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。     

城市林木生物量对硬化地表和种植密度的响应

以北京市典型绿化树种油松、白蜡和元宝枫为实验对象,设置不透水地表、透水地表和对照(自然地表)3种地表类型和低(株行距为2.0 m×2.0 m)、中(1.0 m×1.0 m)、高(0.5 m×0.5 m)3个种植密度,经过6年的生长,对树木的生长和生物量进行了测定。结果表明：相比于对照,不透水地表下油松、白蜡和元宝枫的树高生长受到抑制,白蜡和元宝枫的单株生物量分别降低2.1%—27.1%和33.6%—52.3%,根冠比分别增加3.4%—25.8%和15.7%—23.4%。相比于不透水地表,透水地表下白蜡和元宝枫的树高显著增加,白蜡的单株生物量增加5.3%—45.5%,根冠比下降11.4%—18.7%。随着密度的增加,3种树木的基径和单株生物量显著降低,但中低密度下的单位面积生物量无显著性差异。此外,硬化地表与种植密度对树木的基径、树高、单株生物量和根冠比均无显著的交互作用。因此,在城市绿化中,采用透水地表来替代不透水地表,有利于改善树木生境进而促进树木生长。白蜡相比元宝枫更能适应硬化地表的不利影响,是更好的城市绿化树种的选择。同时,合理的种植密度是保证城市树木生长的重要因素。     

施氮量和种植密度对东北特早熟棉区棉花生物量和氮素累积的影响

以辽棉19号和美棉33B为材料,于2008年在东北特早熟棉区设置不同的棉花种植密度(每公顷75000、97500、120000株)和施氮量(0、240、480 kg·hm^-2),研究了施氮量和种植密度对东北特早熟棉区棉花生物量、氮素累积特征和氮素累积利用率的影响.结果表明： 两个品种的棉花生物量和氮素累积量随棉花生育进程的动态变化均符合Logistic模型;种植密度和施氮量显著影响棉花氮素累积动态特征以及棉花产量和品质;氮素的快速累积起始日较生物量早13 d左右.在种植密度为每公顷97500株、240 kg·hm^-2施氮量处理下,两个品种棉花的生物量和氮素动态累积模型的特征参数最为协调,皮棉产量最高,纤维品质最优,氮素利用效率最高.在东北特早熟棉区,较早的生物量和氮素快速累积及较高的累积速率有利于棉花较高产量的形成.     

密度对尖头叶藜生物量分配格局及异速生长的影响

植物器官指示植物不同的功能,而植物器官生物量分配比例的变化表征了植物对资源获取能力的调整。在植物生长发育过程中,植物各器官呈一种明显的异速生长规律。利用异速生长分析方法,通过模拟不同密度(16、44.4、100、400株/m~2)下尖头叶藜(Chenopodium acuminatum)的生长特性,研究密度对尖头叶藜器官生物量分配格局及异速生长的影响。结果表明,随密度增加,尖头叶藜地上和地下器官都存在不同程度的竞争:其中,根和主茎生物量分配增加,茎和地上生物量分配减少,而叶和繁殖生物量分配不随密度变化而变化。研究发现,尖头叶藜各器官间具有显著的异速生长关系:其中叶∶主茎、根∶地上部分、根∶茎、根∶主茎、繁殖器官∶地上部分及繁殖器官∶根生物量间的异速生长不随密度变化而变化,属于表观可塑性;而叶∶地上部分、叶∶根、叶∶茎、茎∶地上部分、主茎∶地上部分、繁殖器官∶茎、繁殖器官∶主茎生物量间具有极显著的异速生长关系,异速指数和个体大小显著受密度变化影响,属于真正可塑性,这表明密度能够影响尖头叶藜各器官的生长变化。尖头叶藜叶∶主茎、叶∶根及主茎∶地上部分生物量间的异速指数在D4-密度时与3/4差异不显著(P0.05),符合生态代谢理论,而在D1—D3密度时与3/4差异显著(P0.05),表明充分竞争的植株更符合代谢理论,而竞争不激烈的植株对资源的投入具有物种特异性。     

施氮量和种植密度对东北特早熟棉区棉铃生物量和氮素累积的影响

以辽棉19号和美棉33B为材料,研究了不同施氮量(0、240、480 kg ·hm-2)和不同种植密度(75000、97500、120000 plants·hm-2)对东北特早熟棉区棉花棉铃生物量和氮素累积特征的影响.结果表明： 棉花单铃、棉籽和纤维的生物量及其氮素累积随棉花生育进程的动态变化均符合“S”型曲线,种植密度和施氮量可以显著影响棉铃各部分生物量和氮素累积的动态特征,以及棉花产量与品质;在施氮量240 kg·hm-2和种植密度97500 plants·hm-2处理下,单铃、棉籽和纤维的生物量均达到最大,生物量和氮素累积的快速累积起始时间和终止时间较早但持续时间较短,生物量快速累积速率最大,生物量和氮素在铃壳中的分配系数最低,在棉籽和纤维中分配系数最高.     

