长期淹水环境下河竹鞭根系统形态、生物量和养分的适应性调节

为揭示长期淹水环境下基于形态、生物量和养分的河竹鞭根系统的生长策略,为河竹在水湿地和江河湖库消落带植被恢复中的应用提供参考,调查测定了人工喷灌供水和淹水处理3、6、12个月的河竹一年生竹鞭及其根系的形态和生理生化指标,分析了河竹鞭和鞭根形态特征和生物量分配及鞭根系统的养分吸收与平衡.结果表明: 长期淹水对河竹鞭节长、鞭径和土中根根径并无明显影响.淹水3个月整体上对鞭的形态特征影响小,水中翘鞭较少,但一定程度上抑制了根的生长.随着淹水时间的延长,水中鞭、根大量生长,同时促进了土中鞭、根的生长,但土中、水中鞭生物量和土中根生物量占总生物量的比例变化并不明显,而水中根生物量/总生物量和水中根生物量/土中根生物量显著升高,体现出河竹可以通过鞭根系统的生长调节和生物量合理分配来逐步适应淹水环境.长期淹水整体上降低了河竹土中根的根系活力,抑制了土中根对养分的吸收,但对土中根养分化学计量比的影响较小,而使水中根的根系活力显著增强,养分化学计量比产生明显的适应性调节,N/P升高,N/K和P/K降低.水中根不仅起到氧气吸收功能,还具有较强的养分吸收功能.这是河竹有效适应淹水环境的生长策略之一.     

长期淹水对河竹鞭根养分化学计量特征的影响

以长期淹水环境下能生长更新的河竹为材料,调查测定了人工喷灌供水(CK)、淹水6个月(TR)的河竹一年生竹鞭的根生物量和主要养分元素含量,分析长期淹水对河竹鞭根养分化学计量特征的影响,为河竹在水湿地和消落带植被恢复中的应用提供理论依据。结果显示:(1)与CK相比,TR处理下的河竹土中根的N、P、Mg和Ca含量显著降低,Fe含量显著升高,且N、K和Ca含量显著低于TR处理下水中根的含量,而Fe含量显著高于水中根。(2)TR处理的河竹土中根的C/N、C/P、C/K和P/K较CK显著升高,且C/K、N/K和P/K显著高于TR处理的水中根。(3)TR处理的河竹水中根的C-N、C-P、N-P均呈极显著正相关关系,土中根的C-P、C-K、P-K均呈极显著正相关关系;CK河竹土中根的C-P、C-K呈极显著正相关关系,且N-P显著相关;从相关系数看,TR处理下土中根的C-N、N-P和N-K相关性减弱,C-P、C-K和P-K相关性增强,而C-N、C-P、N-P和N-K相关性较水中根减弱,C-K和P-K相关性较水中根增强。(4)TR处理下鞭根生物量和C、N、P、K、Mg、Ca积累量较CK分别显著降低19.46%、42.04%、36.55%、41.39%、60.06%和38.46%,而Fe积累量显著升高,为CK的5.5倍;TR处理下土中根养分积累量显著高于水中根。研究表明,长期淹水虽阻碍了河竹鞭根的养分平衡吸收,但能够提高养分利用效率,并且土中根和水中根具有克隆分工特征,水中根主要起到氧气吸收应对缺氧环境胁迫的功能,是河竹适应长期淹水环境的重要生态对策。     

模拟氮沉降对华西雨屏区苦竹林细根特性和土壤呼吸的影响

细根在森林生态系统地下碳循环过程中具有核心地位.2007年11月-2009年11月,对华西雨屏区苦竹人工林进行了模拟氮沉降试验.氮沉降水平分别为对照(CK,0 g N·m^-2·a^-1)、低氮(5 g N·m^-2·a^-1)、中氮(15 g N·m^-2·a^-1)和高氮(30 g N·m^-2·a^-1)处理,研究氮沉降对苦竹人工林细根和土壤根际呼吸的影响.结果表明：不同处理氮沉降下,<1 mm和1～2 mm细根特性差异较大,与< 1 mm细根相比,1～2 mm细根的木质素、磷和镁含量更高,而纤维素、钙含量更低;氮沉降显著增加了<2 mm细根生物量,对照、低氮、中氮和高氮处理的细根生物量分别为(533±89)、(630±140)、(632±168)和(820±161) g·m^-2,氮、钾、镁元素含量也明显增加;苦竹林各处理年均土壤呼吸速率分别为(5.85±0.43)、(6.48±0.71)、(6.84±0.57)和(7.62±0.55) t C·hm^-2·a^-1,氮沉降对土壤呼吸有明显的促进作用;苦竹林的年均土壤呼吸速率与<2 mm细根生物量和细根N含量呈极显著线性相关.氮沉降使细根生物量和代谢强度增加,并通过增加微生物活性促进了根际土壤呼吸.     

