山东省高速公路主要绿化树木叶片硫、铅含量分析

汽车尾气会给高速公路路域环境带来一定程度的硫(S)、铅(Pb)污染,而绿化树木可通过吸收作用从而有效降低这些污染物在空气中的含量,目前这方面的研究较少。对山东省高速公路路侧主要绿化树木叶片S、P质量分数的研究表明,I107杨树(Populus Linn.)叶片S、Pb质量分数与高速公路车流量呈显著正相关。I107杨树叶片S、Pb质量分数对高速公路路域环境污染具有一定指示作用,不同路段杨树叶片的S、Pb质量分数存在明显差异,济青高速公路路侧杨树叶片的S、Pb质量分数最高,其次是京沪高速,最低的是日东高速。I107杨和龙柏对S污染物的吸收能力较强,其次是垂柳(Salix babylonica L.),较差的是紫叶李(Prunus cerasifera cv.Pissardii.)、大叶女贞(Ligustrum lucidumAit)和雪松(Cedrus deodara(Roxb.)Loud);而I107杨和紫叶李对Pb的吸收能力较强。     

杨树人工林连作与轮作土壤酚酸降解细菌群落特征及酚酸降解代谢规律

杨树人工林的连作障碍与土壤中的酚酸累积有密切关系.采用宏基因组测序技术研究I-107(Populus×euramericanna‘Neva’)欧美杨人工林连作与轮作土壤酚酸降解细菌群落特征及酚酸降解代谢的演变规律.供试土壤中共发现5种酚酸降解细菌,分别是假单胞菌(Pseudomonas sp.)、鲍氏不动杆菌(Acinetobacter baumannii)、皮氏罗尔斯顿菌(Ralstonia pickettii)、Acetobacteraceae bacterium AT-5844、多噬伯克霍尔德菌(Burkholderia multivorans).土壤酚酸降解细菌的丰度因人工林主伐更新轮作方式而异(P0.05),表现为Ⅰ代林地轮荒地轮作花生地Ⅱ代林地.杨树Ⅰ代林和Ⅱ代林土壤酚酸降解细菌的群落结构基本一致,总丰度Ⅱ代林较Ⅰ代林减少了9.69%,根际土壤中皮氏罗尔斯顿菌和Acetobacteraceae bacterium AT-5844丰度明显高于非根际土壤,根际效应明显;与杨树Ⅱ代林地相比,轮作花生地和轮荒地土壤中酚酸降解细菌总丰度分别增加了1.74%和8.27%.供试土壤中共发现6种酚酸降解关键酶,不同土壤中酚酸降解酶基因表达丰度存在显著差异(P0.05),总体表现为Ⅰ代林地Ⅱ代林地轮作花生地轮荒地,杨树Ⅱ代林地比Ⅰ代林地低11.18%,而轮作花生地和轮荒地分别又比杨树Ⅱ代林地低27.62%和19.90%,但轮作花生地和轮荒地中酚酸脱羧酶的基因表达丰度较杨树Ⅱ代林分别增加了73.33%和33.33%.因此,杨树人工林连作一代后,土壤中酚酸降解细菌的生长和代谢活性均受到了抑制;轮作可以改善连作对杨树人工林部分土壤酚酸降解细菌生长繁殖和代谢活动的影响.     