氮肥和种植密度对达乌里胡枝子的生长与生物固氮的影响

氮供给和种植密度是影响植物生长的两个重要因素。豆科植物因其生物固氮能力而在受到氮限制的生态系统中具有重要作用, 氮含量增加促进植物生长的同时也会抑制豆科植物的生物固氮能力, 种植密度会通过种内竞争影响豆科植物的生长和生物固氮能力, 然而少有研究关注氮肥添加和种植密度对豆科植物生长和生物固氮能力的影响。该研究以达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)为研究对象, 通过温室盆栽实验, 探究氮肥和种植密度对其生长和生物固氮的影响。实验设置4个氮添加水平(0、5、10、20 g·m^-2·a^-1)和3种种植密度(1、3、6 Ind.·pot^-1, 约32、96、192 Ind.·m^-2)。结果发现: 1)施肥和密度增加均影响了达乌里胡枝子的生长。叶片碳(C)、氮(N)含量、净光合速率随施氮量增加而增加, 氮添加也促进了植物的生长, 当施氮量为10 g·m^-2·a^-1时植物产量达到最大。叶片C、N含量、净光合速率随种植密度增加而下降, 密度增加可以促进每盆的总生物量, 但对单个植株的生长有负效应。2)氮肥对根瘤形成有抑制作用, 但种植密度增加会缓解氮肥对生物固氮能力带来的“氮阻遏”。该实验条件下, 当施氮量为10 g·m^-2·a^-1, 种植密度为3 Ind.·pot^-1, 或施氮量为5 g·m^-2·a^-1, 种植密度为6 Ind.·pot^-1时, 能最大程度发挥“施氮增产”和种植密度缓解“氮阻遏”的作用。氮添加降低了达乌里胡枝子的根瘤生物量和对根瘤形成的投资(根瘤生物量占总生物量的比例), 从而抑制达乌里胡枝子的生物固氮。种植密度增加导致达乌里胡枝子因种内竞争增加而使资源获取受限, 从而增加对根瘤的投资和根瘤生物量来获得更多来自大气中的氮。3)结构方程结果显示, 氮肥和种植密度通过直接或间接作用, 解释了64%的达乌里胡枝子生物量变化和42%的根瘤生物量变化。上述结果表明合理优化豆科植物的施肥量和种植密度可能对人工草地种植以及退化草地恢复管理具有重要意义。     

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.     

不同栽培密度对辣木人工林分枝格局及生物量的影响

为了探讨干热河谷盆地辣木种植密度与分枝格局和生物量的关系及较为合理的种植密度,通过野外实地调查和数据分析对该地区不同栽培密度辣木人工林分枝格局及生物量进行研究,结果表明:辣木林分在株高、地径、冠幅以及分枝数量方面与栽培密度呈现显著负相关;不同密度下,根、茎、叶生物量及果荚数和果荚均长、直径和果荚均仔粒数之间都存在显著的差异性;栽培密度对辣木的分枝格局有较显著影响,主要表现在一级/二级分枝率、二级/三级分枝率以及三级分枝长度上有显著差异;辣木在不同方位上分枝格局有明显差异,主要体现在主、侧枝分枝长度和一级分枝角度上的差异显著;在本试验范围内,以叶用辣木为培育目标的较适宜的栽培密度为株行距0.9m×0.9m,以果用为栽培目标的较适宜的栽培密度为株行距1.5m×1.5m。在不同的栽培密度下,辣木人工林之间分枝格局及生物量的显著性差异,反映了辣木随环境的变化具有较高的形态可塑性和生态适应性。     

缺苞箭竹密度对其生物量分配格局的影响

研究了一个生长季节内缺苞箭竹(Fargesiadenudata)紫果云杉(Piceapurpurea)原始林下不同密度缺苞箭竹群落的生物量及其分配格局.结果表明,缺苞箭竹群落生物量、净生产量、平均单株生物量、地上部分生物量、地下部分生物量随密度的增加而增大,而缺苞箭竹地上部分净增长率却随密度的增加而降低.在一个生长季节内,缺苞箭竹地上部分与地下部分生长相关性随密度的增加而增大.除指数生长期(7、8月)外,缺苞箭竹地上部分/地下部分生物量比在生长季节内随密度增加而增大,但在缺苞箭竹生长的指数生长期,中等密度有较大的地上部分/地下部分生物量比.缺苞箭竹生物量在各器官的分配取决于密度和生长时期,密度对缺苞箭竹的生物量分配格局有显著影响.     

