东北地区胡桃楸次生混交林乔木物种组成和多样性

为了解东北地区胡桃楸次生混交林乔木树种组成和多样性,在黑龙江、吉林和辽宁三省中东部23个胡桃楸典型分布区内,设置123块面积0.1 hm2圆形样地,对样地内DBH≥5 cm乔木树种的物种组成、区系特征、重要值、丰富度和多样性等进行调查与分析。结果表明:东北地区胡桃楸次生混交林内共调查到乔木物种48种,隶属于17科,31属,其中黑龙江省30种,隶属于14科,21属;吉林省37种,隶属于14科,25属;辽宁省35种,隶属于16科,25属。物种主要以北温带分布区类型为主,不同区域物种数量随纬度升高呈先增加后减少趋势,随海拔升高呈先增加后减少趋势,在海拔300～700 m物种数量最为丰富。3个地区调查样地内重要值排在前6的共有树种是胡桃楸(Juglans mandshurica)、春榆(Ulmus pumila)、色木槭(Acer mono)、蒙古栎(Quercus mongolica)和水曲柳(Fraxinus mandshurica),非共有树种为红松(Pinus koraiensis)(黑龙江)、紫椴(Tilia amurensis)(吉林)和花曲柳(Fraxinus rhynchoph...     

胡桃揪、落叶松纯林及其混交林根际土壤有效磷特性的研究

用剥落分离采集胡桃揪（Juglans mandshurica）、落叶松（Larix gmelinii）纯林及其混交林根际与非根际土壤并分析有效P含量特性。结果表明,落叶松纯林根际土有效P含量较非根际土高出55．8％,而胡桃揪纯林根际土有效P含量较其纯林仅高10．1％,表现出落叶松根第泽根际P较强的活化能力。树种混交后,借助落叶松根系的作用使混交林中胡桃揪根际土有效P含量较其纯林高出45．2％,通过P的吸附／解吸及无机P分级等方面,对落叶松根际土壤有效P含量较高的原因进行了分析。     

树木不同着生位置1级根的形态、解剖结构和氮含量

树木根系中1级根在养分和水分吸收方面发挥着重要作用。研究1级根的形态结构与功能的联系,对了解1级根的生理功能和寿命,以及森林生态系统碳和养分的循环具有重要的理论意义。但是,1级根在根系统中,因着生的位置不同,可能表现出不同的生理生态功能。该研究以胡桃楸(Juglans mandshurica)、黄波罗(Phellodendron amurense)和水曲柳(Fraxinus mandshurica)人工林根系的1级根为研究对象,研究了不同着生位置的1级根的形态、解剖结构和组织化学特征。将1级根按着生位置的不同分成3类:Ar类根为2级根上的1级根;Br类根为2级–4级根的根尖;Cr类根为3级–5级根上的1级根。结果表明:不同着生位置的1级根,形态、解剖结构和组织化学方面都具有高度的异质性。3类1级根中,Ar类根数量多、根长较短、直径细,N含量高,皮层比例高、维根比低,主要由二原型原生木质部的根组成;Br类和Cr类根数量较少、单根较长、直径粗,N含量低,皮层比例低、维根比高,主要由多原型原生木质部的根组成。研究结果对了解不同着生位置的1级根的吸收功能和寿命具有重要的理论意义。     

不同光环境下胡桃楸幼苗的形态可塑性及其响应研究

为了探求不同光环境对胡桃楸幼苗生长的影响,对全光照（100%光照）、中光照（60%光照）、低光照（30%光照）3种光环境下胡桃楸幼苗的生长、形态特征、生物量分配和水分特征开展研究。结果表明：胡桃楸幼苗的形态在不同光环境下存在明显的可塑性变化,生物量分配和水分特征均表现出不同程度的差异。低光照条件下,胡桃楸幼苗生长快,株高、地径分别为全光照的1.14、1.18倍;冠幅大,是全光照的1.40倍;叶片宽大,叶长和叶宽分别是全光照的1.25和1.36倍;分枝数明显少于全光照。3种光环境下胡桃楸幼苗地上部分生物量存在显著差异,地下部分差异不显著。叶片相对含水量随着光照的降低呈现逐渐增加的趋势;全光照条件下叶片饱和持水量与叶片干鲜比明显大于遮阴条件;3种光照条件下叶绿素含量差异显著。胡桃楸幼苗为适应不同光环境,在形态和生理方面都做出适应性调整,适当的遮阴处理有利于胡桃楸幼苗生长。     