不同淹水条件下河竹叶片光合生理特性的变化

为阐明淹水条件下河竹( Phyllostachys rivalis H. R. Zhao)叶片的光合生理特性,设置对照组( CK,正常供水)及中度淹水(T1,水面高出基质表面5 cm)和重度淹水(T2,水面高出基质表面10 cm)处理组,对持续淹水360 d内2年生河竹幼苗叶片的光合气体交换参数、光响应曲线、光合特征参数、资源利用效率参数、光合色素含量及比值的变化进行了分析;在此基础上,探讨了河竹对淹水环境的适应性。结果表明：随淹水时间延长,2个处理组的多数光合生理参数呈“升高—降低—升高”的变化趋势,且多数参数在淹水90 d时达到峰值、在淹水270 d时达到谷值;T1组的各项光合生理参数总体上高于T2组。淹水30~180 d,与CK组相比,2个处理组的净光合速率( Pn)、蒸腾速率( Tr)、气孔导度( Gs)、胞间CO2浓度( Ci)和叶面饱和水汽压亏缺( Vpdl)总体上降低,表观量子效率( AQY)显著降低;气孔限制值(Ls)升高,而光饱和点(LSP)和光补偿点(LCP)显著升高;T1组的最大净光合速率(Pmax)略降低,而T2组的Pmax值则显著降低;但2个处理组的水分利用效率( WUE)、表观CO2利用效率( CUE)和表观光能利用效率(LUE)却无明显变化。淹水270和360 d,与CK组相比,2个处理组的Pn、Tr、Gs、Ls和Vpdl值降低,Pmax、LSP、LCP、WUE、CUE和LUE值显著降低,仅Ci值升高;T1组的AQY值略降低,而T2组的AQY值则显著降低。2个处理组的光响应曲线变化趋势与CK组相似,但随淹水时间延长,2个处理组的Pn值变幅不同,其中T1组的Pn值总体上高于T2组。淹水30和90 d,与CK组相比,T1组的叶绿素b( Chlb)和总叶绿素( Chl)含量总体上显著升高,而T2组的Chlb和Chl含量总体上显著降低;2个处理组的叶绿素a(Chla)和类胡萝卜素(Car)含量以及Chla/Chlb和Chl/Car值也显著降低。淹水180~360 d,仅2个处理组的Chla/Chlb值显著升高,而其他光合色素含量及比值总体上显著降低。综合分析结果显示：河竹叶片Pn值在淹水前期和中期下降的主要原因为气孔限制,而在淹水后期下降的主要原因为非气孔限制。河竹对淹水环境有较强耐受性,并对长期淹水有一定的适应性;此外,中度淹水条件下河竹叶片的光能转化效率、对光辐射的利用范围和对光变化的适应能力均高于重度淹水条件。     

淹水环境下河竹鞭根养分吸收与积累的适应性调节

为揭示河竹的耐水湿机制,为河竹在水湿地和江河湖库消落带植被恢复中应用提供理论依据,以河竹盆栽苗为试材,测定了淹水和人工喷灌供水处理3、6、12个月的河竹一年生竹鞭的根系生物量和主要养分元素含量,分析了河竹鞭根养分含量、化学计量比和养分积累量在淹水环境下的动态变化规律。结果表明:淹水3个月使河竹鞭根N、P、K含量显著降低,但对C、Ca、Fe、Mg等养分含量和C/P、N/P、N/K影响不明显,随着淹水时间的进一步延长,河竹鞭根养分含量、化学计量比和积累量发生明显变化,C、N、P、Ca含量和C/K、N/K、P/K降低,K、Fe、Mg含量和C/N、C/P、N/P升高;淹水6个月前对河竹鞭根养分积累总体上有明显抑制作用,但淹水12个月会使鞭根养分积累量显著升高,这主要源于根系生物量显著提高的贡献。研究表明,淹水3个月时,维持较高的养分内稳性是河竹应对胁迫环境的响应策略,随后通过土中根和水中根的大量生长来维持较高的养分吸收和积累能力,并进行养分化学计量比的适应性调节来适应胁迫环境。分析认为,河竹在长期淹水环境中能够维持生存,可以用于水湿地和江河湖库消落带植被恢复,也是净化富营养水体研究与应用的竹子材料。     

持续淹水对河竹器官养分元素分配格局的影响

为探明持续淹水对河竹器官养分元素分布格局的影响,揭示竹子耐受水淹胁迫的养分适应机制,以2年生河竹(Phylllostachys rivalis)盆栽苗为试材,设置不同深度的淹水处理(水位高出栽培基质5 cm(Ⅰ)、10 cm(Ⅱ)和正常供水(CK)),测定了持续淹水90、180 d和360 d河竹叶、枝、秆、鞭和根中养分元素C、N、P、K、Ca、Fe和Mg的含量,分析了淹水条件下河竹器官营养元素分布格局的变化。结果表明:1)淹水深度和时间显著影响河竹器官C含量,与对照比较,淹水90 d时,叶、枝和根C均显著增加(P0.05),随着淹水时间的延长(180 d),C含量维持稳定状态,至淹水360 d,植株C含量降低,尤其淹水Ⅱ显著降低。2)淹水显著影响河竹器官的N、P、K、Ca、Fe和Mg含量(P0.05),且处理时间、处理水平和器官间存在显著交互作用(P0.001),处理90 d时,河竹叶片N、P、Ca、Fe和Mg含量均显著升高,而根的N、P含量则显著降低,淹水180 d和360 d时,除根部的K、Fe和Mg含量升高外,其它器官中各元素均显著降低。3)水位深度对元素之间的关系产生明显影响,在淹水Ⅰ叶片的CK、N-K、P-K、Fe-Ca和Fe-Mg的相关系数升高,元素间协同性增强,而在淹水Ⅱ中这些相关系数则降低,说明元素间的协同性减弱。4)淹水Ⅱ河竹叶片C/N、C/P较对照显著增加(P0.05),而N/P变化不显著(P0.05),说明河竹在淹水条件下具有较高内稳定性。综上,淹水影响河竹根系矿质元素吸收能力,促进其向顶运输,以维持碳同化能力和元素内稳性,这可能是河竹适应持续水淹胁迫的重要机制。