密度对四季竹地上生物量分配格局及异速增长模式的制约性调节

为了给四季竹(Oligostachyum lubricum)高效培育的林分结构建立提供理论依据,对立竹胸径基本一致的4种立竹密度(24600 ～ 29800株·hm-2,D1;37500 ～ 42600株·hm-2,D2;46500 ～ 52800株·hm-2,D3;76500～ 85500株·hm-2,D4)四季竹纯林进行了1～3 a立竹地上生物量积累、分配与异速生长模式的研究.结果表明:四季竹立竹构件生物量分配比例秆＞叶＞枝.随着立竹年龄增大,不同密度的四季竹林立竹秆、枝、叶生物量和地上生物量及叶/枝、叶/秆、枝/秆构件生物量比总体上均呈增大趋势,且2 a、3 a立竹显著高于1 a立竹,枝、叶生物量分配比例呈升高趋势,而秆生物量分配比例呈下降趋势.随着立竹密度增大,1～3a立竹地上生物量、构件生物量总体上呈“∧”型变化,D1～D3密度时逐渐升高,D4密度时显著下降,各年龄立竹枝、叶生物量分配比例降低,而秆生物量比例增大,叶/枝、叶/秆、枝/秆生物量比总体上1 a立竹呈倒“N”型变化,2 a、3 a立竹呈下降趋势.叶-枝构件生物量符合近等速增长模式,异速生长指数随密度的增大而小幅度下降,叶-秆、枝-秆构件生物量符合简单异速增长模式,异速生长指数随密度的增大分别呈升高、先升高后降低的变化趋势.研究表明,当超出一定密度时(D2密度以上),四季竹立竹生物量分配更趋向于支撑构件(秆),以促进立竹纵向生长来获取更多的光资源;46500～ 52800株·hm-2是试验四季竹林立竹生物量高效积累和有效分配的密度.     

Mechanisms underlying the effects of fall dormancy on the cold acclimation and winter hard- iness of Medicago sativa

As a global planting forage legume, alfalfa (Medicago sativa) is a valuable material to study the evolutionary and ecological mechanisms on plant adaptation to freezing due to their contrasting winter hardiness induced by fall dormancy (FD). This paper reveals that FD is an important growth characteristic that is adaptative to short-day and reducing temperature in late autumn, followed by a higher overwintering rate. Alfalfa cultivars are grouped into 11 FD ratings (numbered from 1 to 11), and this phenomenon is related to the extensive spread and cultivation for thousands of years in the globe. Alfalfa cultivars are under different climate habitats for a long time, leading to FD adaptive evolution, which provides rich genetic resources for human. In general, adaptative process associated with cold acclimation and winter hardiness in alfalfa is affected by FD, thus differences in winter hardiness exist among alfalfa cultivars. So far, regulation of FD by light and temperature and effects of FD on physiological and ecological processes involved in cold acclimation have been reported largely. However, signal transduction and the regulatory network associated with gene expression, especially the molecular mechanisms by which antifreeze proteins function in cold adaptation, are still poorly understood. Several scientific problems that need to be addressed in the future studies are highlighted in this review.     