堆肥污泥对杨树幼苗主要抗逆生理动态变化的影响

采用温室盆栽实验研究堆肥污泥对两个杨树品种[凌丰三号(Populus×euramaricanacl.‘Lingfeng 3’)和欧美杨108号(Populus×euramericana‘Guariento’)]幼苗叶片的超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、过氧化物酶(POD)活性、脯氨酸(Pro)及丙二醛(MDA)含量在不同生长季(污泥施用后的4周、9周、16周和21周)动态变化的影响,分别设置低量污泥(15 t hm-2,LS)、中量污泥(30 t hm-2,MS)、高量污泥(60 t hm-2,HS)和对照(不施污泥,CK)4个处理。结果表明:施用堆肥污泥对2个杨树品种幼苗叶片的SOD、POD及CAT活性的影响在不同生长季均为显著,其中POD活性普遍有所降低,SOD活性基本呈现降低趋势,而CAT活性则因不同品种、污泥用量和生长季而异。施用堆肥污泥对两个品种叶片Pro含量的影响除了污泥施用前期(4周后)外,其他生长季均为显著。污泥对2个品种叶片的膜质过氧化的影响在不同生长季有所差异,在4周和21周后的影响均显著,而在9周和16周后的影响均不显著,并且在污泥施用前、中期(即4周和16周后),叶片的MDA含量基本呈现增加趋势,而在21周后MDA含量则普遍有所降低。由此说明,杨树幼苗对污泥施用有一个适应过程,但因品种和污泥用量而异。     

杨-桤短期混交的林地土壤养分异质性

以江苏省泗洪县陈圩林场5年生的具有不同混交比例的南林95杨(Populus×euramericana‘Nanlin-95’)和江南桤木(Alnus trabeculosa)混交林为对象,对混交5年后所产生的林地局部土壤养分异质性以及碳、氮、磷生态化学计量特征进行研究,从养分供应和平衡角度探讨引入固氮树种进行混交后在短期内所产生的混交效应,为杨树人工林养分管理及杨树混交林营造提供理论依据。研究结果表明,杨-桤混交5年整体上提高了林地土壤p H值,但其提高程度随桤木比例的增加而下降。杨-桤2∶1混交林分中由杨树与桤木围成的行间0~10 cm土层的土壤pH值为6.98,显著低于由2行杨树所围成的区域(7.29),表现出明显的异质性。土壤有机碳和全氮含量在各种混交比例林分的不同区域变化不大,而全磷含量则表现为混交林分略高于杨树纯林。4种混交比例林分土壤中硝态氮占无机氮总量的98%以上,同一混交林分中靠近桤木行区域的0~10cm土层土壤的铵态氮含量整体上高于靠近杨树行的区域,其中杨-桤1∶2混交林分中由2行桤木所围成的区域的0~10 cm土层土壤铵态氮含量(0.60 mg·kg~(-1))是杨树纯林的2.14倍。杨-桤2∶1混交林分中由杨树与桤木围成的区域0~10 cm土层土壤C∶N比(9.48)和C∶P比(29.13)均显著低于杨树纯林(分别为12.46和39.64),反映了混交引起的林地养分提高效应以及生态化学计量学特征的改变。整体而言,固氮树种桤木的引入在混交5年后即导致混交林地土壤出现一定程度的养分异质性,提高了林地局部区域的土壤养分含量、供应能力,并改变了其生态化学计量学特征。     

杨树人工林生态系统凋落物生物量及其分解特征

凋落物是森林土壤有机质的主要来源,是森林生态系统物质循环和能量流动的重要载体。而凋落物分解是森林生态系统养分生物地球化学循环的重要过程,是土壤有效养分供应能力的决定因素之一,与森林生产力及可持续生长密切相关。通过研究杨树人工林凋落物生物量及其分解过程,掌握其养分数量及其释放规律,为人工林可持续经营提供重要依据。采用凋落物收集网法和凋落物分解袋法,对长江中下游地区南京市浦口区13年生的杨树(Populus deltoides Bartr.cv."Lux"I-69/55)人工林生态系统凋落物生物量以及不同类型凋落物的分解特征进行了系统研究,结果表明:杨树人工林凋落物生物量约为5t·hm~(-2)·a~(-1),叶片是凋落物的主要成分,占凋落物总量的70%左右;通过Olson指数模型拟合得出的各凋落物的半分解时间及95%分解时间均表现为杨树枯枝杨树枯叶混合凋落物枯死的林下植被杨树根系。2年连续分解试验表明,凋落物中的N整体上呈先富集后释放的模式,P整体上呈持续富集的模式,K呈早期释放模式,而Ca和Mg的释放模式比较复杂。分解2年后,杨树地上部分凋落物(枯叶和枯枝)养分总释放量(N、P、K、Ca和Mg的总和)为86.1 kg·hm~(-2),养分回归率约为60%;林下植被凋落物养分总释放量为92.3 kg·hm~(-2),养分回归率达75%以上,表明林下植被凋落物是杨树人工林生态系统养分归还的重要组成部分。     

