菊科几种入侵和非入侵植物种子需光发芽特性差异

对入侵菊科植物(假苍耳、薇甘菊、紫茎泽兰、飞机草)以及非入侵菊科植物(扫帚梅、天人菊、金鸡菊、麦秆菊、翠菊、黑心菊)对比研究发现,入侵组种子往往是需光发芽,即有光条件下平均高出无光条件发芽率40%(P0.01),而非入侵组的需光发芽特性不明显,即有光和无光条件下种子发芽率差异不显著(P0.05)。以入侵植物假苍耳为例对其种子需光发芽的特性研究发现:红光有利于提高种子的萌发率(萌发率为62%),而蓝光起到相反的作用(萌发率37%);当以全光的25%照射种子时,最能够促进种子的萌发(萌发率59%),更高的光强抑制种子萌发(100%光强时,发芽率为21%)。适宜浓度水杨酸SA处理(0.01mmol/L)可以起到与光照类似的效果而促进种子萌发(提高30%发芽率),而PEG和低温处理对其不存在显著影响,说明这种需光发芽的机理可能与SA处理影响种子萌发存在一定的联系。研究证实了入侵和非入侵菊科植物之间确实存在需光发芽的差异,其生理生化差异及是否有利于入侵植物的快速入侵需深入研究。     

光照和温度对百合属6种植物种子萌发的影响

对不同光照和温度条件对条叶百合（Lilium callosum Sieb.et Zucc.)、大花卷丹[L. leichtlinii Hook.f var.maximowicaii(Regel)Baker]、有斑百合[L.concolor Salisb.var.pulchellum(Fisch.)Regel]、川百合[L.davidii Duchartre)、毛百合（L. dauricum Ker-Gawl.)和东北百合（L.distichum Nakai)种子萌发的影响进行了研究。结果表明：光照对有斑百合、川百合和毛百合种子萌发有明显促进作用,可缩短种子萌发时间,提高种子萌发率。24h光照下种子萌发完全所需天数比12h光照少,种子萌发率以24h光照最佳。避光条件下温度对大花卷丹、有斑百合、毛百合、川百合及东北百合种子萌发率和萌发速度有影响,对条叶百合种子影响最大,其种子萌发最适温度为20℃,5～6d开始萌动,2～3周萌发完全,随着温度的升高或降低其种子萌发率下降。光照条件下,变温对种子萌发影响不明显。子叶留土类型的毛百合种子有二次休眼现象,9000lx光照能代替低温解除二次休眼。经不同前处理的百合种子萌发率和萌发速度不同。     

云南菊科入侵植物入侵机制及其利用研究进展

植物入侵已对生物多样性、社会经济和人类健康造成了严重的威胁。云南由于地形复杂、气候和生态系统类型多样而成为植物入侵的重灾区。菊科是入侵植物中最多的一个科;但目前尚缺乏有关云南菊科入侵植物入侵机制和利用的报道。云南菊科入侵植物约有86种,入侵的主要机制:云南地形复杂,气候和生态系统类型多样,为入侵植物的生存提供了适宜的环境;同时,这些菊科入侵植物具有较强的繁殖能力和竞争能力、多样化的生态对策及丰富的化感物质,且其天敌缺乏等。这些因素的综合作用使很多菊科外来植物成功入侵云南。综合利用是治理入侵植物的一种有效措施。云南菊科入侵植物资源丰富,产量高,在医药、饲料、工业原料等方面具有一定的开发利用价值。     

入侵植物意大利苍耳种子萌发对环境因子的响应

室内受控条件下,研究了意大利苍耳种子萌发阶段对环境因子(外界温度、光照、土壤湿度、土壤盐分以及土壤酸碱度)的响应。结果表明:意大利苍耳对各环境因子都有较宽泛的耐受幅度,10—35℃条件下均有种子萌发,而最适宜温度为25℃。其种子萌发阶段对光照没有严格需求,光照和黑暗条件下的萌发率均超过了93%。意大利苍耳表现出了极强的土壤水分耐受性,在相对湿度为30%—100%的土壤环境中,均有超过70%的种子可以正常萌发。其种子萌发率随土壤盐分浓度的升高呈下降趋势,但在280mmol/L的土壤NaCl环境中,仍有1/3的种子可以萌发。其种子对土壤酸碱度表现出较强的耐受性,在pH值是4—10的土壤环境中,种子萌发率均高达90%以上。意大利苍耳在种子萌发阶段对温度、光照、土壤水分、盐分及土壤酸碱度均表现出了极强的耐受性,说明无论是温凉的高原山区,还是炎热的盆地沙漠;无论是开阔地,还是郁闭的林下、田间;无论是干旱的荒漠,还是湿润的河谷湿地;也无论是甜土,还是盐碱地都是意大利苍耳种子萌发的适宜生境。鉴于其宜生生境的广谱性和其生态危害的严重性,建议在所有的生境类型中对意大利苍耳进行全方位的严格监控,一经发现须立即铲除。     

