速生树种尾巨桉和竹柳幼苗耗水特性和水分利用效率

速生树种尾巨桉和竹柳因其水分消耗和利用问题引起了一些争议,因而受到了广泛的关注,由于尚缺乏科学的观测数据,而其中许多指责或支持也尚无定论,因此必须深入研究此2种树种耗水性能和水分利用效率,以期科学评价其水分消耗和利用性能。采用盆栽苗木称重法和Li-6400光合系统测定方法分别测定尾巨桉(Eucalyptus urophylla×Eucalyptus grandis)和竹柳(Salix sp.)苗木在不同土壤水分条件下耗水量、耗水速率和苗木不同生长期叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE),研究表明:(1)正常水分条件下,尾巨桉和竹柳日总耗水量和最大耗水速率分别为(182.05±12.74)g/d、(100.48±10.95)g/d和(66.31±9.91)g·m-2·h-1、(89.50±13.54)g·m-2·h-1,土壤水分条件下降时,2种苗木耗水量和耗水速率均呈显著下降趋势,严重干旱胁迫时尾巨桉降幅更大。(2)正常水分条件和轻度水分胁迫下2种苗木耗水速率日变化趋势均为明显"单峰"曲线,且峰值均出现在12:00—14:00,中度干旱胁迫时则其变化趋势呈"双峰"曲线,峰值分别在10:00—12:00和14:00—16:00出现,严重干旱胁迫时日变化规律不明显。(3)正常水分条件和轻度水分胁迫下2种苗木耗水速率与环境温度显著正相关,与相对湿度显著负相关,随着干旱胁迫的发展,环境因子对耗水速率的影响有所减弱。(4)叶片水平来看,与尾巨桉相比,竹柳具有高光合、低蒸腾、高水分利用效率的特点,2种苗木由生长初期进入生长旺期时,净光合速率和蒸腾速率均发生相同幅度增加,而水分利用效率基本保持不变。(5)从单株耗水量和耗水速率以及叶片水分利用效率综合来看,竹柳属节水性能较好速生树种,而尾巨桉虽然存在叶片水平高蒸腾和低水分利用效率的情况,但从单株苗木水平上来讲,其耗水速率甚至低于竹柳,特别在土壤水分严重亏缺情况下其白天平均耗水速率仅为(4.02±0.60)g·m-2·h-1,也表现出了一定的抗旱节水能力。     

干旱胁迫下巨尾桉的形态可塑性和生理响应特征

以1月龄巨尾桉组培苗为材料,通过模拟雨季和旱季的土壤水分条件试验探讨干旱胁迫下巨尾桉幼苗形态的可塑性及生理响应特征.结果表明:与高水和中水处理相比,低水处理(13%左右土壤体积水分含量,模拟旱季土壤水分)导致巨尾桉幼苗生物量减少,叶片形态发生明显变化,总叶面积、叶片数、平均叶面积和比叶面积减少,而且叶片可溶性糖含量增加;但水分胁迫下巨尾桉生物量分配模式不变,叶片脯氨酸含量变化也不明显,叶片最大光化学量子效率(Fv/Fm)仍维持在正常水平.研究发现,干旱并未对巨尾桉光合能力和水分吸收策略造成过多影响,巨尾桉能通过限制生长、减少水分消耗来应对干旱胁迫,保证植株安全度过干旱同时又不会过度消耗当地环境水分,以利于维持当地旱季的水分平衡.     

巨尾桉的组织培养和快速繁殖

1植物名称巨尾桉(Eucalyptus grandis×E.urophylla). 2材料类别五至六年生优良单株萌发枝茎段芽.     

尾巨桉化学成分的研究

运用多种色谱手段分离纯化尾巨桉的化学成分,并通过波谱法对分离到的化合物进行结构鉴定。结果表明：从尾巨桉叶和根中分离并鉴定了5个化合物,分别为鞣花酸(ellagic acid,1)、3-O-甲基并没食子酸(3-O-methylellagic acid,2)、3,3′-O-二甲基鞣花酸(3,3′-di-O-methylellagic acid,3)、3-O-甲基鞣花酸4′-O-α-L-吡喃鼠李糖苷(3-O-methylellagic acid 4′-O-α-L-rhamnopyranoside,4)、反式对羟基肉桂酸((E )-p-hydroxy-cinnamic acid,5)。其中,化合物2~5为首次从该植物中分离得到。     

