吉兰泰盐湖周边荒漠植物养分、叶片功能性状及适应策略研究

为分析叶片功能性状与养分质量分数的相关关系,探究荒漠植物通过叶片功能性状、养分特征表现出的对环境胁迫的适应策略,以阿拉善盟吉兰泰盐湖区固定沙地生长的荒漠植物为研究对象,对植物叶片的水分与功能性状指标、养分元素质量分数进行测定,运用单因素方差分析、相关性分析等方法对叶片功能性状、养分质量分数以及二者的关系进行分析。结果表明,(1)荒漠植物通过较高的干物质质量分数(LDMC,0.125—0.329 g·g~(-1))、较低的比叶面积(SLA,1.071—23.291 m2·kg~(-1))和叶片含水量(LWC,53.271%—87.102%)来抵御荒漠环境的胁迫,可将这3个指标结合作为荒漠植物筛选的主要性状指标。(2)通过与其他相关研究结果对比,得出荒漠植物叶片通过高水平的N、K、Mg、Na质量分数进行调节,提高植物对水分的利用效率,保证正常生理功能。不同种植物生长受N、P限制的表现不同。(3)荒漠植物通过较高的叶片N、P质量分数来满足植物生长对养分的需要,比叶面积与N质量分数呈正相关,比叶面积高的植物生长速率高,易取得竞争优势;N、P、Na质量分数与叶片干物质质量分数呈极显著负相关,而与叶片含水量呈正相关;Ca、Mg、Na的质量分数与叶片相对含水量和叶片厚度均呈显著正相关关系,Ca、Mg、Na作为植物叶片细胞稳定性及渗透压调节元素在发挥作用。     

典型石漠化生态系统演替过程优势植物种叶片功能性状特征及影响因素

为了明确喀斯特石漠化生态系统不同演替阶段优势种的叶片功能性状特征及其影响因素,探讨石漠化梯度上优势种的适应策略,在中国南方喀斯特2个典型石漠化地区(贵州关岭-贞丰花江、毕节撒拉溪),以不同等级石漠化地区植物优势种为研究对象,运用单因素方差分析、主成分分析、相关性分析和冗余分析,对优势种叶片功能性状以及与环境因子的关系进行分析。结果表明,随着石漠化的加剧,比叶面积(SLA)、叶干物质含量(LDMC)、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和水分利用效率(WUE)呈先增后降的趋势,变化范围分别为101.89—195.68cm~2·g~(-1)、0.40—0.32g·g~(-1)、6.44—12.82μmol·m~(-2)·s~(-1)、0.36—0.95mol·m~(-2)·s~(-1)和2.49—4.99μmol·mmol~(-1),而叶厚度(LT)、叶面积(LA)呈降低趋势,变化范围分别为0.35—0.18 mm和3 57.41—15.90 cm~2。环境因子中,pH(6.24—7.13)和岩石裸露率(PER)随着石漠化的加剧逐渐升高,而SWC(46.90%—29.10%)呈逐渐下降的趋势,TN、AN和AK呈现先升高后降低的趋势;TP、AP和光和有效辐射(PAR)呈先降低后升高的趋势。主成分分析显示无石漠化地区优势种具有较高的LT和LDMC,较低的SLA,而强度石漠化地区优势种具有较高的Pn、SLA,较低的LMDC。相关性分析显示SLA与Pn、Gs和WUE呈显著正相关,与LT呈显著负相关,WUE与Tr呈显著负相关;TN与AN和TP呈显著正相关,与AP呈显著负相关,PER与SWC呈极显著负相关(r=-0.62,P=0.001),与PAR呈极显著正相关。结合RDA分析,环境因子对优势种叶片功能性状和光合的影响大小为PERSWCpHTKTN,表明PER是最大影响因子,随着石漠化的演替,SWC、pH和土壤养分随之发生变化,SWC、pH、TK和TN是石漠化梯度上优势种功能性状变化的主导因素。综上,石漠化生态系统正向演替伴随着植物生境条件的改善,但优势种适应策略由演替早期的开拓型适应策略转变为演替后期的保守型适应策略。     

