     

地下滴灌条件下三倍体毛白杨根区土壤水分动态模拟

在根系分布试验观测的基础上,提出了三倍体毛白杨一维根系吸水模型,在考虑根系吸水情况下利用HYDRUS模型模拟了地下滴灌条件下三倍体毛白杨根区的土壤水分动态,通过田间试验对模型进行验证,并利用HYDRUS研究了不同灌水技术参数对土壤湿润模式的影响.结果表明：在灌溉结束和水分再分布24 h后,土壤含水量模拟结果的相对平均绝对误差(RMAE)分别为7.8%和6.0%,均方根误差(RMSE)分别为0.036和0.026 cm³·cm^-3,说明HYDRUS模型能很好地模拟地下滴灌条件下三倍体毛白杨根区的短期土壤水分动态,且所建根系吸水模型合理;与2、4 L·h^-1的滴头流速和连续性灌溉相比,流速1 L·h^-1和脉冲式灌溉(每隔30 min灌水30 min)能增大土壤湿润体体积,且可以减少水分深层渗漏量,因此,对试验地三倍体毛白杨根区进行地下滴灌应首选流速1 L·h^-1的脉冲式灌溉.     

植物夜间液流的发生、生理意义及影响因素研究进展

植物夜间液流是指在夜间通过植物根、茎、叶的液流量。通过对不同物种、生境条件和生态系统的野外观测,发现植物普遍存在夜间液流现象。阐述了夜间液流的大小和组成,并从夜间液流的生理意义、影响因素以及生态水文效应方面对已有的研究进展进行了综述和分析。夜间液流占到全天液流量的比例一般为5%—20%。夜间液流包括夜间的茎干补水和夜间的蒸腾作用两个过程,但是目前没有确切的研究或技术将两个过程区分开来。虽然总体上夜间液流占全天液流量的比例较少,但是夜间液流的储水作用和蒸腾作用对植物生长有重要的生理意义:夜间储水作用提高了夜间茎干水势,减少了木质部栓塞化的形成,加强了植物对干旱环境的适应;而蒸腾作用在营养物质和氧气的运输,以及水力提升等方面有重要的作用。影响夜间液流的因素较多,气象因素是主要的环境驱动因子,而土壤水分对夜间液流的影响与生境有关;夜间液流还受到物种和生境条件的影响。由于夜间液流的发生,对不同尺度的生态水文过程产生了影响。未来的研究可进一步探索在全球气候变化条件下,夜间液流与植物生理过程的关系,定量评估夜间液流对生态水文过程的影响,深入研究夜间液流对环境变化的响应。     

三倍体毛白杨速生林土壤养分因子及pH值动态变化

通过连续4a测定2年生三倍体毛白杨(B304)及其对照二倍体(1319)林地内0-20cm、20-40cm和40-60cm土层中土壤理化指标(包括pH值、有机质、全N、碱解N、全P、有效P、全K和速效K含量),以明确三倍体毛白杨种植对土壤养分及其理化性质的影响。试验结果表明,(1)在4a生长期内林地土壤的pH值呈现碱性增强变化;B304的平均pH值由8.13升至8.43,1319由8.12升至8.78,虽然二者没有显著差异,但三倍体对林地的pH值影响相对较小,更利于土壤酸碱平衡及土壤缓冲力的稳定性;(2)土壤中有机质及碱解N含量呈现先降低后升高的变化特点,品种间差异不显著;(3)在2006年,毛白杨林地土壤中有效P和速效K含量显著下降,降幅均为0-20cm20-40cm40-60cm;(4)年份、土层及年份和土层的交互作用对毛白杨土壤pH值及所测定的全部养分因子影响均达显著水平(P0.05);而品种、年份、土层三者的交互效应对土壤pH值、有机质、全N、全P和速效K的含量影响也达到了显著性水平。体现了三倍体毛白杨速生林种植对当地不同土层理化性质和养分因子影响的时间效应,生产中应采取积极措施改善或减缓土壤环境恶化,促进林木更好生长。     