尾巨桉液流特征分析

目前尾巨桉( Eucalyptus urophylla × E. grandis)在南部大面积种植,尤其是在广西,其水分利用效率对森林可持续发展和水资源管理的影响越来越受到关注,因此了解其水分利用特征具有一定的意义。该文通过Granier热扩散探针法(TDP)对广西黄冕国有林场4~5年生尾巨桉人工林液流密度(SFD)的年变化规律、不同个体变化及其与环境因子的关系进行了研究。结果表明：尾巨桉年平均日液流密度为830.1 L.m-2.d-1;从尾巨桉日液流密度的年变化来看,最大值不超过2000 L.m-2.d-1,与相似研究比较,该研究得到的结果偏低。不同直径尾巨桉SFD具有相似的变化趋势,胸径相近其液流密度也大致相同,但胸径相差很大时,其液流密度相差也大,相差最大可达1300 L.m-2.d-1,这主要与不同生长状况的植物根系从土壤吸收水分能力不同有关。相关研究表明光合有效辐射和水汽压亏缺是树木冠层蒸腾的主要动力,该研究也发现树干液流密度与水汽压亏缺( VPD)、光合有效辐射( PAR)在年变化上有很好的同步性,主要表现出夏秋季节较高、春冬季节较低的现象。 SFD与PAR的关系比较显著,与VPD、空气温度( AT)、土壤温度( ST)有一定的关系,但与空气相对湿度( RH)和土壤湿度( SM)没有呈现规律。环境因子和植物生物学特征是树干液流密度主要的影响因素,进一步探讨尾巨桉如何响应这些因子的变化显得尤为重要。     

巨尾桉人工林养分循环研究

对湘南低山丘岗区密度为900、1125和1500株/hm2的6年生巨尾桉(Eucalyptus     

不同林龄尾巨桉人工林的生物量及其分配特征

根据1,2,3,5,8a共5个不同年龄的15块1000 m2尾巨桉样地(3次重复)调查资料,利用18株不同年龄和径阶的样木数据,建立以胸径(D)为单变量的生物量回归方程。采用样木回归分析法(乔木层)和样方收获法(灌木层、草本层、地上凋落物)获取不同林龄尾巨桉人工林的生物量,分析了其组成、分配及不同林龄生物量的变化趋势。结果表明:林分总生物量随林龄而增加,1,2,3,5年生和8年生尾巨桉人工林生物量分别为12.49,47.75,64.51,105.77和137.51 t/hm2,其中活体植物占85.60%—97.61%,地上凋落物占2.39%—14.40%;层次分配方面乔木层占绝对优势,占54.80%—91.56%,且随林龄的增加而增大,其次为凋落物,灌木层和草本层生物量较小,分别占1.02%—6.47%和0.28%—24.33%,均随林龄的增加呈递减趋势;乔木层以干所占比例最高,占51.07%—98.48%,且随林龄而增加,枝、叶、根分别占5.76%—11.80%,2.17%—21.01%和6.72%—14.87%,均随林龄而下降;灌木层以枝所占比例最高,为37.89%—56.79%,叶和根分别占16.35%—34.24%和19.52%—39.52%,随林龄的变化均不大;草本层分配1—5年生以地上所占比例较大,8年生地下所占比例高达63.87%;尾巨桉人工林乔木层各器官、地上凋落物及总生物量具有良好的优化增长模型,其总生物量的增长模型为Y=-1.693×104+3.337×104X-1.761X2;8年生尾巨桉人工林总生物量与30年生的木莲人工林持平,低于热带雨林,但其年均净生产量高达17.19 t/hm2,是一个光合效率高、固碳潜力大的速生丰产优良造林树种。     

不同生长年限巨尾桉叶挥发性成分GC-MS分析

为了分析不同年限巨尾桉叶挥发油的化学成分及生长年限对化学成分组成的影响,采用水蒸气蒸馏法,分别提取2006～2010年种植的巨尾桉叶片中的挥发性成分,并用气相色谱质谱联用技术分析鉴定其化学成分。结果表明:不同生长年限的巨尾桉叶片挥发油产量在0.55%～1.35%之间,随生长年限的增加而升高。利用GC-MS共鉴定出63个化合物,占总挥发油的93.00%～97.07%。其中相对含量较高的物质为:1,8-桉叶油素(55.72%～63.47%)、α-松油醇(9.78%～14.15%)、乙酸松油酯(4.96%～7.06%)、α-蒎烯(0.99%～4.31%)、龙脑(2.40%～4.89%)。由于生长年限的不同,挥发油中物质的组成及相对含量均存在差异。     

