梭梭幼苗的存活与地上地下生长的关系

近几十年来,全球气候变化以及人类活动的加剧,导致古尔班通古特南缘荒漠地区的降水与地下水位发生显著的改变,这些改变必然导致荒漠植物用水策略的适应性变化。以古尔班通古特沙漠南缘原始沙漠中建群种梭梭的1年生幼苗为研究对象,对气象因子、土壤含水率、梭梭幼苗死亡率、地上地下高度(深度)、面积、生物量状况进行了全生长期的连续监测,以期探明1年生梭梭的生长、生存规律。结果表明:梭梭幼苗在土壤水分较为充沛的4—6月生长迅速,但随着土壤水分的消耗,7月地上地下部分都出现了不同程度的萎缩,在8月又恢复生长。在全年生长期中,幼苗死亡率基本呈现逐月下降的趋势。这说明在干旱来临前,梭梭幼苗快速生长以抢占更多资源;当遭遇干旱时,幼苗通过同化枝凋落有效的维持了根系供水与地上部分需水之间的平衡,保证了存活同化器官的光合能力,从而降低了死亡率。同时,幼苗以牺牲地上部分生长为代价将更多的光合产物转向根系,使得幼苗能够获得更多的水分保证其生长、生存。     

梭梭个体形态调整在环境定居中的适应

近几十年来,全球气候变化以及人类活动的加剧导致古尔班通古特南缘荒漠地区的降水与地下水位发生显著改变,这些改变必然导致荒漠植物用水策略的适应性变化。本实验以古尔班通古特沙漠南缘原始沙漠中建群种梭梭(Haloxylon ammodendron)为研究对象,从种子萌发起,对气象因子、梭梭地上高度、地下根系深度、生物量等进行了连续监测,直至梭梭完成定居,以期探明梭梭定居过程中的个体形态调整特征。结果表明:在遭遇干旱时,梭梭以同化枝凋落的形态调节方式有效地维持了根系供水与地上部分需水之间的平衡,保证了存活同化器官的光合能力;同时,梭梭以牺牲地上部分生长为代价将更多的光合产物转向根系,使得根系能够获得更多的水分保证其生长、生存。     

不同苗龄梭梭根系分泌物组分分析

以梭梭幼苗为供试材料,采用循环灌溉技术收集梭梭不同苗龄近自然状态下根系分泌物,利用气相色谱质谱联用技术分析了根系分泌物的组分和含量,探讨梭梭幼苗不同发育时期根系分泌物的差异.实验结果表明:不同苗龄梭梭幼苗根系分泌物化合物的种类组成相似,主要由酚醌类、醛酮类、醇类、有机酸类、酯类和胺类化合物组成;30 d梭梭幼苗根系分泌物主要以有机酸和酯类化合物为主,占梭梭幼苗根系分泌物总量的81.57%;60 d梭梭幼苗根系分泌物主要以酯类和含氮化合物为主,占梭梭幼苗根系分泌物总量的65.08%.     

浇水频率和凋落物覆盖量对黧蒴锥种子萌发及幼苗存活的影响

黧蒴锥是华南用于人工造林和生态恢复的优良乡土树种.选取浇水频率和凋落物覆盖量两个控制因子,研究在不同的土壤湿度和凋落物覆盖量条件下,黧蒴锥种子萌发及幼苗存活和生长特征.结果表明: 凋落物对黧蒴锥种子萌发和幼苗生长的影响与环境的潮湿程度相关.当浇水频率为每天1次时,凋落物覆盖会抑制黧蒴锥种子萌发和幼苗早期生长,导致种子萌发率降低、幼苗死亡率提高; 在浇水频率为2 d 1次和3 d 1次时,凋落物覆盖可以改善土壤的水分状况,有助于种子萌发和幼苗存活.凋落物覆盖还可以显著地提高幼苗的生物量.在通过播种来实现亚热带灌木林地更新时,可利用凋落物覆盖促进黧蒴锥的种子萌发和幼苗存活.     