遮阴对夏玉米干物质积累及养分吸收的影响

以振杰2号(ZJ2)、登海605(DH605)和郑单958(ZD958)为试验材料,在大田条件下设置花粒期遮阴(S₁)、穗期遮阴(S₂)、全生育期遮阴(S₃)3个遮阴处理,以自然光照条件为对照(CK),研究了遮阴对夏玉米干物质积累和氮、磷、钾吸收的影响.结果表明: 遮阴后夏玉米籽粒产量和单株干物质积累量显著降低,降低程度与遮阴时期有关,表现为S₃>S₁>S₂,其中S₁、S₂和S₃籽粒产量平均降低61.6%、25.3%和92.8%,说明花粒期遮阴较花前遮阴对夏玉米干物质积累和籽粒产量影响更大,不同品种的变化趋势相同.夏玉米植株花前养分吸收量表现为钾>氮>磷,植株吸收总量表现为氮>钾>磷.遮阴后植株氮和磷积累量显著减少,由于遮阴后干物质较对照降低程度大于对氮、磷吸收的降低程度,各处理氮、磷相对含量有所升高;遮阴后各处理植株钾吸收量较对照显著降低,但S₂处理的钾吸收降低程度大于干物质积累降低程度,钾相对含量降低,即花前遮阴对玉米钾吸收的影响大于氮和磷.     

人工混交林中杉木,恺木和刺楸细根养分过移的初步研究

比较分析了杉木－桤木和杉木－刺楸混交林中杉木、桤木和刺楸活细根、死细根的Ｎ、Ｐ、Ｋ含量,结果表明,桤木细根Ｎ迁移能力较强,刺楸较弱,杉木细根Ｎ不迁移;Ｐ在桤木和刺楸细根中迁移能力较强,而在杉木细根中基本不迁移;３个树种细根脱落前者将Ｋ迁移回树体内,比较分析２个混交混林中活细根Ｎ、Ｐ、Ｋ在树种间的差异,发现在杉木－桤木混交林中桤木根部Ｎ可能向杉木迁移,而在杉木－刺楸混交林中刺楸根部Ｋ可能向杉木根部迁     

基于空间变异性的树冠非结构性碳含量估算：以胡桃楸和春榆为例

以胡桃楸和春榆为例,采用枝解析法测定不同基径枝条的非结构性碳水化合物（NSC）浓度的变异,进而估算并评价不同取样方法对树冠NSC含量估算的误差.结果表明： 器官对两种树种树冠NSC浓度的影响显著,叶、新枝、老枝和死枝的可溶性糖与淀粉的总和（TNC）的平均浓度分别为17.6%、12.6%、5.7%和2.9%.叶和新枝的NSC浓度随枝基径、枝龄、枝长和枝相对高度的变异多不显著,但老枝的NSC浓度随枝基径、枝龄和枝长增大而降低,而随枝相对高度增加而增加,其中枝基径是老枝NSC浓度的最佳预测变量（R²在0.87~0.95）.两树种叶、新枝和老枝平均TNC含量分别占其树冠TNC含量的28%、2%和70%.分析树冠枝NSC的空间变异性对树冠NSC含量估算误差的影响发现,采用新枝和直径约3 cm老枝枝段的NSC浓度估算冠层NSC含量是较简易而精确的方法.     

