黄河三角洲贝壳堤岛3种优势灌木的根系构型

根系构型决定了植物植株固定和资源吸收等很多重要功能,并通过资源的分配确定了植物的根冠比和净初级生产力。对黄河三角洲贝壳堤岛3种优势灌木柽柳、酸枣和杠柳的根系构型进行了研究,并验证了植物根系分支直径的尖细速率和根系分支前后的比例。结果表明:3种植物的根系构型不同,酸枣和杠柳根系主要分布在浅表层,水平根幅与垂直根幅的比值较大,而柽柳的垂直根深所占比例最大;杠柳和酸枣的拓扑指数分别为0.85和0.96,趋向于1,近似于鱼尾形分支,而柽柳的拓扑指数为0.65,接近于叉状分支。平均连接长度以酸枣最大,杠柳次之,柽柳最小。随连接长度增加,酸枣根系相比其他两种植物的尖细速率趋向于平缓。此外,3种植物的分支前后直径都符合Leonardo da Vinci法则。总之,根据根系构型,黄河三角洲贝壳堤岛3种灌木植物可以划分为2类,一类是以根系地表分布,扩大根幅,鱼尾形分支觅养的酸枣和杠柳,另一类则是根系深扎,充分利用地下资源的柽柳,体现了2种不同的生境适应对策。     

黄刺玫叶片光合生理参数的土壤水分阈值响应及其生产力分级

在半干旱黄土丘陵区,以3年生天然次生灌木黄刺玫为材料,研究了叶片光合生理参数对土壤水分(RWC)的响应特征及光合生产力分级。结果表明:当RWC在33.8%—81.3%时,叶片净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)的变化曲线为明显的双峰曲线;上午阶段(11:00时之前)Pn的下降主要是气孔限制引起的,下午以非气孔限制为主;随着RWC的增加,Pn、Tr第1峰值出现的时间延后;在此水分范围内,Pn日均值一直维持在较高水平,Pn最高值((8.5±1.8)mmol·m-2·s-1)出现在RWC为71.7%时。水分利用效率(WUE)对RWC的响应有所差异,当RWC大于47.1%时,WUE呈不明显的双峰曲线,第1峰值出现在13:00时,并且前后时段WUE变化不大。RWC为47.1%时,WUE维持在最高水平,日均值为(2.72±0.59)μmol/mmol。根据Pn、Tr、WUE和RWC的定量分析,以及从黄土丘陵区生态、经济效益同时考虑,适合黄刺玫生长的RWC在33.8%—71.7%之间。以光合生理参数为指标对黄刺玫土壤水分有效性及生产力进行分级与评价,确定RWC90.4%或RWC33.8%时为"中产中效水";RWC在71.7%—81.3%和47.1%—71.7%时分别为"高产中效水"和"高产高效水",!其中RWC在57.4%左右时为"最优产效水";RWC在18.8%—26.5%时为"低产低效水"。     

黄河三角洲盐碱地不同造林模式下的土壤碳氮分布特征

为了探讨不同造林模式对土壤碳氮影响的生态效应,以黄河三角洲盐碱地白蜡+棉花(FC)、香花槐+棉花(RC)、竹柳+棉花(SC)、白蜡林(F)、竹柳林(S)等5种造林模式为研究对象,分析比较各造林模式土壤的碳氮形态及分布特征,为重度退化刺槐林的经营改造和造林模式选择提供理论依据。结果显示:(1)不同造林模式下土壤的可溶性总碳和可溶性有机碳含量均高于裸地,农林间作高于纯林,其中SC模式含量最高,其次为FC和RC模式,而F和S纯林模式较低;5种造林模式不同土层可溶性有机碳含量均表现为0—20 cm高于20—40 cm。(2)农林间作模式0—40 cm土层的可溶性全氮和可溶性有机氮平均含量均高于纯林模式,其中SC模式的含量最高。FC、SC和S纯林模式0—20 cm土层可溶性有机氮含量显著高于20—40 cm土层,分别为其1.4、1.5和2.7倍;而RC模式20—40 cm土层可溶性有机氮含量显著高于0—20 cm土层。(3)5种造林模式中,除F纯林土壤硝态氮低于裸地外,其他造林模式下的土壤各种氮养分含量均显著高于裸地。土壤可溶性有机碳与全氮和铵态氮的相关性达到极显著水平(P0.01)。研究表明农林间作模式可显著提高重度退化刺槐林皆伐后土壤中有效态碳、氮含量,其中SC模式改良效果较好,而纯林模式较差。     