梭梭萌生与初期存活的关键影响因素

在梭梭的主要分布区——古尔班通古特沙漠南缘,就种子萌发、幼苗存活展开研究,以确定在梭梭萌生初期,决定其成活的关键影响因素。实验于2008年36月进行,设置了9个水分处理(3倍降雪、正常降雪、无降雪条件与人工降雨、自然降雨、无降雨处理的交叉组合),同步监测梭梭萌发、存活数量动态及春季短命植物数量。结果表明,梭梭种子萌发数量与积雪量增加无显著相关关系,短命植物萌发数量与积雪量呈显著正相关。总体水分条件较好时,梭梭幼苗与短命植物萌发数量都增多,但由于短命植物竞争,幼苗成活率未必高;反之,在水分条件较差时,梭梭幼苗与短命植物萌发数量都降低,短命植物消耗的水分减少,梭梭幼苗存活率反而高。也就是说,在梭梭幼苗的生长初期,它在与短命植物的水分竞争中处于劣势,直接的降水增加并不能提高其存活率。     

种子散布位置对格氏栲幼苗根系形态及生长特征的影响

种子从母株掉落于地面萌发后,其根系在不同散布位置(凋落物上层、土壤表层和凋落物下层)的生长形态影响幼苗定居及建成,而目前对其根系形态及生长特征的了解并不充分,限制了对幼苗根系在不同散布下适应策略的理解。为此,以格氏栲(Castanopsis kawakamii)为研究对象,通过模拟种子在凋落物中位置,设置凋落物上层(种子下层铺垫2 cm和4 cm凋落物,U2和U4处理)、土壤表层与凋落物下层(种子上层覆盖0、2、4、6 cm和8 cm凋落物,CK、D2、D4、D6和D8处理)等3种散布,探讨不同散布位置对格氏栲幼苗根系9个生长指标的影响。结果表明：(1)种子散布位置对幼苗根干物质质量具有显著影响,D2处理达最大值。(2)D2处理的幼苗根长、根表面积、根尖数、分枝数和比根长高于其它处理;根系平均直径在D6处理达最大值。(3)相关分析表明根长、根表面积、根尖数、分枝数和比根长与根系平均直径呈显著负相关关系。(4)对根系9个生长指标提取主成分后聚类为4个类群,D2与D4处理各划分一类;U2与U4处理划分一类,其余三个处理划分一类。综上所述,凋落物浅层覆盖(D2处理)适宜格氏栲根系生长;凋落物...     

水曲柳幼苗根系对土壤养分和水分空间异质性的反应

通过沙培试验方法,研究了温室条件下水曲柳幼苗在施肥和浇水区,非施肥和非浇水区中根系生长,生物量分布,地下部分与地上部分关系,细根直径等特征。结果表明,土壤养分和水分的空间异质性对水曲柳幼苗根系生长和分布有明显影响。在施肥区和浇水区根系生长快,密度大,生物量高,而在非施肥和非浇水区根系生长受到抑制,根系密度小,生物量低,与非施肥区相比,施肥区细根直径下降,有利于根系对养分和水分的运输,但是在非浇水区     

两种梭梭根部输导组织坚韧度及其抗旱性

以梭梭和白梭梭一年生盆栽幼苗为试材,测定60％（对照）、40％和20％的土壤相对含水量（sRwc）处理20d后两种梭梭同化枝的电导率和含水量,地上和地下部水势,根部木质素、纤维素、半纤维素含量,根肉质化程度和根长度。结果表明：两种梭梭同化枝含水量随着SRWC的下降均保持较高的水平;SRWC为40％和20％时,两种同化枝电导率的变化不显著,且均保持较低的值;两种梭梭地下部与地上部水势差值随土壤含水量的降低而增大;SRWC为40％的土壤条件促进两种梭梭的根系生长,20％的SRWC条件下仍保持与对照一样的水平;不同SRWC条件下,梭梭和白梭梭根部的木质素、纤维素、半纤维素含量的变化幅度均较小,且保持很高的水平,总含量分别为46．9％-53．3％和50．6％-57．6％。由此推断,在干旱胁迫下两种梭梭的根系依赖于较强的根部榆导组织坚韧度,往土壤深层扎根找水,适应干旱环境。     