巨尾桉工业原料林下植物群落学分析

基于群落调查方法,对巨尾桉林下植物进行群落学分析。结果表明:巨尾桉林下植物共有维管束植物57科、124属、154种及变种,以禾本科和菊科的种类占优势;林下植物物种组成较为分散,优势属不明显;种子植物53科划分为6个分布区类型和2个变型,以热带分布科为主;种子植物120个属有14个分布区类型和7个变型,以热带分布属为主,植物区系成分较为复杂。林下植被可分为灌木层和草本层,但是分层现象不明显,草本层植物占优势,偶见有少量的层间植物分布。林下物种丰富度表现为草本层>灌木层;而Simpson指数、Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数则表现为灌木层>草本层,生境空间异质性及人为干扰活动影响了巨尾桉林下植物组成及分布。     

高硼处理增强巨尾桉苗木对零上低温的适应

以木本植物巨尾桉为材料,研究在0℃以上低温,高硼处理对巨尾桉苗木生长以及苗木叶切片浸出液的相对电导率;超氧阴离子(O2^-)产生速率;丙二醛(MDA)含量;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性;苗木茎尖、根尖和叶片IAA含量的影响。实验方案是在经过有多种硼浓度和温度的预备试验的基础上选出有代表性的两种硼浓度和6种温度进行进一步的研究。培养液均调至pH6．8,每天30μmolm^-2s^-1光照12h。结果表明：在0～8℃,高硼处理(8．00mg/L)的苗木地下部干重是对照处理(2．86mg/L)的7．14--2．81倍,地上部干重是对照处理的4．80—2．14倍,总生物量是对照处理的5．21—2．56倍;对照处理的相对电导率是高硼处理的1．80～2．68倍,O2^-产生速率是高硼处理的2．01～2．84倍。MDA含量是高硼处理的1．64—1．95倍;高硼处理的SOD活性是对照处理的2．21～2．30倍,POD活性是对照处理的1．47～1．58倍,CAT活性是对照处理的2．08～2．04倍;对照处理茎尖的IAA含量是高硼处理的1．67～1．63倍,根尖IAA含量是高硼处理的1．42～1．46倍,高硼处理叶片的IAA含量是对照处理的2．25～2．00倍。     

巨桉与5种木本植物幼树的耗水特性及水分利用效率的比较

巨桉因生长迅速且经济效益高,在我国南方被广泛用于营造短周期工业原料林,但其蒸腾耗水状况与其他常见或乡土树种存在怎样的差异,大面积种植是否会改变栽培区原有的水分平衡,是一个尚未明确的问题。利用LI-6400光合作用仪测定了巨桉与其他5种木本植物在不同光强、温度、湿度下的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE),用称重法测定了参试植物载叶量、生物量和耗水量,并对这些树种的蒸腾耗水特性进行了评价。结果表明:(1)相同环境条件下,巨桉的Tr最大,WUE最低,单位质量耗水量最多,单株蒸腾耗水量远高于其他树种,其明显较大的叶面积可能是重要原因之一,虽然其Pn仅次于杨树,生物量积累最大,因此为高光合、高蒸腾、低水分利用效率植物。(2)阔叶树种的Pn和Tr明显高于针叶树种,而WUE低于针叶树种。(3)环境因子(光照强度、温度和湿度)对植物Pn、Tr和WUE的影响较大,其中Pn主要受光照强度影响,Tr对湿度最为敏感,一般情况下WUE随湿度的增大而升高。在试验设置的温度范围(24—32℃)内,光合作用变化幅度不大。光照强度800μmol.m-.2s-1和温度28℃最有利于参试植物的光合作用。(4)巨桉等速生树种较强的光合作用使其生长迅速,固碳潜力大,但其高蒸腾和低水分利用效率的特点意味着在栽培区替代原有植被进行大规模造林时,可能会消耗更多的水资源而对生态环境造成一定的不利影响,因此在发展巨桉人工林时应选择水分条件好的区域(尤其是年降雨量充沛且季节间分配相对均匀的地区),并进行科学的经营管理。     