入侵植物飞机草和南美蟛蜞菊种子萌发特征对热带珊瑚岛生境的响应

入侵植物对热带珊瑚岛植被及生态系统产生严重威胁,研究热带珊瑚岛生境下入侵植物的种子萌发特征,可为预判入侵植物在热带珊瑚岛的扩张潜力提供科学依据。该研究以入侵植物飞机草(Eupatorium odoratum)、南美蟛蜞菊(Sphagneticola trilobata)和原生植物林泽兰(E. lindleyanum)种子为对象,通过“人为增温3℃+海砂基质+水”模拟热带珊瑚岛生境,测定种子萌发性状。结果表明：飞机草种子萌发性状主要受海砂基质和增温的影响;南美蟛蜞菊和林泽兰种子萌发性状则主要受海砂基质的影响。在热带珊瑚岛生境下,3种植物的繁殖潜力均显著低于大陆生境,飞机草和南美蟛蜞菊繁殖潜力降幅尤为显著。飞机草种子扩张潜力与林泽兰相当,但南美蟛蜞菊种子扩张潜力显著高于林泽兰。虽然飞机草和南美蟛蜞菊被人为带入热带珊瑚岛后的繁殖潜力有所下降,但其种子萌发特征对珊瑚岛生境的适应性和高于原生物种的扩张潜力均表明这2种入侵植物将对珊瑚岛植被生态系统造成威胁,在今后的研究中应当着重关注热带珊瑚岛生境入侵植物的防控工作。     

青藏高原高寒草甸罂粟科植物种子萌发特性研究

对9种罂粟科植物种子在5个温度(5℃、10℃、15℃、20℃、25℃)下的萌发特性进行了研究.结果显示:(1)采自低海拔的小果博落回、秃疮花和白屈菜在15～25℃的萌发率高于5～10℃;采自高海拔的全缘叶绿绒蒿和多刺绿绒蒿达到最大萌发率的温度分别为5℃和10℃;而采自高海拔的红花绿绒蒿和五脉绿绒蒿只有通过5℃冷处理后才能萌发,表明种子的最佳萌发温度与采集地海拔相关.(2)萌发速率随温度升高增大,秃疮花和苣叶秃疮花在25℃萌发速率最大,其余种25℃的萌发速率略小于20℃的萌发速率.(3)萌发时滞表现出随温度升高而缩短的趋势,秃疮花、白屈菜和苣叶秃疮花在25℃萌发时滞最短,其余种25℃萌发时滞又长于20℃萌发时滞.(4)一年生植物多刺绿绒蒿在所有温度下的萌发率和萌发速率均最高,而萌发时滞最短,这可能是一年生植物适应特殊环境的一种对策.     

高低纬度种源互花米草种子萌发特性及其对温度的响应

经过40多年的扩散,互花米草(Spartina alterniflora)已广泛分布到中国海岸潮间带滩涂,纵跨20个纬度,其入侵已对我国滨海湿地生态系统造成严重威胁.种子萌发是影响互花米草成功入侵不同纬度地理区域的关键阶段,而温度是影响种子萌发的主要因素之一,并可能使得位于分布区域内的高纬度和低纬度互花米草种子萌发特性...     

四种植物种子萌发及苗期抗旱性差异的研究

对四种豆科植物种子萌发及苗期抗旱性作了比较研究,结果表示：种子萌发期抗旱笥强的植物其苗期抗旱性亦强。干旱引起组织脱水,植株生长受到抑制,幼苗出现衩始萎蔫时间与细胞膜受害时间一致。四种植物显示萎蔫时土壤含水量明显不同,红豆草为４．８０％、羊柴２．２％、花棒１．７４％、柠条１．５１％．据种子相对发芽率、膜透性变化等生理指标综合评定四种植物种子萌发及苗期抗旱能力次序为：柠条＞花棒＞羊柴＞红豆草。     