土壤湿度对香樟幼苗根系生长和构型的影响

以1年生香樟(Cinnamomum camphora)幼苗为试材,设置对照组(CK)、中度干旱处理(M)、重度干旱处理(S)三个处理,比较不同土壤湿度下香樟幼苗不同时期地上部分生长和根系构型,探究香樟幼苗根系对不同土壤湿度的适应性及其耐旱机制。结果表明,中度和重度干旱处理组的香樟根系及地上部分干物质积累、根系长度、根系表面积、根系直径和根尖数均显著小于对照组(P<0.05)。同时干旱显著增加香樟幼苗的根系拓扑指数,降低香樟根的分形维数和平均分枝角度(P<0.05)。可见土壤湿度程度及处理时间显著影响香樟根系的生长及在土壤中的布局。较低土壤湿度可显著抑制根长的延长、根表面积扩大和根的增殖,且随着土壤湿度的继续降低以及处理时间延长,香樟幼苗根系的生长受到水分亏缺的抑制作用加重,根系建成成本增高的同时,根系分枝的复杂性降低,根系必须通过朝着更陡、更深的方向生长伸长来提高水分吸收效率。建议在园林绿化工程养护过程中制定科学的水分管理策略,以满足香樟生长过程中对土壤水分的需要。     

人工环境下两种梭梭幼苗光合水分关系的比较研究

在人工环境下测定了不同辐射强度,不同温度和不同水分状况下梭梭幼苗和白梭梭幼苗的净光合速率和蒸腾速率,以及水分胁迫下两种梭梭同化枝水势和含水量。实验结果表明：（１）两种梭梭光合作用和蒸腾作用对辐射强度的依赖是不同的,梭梭净光合速率和蒸腾速率随辐射强度的增加而上升的趋势明显低于白梭梭。两种梭梭幼苗在无光照对仍维持较高的蒸腾速率。（２）白梭梭的平均蒸腾系数低于梭梭,证明白梭梭能比梭梭更有效地利用水分。（     

红砂幼苗根系形态特征和水分利用效率对土壤水分变化的响应

为探讨干旱与半干旱区受损红砂种群幼苗适宜生长的土壤水分条件,采用盆栽方法,研究了红砂幼苗在充分灌溉(FI)、适度灌溉(MI)、干旱处理(DT)3个水分处理下根系形态和水分利用效率的变化特征。结果表明:(1)红砂幼苗根系形态因水分条件和根序的不同而各异;随灌溉量的减少红砂幼苗根系直径和根体积均表现为FIMIDT,但干旱处理促进了根系的伸长生长和比表面积和比根长增加,根系形态的可塑性是红砂幼苗获取水分适应干旱环境的重要策略之一。(2)随根序的升高,各处理水平下红砂幼苗根长、比根长均显著减少,而其根直径和体积却显著增加,表明红砂幼苗根系内部具有高度的形态异质性。(3)与FI处理相比,MI和DT处理下红砂幼苗根系总生物量分别增加了50.00%、19.23%,但MI和DT处理却显著降低了红砂幼苗地上生物量,特别是叶片生物量下降幅度最大,分别降低了62.15%、83.28%,导致根冠比随灌溉量的减少而逐渐增加。(4)干旱处理显著提高了红砂幼苗的水分利用效率。研究认为,在灌溉量减少的情况下,红砂幼苗可通过根长、根系表面积和体积、直径等形态变化来优化其空间分布构型,以调节植株对水分的利用,提高水分利用效率。     