毛白杨叶片膨压变化规律及其对环境因子的响应

明确毛白杨叶片膨压变化规律及其对环境因子的响应, 可以为以叶片膨压作为水分亏缺指标指导灌溉提供理论依据。该研究以滴灌条件下的二年生毛白杨(Populus tomentosa)人工林为研究对象, 对充分灌溉(FI)和控水灌溉(CK)的叶片磁力探针压力输出值(P_p)进行了连续监测, 并同步监测了土壤温度(T_s)、土壤水势(Ψ_s)、液流速率(V_SF)和气象因子, 探讨了不同水分处理下毛白杨叶片膨压变化规律及其与环境因子的关系。结果表明: 1)不同天气条件下的P_p均呈明显的“昼高夜低”变化规律, 且晴天的峰值宽度最大; 2)标准化相对叶片膨压(ΔP_p)与V_SF在不同天气条件下均呈正相关关系, 都可用二项式函数描述, 决定系数(R ²)从大到小依次是: 晴天(R ² = 0.87) >阴天(R ² = 0.72) >雨天(R ² = 0.31); 3)影响P_p变化的环境因子主要是光合有效辐射(PAR)、空气温度(T_a)、空气相对湿度(RH)以及饱和水汽压差(VPD), 其中PAR与P_p协同变化最一致; 4) ΔP_p对不同环境因子均存在时滞效应, 且不同水分处理的时滞圈大小不同; 5)不同水分处理的P_p曲线形状有明显差异。综上所述, 毛白杨叶片膨压变化规律与环境因子关系密切, 且与晴天液流速率存在高度的协同变化, 有作为水分亏缺诊断指标的潜力。     

Responses of nighttime sap flow to atmospheric and soil dryness and its potential roles for shrubs on the Loess Plateau of China

Aims Nocturnal sap flow (E_night) has been observed in a variety of plant species and environmental conditions. In water-limited environments,E_nightis important in the regulation of plant water’s physiology. This study was designed to evaluate the way in whichE_night(defined as sap flow from 20:30 to 06:00) responded to changes in the atmospheric vapor pressure deficit (VPD) and the soil water content (SWC), and explored its potential physiological significance for different plant species in a semi-arid area.     

城乡不同绿地中毛白杨土壤及根系真菌群落结构研究

土壤微生物在土壤养分循环和能量流动等生物过程中起着重要的作用,并且能敏感地响应环境条件的变化。本研究以天津市宝坻区毛白杨Populus tomentosa为研究对象,探究3种不同环境条件(社区绿地CG、公园绿地PG和高速公路旁绿地HG)对毛白杨土壤和根系真菌群落结构的影响。研究结果表明,3个绿地间土壤真菌Shannon多样性指数存在显著差异(HG>CG>PG);但根系真菌Shannon多样性指数无显著差异;此外,不同环境条件对真菌群落的组成起着重要作用。毛白杨土壤和根系真菌群落组成主要为丝盖伞属Inocybe、地孔块菌属Geopora、被孢霉属Mortierella、棉革菌属Tomentella、蓝状菌属Talaromyces、块菌属Tuber、层腹菌属Hymenogaster、链格孢属Alternaria、革菌属Thelephora、克努夫菌属Knufia和桩菇菌属Paxillus等,且差异分析表明丝盖伞属Inocybe、棉革菌属Tomentella和地孔块菌属Geopora的相对多度在3个样地中差异显著。比较分析土壤和根系样品发现土壤真菌群落α多样性显著高于根系真菌群落,两部位的真菌群落结构存在显著差异,块菌属Tuber的相对多度在根系样品中显著高于土壤样品。真菌群落功能预测表明腐生功能类群在不同环境条件下和不同部位间均存在显著差异。研究结果阐述了环境变化对土壤微生物群落中真菌组的影响,为森林生态系统的保护和林地可持续发展提供重要理论依据。     

蒙古莸叶片解剖结构的地理种源变异及其对环境变化响应的意义

长期受到生长环境影响而形成的遗传变异对植物生长发育有着显著的影响。叶片是植物对环境变化最敏感的器官, 了解叶片解剖结构在不同环境中产生的适应性变异是探索植物对环境适应的基础。同质园试验是研究遗传与环境因素对植物生长代谢等影响的一种有效方法, 该研究利用同质园试验排除了环境梯度的影响, 通过常规石蜡切片、多重比较、相关性分析、一般线性模型分析等方法, 对7个不同种源地的蒙古莸(Caryopteris mongholica)叶片解剖结构及其影响因素进行了定量比较。结果表明, 7个种源地的蒙古莸叶片均为等面叶, 无海绵组织分化, 其上表皮细胞较下表皮细胞厚, 上栅栏组织较下栅栏组织厚; 叶片各解剖结构参数间存在显著的自相关性, 不同种源叶片解剖结构存在显著差异: 随种源地年平均气温升高, 叶厚度、栅栏组织厚度呈增大趋势, 其中, 最西南部的阿左旗种源蒙古莸叶片的上下栅栏组织、叶厚度及叶片结构紧密度值均最大, 表现出明显的抗旱特征。种源地经纬度、气温、降水等对解剖结构指标有显著的影响, 其解释程度为34.09%-81.43%。同质园试验说明, 种源地气候差异驱动的遗传变异是引起不同种源叶片解剖结构差异的重要因素。