干旱胁迫对玉米苗期叶片光系统Ⅱ性能的影响

以陕单609为材料,采用盆栽试验,设置中度、重度干旱胁迫2个处理,研究干旱胁迫对苗期玉米叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)性能、干物质积累、保护酶活性及脯氨酸含量的影响.结果表明:随着干旱胁迫程度的增加,玉米于物质积累量、叶面积、株高下降显著;PSⅡ复合体的不稳定性加重(L-band ＞0),供体侧放氧复合体受到伤害(K-band ＞0),受体侧电子传递链受到抑制(Ψ0显著下降),进而导致光系统Ⅱ整体性能下降(PIABS显著下降).在中度和重度干旱胁迫下,超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶活性,以及脯氨酸含量均显著增加,分别为对照的1.3、1.1、1.2、5.8倍和1.1、3.3、1.5、15.0倍.这表明干旱胁迫引起的玉米叶片光系统Ⅱ供受体侧的损伤是光系统Ⅱ性能下降的原因,导致玉米干物质生产下降,而保护酶和脯氨酸对玉米抵御干旱胁迫起到了积极的作用.     

干旱胁迫对燕麦生长及叶片光系统Ⅱ活性的影响

以‘燕科2号’燕麦品种为试验材料,采用盆栽控水的方式分别设置正常供水(75%田间持水量)、中度干旱胁迫(60%田间持水量)、重度干旱胁迫(45%田间持水量)3个水分处理,利用叶绿素荧光技术研究了不同水分梯度下燕麦生长和叶片光反应系统Ⅱ(PSⅡ)功能的变化,探讨干旱胁迫对燕麦叶片光合性能的影响。结果表明：(1)干旱胁迫导致燕麦株高变矮,叶片数、主茎数、穗数减少,叶片失绿发黄及籽粒产量显著下降。(2)与正常供水相比,重度干旱胁迫下燕麦叶片最大光化学效率(F_v/F_m)和光合性能指数(PI_ABS)显著降低。(3)重度干旱胁迫导致燕麦叶片单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)和单位反应中心耗散掉的能量(DI₀/RC)明显下降,单位反应中心用于电子传递的能量(ET₀/RC)和单位反应中心捕获的光能(TR₀/RC)明显升高;有活性反应中心的开放程度(Ψ₀)和电子传递链的量子产额(φ_E0)明显下降、非光化学淬灭最大量子产额(φ_D0)明显升高,V_J、V_K、V_L 3个位点的相对荧光强度明显升高,OJIP曲线初始斜率M_o明显升高。研究发现,燕麦叶片PSⅡ对中度干旱胁迫具有较强的适应能力,而重度干旱胁迫严重伤害其叶片PSⅡ反应中心,导致其反应中心能流分配失衡,电子传递受阻和PSⅡ稳固性减弱,进而影响燕麦光合作用,最终导致燕麦生长受到抑制。     

间伐强度对人工杉木林地表径流的影响

在湖南会同生态站的人工杉木林集水区,对比研究了不同间伐强度对地表径流影响。结果表明:降雨量大小是形成地表径流的主要原因,即地表径流随降雨量上升而增大。在不出现大暴雨及特大暴雨的情形下,间伐样地产生的地表径流比对照样地小,其中,30%的间伐强度更利于减小地表径流。通过对不同月份的降雨量与地表径流的关系研究,证明了单次降雨量,而非降雨总量,才是导致地表径流形成的主要原因。通过地表径流与林下植被、土壤特性的多元相关分析可知,地表径流与枯落物量、灌木草本层盖度、土壤非毛管孔隙、水稳性土壤团聚体粒径呈显著负相关,与土壤容重呈显著正相关。间伐正是通过改变上述因子而增强了水土保持能力,减小了地表径流的形成。在人工杉木林条件下和间伐强度范围内,30%的间伐强度下的影响更显著,更有助于减小地表径流。     