不同土壤水分条件下紫藤叶片生理参数的光响应

测定了不同土壤湿度下2年生紫藤叶片光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）及水分利用效率（WUE）等生理参数的光响应过程,探讨了紫藤正常生长发育所需的土壤水分和光照条件.结果表明:紫藤叶片的P_n、T_r及WUE对土壤湿度和光照强度的变化具有明显的阈值响应.维持紫藤正常生长（同时具有较高P_n和WUE）的土壤湿度范围为:体积含水量（W_v）15.3%～26.5%、相对含水量（W_r）46.4%～80.3%,最佳土壤湿度约为W_v 23.3%、W_r 70.6%.紫藤叶片对光照环境的适应性较强,在光合有效辐射强度（PAR）为600～1 600 μmol·m^-2·s^-1时,P_n和WUE具有较高水平,饱和光强在PAR为800～1 000 μmol·m^-2·s^-1.紫藤叶片光合作用非气孔限制的发生与土壤湿度与光照强度密切相关,W_v为18.4%～26.5%、W_r为55.8%～80.3%时,光合作用主要受气孔限制,光照强度的影响较小;超出此范围后,其受光照强度的影响较大,出现由气孔限制转变为非气孔限制的PAR临界值.紫藤正常生长允许的最低土壤湿度约为W_v 11.9%、W_r 36.1%,允许最高PAR约为1 000 μmol·m^-2·s^-1,是紫藤叶片光合机构受到破坏的临界点.     

黄河三角洲莱州湾湿地柽柳种群分布特征及其影响因素

为探明黄河三角洲莱州湾柽柳(Tamarix chinensis Lour)灌丛环境因子的基本特征及其对柽柳灌丛空间分布类型的影响,采用样地与样方相结合的测定方法,对柽柳灌丛样地距海远近、地下水水位、土壤盐碱含量、土壤容重和孔隙度等基本物理参数以及土壤有机质、速效氮、磷养分等13个环境因子参数进行相关性和主成分分析。结果表明:莱州湾柽柳种群空间分布表现为聚集型分布,林分密度与距海距离和地下水水位呈极显著正相关,与土壤含水量呈极显著负相关;土壤含盐量与土壤含水量呈极显著正相关,与地下水水位和土壤孔隙度呈极显著负相关;土壤含水量与地下水位呈极显著负相关。莱州湾柽柳灌丛13个环境因子的变异系数在0.060—1.296之间,土壤K+含量、土壤含盐量和林分密度变化幅度较大;其次为土壤有机质和有效磷,地下水水位的空间变异性高于至海距离,而土壤p H值、土壤容重和总孔隙度等基本物理性状变化幅度较小。土壤盐碱含量分别为0.47%和p H为8.48,呈重盐土和偏碱性特征。主成分分析表明,土壤盐碱含量是影响黄河三角洲莱州湾湿地柽柳灌丛分布的主导因素,其次是距海距离,土壤速效磷和地下水位次之。     

滨海盐碱地根际溶磷细菌磷素转化特征

为探讨溶磷细菌对土壤磷素的转化效果,提高黄河三角洲盐碱地土壤肥力。从黄河三角洲盐地碱蓬根际土壤中选取一株高效溶磷细菌RPB03,采用单因子实验,探究不同环境因子对RPB03菌株溶磷效果的影响。结果表明：RPB03菌株为Pantoea vagans,隶属泛菌属。在密闭培养方式下,溶磷菌RPB03菌株在较高的盐度、温度和碱性条件下,溶磷量皆达到300 mg/L以上,溶磷能力良好。盆栽实验结果表明,该菌可有效促进土壤中无效态磷向有效态磷的转化（有效磷含量从0.029 mg/kg提升至0.043 mg/kg）。研究表明,RPB03菌株是一株耐盐碱性较强的高效溶磷细菌,适合在黄河三角洲盐碱地中生存,且其存在对提升黄河三角洲盐碱土壤有效磷含量具有促进作用。     

蒸发条件下潜水埋深对土壤-柽柳水盐分布的影响

盐水矿化度下模拟设置4个潜水埋深(0.9、1.2、1.5、1.8 m),分析不同土层的土壤相对含水量(RWC)、含盐量(S_C)和土壤溶液绝对浓度(C_S)等水盐参数,及柽柳叶片和新生枝条的含水量及Na~+含量,探讨盐水矿化度下土壤-柽柳水盐参数对潜水埋深的响应规律。结果表明:各土层RWC与潜水埋深呈负相关,0.9 m潜水埋深下各土层的RWC均最高,且各土层RWC随土层深度的增加呈先降低后增加的趋势,其它潜水埋深下各土层RWC均逐渐增加,1.2 m是地下水所能上升且保持柽柳柱体土壤表层湿润的最高高度。各土层S_C和C_S与潜水埋深呈抛物线型,均表现为先增加后降低,潜水埋深1.2 m时,各土层S_C均最高。随土层深度的增加,各潜水埋深下S_C先降低后增加,而C_S呈现减少趋势;潜水埋深越高,土层间C_S变化幅度越激烈。潜水埋深对柽柳叶片和新生枝条的含水量无显著影响(P0.05),而随潜水埋深的增加,柽柳叶片Na~+含量逐渐增加,新生枝条Na~+含量则先增加后降低。从整个柽柳土柱看,随潜水埋深的增加,整个土壤剖面的RWC均值逐渐降低,而S_C和C_S均值先增加后降低,潜水埋深1.2 m是盐分变化的分界点,建议栽植柽柳的潜水埋深大于1.2 m。     

