贝壳堤岛3种植被类型的土壤颗粒分形及水分生态特征

运用土壤粒径质量分布原理与分形学理论,以黄河三角洲贝壳堤岛的3种植被类型为研究对象,以裸地为对照,测定分析土壤颗粒分形维数、粒径组成和水分物理参数,探讨不同植被类型的土壤颗粒分形特征及其影响因素。结果表明：贝壳砂土壤中粗砂粒含量最高;其次是细砂粒,而石砾和粉粘粒含量较低。灌木林地和草地具有降低石砾、粗砂粒,增加细砂粒和粉粘粒含量的作用。不同植被类型土壤颗粒分形维数均值在1.5845－1.9157之间,大小依次为酸枣林、杠柳林和草地,表层高于20－40cm土层。酸枣林、杠柳林及草地0－40cm土壤容重均值分别比裸地低23.87%,14.51%和10.47%;总孔隙度均值分别比裸地增加16.96%,16.71%和1.31%。植被恢复措施对贝壳砂表层的孔隙结构、疏松程度改善较好,草地及灌木林地的蓄水性能均表现为0－20cm高于20－40cm。土壤颗粒分形维数与粉粘粒含量、毛管孔隙度、总孔隙度、饱和蓄水量、吸持蓄水量等呈极显著正相关,与细砂粒含量呈显著正相关,与粗砂粒含量和容重呈极显著负相关,与石砾含量、非毛管孔隙度、滞留蓄水量的相关性不大。从土壤分形维数及其水分生态特征来看,贝壳堤岛3种植被类型的改良土壤物理性质及蓄水保土功能表现为灌木林好于草地,其中酸枣林好于杠柳林,0－20cm好于20－40cm土层。     

盐胁迫对二色补血草光合生理生态特性的影响

以黄河三角洲贝壳堤岛贝壳沙为基质,及该岛上生长的优势草本植物二色补血草幼苗为材料,用不同浓度的NaCl溶液(0,50,100,200,300mmol/L)模拟盐胁迫处理30d,探讨二色补血草光合生理生态特性对盐胁迫的响应特征。结果表明:二色补血草对盐胁迫和光合有效辐射(PAR)具有较强的适应能力,在盐浓度为50～100mmol/L条件下,其净光合速率(Pn)、瞬时水分利用效率(WUE)、表观光能利用效率(LUE)、羧化效率(CE)、光饱和点(LSP)、表观量子效率(AQY)均达到最高值,光补偿点(LCP)最低,表明其在此盐分范围内,利用光的能力较强,光照生态幅最宽。当盐分浓度为300mmol/L时,其Pn、WUE、LUE、CE、LSP和AQY显著下降,LCP升高,Pn、Tr、Gs、WUE、LUE、CE对PAR的响应曲线与对照差异较大,即高盐胁迫加重了二色补血草对光的敏感性;WUE、LUE、CE的最优PAR和盐分范围存在一定的差异,低PAR下有利于光能的利用,中PAR下有利于水分的利用,高PAR下有利于CO2的利用;WUE对盐分的适应范围最大,CE其次,LUE最小。     

黄河三角洲贝壳堤岛叶底珠叶片光合作用对CO_2浓度及土壤水分的响应

为阐明黄河三角洲贝壳砂生境叶底珠叶片光合作用对CO2浓度的响应规律,明确其光合生产力与土壤水分的定量关系,以2年生叶底珠(Securinega suffruticosa)苗木为材料,采用旱棚人工控水试验,利用光合测定系统测定分析了不同水分条件下叶底珠叶片光合作用的CO2响应特征。结果表明,叶底珠叶片净光合速率(Pn)和光合作用特征参数对土壤水分(SRWC)变化具有阈值效应。维持叶底珠叶片较高光合生产力的SRWC为50.3%—83.2%,CO2浓度为700—1100μmol/mol,其中最适宜的SRWC为70.5%,最大值出现在CO2浓度为900μmol/mol,而正常CO2浓度和倍增CO2浓度下维持叶底珠叶片较高光合生产力水平的SRWC范围分别为45.5%—90.0%和47.0%—92.6%。叶底珠叶片表观最大净光合速率(Pmax,c)和羧化效率(CE)随着SRWC的增加而呈抛物线变化。CO2补偿点(Г)呈现与Pmax,c和CE相反的变化规律,在SRWC为70.5%时,Г达到最低值(51.3μmol/mol)。光呼吸速率(Rp)在SRWC为50.3%时达到最小值(2.62μmol·m-2·s-1),随着SRWC的增加,Rp增加缓慢。说明黄河三角洲贝壳砂生境条件下,叶底珠叶片光合作用对CO2浓度和土壤水分具有宽泛的适应范围,对贝壳砂生境经常出现的干湿交替逆境表现出一定适应能力,在黄河三角洲贝壳堤岛可引种栽培。     