林窗尺度对侧柏人工林土壤微生物生物量碳氮的短期影响

为了明晰林窗尺度对侧柏人工林土壤微生物生物量碳氮的短期影响,以徐州市50年生侧柏人工林为研究对象,探讨了开设林窗2a后3种林窗尺度(半径分别为4m,S林窗;8m,M林窗;12m,L林窗)和位置(林窗内、林缘和林窗外部)对土壤微生物生物量碳氮(MBC,Microbial Biomass Carbon;MBN,Microbial Biomass Nitrogen)的影响。结果表明:(1)与对照样地相比,L林窗显著提高了春季(207.1mg/kg)和夏季(169.5mg/kg)林窗外部的土壤MBN含量;M林窗显著提高了春季林窗内部(2959.3mg/kg)和林缘(3008.8mg/kg)位置土壤MBC含量和林缘位置(207.7mg/kg)土壤MBN含量,且显著提高了夏季林窗内部(144.4mg/kg)土壤MBN含量;S林窗显著降低了春季林窗外部和林缘位置土壤MBC(分别为2159.2mg/kg和1955.1mg/kg)和MBN(分别为153.1mg/kg和131.3mg/kg)含量。(2)土壤MBC含量与土壤全碳和土壤可溶性有机碳(DOC)含量呈极显著(P0.01)正相关,与土壤温度呈极显著负相关(在3—27℃之间);土壤MBN含量与土壤含水量和DOC含量呈极显著正相关,与土壤全碳呈显著正相关;土壤MBC和MBN含量与凋落物量没有显著相关关系。本研究中,相对于S和L林窗,M林窗对土壤微生物生物量的提高作用较为明显,可促进侧柏人工林土壤碳氮循环过程,在徐州侧柏人工林中开设M林窗有利于提高土壤肥力和林木生长。     

林窗尺度对侧柏人工林土壤微生物量和功能多样性的影响

微生物活性是影响土壤碳循环等地下生态系统过程的重要因素。以徐州市侧柏(Platycladus orientalis(L.)Franco)人工林为研究对象,以未受干扰的侧柏林为对照(CK),设置半径分别为4、8、12m的3种尺度近圆形林窗,从林窗边缘(D1)到距林缘4m(D2)及8m处林下(D3)水平梯度上分析土壤微生物量碳(MBC)、氮(MBN)和代谢功能多样性的变化。结果表明:1)与CK相比,林窗样地土壤MBC总体降低,MBN含量显著下降(P0.05),MBC/MBN显著上升(P0.05)。在3种尺度林窗中,MBC在大林窗偏小,MBN在小林窗偏小;MBC/MBN总体上随林窗尺度增大而减小。2)与CK相比,大中林窗降低了土壤微生物代谢活性(AWCD),小林窗变化不大。从D1到D3点,小林窗的AWCD先降后升,中林窗呈上升趋势,大林窗则相反。而且林窗降低了土壤微生物对各类碳源的利用,主要利用聚合物类和氨基酸类碳源,中林窗样点对碳水化合物和氨基酸类小分子碳源的利用最低。3)林窗总体提高了土壤微生物功能多样性,其中多样性(H')、丰富度(S)和均匀度(E)3个指数在各点之间均无显著差异,小林窗和CK的优势度指数(D_s)显著大于(P0.05)大林窗。侧柏林人工林窗对土壤微生物量和功能多样性的影响有着明显的尺度和位置梯度效应,林窗有望促进侧柏林土壤碳固持和大分子物质降解,提高其应对全球气候变化的能力,综合而言,中尺度林窗对侧柏林生态功能的发挥较为有利。     