胡桃楸、落叶松纯林及其混交林根际土壤有效磷特性的研究

用剥落分离法采集胡桃楸(Juglans mandshurica)、落叶松(Larix gmelinii)纯林及其混交林根际与非根际土壤并分析有效P含量特性. 结果表明, 落叶松纯林根际土有效P含量较其非根际土高出55.8%,而胡桃楸纯林根际土有效P含量较其纯林仅高出10.1%,表现出落叶松根系对根际P较强的活化能力.树种混交后,借助落叶松根系的作用使混交林中胡桃楸根际土有效P含量较其纯林高出45.2%. 通过P的吸附/解吸及无机P分级等方面,对落叶松根际土壤有效P含量较高的原因进行了分析.     

植物根构型特性与磷吸收效率

植物根构型，即根系在生长介质中的空间造型和分布，与磷吸收效率密切相关；认识植物根构型，可为植物磷效率的遗传改良提供依据。长期以来，人们试图定量描述植物根构型，确立一个能客观全面地描述根系三维立体构型的综合指标。试验指出，植物主要通过向地性变化和根冠之间的碳源分配来改变根构型, 从而影响磷吸收效率；根系向地性变化可由缺磷等因素所诱导，且存在着一定的遗传变异性。有证据表明，根构型对低磷胁迫的适应性变化是受基因调控的一个生理过程，其中乙烯可能是一种重要的生理调节物质。迄今已在一些植物上定位到了部分控制根构型的数量性状座位，为该性状的分子生物学改良提供了基础。随着现代技术的进展，植物根构型研究将取得更大的突破。     

氮沉降下西南山地针叶林根际和非根际土壤微生物养分限制特征差异

长期氮(N)沉降诱导了土壤养分失衡, 深刻影响着森林生态系统养分循环过程、生态功能及其可持续发展。前期研究发现N沉降下西南森林树木生长受到不同程度的磷(P)限制, 而土壤微生物是否表现出与植物养分限制特征协同的响应仍未明确。基于此, 该研究以西南山地典型人工针叶林——华山松(Pinus armandii)林为对象, 通过野外原位模拟N沉降实验, 测定了土壤有效养分供给、土壤微生物生物量(碳(C)、N、P)含量以及胞外酶活性, 结合生态酶化学计量的3种模型(比值模型、矢量分析模型与阈值元素比率模型)验证森林根际/非根际土壤中微生物是否受P养分限制。结果表明: (1) N添加下两个土壤位置(根际和非根际土壤)酸性磷酸酶(AP)活性分别显著升高52.5%和53.2%, 导致土壤酶活性N:P分别降低7.8%和4.8%; (2)矢量模型分析发现N添加下两个土壤位置的矢量角度均大于45°, 根际土壤和非根际土壤的矢量角度分别为52.2°和49.0°; (3) N添加下两个土壤位置C:P阈值(TER_C:P)显著降低, 导致C:P阈值与土壤有效C:P的比值(TER_C:P/Av_C:P)远小于1, 且根际土壤表现更明显。综上所述, 3个模型均表明N沉降加剧了土壤微生物代谢的P限制, 且根际土壤微生物P限制程度更强, 这与土壤和微生物养分含量及其化学计量特征密切相关。该研究结果可为全球气候变化下森林生态系统的适应性管理提供重要科学依据。     

异质低磷胁迫下马尾松家系根构型和磷效率的遗传变异

以7个马尾松(Pinus massoniana)一代种子园自由授粉家系为材料, 设置同质低磷(P)胁迫和异质低P胁迫模拟的盆栽试验, 系统研究马尾松家系对不同类型低P胁迫的适应机制和P效率变异规律。结果表明, 参试马尾松家系的苗高、地径和生物量等P效率指标均表现出显著的家系变异, 主要P效率指标的家系遗传力均较高, 干物质积累量的广义遗传力大于0.80, 揭示了马尾松P营养效率的较大遗传改良潜力。马尾松对不同类型低P胁迫的适应机制有所差异。在同质低P胁迫下, ‘3201’、‘1217’等高P效率家系的根系主要参数均高于低P效率家系, 表明整体根系参数的适应性变化是P效率和生物量形成的决定因素。在异质低P胁迫下, 高P效率马尾松家系在表层富P介质的根系分布量、分布比例均显著增加, 表层根系参数与马尾松家系P效率呈显著正相关, 揭示根系空间构型的适应性变化是决定马尾松高P效率的重要生物学基础。表层根系生物量、表层根相对比例的家系遗传力达0.88和0.72, 证实了以马尾松根构型的适应变化为突破口, 选育具有理想根构型和较高P效率的马尾松家系。     