Carbon,nitrogen and phosphorus stoichiometry of Myrica nana in Yunnan,China

Aims Carbon (C), nitrogen (N) and phosphorus (P) play important roles in plant growth and physiological functions. We aimed at exploring the intrinsic relationships of C, N and P in Myrica nana—a common shrub in Yunnan Province—as well as their relationships with pant biomass and soil nutrients.
Methods We measured the concentration of C, N and P of M. nana from 29 sites for their magnitudes and correlations with soil nutrients.
Important findings 1) The arithmetic mean value of C, N and P concentration in the roots, stems and leaves of M. nana was 45.94%, 0.54%, 0.03%, and 46.32%, 0.58%, 0.03%, and 49.05%, 1.70%, 0.06%, respectively. C, N and P concentrations in the leaves were significantly higher than those in the roots and the stems. The C:N:P in roots, stems and leaves was 1531:18:1, 1544:19:1, and 818:10:1, respectively. 2) The C concentration and N:P in leaves of M. nana decreased with the increase of biomass of M. nana; the leaf C concentration was significantly correlated with biomass (p < 0.01), while the correlation between N:P and biomass was not significant (p > 0.05). The leaf N increased with the increase of plant biomass, the P was significantly correlated with biomass (p < 0.05), but the correlation between N concentration and biomass was not significant (p > 0.05). N:P in leaves was 34.2, suggesting that plant growth was limited by P. 3) C, N and P concentration in the roots were significantly correlated with soil P (p < 0.05), with N, P concentrations correlated with soil P positively (p < 0.01) and C negatively (p < 0.05). C concentration in the stems was significantly and negatively correlated with soil C, N, with significant correlation with C, N, and P concentration (p < 0.01). P concentration in the stems was significantly and positively correlated with soil P concentration (p < 0.01), while leaf P significantly and positively correlated with soil C, N and P (p < 0.01); leaf C concentration was significantly and negatively correlated with soil P (p < 0.01).     

Effects of estrone and 17 β-estradiol on vegetative growth of Medicago sativa

Alfalfa ( Medicago sativa L.) plants were grown in the absence or presence of the steroidal estrogens, estrone and 17β-estradiol, under varying conditions. Plants were analysed for the following parameters: plant weight, estrogen content, phytoestrogen content, degree of nodulation and nitrogen fixation activity. It was found that under controlled greenhouse conditions: (1) Treatment with estrogens in the range of 0.005 to 0.5 μg 1⁻¹ increases both shoot and root dry weitht. In contrast, estrogen in concentrations of 50 to 500 μg 1⁻¹ decreases plant growth. (2) The effect of estrogen of growth is most marked in the absence of nitrogen. (3) Estrone is more effective in increasing growth than 17 β-estradiol. (4) In the plants where estrogen induced growth there was no significant increase in nitrogen fixation activity and nodule number. (5) Endogenous estrogen content of the plant did not increase at concentrations (0.005-0.5 μg 1⁻¹) which increased vegetative growth. (6) Endogenous estrogen content of the plant did increase at concentrations of estrogen (50-500 μg 1⁻¹ which inhibited vegetative growth and nodule weight. It can be concluded that estrogen in concentrations found in sewage water (0.3 μg estrogen 1⁻¹) can affect the vegetative growth of alfalfa plants.     

铜胁迫对紫花苜蓿幼苗叶片抗氧化系统的影响

采用1/4强度Hoagland营养液培养法研究了不同浓度Cu处理(O、10、30、50、100μmol·L-1 CuSO4)对紫花苜蓿幼苗叶片生理生化特性的影响.结果表明:30、50、100μmol·L-1 Cu处理使叶片中过氧化氢(H2O2)、羟基自由基(OH·)和丙二醛(MDA)含量升高;随Cu浓度的增加,愈创木酚过氧化物酶(POD)、谷胱甘肽还原酶(GR)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性逐渐上升,过氧化氢酶(CAT)和葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PDH)的活性先上升后下降;30、50、100 μmol·L-1Cu处理增强Fe-SOD和酯酶(EST)的活性,使叶片中谷胱甘肽(GSH)和抗坏血酸(AsA)含量显著升高.＞10 μmol·L-1的Cu处理下,叶片中抗氧化系统清除活性氧的能力上升,以防止叶片在Cu诱导的氧化胁迫下受到伤害.     

不同刈割程度对紫花苜蓿生长、净光合速率和可溶性糖含量的影响

研究不同刈割程度对紫花苜蓿生长和相关生理指标影响的结果表明：适度刈割可以提高苜蓿的再生能力和生物量;刈割后苜蓿的叶绿素a含量和叶绿素a／b比值及净光合速率均增加;其叶中的可溶性糖含量也增加,轻度刈割的最高,重度刈割的次之,不刈割的最低。     