马尾松人工林林窗大小对四种凋落叶质量损失和养分释放的影响

马尾松人工林乔木层植物凋落物的分解对林地养分平衡和系统物质循环具有重要意义,并可能受不同大小林窗下微环境差异的影响。采用凋落物袋分解法,以马尾松(Pinus massoniana)人工林人为砍伐形成的7个不同大小林窗(G1:100 m~2、G2:225 m~2、G3:400 m~2、C4:625 m~2、G5:900 m~2、G6:1225m~2、G7:1600 m~2)为研究对象,林下(G0)为对照,研究林窗大小对红椿(Toona ciliata)、桢楠(Phoebe zhennan)、香樟(Cinnamomum camphora)和马尾松4种乡土树种凋落叶质量损失及养分释放的影响。结果显示:1)林窗大小(G0-G7)显著影响林窗中心放置的红椿和桢楠凋落叶N和P释放率、香樟凋落叶失重率和N、P、K释放率以及马尾松凋落叶P和K释放率。相对于林下,中小型林窗(G1-G4)的凋落叶失重率和N、P释放率明显较大,而大型林窗(G6-G7)的凋落叶K释放率明显较大。2)林窗内放置位置显著影响红椿、桢楠和马尾松凋落叶的K释放率及香樟凋落叶的P释放率。红椿和桢楠的凋落叶K释放率从林窗中心到边缘显著减少,而马尾松凋落叶K释放率及香樟P释放率从林窗中心到边缘显著增加。3)4种凋落叶类型中红椿凋落叶分解最快,其分解50%和95%所需时间分别为5.29和23.14个月。上述结果表明,林窗大小和林窗内位置对凋落物质量损失及其养分释放具有显著影响,但影响大小及趋势随物种初始基质质量的差异具有明显变化,研究结果为亚热带低山丘陵区马尾松人工低效林的科学经营及管理提高了一定的科学依据。     

链格孢菌毒素对莱茵藻光系统Ⅱ的多重影响

链格孢菌毒素是从杂草紫茎泽兰中分离的天然致病真菌产生的植物毒素。以莱茵藻为实验材料,采用氧电极法和快速叶绿素荧光诱导动力学方法,研究链格孢菌毒素的作用位点。结果表明,该毒素对莱茵藻光系统Ⅱ有多重影响:(1)阻断受体侧QA到QB的电子传递;(2)使反应中心失活;(3)降低光能转化效率;(4)破坏(或迁移)反应中心的部分天线色素;(5)降低活性与非活性反应中心的天线色素之间能量传递的协调性。研究证实链格孢菌毒素在莱茵藻光系统Ⅱ中存在多个作用位点。     

2,4-表油菜素内酯对盐胁迫下黄瓜幼苗叶片光合特性的影响北大核心CSCD

以黄瓜品种’新春4号’为试验材料,研究了在中度盐胁迫(50 mmol/L NaCl)条件下,外源喷施0.01 mg/L 2,4-表油菜素内酯(EBL)和24μmol/L油菜素内酯抑制剂(BZR)处理对盐胁迫下黄瓜幼苗叶片快速叶绿素荧光诱导动力学曲线(OJIP)及相关荧光参数的影响,探讨EBL缓解黄瓜幼苗中度盐胁迫伤害的光合生理机制。结果表明:(1)盐胁迫导致黄瓜幼苗叶片净光合速率(P_(n))、气孔导度(G_(s))、蒸腾速率(T_(r))下降,胞间CO_(2)浓度(C_(i))增加,初始荧光(F_(o))、最大荧光(F_(m))下降,OJIP曲线中J点、I点显著增加,降低了黄瓜幼苗叶片光合性能,且对PSⅡ受体侧的伤害大于供体侧,表现为PSⅡ反应中心损伤,光合电子从Q_(A)向Q_(B)的传递效率降低,电子传递受阻。(2)在50 mmol/L NaCl处理下,外源喷施0.01 mg/L EBL可显著提升NaCl胁迫下黄瓜幼苗叶片P_(n)、G_(s)、T_(r)、光合性能(PI_(ABS)),降低C_(i),显著增加单位面积内吸收(ABS/CS_(m))、捕获(TR_(o)/CS_(m))、用于电子传递(ET_(o)/CS_(m))的光能以及有活性反应中心的数目(RC/CS_(m))。(3)与NaCl+EBL处理相比,NaCl+EBL+BZR处理后黄瓜幼苗叶片光合性能进一步降低,证明EBL对黄瓜幼苗盐胁迫引起的PSⅡ伤害有缓解作用。研究发现,外源喷施适量2,4-表油菜素内酯能有效缓解黄瓜幼苗叶片在盐胁迫条件下受到的光合电子传递链中(PSⅡ)受体侧的伤害,增加电子从Q_(A)向Q_(B)传递的效率,从而显著改善盐胁迫下黄瓜幼苗叶片的光合性能。     