低磷胁迫下不同种源马尾松的根构型与磷效率

以浙江淳安、福建武平、广西岑溪和广东信宜4个代表性的马尾松种源为试材,设置异质低磷胁迫、同质低磷胁迫等不同磷素处理,研究马尾松种源感知不同类型低磷胁迫的根构型及磷效率变异规律.结果表明:无论在异质低磷还是同质低磷胁迫下,参试种源马尾松的主要生长性状和磷效率指标均存在极显著的种源间变异.异质低磷胁迫下,广东信宜、福建武平种源马尾松表现出较高的磷效率和干物质积累量,根构型发生适应性变化,富磷表层介质中的根系参数显著高于低磷效率的广西岑溪和浙江淳安种源.这是磷高效种源具有较高的磷素吸收效率和磷效率的重要机制.不同种源的表层富磷介质根系参数与其整株干物质积累量相关系数在0.95以上.同质低磷胁迫下,高磷效率种源马尾松的磷吸收率显著高于低磷效率种源,但表层介质中的根系参数和整株根系参数与整株干物质积累量的相关性较低.不同种源马尾松适应同质低磷胁迫和异质低磷胁迫的生物学机制有所差异,应有针对性地选择不同土壤磷素的森林立地并推广磷营养高效的马尾松种源.     

花粒期光照对夏玉米干物质积累和养分吸收的影响

选用登海605(DH605)为试验材料,在大田条件下通过花粒期遮阴(S)和增光(L)研究不同光照对花后夏玉米产量、干物质积累和氮、磷、钾养分吸收与运转特性的影响.结果表明: 遮阴后夏玉米产量、干物质积累量及氮、磷、钾养分吸收量均显著降低;而增光有利于夏玉米干物质积累量及氮、磷、钾养分吸收量和产量的提高.2011-2013年,遮阴处理的产量较对照(自然光下)分别降低了59.4%、79.0%、60.6%;增光后产量分别增加16.3%、12.9%、6.8%.遮阴对干物质积累的影响大于其对植株氮、磷吸收量的影响,植株体内氮、磷等养分含量有所上升,而钾吸收量的下降幅度大于干物质积累,钾素相对含量降低,氮、磷、钾向籽粒的分配比例降低.增光后干物质积累和氮、磷吸收量显著上升,但对氮、磷吸收的影响更大;增光条件下,氮、磷、钾等养分向籽粒的分配比例增加.
     

人工混交林中杉木、桤木和刺楸细根养分迁移的初步研究

比较分析了杉木 桤木和杉木 刺楸混交林中杉木、桤木和刺楸活细根、死细根的N、P、K含量 .结果表明 ,桤木细根N迁移能力较强 ,刺楸较弱 ,杉木细根N不迁移 ;P在桤木和刺楸细根中迁移能力较强 ,而在杉木细根中基本不迁移 ;3个树种细根脱落前都将K迁移回树体内 .比较分析 2个混交林中活细根N、P、K在树种间的差异 ,发现在杉木 桤木混交林中桤木根部N可能向杉木迁移 ,而在杉木 刺楸混交林中刺楸根部K可能向杉木根部迁移 ,但迁移机制还有待于从根 土界面生态过程进行研究     