盐生植物种子萌发对环境的适应对策

盐生环境是一种严峻的胁迫环境,对植物的生长、发育、繁殖等生活史的各阶段都产生着重要的影响。盐生植物是生长在盐渍土壤上的一类天然植物区系,它们在长期的进化过程中形成了一系列适应盐生生境的特殊生存策略。一般情况下,盐生植物种子对环境的适应能力,是植物对盐生环境适应性的重要体现;而植物发育早期对盐度的适应能力又是决定物种分布和群落组成的关键因素。在对国内外相关文献进行分析归纳的基础上,从盐分对种子萌发的影响机理及植物种子萌发对盐生环境的适应对策两个方面综述了植物种子休眠萌发与盐生环境的关系。     

冻融过程对荒漠短命植物种子萌发的影响

荒漠区冻融交替显著改变土壤温度和水分条件,并进一步影响荒漠植物种子萌发.为解析荒漠土壤冻融过程对植物种子萌发的影响,本研究以古尔班通古特沙漠4种典型短命植物[东方旱麦草(Eremopyrum orientale)、卵果鹤虱(Lappula patula)、尖喙拢牛儿苗(Erodiumoxyrrhychum)和条叶庭荠(...     

大兴安岭泥炭地不同菌根类型木本植物叶片凋落物分解及其温度敏感性差异

以我国大兴安岭多年冻土区泥炭地常见的3种外生菌根木本植物(细叶沼柳Salix rosmarinifolia、白桦Betula platyphylla和柴桦B.fruticosa)和4种欧石楠菌根木本植物(笃斯越桔Vaccinium uliginosum、狭叶杜香Ledum palustre、甸杜Chamaedaphne calyculata和小叶杜鹃Rhododendron parrifolum)为研究对象,通过315天培养试验测定10和20℃叶片凋落物分解过程中的碳(C)累积矿化量和重量损失,并分析其温度敏感性。结果表明:外生菌根植物叶片凋落物的C矿化量和重量损失在10和20℃均高于欧石楠菌根植物;外生菌根植物凋落物分解过程中C矿化量的温度敏感性系数高于欧石楠菌根植物,但重量损失的温度敏感性系数低于欧石楠菌根植物;在每一培养温度下,C矿化量和重量损失均与凋落物全氮(N)和全磷(P)浓度呈正相关,与C/N和C/P呈负相关;尽管C矿化量的温度敏感性系数与凋落物初始化学组成无显著相关性,但重量损失的温度敏感性系数与凋落物全N和全P浓度呈负相关,与C/N和C/P呈正相关。本研究结果为认识和预测气候变暖及其引起的物种组成变化对北方泥炭地植物凋落物分解的影响提供理论依据。     

丹江口库区覆膜耕作土壤净氮矿化随夏玉米生长期的变化

农田土壤净氮矿化对土壤氮素流失和农业非点源污染有重要影响.以丹江口库区五龙池小流域夏玉米黄棕壤为例,进行原位矿化试验,通过与无覆膜耕作土壤相比较,研究覆膜耕作条件下土壤净氮矿化在夏玉米生长期内的变化.结果表明: 夏玉米整个生长期内,覆膜耕作土壤净氨化量、净硝化量和净氮矿化量均明显高于无覆膜土壤,分别高6.63、12.96和19.59 mg·kg^-1;覆膜耕作土壤净氨化速率表现为在苗期较高、抽穗期最低、成熟期增至最高的变化特征,而土壤净硝化和净氮矿化速率均呈现苗期较高、拔节期最低、成熟期升至最高的变化过程;覆膜耕作土壤净氮矿化速率均与土壤全氮和NO₃^--N含量、土壤含水量之间呈显著线性关系.覆膜可有效调节土壤水热条件,促进土壤净氮矿化.     

河岸带不同植被类型土壤氮素转化过程对冻融交替的响应

河岸带是水陆交错地带氮素生物地球化学循环的热点区域,春季融雪时期的气温变化引起的冻融交替是影响土壤氮素转化过程和氮素流失重要因素之一.通过室内模拟,研究了河岸带珍珠梅、落叶松和农田3种植被类型土壤可溶性氮含量与净氮矿化速率对不同冻结温度和冻融频次的响应.结果表明,冻融频次对3种植被类型河岸带土壤可溶性氮影响显著(P＜0.05),不同植被类型土壤可溶性氮含量变化趋势相似,在第1次冻融之后达到峰值,在第10次冻融之后稳定.3种植被类型土壤无机氮含量受冻融交替影响显著升高(P＜0.05).冻融温度对土壤净氮矿化速率影响显著(P＜0.05),土壤净氮矿化速率在第1次冻融之后达到最大值,随冻融次数增加而下降.3种植被类型土壤受冻融交替影响均有一定程度的氮素流失风险,农田土壤无机氮含量本底值较高,土壤氮素随冰雪融水流失风险较大.     