沙地樟子松人工林自然稀疏规律

林分在自然稀疏过程中,与密度相关的死亡是由林木大小的增加引起的。因此,很自然地要选择反映林木大小的指标,来表示林木株数与林木大小的关系。选取林分总断面积作为林大小的指标,建立了沙地樟子松人工林自然稀疏过程中林分密度与断面积的相关关系,旨在为沙地樟子松人工林的合理经营提供依据。对自然稀疏－３／２法则进行的评述,认为尽管没有充分证据表明斜率－３／２存在的精确性,但它可以作为一个理想的常数,并且考虑到各     

模拟降雨减少对刺槐人工林土壤养分和微生物群落的影响

降雨是黄土高原地区土壤水分的最主要来源。为探明降雨减少对黄土高原半湿润区土壤养分和土壤微生物群落的影响,以刺槐人工林为研究对象,通过搭设透光遮雨板将部分穿透雨导流至样地外,实施了4年减少总降雨输入约47%的处理,测定了在不同降雨条件下林地的土壤养分含量、土壤微生物多样性及群落结构特征,分析了土壤养分和土壤微生物对降雨减少的响应。结果表明：减雨处理4年后(1)处理样地土壤有机碳、全氮、全磷含量均低于对照样地,全氮含量差异达到显著水平(P<0.05)。(2)对照样地生长季和非生长季土壤微生物多样性差异不显著,减雨处理样地非生长季的细菌均匀度显著低于处理样地生长季和对照样地非生长季(P<0.05);降雨减少对细菌和真菌的群落结构有显著影响(P<0.05),降雨减少显著降低了酸杆菌门(Acidobacteria)的相对丰度,提高了放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、子囊菌门(Ascomycota)和被孢霉门(Mortierellomycota)的相对丰度(P<0.05)。(3)土壤有机碳、全氮含量与部分细菌相对丰度显著相关,土壤...     

杉木人工林土壤可溶性有机质及其与土壤养分的关系

通过在福建省来舟林场对不同栽植代数杉木人工林土壤可溶性有机碳(DOC)和氮(DON)及土壤养分的研究,其结果表明,随着杉木栽植代数的增加林地土壤DOC和DON含量逐渐下降,在0～10cm土层内第3代杉木林土壤DOC和DON含量分别是第1代杉木林的83.9%和87.1%、第2代杉木林的90.6%和96.9%,在10～20cm土层内第3代杉木林土壤DOC和DON含量分别是第1代杉木林的80.2%和81.5%、第2代杉木林的81.8%和90.0%。在不同林地和土层内土壤DOC含量之间的差异性达到了显著或极显著水平,而DON含量之间的差异性不显著。不同栽植代数杉木林土壤养分的变化趋势与DOM一致,随着杉木连栽,土壤养分含量呈下降趋势。在0～10cm土层内第3代杉木林土壤全氮、全钾、铵态氮和速效钾含量分别是第1代杉木林的83.1%、60.4%、68.1%和44.3%,是第2代杉木林的84.6%、68.5%、74.4%和58.7%;在10～20cm土层内第3代杉木林土壤全氮、全钾、铵态氮和速效钾含量分别是第1代杉木林的74.0%、53.4%、57.6%和54.6%,是第2代杉木林的94.8%、59.5%、74.3%和65.5%。经相关性分析,在各土层内土壤DOC和DON含量与土壤全氮、全钾、铵态氮和速效钾等土壤养分含量存在着不同程度的相关性。     