胡杨幼苗根系生长与构型对土壤水分的响应

胡杨实生幼苗成活率低是制约其更新与人工育苗保存的关键问题,而幼苗根系生长与构型是影响其存活的重要因素。该试验以1年生胡杨幼苗为材料,通过2种给水方式(断续给水和连续给水)下各6个土壤水分梯度处理的控制试验,探究胡杨幼苗根系生长与构型对荒漠地区关键因子水分的响应特征。结果表明:(1)2种给水方式下干旱胁迫均使根冠比增加,且断续给水处理下幼苗根冠比显著大于连续给水。(2)一定程度的干旱处理还可以促进幼苗根系形态发育特征的发展和根系生物量的积累,但过度干旱胁迫或土壤水分含量过多都会抑制根系生长,并以连续给水、土壤含水量15%处理下幼苗根系最为发达。(3)幼苗深扎根能力强,其根宽深比在2种给水方式下均小于1,且断续给水处理显著小于连续给水处理;2种给水方式下根宽深比都与土壤水分含量呈显著正相关。(4)根系拓扑指数在2种给水方式下无显著差异且均接近1,但都与土壤水分含量呈显著负相关。即幼苗根系趋向鱼尾状分支结构,次级分支少,这种根系延伸策略有利于胡杨幼苗在干旱贫瘠的土壤环境中生存。(5)根系构型参数的主成分分析显示,总根长、总根表面积、根宽深比和拓扑指数在2种给水方式下都能很好地表示胡杨幼苗根系构型特征。可见,胡杨幼苗根系通过构筑鱼尾状分支结构、增加垂直根纵向延伸能力和增大根冠比适应干旱环境;水分对于胡杨幼苗根系生长与构型作用显著,根系对水分因子的响应对于胡杨幼苗适应水分异质性环境具有重要意义。     

木麻黄浸提液对榄仁树幼苗生长及生理生化的影响

该研究试图将榄仁树引入木麻黄海防林以期形成混交林型的海防林。以15 d榄仁树种子苗为材料,分别采用浓度为125 g·L~-1的木麻黄根、木麻黄凋落物和林下表层土壤的水浸提液胁迫处理榄仁树幼苗60 d,研究木麻黄化感作用对榄仁树幼苗生长、光合作用、膜系统伤害、抗氧化系统酶活性及游离Pro含量的影响。结果表明:木麻黄根、木麻黄凋落物及林下表层土壤的水浸提液都能降低榄仁树幼苗的存活率,影响幼苗株高、叶和根生物量,可以推断不同浸提液中对影响植物生长成分的浓度有所不同。3种浸提液均显著降低处理15~45 d期间幼苗的净光合速率(Pn)、气孔导度(Ccond)、胞间CO_2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr),且显著增加幼苗水分利用率(WUE)。第60天时3种木麻黄浸提液能显著增加幼苗叶片、根的Pro含量,使得幼苗根系组织细胞膜通透性增加,而木麻黄根浸提液能显著增加幼苗Ccond、Ci、叶SOD、根CAT含量,木麻黄凋落物浸提液能显著增加幼苗Ccond和Tr,同时凋落物浸提液会显著降低幼苗根POD含量。榄仁树幼苗通过调整自身的生理生化能适应木麻黄化感胁迫的影响,为此可考虑榄仁树作为沿海防护林建设的树种之一。     