黄河三角洲贝壳堤湿地优势灌木碳、氮、磷化学计量特征

为探讨黄河三角洲海岸带湿地不同水盐条件下植物叶片化学计量特征的季节动态及植物生长的限制性营养元素,以滨州贝壳堤岛与湿地国家级自然保护区内的柽柳、杠柳、酸枣3种优势灌木为研究对象,于2017-2018年的生长季（5-10月）每月定期采集叶片样品,测定叶片C、N、P含量。结果表明,生长季内3种灌木叶片C含量呈逐渐上升趋势;叶片N、P含量呈先下降后上升趋势,说明3种灌木采用防御性生活史策略适应盐生和干旱生境。3种灌木叶片C平均含量分别为（399.65±2.66）mg/g、（424.32±1.59）mg/g、（437.47±1.08）mg/g,低于全国（455.1 mg/g）及全球（461.6 mg/g）水平,呈现盐生生境下较低的植物碳储存能力。3种灌木叶片N和P平均含量分别为（30.14±0.26）mg/g和（1.81±0.03）mg/g、（23.18±0.38）mg/g和（2.06±0.04）mg/g、（27.36±0.49）mg/g和（2.01±0.03）mg/g,显著高于全国（N∶20.2 mg/g,P：1.46 mg/g）及全球（N∶19.3-20.1 mg/g,P：1.11-1.42 mg/g）水平。叶片C∶N∶P比呈先上升后下降的趋势,叶片P含量对C∶N∶P比变化具有主导作用。3种灌木叶片C∶N∶P质量比分别为246∶17∶1、224∶12∶1、237∶14∶1,说明柽柳的水盐胁迫适应能力高于杠柳和酸枣。从叶片N、P化学计量特征看,生长季内,柽柳生长一定程度上受土壤P限制,杠柳生长受到土壤N限制,酸枣生长则受土壤N、P共同限制,说明3种灌木的生物地球化学生态位发生了分化,避免了对同种资源的竞争,利于物种共生。     

生物炭和EM菌对黄河三角洲盐碱地田菁生长和光合特性的影响

为揭示生物炭和EM菌对黄河三角洲田菁生长和光合作用的影响,通过盆栽试验,进行不同EM菌处理(不添加EM菌,EM-;添加EM菌,EM+)和不同水平生物炭处理(0,B₀;0.5%,B₁;1.5%,B₂;3%,B₃;生物炭质量/土壤质量),测定田菁生长指标、光合光响应曲线和叶绿素荧光参数的变化。结果表明: 在生物炭和EM菌及其交互处理中,EM+B₃处理效果最好,其中田菁株高、基径和总生物量比EM-B₀分别显著增加69.5%、90.0%和141.1%。生物炭和EM菌显著改善田菁的光合作用,EM+B₃处理田菁的净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、气孔导度比EM-B₀分别提高93.8%、35.1%、43.4%、34.8%。生物炭和EM菌有效改善叶绿素荧光参数,EM+B₃处理的潜在光化学效率、实际光化学效率、表观光合电子传递效率和非光化学淬灭系数比EM-B₀分别显著提高25.8%、31.5%、37.2%和56.8%。田菁的生长指标、光合参数和叶绿素荧光参数在EM+处理下随着生物炭量的增加而增大,而在EM-处理下B₃出现抑制现象。添加EM菌和3%生物炭(EM+B₃)有助于提高田菁光合能力和叶绿素荧光特性,拓宽叶片的光照生态幅,增强保水抗旱性能,促进田菁的生长。     