抚育间伐对长白落叶松人工林土壤碳、氮及其组分的影响

抚育间伐作为重要的森林经营措施之一,能够改变林分结构和稳定性,进而影响森林生态系统的生物地球化学循环.然而,抚育间伐对森林土壤碳、氮循环的影响程度如何尚不明确,尤其缺少长期试验结果报道.本研究以黑龙江省孟家岗林场经过4种不同强度和频度的抚育间伐处理后的60年生长白落叶松人工林为研究对象(4次低强度的间伐,LT4;3次中等强度的间伐,MT3;2次高强度间伐,HT2;不进行间伐的对照,CK),从酸水解法划分土壤碳、氮库(活性碳、氮库Ⅰ,活性碳、氮库Ⅱ和惰性碳、氮库)的角度研究了抚育间伐对长白落叶松人工林土壤总有机碳、全氮的影响机制.结果表明: 抚育间伐显著增加了土壤有机碳和全氮含量,增幅分别高达48.7%～50.3%和28.9%～42.7%.抚育间伐均增加了3种碳、氮组分的含量,而增加的程度因碳、氮组分和抚育间伐措施的不同而异.与活性碳库Ⅰ和活性碳库Ⅱ的增加程度相比,惰性碳库的增加程度最大,LT4、MT3和HT2处理下惰性碳库分别增加71%、69%和75%.此外,抚育间伐也显著增加了惰性碳占土壤总有机碳的比例.LT4显著提高了土壤微生物生物量碳、氮含量和微生物熵,而MT3和HT2对微生物生物量碳、氮和微生物熵却无显著影响.抚育间伐可能通过产生较多的粗木质残体于土体中,增加土壤木栓质和木质素等顽固组分的输入,进而导致土壤惰性碳含量增加,降低有机质的分解,最终导致土壤有机碳增加.     

不同间伐强度下华北落叶松人工林土壤磷组分特征及其影响因素

间伐是人工林经营的重要措施,磷是森林生态系统的限制性养分元素之一,但间伐对土壤磷素的影响尚不明确.本研究采用Tissen改良的Hedley磷分级体系对土壤样品进行连续浸提,研究不同间伐强度[对照,未间伐;轻度间伐,15%;中度间伐,35%;重度间伐,50%]下山西太岳山好地方林场华北落叶松人工林表层土壤(0～10 cm)磷组分特征及其影响因素.结果表明: 与对照相比,中度间伐显著增强了土壤总无机磷含量;轻度和中度间伐显著增强了Resin-Pi、NaHCO₃-Pi、NaHCO₃-Po、NaOH-Pi、微生物生物量磷和土壤酸性磷酸酶活性,显著降低了NaOH-Po含量;间伐对土壤全磷、总有机磷、稳定态磷(HCl-Pi、浓HCl-Pi和浓HCl-Po)和闭蓄态磷(Residual-P)的影响不显著.土壤有机碳含量、含水率、土壤微生物和酸性磷酸酶活性是影响土壤磷素有效性的重要因子.中度间伐能提高华北落叶松人工林土壤磷素的有效性.     