酸铝胁迫下常绿杨根冠超微结构变化

中国的亚热带地区气候温暖湿润、雨量充沛,是中国速生丰产林基地,森林土壤多呈偏酸性和酸性,为富铝化酸性土壤,容易造成植物铝毒害。A-61/186（Populus×enramericana cv.）是澳大利亚 L．D．Pryor 博士选育的半常绿杨树无性系（semi-evergreen poplar clone）,母本为美国南方种的落叶型美洲黑杨（Populus deltoids Marsh）,父本为原产智利的常绿品种欧洲杨智利变种（Populus nigra cv.Chile）,是中国林科院郑世锴研究员于1987年从巴基斯坦引入中国的3个常绿杨品系之一,适合热带亚热带种植。以常绿杨A-61/186（Populus×euramericana cv.）根冠细胞为材料,采用水培酸铝胁迫实验,在胁迫30 d、60 d和90 d时在透射电子显微镜下进行根冠细胞超微结构的观察及拍片,研究在酸铝胁迫下浓度和作用时间对其超微结构的影响,探究铝毒条件下杨树根冠细胞的超微结构变化,并为根冠细胞铝毒亚显微水平评价提供资料。结果表明,随着铝浓度的升高,根冠细胞壁溶解断裂;细胞基质由凝胶态向分散碎块转变;淀粉粒数量有减少的趋向,淀粉质体数量有增加的趋向,而淀粉粒堆重心偏向由明显到不明显的趋向。随着铝作用时间的延长,根冠细胞在60 d浓度0.370 mmol·L^-1淀粉粒急剧减少;在90 d浓度0.666 mmol·L^-1淀粉粒质体急剧减少;淀粉粒堆或淀粉质体堆无重心偏向。     

杨树切口处不同根序细根内源激素与氮代谢关键酶对断根的响应

为探讨断根对杨树切口处不同根序细根的内源激素与氮代谢关键酶的作用效果,通过大田试验,研究了6-2(6倍胸径两侧)、8-2(8倍胸径两侧)与10-2(10倍胸径两侧)等不同断根处理对欧美I-107杨(Populus euramericana cv.‘Neva’)切口处1～5级根内源激素与氮代谢关键酶的影响。结果表明:同对照(未断根)相比,10-2处理1～5级根的吲哚乙酸(IAA)、赤霉素(GA)与玉米素(ZT)含量变化较小,6-2处理明显降低,而8-2处理则显著升高,其中8-2处理IAA含量的平均值较CK、6-2与10-2处理分别显著提高22.89%、36.04%与21.76%。随着根序等级的增加,各处理细根的IAA含量与IAA/ABA(脱落酸)比值逐渐降低,而GA、ZT、ABA含量和GA/ABA、ZT/ABA比值逐渐升高。8-2处理1～5级根的IAA/ABA、GA/ABA和ZT/ABA比值均显著高于其他处理,而ABA含量则明显低于其他处理。同时,不同处理细根的硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)和谷氨酸脱氢酶(GDH)活性随根序的增加而呈递减的趋势;8-2处理1～5级根的这4种酶活性均明显高于其他处理,而1～2级根的GS/GDH比值最低,其中NR活性的平均值较CK、6-2和10-2处理分别高出16.05%、32.06%和16.72%。此外,8-2处理的材积生长率最高,并与其他处理差异达显著水平。相关分析表明,材积生长率与IAA、GA、ZT、IAA/ABA、GA/ABA、ZT/ABA存在极显著正相关关系(P0.01);与NR、GS、GOGAT和GDH有显著正相关关系(P0.05)。综上,3种不同断根强度对杨树切口处不同序级细根的内源激素与氮代谢关键酶具有明显不同的影响作用,其中8-2处理通过调节各级细根的内源激素含量与平衡,以及增强氮代谢关键酶活性来提升切口处细根的活性,进而促进林木材积的增长。     