模拟人工湿地植物丰富度对硝氮去除及净温室效应的影响

用水培微宇宙模拟人工湿地,研究植物丰富度对系统氮去除的影响,并整合多项功能评估系统净温室效应。选择水芹(Oenanthe javanica)、羊蹄(Rumex japonicus)、虉草(Phalaris arundinacea)和吉祥草(Reineckia carnea)4个物种,进行单种及混种2个处理,供给以硝氮(NO3--N)为唯一氮形态的模拟污水。结果表明:混种系统出水氮浓度显著低于单种系统,即高丰富度具有更高氮去除效率;混种系统的地上和总生物量显著高于单种系统;在单种系统中反硝化是最主要的氮去除途径,而混种系统主要通过增强植物吸收提高净化效率;混种系统比单种系统排放更多的CH4和N2O;混种提高了生物量,如果这些植物用于生物燃料则相当于强化了CO2减排潜力;综合CO2、CH4和N2O,提高植物丰富度会显著降低系统净增温潜力(GWP)。     

秸秆和地膜覆盖对渭北旱作玉米农田土壤氮组分与产量的影响

基于田间定位试验,研究了秸秆和地膜覆盖措施对旱作春玉米田土壤氮组分和作物产量的影响。试验包括无覆盖对照,秸秆覆盖和地膜覆盖3个处理,观测指标包括土壤全氮(STN)、颗粒有机氮(PON)、潜在可矿化氮(PNM)、微生物量氮(MBN)、硝态氮(NO_3~--N)、铵态氮(NH_4~+-N)含量及作物产量。结果表明:试验进行5到7年后,与对照相比,秸秆覆盖处理0—10 cm土层STN、PON、PNM、MBN和NO_3~--N含量3年平均分别提高了13.11%、64.29%、17.51%、16.94%和55.37%,10—20 cm土层STN、PON、MBN和NO_3~--N含量3年平均分别提高了5.93%、33.33%、15.78%和27.57%(P0.05)。而地膜覆盖处理0—10 cm和10—20 cm土层NO_3~--N的含量较对照分别提高了189.14%和135.75%(P0.05),其他氮组分与对照处理差异不显著。秸秆和地膜覆盖处理玉米产量较对照处理3年平均分别提高了6.90%和36.74%(P0.05)。玉米产量与0—20 cm土层NO_3~--N含量和NO_3~--N/STN值呈显著正相关关系。总的来看,秸秆覆盖能显著增加旱地土壤全氮和活性有机氮含量,促进氮素固定,但需注意作物生长后期补充氮肥以满足作物生长需要。而地膜覆盖能显著提高土壤氮素有效性和作物产量,但不利于土壤有机氮的固定,且表层土壤存在潜在氮淋失风险。     

半干旱地区不同地膜覆盖时期对土壤氮素有效性的影响

在年降水量415mm的半干旱地区黄绵土上,以春小麦为供试作物进行大田试验,研究地膜覆盖(包括不覆膜、播种后覆膜30d、覆膜60d和全程覆膜)对土壤水分、温度和氮素有效性的影响.结果表明,覆膜对2m土层贮水量基本没有影响,能显著提高0～20cm土层的含水量;覆膜对5cm处土壤温度的影响呈"U”型变化,即在作物生长前期和后期影响显著,中期影响较小;覆膜能增加土壤呼吸和有机氮的矿化,因而显著影响土壤剖面中NO-3-N的累积表现为在收获时覆膜30d和60d处理剖面中NO-3-N的累积明显下降,而全程覆膜处理剖面中NO-3-N的累积显著增加,在覆膜的基础上施用氮肥,这种作用会更加突出.显然全程覆膜易造成有机质的大量矿化和NO-3-N的淋溶损失.     