氮肥对夏秋季茶树吸收根生物量和养分储量的影响

以12年生龙井43茶树为研究对象,在7月至翌年1月利用土钻法对连续5a施用不同氮肥处理后的茶树吸收根生物量和养分含量进行了研究。结果表明茶树吸收根生物量在0.34-0.72 mg/dm3之间,碳、氮、磷、钾和镁储量变异范围分别为12.6-25.2 mg/dm~3、4.55-11.2 mg/dm~3、0.47-1.19 mg/dm~3、1.31-4.05 mg/dm~3、0.30-1.19 mg/dm~3。茶树吸收根生物量和各养分含量随月份变化呈现双峰型,峰值分别在8月和翌年1月,而7月和11月生物量和养分储量均较低。与不施肥对照相比,施用氮肥影响茶树吸收根生物量,氮肥施用对茶树吸收根生物量的影响因氮肥施用时间而异。不同氮肥施用水平下茶树吸收根总碳浓度和总碳含量均不存在显著差异。受氮肥施用时间影响,施氮对茶树吸收根氮浓度的影响不同月份间存在差异,其中7月、8月和1月施氮处理下氮浓度较高,而9月、10月和11月不施氮处理下氮浓度较高。氮肥施用对各月份茶树吸收根氮养分储量均没有显著影响。氮肥施用降低了部分月份茶树吸收根磷、钾和镁的浓度和储量。施用中等用量的氮肥能缩小茶树吸收根夏秋季氮磷钾镁养分储量的月份间差异。     

三角褐指藻在磷营养限制胁迫下的补偿生长效应

以三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)为研究材料,设置了5个磷营养限制处理:磷营养分量分别设为f/2培养基的1/20(P₁)、1/10(P₂)、1/8(P₃)、1/4(P₄)、1/2(P₅),以f/2为对照(P_ck),在磷限制胁迫下培养10d,然后均以相同密度(2.5×10⁵cells·mL^-1)接种在f/2条件下恢复培养16d,测定了三角褐指藻在磷限制胁迫下和恢复培养阶段的生长状况。结果表明,三角褐指藻在受到磷限制胁迫后,细胞密度、蛋白质和可溶性糖含量都显著低于对照(p<0.05);恢复阶段,P₁、P₂和P₃处理组的细胞密度、平均相对生长率及生物量在恢复培养的中前期显著高于对照(p<0.05),最高平均相对生长率分别为0.73、0.70、0.68d^-1,显著高于对照(0.55d^-1)(p<0.05);P₄处理组的细胞密度和生物量与对照无显著差异;P₅处理组的细胞密度和生物量在恢复培养的中前期显著低于对照(p<0.05);随着培养时间的推移,各处理组与对照之间的差异逐渐缩小,处理组和对照的细胞密度、生物量、蛋白质和可溶性糖含量等均无显著差异。     

根域限制对葡萄果实发育和主要营养物质含量的影响

根域限制下葡萄果实在第二次快速生长期间糖分积累显著提高,有机酸含量下降更明显.随着果实pH值的升高,果实发育的第二次快速生长期间花青素含量迅速增加,而且根域限制的高于未受根域限制的.在果实的第二次快速生长期间葡萄果实中总蛋白和游离氨基酸含量迅速增加,也是根域限制的高于未受根域限制的.开花后30～40 d,维生素C含量达到最大,随后下降,果实发育后期又升高,而且根域限制的葡萄果实中的维生素C含量一直高于根域未受限制的.     

菌根形成对不同成熟度的森林优势树种磷吸收的影响

研究了不同成熟度的森林中主要优势树种菌根侵染程度、植物养分与根际土壤磷酸酶活性的变化规律, 试图探讨自然生态系统中菌根真菌影响下的磷循环特征。结果表明, 1)土壤磷酸酶活性在土壤有效磷含量低的森林群落高于土壤有效磷含量高的森林群落。季风常绿阔叶林0-10 cm 和10-20 cm 土层的土壤有效磷含量皆低于马尾松林, 该林型非根际土壤的磷酸酶活性(6.66 ± 0.69 molg^–1h^–1)则显著高于马尾松林(3.97 ± 1.05 molg^–1h^–1)。2)磷酸酶活性在根际和非根际土壤中存在差异, 群落中优势树种根际土壤磷酸酶活性高于非根际土壤。3)由于植物缺磷往往表现为成熟叶片磷含量低, 成熟叶片磷含量与根际土壤磷酸酶活性的显著负相关关系(R²=0.5416, P<0.0001)表明, 磷限制可能是诱导磷酸酶产生的驱动力之一。菌根形成对于促进菌根共生体分泌磷酸酶, 缓解土壤磷限制, 提高植物磷吸收效率具有重要作用。     