杨树根际土碳氮磷生态化学计量特征与根序的相关性

林木细根不同生长发育等级形态特点及功能分异是根系生态学研究的新视角.为深入探索林木根际土壤养分循环过程及根土互作关系,以杨树(Populus×euramericana‘Neva’)人工林为研究对象,按照随机布点原则采集杨树人工林非根际土壤和不同根序细根的根际土壤,测定其全碳(TC)、全氮(TN)、全磷(TP)及速效N、有效P的含量,并计算土壤C、N、P化学计量比.结果显示:(1)杨树人工林根际土壤C、N、P含量与非根际土壤存在显著差异,但不同根序间速效N、有效P含量以及铵硝比(NH_4~+-N/NO_3~--N)未达到显著差异水平(P0.05).随着根序升高根际土壤TC含量显著下降,而TN含量逐渐增加.1-2级细根根际土壤TP含量显著高于4-5级根(P0.05).(2)杨树细根根际土壤C/N随着根序升高显著降低(P0.05);C/P随着根序升高逐渐下降,但在不同根序间差异不显著(P0.05).(3)基于细菌OTUs的非参数估计指数表明,根际土壤与非根际土壤细菌群落多样性存在显著差异;土壤TC和TN含量及C、N、P化学计量比均与细菌群落丰富性(Chao指数和ACE指数)呈显著相关(P0.05),TP含量与细菌群落相关性不显著.上述结果说明杨树根际土壤C、N、P养分循环呈现依赖于根序的变化特征,不同根序细根根际细菌群落组成和结构的差异性可影响土壤C、N、P循环过程.     

土壤温湿度对北京大兴杨树人工林土壤呼吸的影响

采用Li-cor-8150土壤呼吸测定系统,对北京大兴杨树人工林(欧美107,Populus×euramericana cv."74/76")土壤CO_2释放通量、土壤温度和水分进行了为期1年(2007)的定位连续观测,系统研究土壤温度(T_S)和土壤含水量(w)对土壤呼吸速率(R_s)的影响.结果表明:(1)土壤呼吸速率日变化呈单峰曲线,具有明显的白天高,夜间低的规律.非生长季土壤呼吸速率较低,自5月份土壤呼吸速率上升,8月份达到最大值.(2)土壤温度是影响土壤呼吸速率的主要因素,用指数模型解释全年过程中土壤温度对土壤呼吸速率变化的能力为69%.在低温段(<0℃)土壤呼吸速率随土壤温度升高而下降,而在土壤温度>0℃条件下土壤呼吸速率与土壤温度表现为正相关.土壤呼吸速率随土壤含水量上升表现出先升高后降低的趋势,三次方程模拟表明土壤水分的贡献率为33%,而当土壤含水量低于9.5%时,土壤水分的贡献率上升到51%.(3)土壤温、湿度共同作用于土壤呼吸,在不同含水量区间土壤呼吸对土壤温度的响应程度不同:在4%～10%土壤含水量范围内.土壤温度与土壤呼吸的指数模型的R~2达到0.86,而在土壤水分较高或较低时,其相关系数仅为0.6.土壤温度是影响土壤呼吸速率变化的主导因素,当土壤含水量过低或过高时,土壤温度的主导作用相对减弱,土壤含水量的影响作用相对加强.土壤呼吸的温度敏感性受土壤温度区间和水分区间的综合影响,用指数模型模拟土壤温湿度对土壤呼吸的影响不能很好的模拟土壤湿度的作用,所以单一模型并不是描述土壤温湿度对土壤呼吸的共同影响的最优模型,而多种模型复合的数学模型有待进一步研究.     