古尔班通古特沙漠西部梭梭种群退化原因的对比分析

古尔班通古特沙漠植被的建群种梭梭在沙漠的低平地和小沙丘(高度<5 m)区域发生大面积退化死亡,而在大沙丘(高度>10 m)生境中梭梭却长势良好。对此分析了梭梭林枯死植株的空间分布、活株和死株的年龄结构,研究了地下水埋深以及对比低平地、小沙丘和大沙丘3种生境土壤理化性质对梭梭生存的影响。发现梭梭死亡植株在观测的19个样点中的15个呈显著的集群分布,表明梭梭植株死亡并非是种内自疏。梭梭各年龄级植株均在死亡,说明死亡与植株年龄关系不大。退化区地下水埋深过浅或过深均对梭梭生长不利,表明地下水埋深对梭梭生长产生显著影响。低平地和小沙丘区土壤电导率高,土壤水分入渗速率慢,且0-90 cm深度范围梭梭侧根数和成活的梭梭幼苗幼株数较少,与梭梭正常生长的大沙丘区明显不同。综合分析认为梭梭退化主要是由自身的根系分布特性,以及地下水位、土壤盐分、土壤水分入渗变化等综合作用,实质是梭梭水分利用受限和种群更新不良引起的。     

不同水分处理对甘蒙柽柳幼苗根系生长特性的影响

以1年生甘蒙柽柳幼苗为对象,采用人工壕沟挖掘法,对柽柳幼苗在不同水分处理条件下(干旱处理、适度灌溉、充分灌溉)根系生态学特征的季节变化进行了研究.结果表明,不同水分处理对柽柳幼苗根系生长影响显著,垂直根扎根深度和生长速率随着灌溉量的减小而增加.地面灌溉量的增加会导致根系分布的浅表化和根系消弱系数的减小,根系生物量与土壤深度呈显著负对数关系.不同水分处理条件下,7-10月的根/冠比平均值分别为0.43、0.60、0.90、1.12,其根、冠间存在典型的异速生长关系.根/冠比随土壤水分的减小而增加,且生长季后期大于初期.     

根系分区交替滴灌对苹果幼苗生理特性和水分利用效率的影响

以矮化红富士苹果幼苗为试验材料,采用交替滴灌(ADI)、固定滴灌(FDI)和常规滴灌(CDI)3种滴灌方式和3种灌水量对苹果幼苗的生理特性和水分利用效率进行了研究,以阐明根系分区交替灌溉下苹果幼苗生理特性和节水机理.结果表明:与CDI方式相比,当灌水定额由20 mm增大到30 mm时,ADI方式提高了苹果幼苗根干重、根系导水率、叶水势和净光合速率,降低了其蒸腾速率、棵间蒸发量和蒸散量,从而使得ADI方式下的叶片水分利用效率、总水分利用效率和灌溉水分利用效率较CDI方式大大提高;3种滴灌方式的根系导水率均存在显著的季节变化,并以8月份最大,12月份最小;与CDI方式相比, ADI和FDI方式在节水达33.3%时的平均根系导水率仅分别降低了5.81%和14.7%,但水分利用效率、灌溉水利用效率分别较CDI方式高出16.31%和14.48%、40.52%和27.65%.可见,局部根区灌溉方式能促进苹果幼苗生长和光合作用,并主要通过提高根系导水率的途径来提高水分利用效率.     

闽楠凋落物浸提液对其种子萌发和幼苗生长及生理指标的影响

采用不同浓度凋落枝、凋落叶浸提液处理闽楠（Phoebe bournei (Hemsl.) Yang）种子和幼苗,测定其萌发、生长及生理指标。结果显示：（1）整体上,闽楠凋落枝和凋落叶浸提液对自身种子萌发表现为抑制作用,且抑制作用均随两种浸提液浓度升高而增强,且凋落枝抑制作用大于凋落叶。在发芽指标上,抑制强度表现为枝>叶;在根芽长度上,抑制强度表现为叶>枝;综合化感效应表现为枝>叶。（2）凋落枝浸提液对一年生闽楠幼苗生长指标表现为抑制作用,凋落叶浸提液表现为“低促高抑”的效应。高浓度浸提液可严重抑制幼苗生长,并造成大量叶片出现斑点、萎缩和枯黄;（3）闽楠凋落物浸提液对闽楠幼苗生理的影响较为复杂,高浓度浸提液可造成幼苗生理紊乱,导致其抗氧化系统异常,引起丙二醛含量显著增加,叶片细胞膜通透性增大,导致植株处于非正常生长状态,而长期浇灌低浓度浸提液也会使植物处于胁迫状态而引起相关生理指标变化。     