盐旱交叉胁迫对柽柳幼苗生长及生理生化特性的影响

以3年生柽柳为材料,采用盆栽实验测定分析不同盐旱交叉胁迫下柽柳的生长状况、光合色素含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性及丙二醛(MDA)含量,以阐明盐旱交叉胁迫对柽柳幼苗生长及生理生化特性的影响。结果显示:(1)盐胁迫对柽柳生长影响大于干旱胁迫,茎叶对盐旱胁迫的敏感性高于根系部分;随着盐胁迫的加剧,柽柳株高、基径以及干物质量均降低。(2)随盐旱胁迫的加剧,柽柳幼苗叶片光合色素含量先升高后降低,主导影响因子由干旱胁迫转为盐胁迫;重度盐胁迫下,叶绿素a、b下降明显。(3)中度干旱胁迫下,SOD和POD活性随盐胁迫的增强先降低后升高;随盐旱胁迫的加剧,SOD和POD活性逐渐减弱。(4)适度的盐旱胁迫能降低幼苗MDA含量,但重度干旱、轻中度盐分胁迫下MDA含量较高。研究发现,柽柳能通过调整自身生长和生理生化特性来提高其对逆境适应能力,表现出较强的抗旱耐盐性;盐旱胁迫下柽柳表现出一定的交叉适应性,适度的干旱胁迫能增强柽柳的耐盐能力。     

模拟贝壳砂水分变化对旱柳光合特性的影响

为探讨贝壳堤岛旱柳叶片光合特性的水分响应规律,以2 a生旱柳苗木为材料,模拟设置贝壳砂生境系列水分梯度,测定分析不同土壤水分条件下旱柳叶片的主要光合生理参数。结果表明:（1）直角双曲线修正模型可较好模拟旱柳叶片净光合速率的光响应过程,维持旱柳较高光合作用的土壤相对含水量（RWC）为50.1%～94.4%,适宜光强为800～1 600 μmol·m^-2·s^-1,水分对光强利用的补偿效应显著。（2）随土壤水分的降低,旱柳叶片净光合速率、光饱和点、表观量子效率及最大净光合速率均表现为先升高后降低;干旱和渍水胁迫条件下,旱柳叶片的光补偿点升高,光饱和点降低,光照生态幅变窄,光能利用效率降低,水分胁迫抑制光能效应明显。（3）随土壤水分的降低,旱柳叶片瞬时和潜在水分利用效率均表现为先升高后降低,分别在RWC为45.7%、40.6%时达到最大值,适度干旱胁迫可显著提高旱柳叶片的水分利用效率。（4）干旱和渍水胁迫均显著降低旱柳叶片的叶绿素含量和叶片水势,随土壤水分降低两者均表现为先升高后降低,叶绿素含量和叶片水势分别在RWC为58.9%、50.1%达到最高值。研究发现,贝壳砂生境旱柳叶片光合生理参数对土壤水分表现出一定的阈值响应,维持旱柳较高光合能力和水分利用效率的适宜土壤水分相对含量为50.1%～77.7%,表现为耐水湿不耐干旱的水分特性。     

黄河三角洲莱州湾柽柳低效次生林质效等级评价

以黄河三角洲莱州湾柽柳次生灌木生态林为对象,选取林分生长和土壤理化性状等24项指标,采用综合因子法研究柽柳林低效的主要影响因子和低效林划分的主要参数.结果表明:柽柳树木生长指标与反映土壤质量状况的主要指标相关性不明显,仅依据树木的生长状况不能反映柽柳林的低效程度,需采用树木生长和土壤改良指标来综合判断.土壤含盐量、林龄、土壤含水量、单株地上茎和叶生物量及地径是反映低效柽柳林分质效高低的主要指示因子,其次为土壤容重、孔隙度及土壤养分特征.莱州湾柽柳低效林可划分为生长潜力型、轻度低质型、中度低效型、中度低质低效型和重度低质低效型5大类型.依据聚类分析的类平均值探讨了其林分特征、低效原因及经营改造方法.