断根对杨树切口处细根序级结构与形态特征的影响

为探讨断根对欧美I-107杨切口处细根序级结构和形态特征的作用效果,通过大田试验,研究4-2(4倍胸径两侧)、6-2(6倍胸径两侧)、8-2(8倍胸径两侧)、10-2(10倍胸径两侧)和12-2(12倍胸径两侧)等不同断根处理对杨树切口处1-5级根的分支比例、直径、根长和比根长的影响.结果表明,同对照(未断根)相比,各断根处理的细根不同序级分支比例均呈升高的趋势,其中8-2处理的各分支比例均显著高于其他处理.随着根序的升高,各处理的细根直径和根长逐渐增大,而比根长却减小.在断根处理中,8-2处理1-2级根的直径和根长最小、比根长最大,而3-5级根的直径和根长最大、比根长最小,并均与其他处理差异达显著水平;4-2、6-2、10-2和12-2处理1-2级根之间的直径、根长和比根长均无显著性差异;而4-2和12-2处理3-5级根的直径和根长显著小于6-2和10-2处理,比根长则显著高于6-2和10-2处理.此外,8-2处理的材积平均生长率显著高于其他处理.综上,断根强度对杨树切口处不同根序细根的分支结构和形态特征具有显著的影响,其中8-2处理更利于切口处细根的萌发,并能显著增强根系的吸收能力与运输功能,进而有助于促进林木的生长;本研究结果可为杨树人工林的高产栽培提供技术参考.     

修枝对杨树人工林林内小气候及林下植被的短期效应

通过研究不同修枝强度对杨树林内小气候和林下植被的影响,为杨树人工林合理修枝和林下间作提供理论依据。对5年生的南林3804杨(Populus deltoides ‘Nanlin 3804’)人工林进行不同强度的修枝处理,分别为1/2修枝强度(修去下部枝条,使枝下高达到树高的1/2)、1/3修枝强度(修去下部枝条,使枝下高达到树高的1/3)和CK(对照,不修枝)。修枝4个月后(7月)对不同处理的林下光照强度、气温、相对湿度等林内小气候以及林下植被状况进行调查与分析。结果表明,(1)修枝改变了林下光照强度和空气温湿度。与CK相比,1/2修枝强度下林内不同位点的日平均光照强度和气温分别提高了37.83%和5.30%,而空气相对湿度降低了9.56%;1/3修枝强度下不同位点的日平均光照强度和气温分别提高了15.03%和3.93%,空气相对湿度降低了7.72%。(2)1/2和1/3修枝强度的林分地表温度分别比CK提高了0.89℃和0.62℃;不同处理之间的5cm深土壤温度和土壤湿度差异均不显著。(3)修枝后林下植被会发生较大变化。与CK相比,1/2和1/3修枝强度下的林下植被生物量分别提高了76.24%和51.26%,Shannon-Weiner指数分别提高了43.63%和19.47%;1/3修枝强度下的Menhinick丰富度指数和Pielou均匀度指数均高于CK,但1/2修枝强度下的Menhinick丰富度指数和Pielou均匀度指数均低于CK。总体而言,修枝能增强林下光照强度,提高林内气温和地表温度,降低空气相对湿度,改变林下植被组成,提高林下植物物种多样性和生物量。     

盐碱胁迫对水稻花粉扫描特征和生活力的影响

盐碱胁迫导致水稻结实率降低是盐碱地水稻生产中的主要问题之一.以非盐碱土壤为对照,将不同比例的盐碱土和非盐碱土壤充分混合,设置5个土壤盐碱胁迫梯度,根据苏打盐碱土的特殊性,以土壤碱化度(ESP)为胁迫指标因子,用盆栽实验研究了盐碱胁迫下水稻花粉表面形态特征、花粉生活力和柱头对花粉的接受能力等.结果表明,盐碱胁迫下,水稻花粉表面形态结构表现出明显差异,盐碱胁迫处理的花粉表面凸凹程度较浅,雕纹不明显,相对平滑,而对照(SS0)花粉粒雕纹较深,SS4盐碱胁迫下只有孔环没有孔盖.盐碱胁迫对水稻花粉生活力产生了影响,随着盐碱胁迫的增强,水稻花粉在离体培养基上的萌发率呈下降趋势,品种‘吉农大10号’花粉萌发率在SS4和SS2处理分别比对照(SS0)降低34.4%和15.5%,对盐碱胁迫反应比‘吉优1号’更为敏感.盐碱胁迫下,水稻柱头对有萌发力的花粉的接受程度依胁迫强度的增大而降低,在轻、中度盐碱胁迫(SS1、SS2)下,‘吉优1号’柱头对花粉的接受能力强于‘吉农大10号’品种,而在重度盐碱胁迫(SS3、SS4)下则相反.盐碱胁迫下柱头对花粉的接受能力对水稻结实具有重要意义.     