不同施氮水平对巨桉幼树耐旱生理特征的影响

采用盆栽方法,研究了巨桉幼树在N0(不施氮)、N1(1.4g尿素·盆-1)、N2(2.8g尿素·盆-1)3个氮处理水平下,连续干旱不同时间[分别停水0(D0)、3、6、9、12、15、18d]时巨桉的生理响应。结果显示:(1)除D0外,试验期内N1和N2处理的巨桉叶片含水量(LWC)、叶片相对含水量(LRWC)和叶片保水力(LWHC)基本低于N0水平,尤其在干旱中期最为明显,表明在干旱胁迫前施氮可能对巨桉叶片水分生理产生负面作用。(2)干旱初期,氮处理间的可溶性蛋白(SP)和可溶性糖(SS)含量的差异不大,而干旱处理后期(9~18d),N0处理的SP和SS较初期明显增加,但N1和N2处理相对于N0变化较为平缓,表明施氮不利于SP和SS积累;N1和N2处理下脯氨酸(Pro)含量的增幅随着干旱胁迫时间的延长明显大于N0处理。(3)随干旱时间延长干旱程度加重,N1、N2处理巨桉叶片过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量明显高于N0处理,表明施氮使得巨桉在干旱条件下水分缺乏更为严重,产生更多的活性氧(ROS)。(4)整个干旱处理期内,施氮并未显著改变巨桉的超氧化物歧化酶(SOD)活性和抗坏血酸(AsA)含量,但N1和N2的过氧化物酶(POD)活性明显高于N0。(5)施氮增加了巨桉叶片的色素含量并在干旱初期和中期保持较高水平,在干旱初期(0~3d)增加了巨桉叶片的净光合速率(Pn),但随着干旱时间的延长而迅速下降;施氮(N1、N2)的蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)在干旱初期均显著小于N0,但在干旱中后期(6d以后)各处理间差异不显著且均处于极低水平。研究表明,水分充足时施氮有助于增强巨桉的光合同化能力,促进其生长,但遇到持续干旱时施氮更易面临水分亏缺,降低其抵抗干旱的能力,因此在巨桉人工林的经营管理过程中,不应在干旱或季节性干旱即将到来之前施氮,若干旱过程中需施氮则应采取灌溉等途径保证其充足的水分供应。     

不同林龄巨尾桉的灰分含量和热值

采用热量仪和马福炉对1～4年生4个不同林龄阶段巨尾桉的叶、枝、根、干、皮5个部位进行灰分含量和热值测定,结果表明:不同林龄巨尾桉其5个部位的平均灰分含量在(0.42±0.14)%～(4.43±1.35)%之间,以皮的最高、干的最低,各部位灰分含量的大小排列顺序无一相同且无明显的规律可循,除根外,叶、枝、干、皮在林分4个...     

短周期尾巨桉能源林生物量与能量特征研究

为开发和利用尾巨桉能源林,通过测量1~4年生植株的叶片、树枝、树根、树干和树皮的热值和生物量,对短周期尾巨桉能源林的生物量和能量特征进行了研究。结果表明,尾巨桉叶片、树枝、树干、树根、树皮和林分生物量均随林龄增加而增加,叶片、树枝、树皮生物量占单株总生物量的比例逐年减小,而树干则呈逐年升高趋势。1~4年生尾巨桉单株和林分的生物量分别为4.32~66.29 kg和10.68~153.33 t hm-2。生物量的结构特征表明,尾巨桉林分在第4年开始郁闭,生长以增加树干的生物量为主。尾巨桉各组分的平均干质量热值为17.23~20.56 kJ g-1,且差异极显著(P<0.01),以叶片的值最高、树皮的最低;同一组分不同林龄的热值差异不显著(P>0.05)。1~4年生尾巨桉的单株和林分能量现存量为81.61~1255.22 MJ和201.83~2903.32 GJ hm-2,其变化趋势及大小排列顺序与生物量相同。因此,对尾巨桉能源林可以4年短周期进行经营。     

南亚热带尾巨桉人工林土壤种子库特征研究

为了解桉树人工林土壤种子库特征,对不同林龄尾巨桉(Eucalyptusurophylla×E.grandis)人工林种子库的储量、垂直分布特征及与林下植被的相似度进行了分析。结果表明,土壤活力种子储量最高的为1～2 a生桉林,显著高于其他林型;其次为3～4 a生桉林和马尾松(Pinus massoniana)林;最低的为杉木(Cunninghamia lanceolata)林,显著低于其他林型。随林龄增加,尾巨桉林土壤种子库储量快速下降。土壤种子库中植物种类最为丰富的是杂木林和马尾松林,显著大于其他林型。随林龄增加,尾巨桉林土壤种子库植物种类先增后降。所有林型中,0～5 cm土壤种子库的密度均显著高于5～10 cm土层。杂木林种子库和林下植被共存植物种类最多,其次是马尾松林,杉木林最少。尾巨桉人工林随林龄的增加,共存植物种数呈先升高后下降趋势,土壤种子库Jaccard (CJ)和Sorensens (CS)相似系数也呈先升后降的趋势。因此,在速生桉人工林经营中适当间种(保留)乡土树种,可增加森林生态系统的生物多样性和生态功能的稳定性。     