四种温带森林土壤氮矿化与硝化时空格局

利用PVC管原位培养连续取样法测定了东北地区4种具有代表性的森林生态系统(硬阔叶林、蒙古栎林、红松林、落叶松林)土壤氮素矿化、硝化的时间动态及氮矿化的空间分布格局.结果表明:4种森林土壤氮素矿化存在明显的时空变异.蒙古栎和红松林土壤在6月份表现出强烈的氮矿化和硝化作用,而硬阔叶林及落叶松林7月份氮素矿化强烈.4种森林生态系统上层土壤的氮净矿(硝)化率显著高于下层土壤.4种林型土壤的硝化过程在氮矿化过程中占有重要地位,其NO-3-N在无机氮中的比例分别为:79.9%～91.1%(硬阔叶林)、50.7%～80.5%(蒙古栎林)、54.1%～92.0%(红松林)、63.7%～86.5%(落叶松林).生态系统构成决定了土壤氮素的矿化能力.阔叶林和针阔混交林生态系统矿化率大于纯针叶林生态系统.硬阔叶林、红松林、蒙古栎林、落叶松林的平均净矿化率分别为:(0.58±0.01) mg · kg-1 · d-1、(0.47±0.19) mg · kg-1 · d-1、(0.39±0.11) mg · kg-1 · d-1和(0.23±0.06) mg · kg-1 · d-1.4种林型氮素矿化作用与地下5 cm温度呈正相关,并受土壤表层 (0～10 cm)水分显著影响.土壤微生物量氮与土壤氮矿化呈显著正相关.     

夏玉米对土壤水分持续减少的响应及其转折点阈值分析

玉米是世界三大粮食作物之一,玉米生产在中国粮食安全与畜牧业发展中具有举足轻重的作用。干旱是夏玉米生产最主要气象灾害,及时准确地获取干旱信息对夏玉米安全生产至关重要。以夏玉米郑单958品种为材料,设置充分供水和拔节期开始土壤水分持续减少两种水分处理,研究夏玉米对土壤水分持续减少的响应及其转折点阈值,为夏玉米干旱识别与监测提供依据。结果表明,土壤水分持续减少10d后生理指标开始陆续受到胁迫,20d后生物量积累受到抑制,30d左右形态特征开始受到胁迫。夏玉米生理指标中最先受到胁迫的是顶端第1片完全展开叶的含水量和水势,生物量积累指标中为茎生物量,形态指标中为叶数。夏玉米顶端第1片完全展开叶的含水量或水势、茎生物量和叶数开始受到土壤干旱过程胁迫的时间阈值分别为11、21、27d,水分亏缺阈值分别为34、66、86mm,土壤相对湿度阈值分别为64%、56%和52%。表明夏玉米对土壤干旱过程的响应首先表现为生理特征变化、其次为生物量积累变化、最后为形态特征变化。研究结果可为客观辨识夏玉米干旱的发生发展及监测预警提供参考。     

华西雨屏区常绿阔叶林不同深度土壤氮矿化及酶活性对模拟氮沉降的响应

在森林土壤中,无机氮的垂直移动速率较快,因此大气氮沉降极有可能对下层森林土壤造成较大影响,且表层土壤往往与下层土壤的物理化学特性和所处环境差异较大,因此土壤剖面中不同深度的土壤对大气氮沉降的响应可能存在较大差异。以往研究表明,"华西雨屏"区的年均氮湿沉降量高达95 kg N hm^-2 a^-1,处于中国最高水平,该森林生态系统出现一定氮饱和特征。基于以上背景,研究华西雨屏区常绿阔叶林不同深度土壤氮矿化及相关酶活性对模拟氮沉降的响应,从2014年1月起进行野外定位模拟氮沉降试验,分别设置对照（CK,+0 g N hm^-2 a^-1）、低氮（LN,+5 g N hm^-2 a^-1）和高氮（HN,+15 g N hm^-2 a^-1）3个氮添加水平。在氮沉降进行5年后进行土壤采样,测定不同深度土壤（上层0-15 cm、中层15-30 cm、下层30-45 cm）全氮（TN）、硝态氮（NO₃^--N）、铵态氮（NH₄⁺-N）含量及氮矿化相关酶活性。结果表明：（1）该常绿阔叶次生林不同深度土壤TN有显著差异;（2）模拟氮沉降对该系统土壤氮矿化总体表现出极显著抑制作用,其中中层土壤抑制作用最为强烈,净氮矿化速率主要受硝化过程的影响;（3）氮矿化相关酶活性均随土壤深度的加深而降低,模拟氮沉降对土壤脲酶活性有极显著促进作用,对土壤硝酸还原酶活性有显著抑制作用。由于无机氮在土壤剖面中的高度可移动性,深层土壤氮循环和特征对氮沉降的响应需要更加密切的关注。