间伐和凋落物处理对华北落叶松人工林土壤磷形态的影响

土壤磷在维持生态系统功能稳定性中发挥重要作用,研究间伐和凋落物处理下的土壤磷组分特征及转化机理,对森林生态系统磷素管理和可持续发展具有重要意义。采用Tiessen改良的Hedley分级方法,探究了不同间伐强度(未间伐、轻度间伐、中度间伐、重度间伐)和凋落物处理(对照、加倍、去凋、切根去凋)下土壤磷形态的变化特征及其驱动因子。结果显示:随着间伐强度的增大,土壤活性磷(Resin-Pi、NaHCO_3-Pi和NaHCO_3-Po)、土壤微生物量磷和酸性磷酸酶活性呈先增加后降低的趋势,且在中度间伐最高。凋落物加倍(DL)显著增加了土壤活性磷(Resin-Pi、NaHCO_3-Pi和NaHCO_3-Po)、土壤微生物量磷和酸性磷酸酶活性。稳定态磷(HCl-Pi、浓HCl-Pi和浓HCl-Po)、残留态磷(Residual-P)不受间伐和凋落物处理的影响。冗余分析(RDA)显示,土壤微生物量磷、酸性磷酸酶活性和土壤有机碳是引起华北落叶松人工林表层土壤磷组分变化的重要因子。研究表明,适度的间伐和增加凋落物能够显著提高华北落叶松人工林表层土壤磷素的活化能力。本研究为华北落叶松人工林的可持续经营提供依据。     

增温和施氮对亚热带杉木人工林土壤溶液养分的影响

在增温和氮沉降等气候变化背景下,土壤溶液养分元素供应是否平衡对加速或减弱土壤养分循环起着至关重要的作用。为探究增温和施氮对亚热带杉木人工土壤溶液养分动态的影响,分别于各样地的0—15、15—30cm和30—60cm土层安装土壤溶液采集器。利用真空泵的负压原理采集土壤溶液,对其有机组分及无机组分进行了两年的动态监测。结果显示:增温及增温+施氮显著增加了各土层溶解性总氮(DTN)及硝态氮(NO-3)浓度,而施氮促进了植被对其的大量吸收而未呈现显著的促进作用。整体而言,短期增温和施氮处理显著降低了可溶性有机碳(DOC)浓度,对土壤溶液K~+、Ca~(2+)、Na~+、Mg~(2+)等离子含量影响较小。但相比于施氮,增温对土壤溶液中矿质元素的影响远大于施氮。增温导致的土壤孔径增大,通透性增强可极大地促进Fe~(3+)、Al~(3+)淋溶,同时导致表层Na~+、Mg~(2+)离子含量显著降低。增温+施氮交互作用对土壤溶液各养分的影响存在叠加效应,但并不是增温和施氮单因子的简单累加,要深入了解土壤养分对未来气候变迁的内部机制需进一步长期监测。     

模拟氮沉降对华西雨屏区苦竹林土壤有机碳和养分的影响

从2007年11月至2009年10月, 对华西雨屏区苦竹(Pleioblastus amarus)人工林进行了模拟氮(N)沉降试验, N沉降水平分别为对照(CK, 0 g N·m^-2·a^-1)、低N (5 g N·m^-2·a^-1)、中N (15 g N·m^-2·a^-1)和高N (30 g N·m^-2·a^-1)。在N沉降进行1年后, 每月采集各样方0-20 cm的土壤样品, 连续采集12个月, 测定其土壤总有机C、微生物生物量C、浸提性溶解有机C、活性C、全N、微生物生物量N、NH₄⁺-N、NO₃^--N、有效P和速效K。结果表明: N沉降显著增加了土壤总有机C、微生物生物量C、全N、微生物生物量N、NH₄⁺-N和有效P含量, 对其余几个指标无显著影响。土壤微生物生物量C和微生物生物量N的季节变化明显, 并与气温极显著正相关。土壤有效P、速效K与微生物生物量C、微生物生物量N呈极显著负相关关系。N沉降提高了土壤中C、N、P元素的活性, 并通过微生物的转化固定作用使得C、N、P元素在土壤中的含量增加。苦竹林生态系统处于N限制状态, 土壤有机C和养分对N沉降呈正响应, N沉降的增加可能会提高土壤肥力并促进植被的生长, 进而促进生态系统对C的固定。