莱州湾湿地柽柳叶片N、P生态化学计量学特征

以莱州湾湿地柽柳为研究对象,分析柽柳叶片N、P化学计量学特征的季节动态及其与土壤盐含量的相关性.结果表明:莱州湾湿地柽柳叶片中N、P含量及N/P分别为18.39 ～32.86 g·kg-1、1.02～3.16 g·kg-1和8.62 ～23.66;平均值为25.74 g· kg-1、1.75g·kg-1和15.86.叶片中N、P含量随季节的变化呈现先减小再增加的“倒抛物线”型变化趋势;而N/P呈现出先增加后减小,再逐步趋于稳定的变化趋势.莱州湾湿地柽柳的生长在生长季初期(5月)主要受N限制,而生长季中期和后期(7-10月)主要受P限制.柽柳叶片中N含量与土壤盐含量存在一定正相关(P=0.063),P含量与土壤盐含量呈负相关(P＜0.05),N/P与土壤盐含量呈正相关(P＜0.01).     

黄河三角洲贝壳堤岛3种灌木光合生理特征研究

以黄河三角洲贝壳堤岛5年生的酸枣、杠柳及柽柳为材料,采用CIRAS-2型光合测定系统测定它们叶片的光合、蒸腾、水分利用效率等生理参数及其光响应过程,探讨3种灌木在当地自然生境下的光合生理特征.结果表明:柽柳和酸枣的光响应曲线符合非直角双曲线模型(R2>0.98),杠柳光响应曲线符合二次多项式模型(R2=0.95); 3种灌木的净光合速率、表观量子效率、暗呼吸速率、羧化效率、光饱和点、蒸腾速率及水分利用效率在树种间差异显著(P<0.05);酸枣的净光合速率分别是柽柳和杠柳的1.30和1.23倍,柽柳和酸枣弱光下羧化效率要高于杠柳,柽柳暗呼吸速率最大且生理活性最高; 3种灌木的蒸腾耗水能力表现为柽柳>酸枣>杠柳,且在高光强下均具有通过降低蒸腾作用来提高水分利用效率的生理特性,杠柳的水分利用效率分别是酸枣、柽柳的1.26和1.71倍;3种灌木具有较强的向阳喜光特性,但酸枣对弱光的利用能力要好于杠柳和柽柳.研究发现,3种灌木在贝壳堤岛相同自然生境下表现出不同的光合行为, 而酸枣和杠柳具有高光合、低蒸腾及高水分利用效率的生理特性,酸枣具有较宽的光照生态幅,它们适宜于该区域大面积人工栽植.     

黄河三角洲贝壳堤土壤微生物生物量对不同生境因子的响应

从土壤微生物生物量角度分析黄河三角洲贝壳堤不同生境的土壤肥力状况,基于黄河三角洲贝壳堤植被类型,以4种不同生境的土壤为研究对象,测定了微生物生物量碳、氮、磷和相关的土壤理化性质。结果表明,不同生境中土壤微生物生物量碳(MBC)、土壤微生物生物量(MBN)、土壤微生物生物量(MBP)均值均为滩脊背海侧高潮线向海侧,且表现出明显的垂直分布特征:0—5 cm5—10 cm10—20 cm20—40 cm40—60 cm。土壤MBC、MBN、MBP占土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)百分比变化范围分别为1.09%—3.48%、2.62%—7.27%、0.78%—2.86%,滩脊、背海侧和高潮线处MBC/SOC无显著差异(P0.05),但显著高于向海侧MBC/SOC(P0.05)。土壤MBN/TN、MBP/TP的变化趋势为滩脊和背海侧向海侧和高潮线。滩脊和背海侧土壤微生物碳、氮、磷的非生物限制性因子为土壤含水量、p H值、含盐量;向海侧和高潮线区域土壤微生物碳、氮、磷的非生物限制性因子为含水量和pH值。滩脊、背海侧和高潮线土壤微生物生物量碳、氮、磷及土壤养分间的相关关系显著或极显著,且协同性和稳定性高,表明土壤微生物生物量碳、氮、磷可以作为判断黄河三角洲贝壳堤土壤肥力状况的生物学指标,这为黄河三角洲贝壳堤的土壤肥力管理和植被恢复提供一定的理论依据。     