不同培养期深色有隔内生真菌链格孢菌对紫花苜蓿生长的影响

接种深色有隔内生真菌（dark septate endophytes,DSE）可以提高植物对养分的吸收利用,促进植物生长发育。为探讨接种不同培养时间的DSE链格孢菌Alternaria sp. CGMCC 17463对紫花苜蓿生长的影响,以紫花苜蓿为研究对象,接种培养4、6、8、10d的Alternaria sp. CGMCC 17463鲜样菌剂和风干样菌剂进行盆栽试验,以阐明不同培养时间的Alternaria sp. CGMCC 17463对紫花苜蓿出芽率、生长特性和营养含量的作用。结果表明,接种Alternaria sp. CGMCC 17463鲜样菌剂和风干样菌剂的紫花苜蓿根系内均有Alternaria sp. CGMCC 17463定殖,且均能增加紫花苜蓿株高、地上部干重、根部干重和根冠比。其中,接种培养10d的Alternaria sp. CGMCC 17463鲜样菌剂和培养8d的风干样菌剂对紫花苜蓿的促生效果最佳。同时,接种鲜样菌剂和风干样菌剂可以提高紫花苜蓿对养分吸收。随Alternaria sp. CGMCC 17463培养时间的增加,接种鲜样菌剂和风干样菌剂的紫花苜蓿的氮、磷、钾含量均呈先增加再降低的趋势。接种培养4-6d的Alternaria sp. CGMCC 17463菌剂,紫花苜蓿的氮、磷、钾含量相对较高。Pearson 相关性分析表明,Alternaria sp. CGMCC 17463培养时间与紫花苜蓿株高、根干重、根系Alternaria sp. CGMCC 17463总侵染率和菌丝侵染率呈显著正相关（P<0.05）,菌剂类型不是影响紫花苜蓿生长的主要因素,本研究为进一步开发利用Alternaria sp. CGMCC 17463菌剂提供了理论支撑。     

保水剂和丛枝菌根真菌异形根孢囊霉对紫花苜蓿生长与抗旱性的影响

为探讨保水剂（super absorbent polymers,SAP）和丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）对植物生长和抗旱性的影响,以紫花苜蓿Medicago sativa为供试植物,开展了温室盆栽试验。植物播种时设置土壤添加和不添加聚丙烯酰胺型SAP（BJ2101）处理,以及接种和不接种异形根孢囊霉Rhizophagus irregularis处理,通过称重法维持12%的土壤含水量（正常供水）,植物生长30d,各处理一半植物接受干旱胁迫（6%的土壤含水量）,另一半仍正常供水,持续30d后收获。结果表明,在干旱胁迫下,接种AMF显著增加了紫花苜蓿的植株干重,促进了植物对矿质元素的吸收,提高了叶片中叶绿素和脯氨酸含量,增强了植物的抗旱性。SAP抑制了R. irregularis对植物根系的侵染;与单接种AMF相比,SAP和AMF的联合施用降低了紫花苜蓿的生物量,影响了植物对矿质元素的吸收。本研究中,SAP和AMF的联合施用并没有表现出协同增效作用,这一方面可能是因为研究设定的土壤水分管理模式,另一方面SAP与AMF共同施用的适宜条件还需进一步探索优化。     

A comparison of measured and calculated net community CO2 exchange: Scaling from leaves to communities

Leaf net photosynthesis is crucial for detecting the mechanism of photosynthesis, whereas community net photosynthesis is useful for understanding the photosynthetic capacity of communities and its relationship with environmental factors. In particular, we need to scale up eco-physiological models from leaf scale to canopy level to study carbon cycling at regional or global scale. We hypothesized that accumulated leaf net photosynthetic rate (P_c) at community scale, i.e., calculated based on leaf net photosynthetic rate (P_n) and leaf area index (LAI), equals to measured net community CO₂ exchange (NCE). The purpose of this study is to verify this hypothesis. Our field study was carried out in Duolun, Nei Mongol, China, where we constructed single-species communities by sowing Medicago sativa ‘Aohan’ seeds in three plots (3 m × 5 m) on May 30, 2012. On August 16, 2014, P_n of five healthy leaves of M. sativa ‘Aohan’ in each plot were measured with a LI-6400 portable photosynthesis system at 10:00, and net ecosystem CO₂ exchange (NEE) in each plot was measured simultaneously with a LI-8100 system connected with a assimilation chamber (0.5 m × 0.5 m × 0.5 m). P_c was calculated based on P_n, number of leaves (n), LAI percentage of healthy leaves (r) and percentage of received effective light by leaves (m). NCE was derived from NEE and ecosystem respiration rate (R_eco). P_c was 3.52 μmol CO₂·m^-2·s^-1, and very close to NCE (3.56 μmol CO₂·m^-2·s^-1), suggesting that leaf-scale photosynthesis may accurately predict community-scale photosynthesis. However, our method could not separate community respiration from soil respiration, and future studies, should be designed to counteract this effect. Scaling up from leaf photosynthesis to community photosynthesis should also consider vertical structure of communities and nonlinear responses of leaf photosynthesis to changes in light quantum.