低温胁迫对巨尾桉幼苗膜脂过氧化及保护酶的影响

以木本植物巨尾桉幼苗为材料 ,研究低温胁迫对巨尾桉膜脂过氧化及保护酶的影响 ,测定了幼苗叶片的O 2(超氧阴离子 )产生速率、H2 O2 、(过氧化氢 )、MDA(丙二醛 )含量、相对电导率和SOD(超氧化物歧化酶 )、POD(过氧化物酶 )、CAT(过氧化氢酶 )、APX(抗坏血酸过氧化物酶 )活性。结果表明 :低温胁迫使叶片O 2 产生速率、H2 O2 、MDA含量和相对电导率增加 ,但抗寒锻炼植株的增幅远小于对照 ;抗寒锻炼植株的SOD、POD、CAT和APX活性均低于对照。     

Pt菌根菌剂对巨尾桉生长的持续效应

探讨了Rsolithustinctorius菌剂对巨尾桉（Eucaloptusgrandis×E．urophylla）林木生长的持续影响．结果表明：Pt菌剂对树高生长的持续影响显著,对立木单株材积的持续影响极显著,而对直径生长的影响在造林前期极显著,后期不显著;菌根林造林成活率比对照林提高15．76％,保存率两者相差无几;菌根林的蓄积量持续高于对照林;菌根的投入产出比为1：10．67,经济效益显著．     

渗透胁迫下钙对巨尾桉苗木生长和保护酶及膜脂过氧化的影响

控制培养液中钙含量(0、5、10、15mmol/L)研究水分胁迫(-0.8Mpa)下,钙对巨尾桉苗木生长及叶片中超氧阴离子(O2-.)产生速率、过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量、相对电导率和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的影响。结果表明:水分胁迫下,10mmol/L钙处理的苗木生长状况明显高于其它处理,与缺钙处理相比高生长增加35.3%,基径生长增加39.8%,生物总量增加28.1%,根/冠比增加29.8%;而O2-.产生速率、H2O2和MDA含量、相对电导率明显低于缺钙处理,SOD和CAT活性明显增高,而POD和APX活性明显降低。     

稳定同位素技术在植物水分利用研究中的应用

近20a稳定同位素技术在植物生态学研究中的应用得到了长足发展,使得对植物与水分关系也有了更深一步的了解。介绍稳定同位素性碳、氢、氧同位素在研究植物水分关系中的应用及进展,以期能为国内植物水分利用研究提供参考。由于植物根系从土壤中吸收水分时并不发生同位素分馏,对木质部水分同位素分析有助于对植物利用水分来源,生态系统中植物对水分的竞争和利用策略的研究,更好地了解生态系统结构与功能。稳定碳同位素作为植物水分利用效率的一个间接指标,在不同水分梯度环境中,及植物不同代谢产物与水分关系中有着广泛的应用。同位素在土壤-植被-大气连续体水分中的应用,有助于了解生态系统的水分平衡。随着稳定同位素方法的使用,植物与水分关系的研究将取得更大的进展。     

巨尾桉叶中皂苷的提取分离及其抗氧化活性研究

开展了从巨尾桉叶中提取皂苷的工艺优化研究.考察了温度、时间,溶剂用量对皂苷得率的影响,并对粗提物进行纯化.结果表明,巨尾桉叶皂苷的优化条件是:提取温度61.8℃,提取时间5.02h,溶剂与巨尾桉叶的液料比为20.09∶1,皂苷的提取得率(g/g)为5.51％.提取物经大孔树脂-丙酮沉淀联用分离法纯化后皂苷含量由16.22％提高到50.35％.对粗提物、大孔树脂纯化物和大孔树脂吸附-丙酮沉淀纯化物进行抗氧化活性研究.结果表明,它们对DPPH自由基的最大清除率分别为83.02％、84.20％和85.62％,对过氧化氢的最大清除率分别为80.10％、55.02％和48.21％,对超氧阴离子自由基的最大清除率分别为16.62％、13.43％和10.01％.