滇池流域富磷区不同土壤磷水平下植物叶片的养分化学计量特征

滇池流域是我国典型的富磷区, 分析该区域内不同土壤磷含量下主要植物的化学计量特征, 有助于理解该区域的生态环境特点和生态恢复的特殊性。该研究测定了滇池流域滇中地区75种常见植物叶片的碳(C)、氮(N)、磷(P)及钾(K)含量, 综合分析了该区域不同土壤磷水平(富磷和正常)下不同生活型植物叶片的C、N、P和K的计量特征。结果表明, 研究区域植物叶片C、N和K含量的算术平均数分别是441.42、16.17和13.57 mg·g^-1, P含量的几何平均数为1.92 mg·g^-1, 植物叶片的N、P和K含量之间呈显著的正相关; 富磷区域植物叶片的P和K含量显著高于正常区域, N/P、K/P显著低于正常区域。无论是富磷还是正常区域, 草本植物的N、P和K含量均高于木本植物, 乔木与灌木差异不明显。植物叶片的P含量及N/P与土壤磷水平呈显著相关; 叶片N/P分析结果表明, N是影响滇池流域植物生长和群落恢复的主要限制元素。研究指出, 在滇池流域增加陆地植物群落及生态系统的氮素来源是进行生态修复和面源污染防治的重要切入点。     

根域限制和氮素水平对连翘幼苗生长的影响

在植物生长箱通过溶液培养试验,从叶片光合气体交换参数、叶绿素含量及其荧光参数等方面来探讨不同氮素浓度条件下根域体积对连翘幼苗光合生理特性及生长的影响,并采用^15N示踪技术对不同氮素浓度条件下根域体积对连翘幼苗体内氮素转运进行了研究。结果表明：低氮（LN）处理幼苗的地上部和根系干物质重较高氮（HN）处理的高,根域限制对地上部和根系干物质重的影响不同,LN处理幼苗地上部和根系干物质重在低根域体积（10cm×10cm×15cm,LR）处理均较高根域体积（20cm×10cm×15cm,HR）处理的低,HN处理的幼苗响应情况有所不同。LN处理幼苗的叶片净光合速率（Pn）和叶绿素含量较HN处理的高;LN处理幼苗Pn和气孔导度（Gs）在LR处理较HR处理的高,而HN处理幼苗的Pn和Gs随根域体积变化规律与LN处理相反,LN和HN处理叶绿素含量随根域体积变化规律与Pn相反。LN处理幼苗的PSⅡ最大光化学量子效率（Fv／Fm）和PSⅡ电子传递量子效率（ФPSⅡ）均较HN处理的高,不同供氮处理下LR处理幼苗的Fv／Fm均较HR处理的高;而ФPSⅡ的变化规律相反。不同供氮处理时,LR处理幼苗的光化学猝灭系数（qP）均较HR处理的低,而非光化学猝灭系数（qNP）的变化规律相反,LN处理幼苗的qNP较HN处理的高（P〈0．05）。不同供氮处理时,LR处理幼苗根系和地上部氮含量均较HR处理的低,LN处理幼苗根系和地上部氮含量较HN处理的低,幼苗根系和地上部氮含量随氮素浓度变化差异显著（P〈0．05）。LN处理幼苗根系吸收^15N在根系和叶片的分配率均较HN处理的低,而根系吸收^15N在枝和茎的分配率呈相反变化规律。根系吸收氮在叶片和枝的分配率分别为7％～10％和7％～12％,叶片和枝生长需要的氮素主要由其内源N库提供。