土壤类型和地下水埋深对黄河三角洲典型盐沼植物群落空间分异的影响

目前对黄河口盐沼和贝壳堤盐沼植被带状分布序列分异的水盐耦合机制仍不清楚。为了更好地保护与利用黄河三角洲典型盐沼生态系统,本研究以黄河三角洲7种常见植物组成的群落为研究对象,采用温室模拟控制实验,探究了两种常见土壤类型(贝壳砂土壤和滨海潮土)和8个地下水埋深水平(10 cm、20 cm、30 cm、40 cm、50 cm、60 cm、70 cm和80 cm)对实验群落特征和表层土壤物理特性的影响。结果表明:(1)与滨海潮土相比,贝壳砂土壤能维持更高的植物丰富度和Shannon-Wiener多样性,植物丰富度在贝壳砂土壤随着地下水埋深的增加呈单峰变化,而在滨海潮土无显著变化;(2)随地下水埋深的增加,贝壳砂土壤植物群落由盐生群落逐步变为中旱生植物群落类型,而滨海潮土始终为盐生植物群落类型;(3)贝壳砂土壤表层含水量显著低于滨海潮土,随着地下水埋深的增加,贝壳砂土壤表层含水量呈“凹”型变化,而滨海潮土表层含水量呈线性递减变化;(4)滨海潮土表层含盐量显著高于贝壳砂土壤,随着地下水埋深的增加,贝壳砂土壤表层含盐量呈双峰变化,而滨海潮土无明显变化。综上所述,不同土壤类型和地下水埋深决定了不同的水...     

黄河三角洲滨海滩涂不同密度柽柳林的土壤盐碱与养分特征

为探讨黄河三角洲滨海滩涂不同密度柽柳林的土壤盐碱和养分特征，明确不同密度柽柳林的“盐谷”及“肥岛”效应，以黄河三角洲山东省滨州市北海新区滨海滩涂的低密度（1100 株/hm2）、中密度（4100 株/hm2）和高密度（7100 株/hm2）柽柳林为研究对象，测定分析不同密度柽柳林及柽柳植株周边不同位置的土壤pH、电导率、速效氮、速效磷、速效钾、有机碳等指标。结果表明：（1）土壤电导率随林分密度增大表现为逐渐减小，在中、高密度柽柳林，土壤电导率分别比低密度降低28.39%、55.74%；随距离柽柳植株远近不同，中、高密度柽柳林土壤电导率表现为根部<冠幅中心<冠幅边缘<株间空地，即中、高密度柽柳林出现“盐谷”效应，而低密度林分未出现。（2）土壤速效氮、速效磷和有机碳含量随林分密度增大表现出先增大后减小，在中、高密度柽柳林，柽柳植株周边不同位置的速效氮、速效磷和有机碳含量存在显著差异（P<0.05），表现为根部>冠幅中心>冠幅边缘>株间空地，而低密度柽柳林差异不显著（P>0.05）；即中、高密度柽柳林出现“肥岛”效应，而低密度林分未出现。（3）中密度柽柳林在养分含量、养分富集率方面高于高密度，在盐分富集率方面低于高密度，具有更强的“肥岛”、“盐谷”效应。（4）不同密度柽柳林以及柽柳植株周边不同位置的土壤pH差异均不显著（P>0.05）。林分密度显著影响土壤盐分及养分含量，中密度柽柳林具有显著提高土壤肥力的作用，高密度次之，而低密度较差。不同密度柽柳林的降盐作用表现为中、高密度较好，低密度较差。基于柽柳林改良土壤盐碱与养分的作用，建议黄河三角洲滨海滩涂柽柳合理的初植密度为4100 株/hm2。