光周期对油桃叶芽休眠诱导期抗氰呼吸的影响

以油桃品种‘曙光’(Prunus persica var.Nectariana cv.Shuguang)为试材,采用呼吸抑制剂法研究光周期处理下叶芽在休眠诱导期抗氰呼吸(交替途径)的发生、运行情况.结果表明:休眠诱导期内,叶芽总呼吸速率(Vt)呈单峰变化,短日照使其降低,诱导高峰期前移,而长日照亦降低Vt,但峰期后移.交替途径容量(Valt)呈双峰曲线变化而实际运行活性(ρValt)则为单峰曲线,两者后期变化不同步.自然低温和短日照共同作用可以显著诱导Valt和ρValt前期高峰期提前,显著降低后期Valt和ρValt.而长日照则对前期高峰具延迟效果,并有利于整个休眠诱导期ρValt的提高.日照长度对叶芽后期Valt高峰期迁移无明显作用.长日照有利于提高抗氰呼吸实际运行活力对总呼吸速率的贡献率,但抗氰呼吸不是主要的电子呼吸传递途径.     

UV-B辐射对设施桃结果枝同化物转运和分配的影响

以6年生设施栽培‘春捷’毛桃(Prunus persica cv.Chunjie)为试材,设对照和补充UV-B辐射的低、中、高剂量3个处理,在果实成熟后对果实单果重、可溶性固形物含量和可溶性糖含量进行测定;在果实发育不同时期饲喂14C标记的CO2,并采样由中国科学院原子能利用研究所对样品14C放射性活度(cpm值)进行测定;研究了不同剂量UV-B辐射对设施桃树果实不同发育时期光合碳同化产物转运和分配特性的影响.结果表明:(1)果实膨大期,碳同化物向果实中分配比例最高的是低强度辐射处理,达到54.67%,向营养器官中分配比例最高的是中强度处理,为58.98%;硬核期,果肉对碳同化物的竞争能力最强的是高强度处理,分配比例为31.73%;果实着色期促进碳同化物向果肉中转运的效果最显著的则是中强度处理,分配比例达到87.88%.(2)通过补充外源UV-B辐射,设施桃果实单果重、可溶性固形物含量及可溶性糖含量均有显著提高.综上,光合碳同化物在设施桃树各器官中的转运和分配受果实发育时期影响;补充UV-B辐射可以增强果实对光合碳同化物的竞争能力,从而导致光合碳同化物在果实中的分配比例增加.     

多介质土壤层系统(MSL)的材料选配对生活污水处理效率的影响

多介质土壤层系统(MSL)是一种适合于农村地区处理生活污水的新型分散式污水处理系统。试验设计了4个长、宽、高分别为50、10、60 cm的MSL系统,该系统由土壤混合层和通水层交叠成层组成。土壤混合层选用普通砂土,添加木屑混合木炭/秸秆、铁粒/膨润土按照7∶2∶1的干质量比例均匀混合,通水层选用沸石或者普通砾石。MSL系统在水力负荷500 L.m-2.d-1下连续运行2个月。结果表明,4个MSL系统对CODCr的平均去除率差别不大,为79.58%~80.22%;对TP去除率为47.83%~82.60%,添加沸石和膨润土可以较大程度地增加TP去除率;对TN的去除率为29.74%~57.89%,通水层为沸石的MSL系统去除率明显优于砾石;木炭混合木屑较秸秆更适合作为MSL系统的有机碳源。