额济纳绿洲胡杨种子萌发与种苗生长影响因素

在生态输水的前提下 , 解决胡杨更新的问题是胡杨林恢复与保护的关键。论文以额济纳绿洲的胡杨林为研究对象, 探讨胡杨种子萌发与种苗生长过程中可能的影响因素, 为胡杨林的保护提供理论依据。以胡杨种子和胡杨幼苗为材料, 通过不同水平的土壤、水分以及光照的控制试验, 探讨三因素对胡杨种子萌发和幼苗生长的影响机制。结果如下 : (1)土壤基质和水分与种子萌发和幼苗生长各项指标显著相关, 是影响幼苗生长的主要因子。 (2)胡杨幼苗对光照有极强的适应性, 地上部分生物量的积累随着光照时间的延长而增加 , 但其根系的生长发育对光照的响应不明显。该试验为胡杨幼苗的培育和胡杨林的更新提供了科学依据。     

不同水分条件对头状沙拐枣幼苗形态特征及生物量的影响

地处塔克拉玛干沙漠南缘的荒漠-绿洲过渡带常年平均降水量仅为35 mm左右,而在2010年,该地区却发生了偶发性强降水.对于多年生植物来说,如何去适应这种短期强降水,我们都不得而知.在此背景下,我们对该地区头状沙拐枣幼苗的形态特征和生长特点等进行了定位试验研究.结果表明:在头状沙拐枣幼苗期,水分条件与其株高、冠幅、基径、根深等形态特征指标以及种群密度呈正相关;增加根冠比是沙拐枣幼苗适应干旱的有效策略;在7、8月,根冠比随水分条件的减少而增加,它们在生长初期把更多生物量分配到地上用以竞争光照资源,生长后期把更多生物量分配到根系用以探索地下空间资源;沙拐枣幼苗能随水分改变而自我调节生长比例来适应环境,不同水分条件下其株高-基径生长均属于典型的异速生长关系.这些结果在一定程度上反映了不同水分条件下头状沙拐枣幼苗生长规律,可为塔克拉玛干沙漠南缘地区植被恢复提供理论依据.     

种子更新与萌蘖更新蒙古栎一年生幼苗生长特性的比较

通过比较辽东山区一年生蒙古栎实生幼苗和萌生幼苗的生长指标,探讨不同更新方式(种子更新与萌蘖更新)下1年生蒙古栎幼苗维持生长的形态和养分分配特征的差异。结果表明:1年生蒙古栎幼苗各器官的生物量在实生幼苗和萌生幼苗之间存在显著差异,主要表现为萌生幼苗叶重和茎重和茎质比均显著大于实生幼苗,实生幼苗的叶质比、光合组织/非光合组织大于萌生幼苗(P0.05);萌生幼苗生长性状表现出茎矮而粗的特征,实生幼苗表现出茎高而细、根系粗而长的特征;比叶面积、叶片氮含量、叶片δ13C含量在两种更新起源的幼苗之间无显著差异;萌生幼苗茎、叶和单株含水量均大于实生幼苗(P0.05);幼苗各器官结构性碳和非结构性碳含量在不同更新方式之间无显著差异,但萌生幼苗叶片、茎可溶性糖含量显著小于实生幼苗,萌生幼苗的叶片淀粉库显著大于实生幼苗(P0.05);可见,两种更新方式的蒙古栎幼苗通过不同的生长策略适应环境:萌生幼苗依赖于母体供应的养分和水分维持生长,同时将自身光合作用积累的淀粉储存于叶片中;实生幼苗主要依靠茎的高生长、增加光合组织生物量以便最大限度地利用光资源,同时通过在叶片和茎内储存更多的可溶性糖含量维持自身生长。