温带荒漠植物叶片功能性状对土壤水盐的响应

植物叶片功能性状与环境因子的关系一直倍受关注。以艾比湖湿地国家自然保护区荒漠林为研究对象,布设5条30m×3 000m样带,设置30个样方,并沿土壤水分(4.20%±0.57%)、(9.69%±1.95%)、(17.59%±0.83%)和盐分(3.45±0.46)、(4.72±0.74)、(6.42±0.35)g·kg-1环境梯度系统测量了群落中植物的4种叶片性状,包括叶面积、叶厚度、比叶面积和叶绿素含量等,试图寻找干旱和盐渍化双重胁迫下物种、生活型和群落3种水平上叶片功能性状的调整策略,并对是否出现策略响应现象作出可能解释。结果表明,(1)物种水平上,只有花花柴(Karelinia caspica)和罗布麻(Apocynum venetum)的叶绿素含量与土壤盐分表现出显著线性关系,前者为正相关关系(P0.05),后者为负相关关系(P0.01);所有植物叶片厚度与土壤水分、盐分和水盐比均无显著线性关系(P0.05);罗布麻和白刺(Nitraria schoberi)的叶片面积与土壤水分和水盐比均呈显著负相关关系(P0.05),多枝柽柳(Tamarix ramosissima)与土壤盐分有显著正相关关系(P0.05);芦苇(Phragmites australis)、白刺、梭梭(Haloxylon ammodendron)和胡杨(Populus euphratica)的比叶面积与土壤水分和土壤水盐比之间有显著正相关关系(P0.05)。说明在温带荒漠区,深根系植物能利用更多资源,减弱盐害作用,更易保持叶片功能来适应盐、旱胁迫。(2)生长型水平上,沿着土壤水盐梯度(Ⅰ高水高盐-Ⅱ中水中盐-Ⅲ低水低盐),草本和乔木植物的叶片厚度均呈逐渐升高趋势,叶绿素、叶片面积和比叶面积都呈逐渐下降的趋势;灌木叶片厚度呈倒"V"型变化,叶绿素、叶片面积和比叶面积呈"V"型变化。乔木和草本权衡叶片厚度与面积之间碳投资的功能,以及灌木的丛生特性体现了温带荒漠区不同生长型植物适应不同胁迫环境的生长策略。(3)群落水平上,叶片功能性状在Ⅱ梯度下与I梯度或Ⅲ梯度之间呈显著差异;并且土壤盐分含量和土壤水分含量的解释量均较大,其中土壤盐分含量的解释量最大,为13.7%,土壤水盐比值的解释量最小,为2.4%。说明不同水盐梯度下,群落植物叶片性状梯度性的功能调节保持着资源优化配置,侧面反映出水盐异质性分布在一定程度上决定了温带荒漠区植物群落构建。     

黔中喀斯特10种优势树种根茎叶化学计量特征及其关联性

以黔中喀斯特地区10种优势树种为研究对象,对其根、茎、叶中的碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征及其器官性状之间的关联进行了分析,旨在探明喀斯特地区主要优势树种养分利用特征及其对贫瘠环境的适应能力。主要结果如下:研究区植物叶片的N/P平均值为(9.75±0.55),主要受N的限制,但固氮植物桤木和马桑因其自身具有较强的固氮能力,未因贫瘠环境中N的缺乏而受到N的制约,叶片N/P(13.76)比值接近于14。C含量、C/N、C/P在各生长型间表现为:常绿树种落叶树种,针叶树种阔叶树种,非固氮固氮植物;N、P含量则为:常绿树种落叶树种,针叶树种阔叶树种,非固氮固氮植物。各器官的养分分配方式:全C含量为叶(438.93 mg·g~(-1))茎(393.83 mg·g~(-1))根(355.95 mg·g~(-1));全N含量为叶(16.26 mg·g~(-1))根(5.1 mg·g~(-1))茎(3.73 mg·g~(-1));全P含量为叶(1.73 mg·g~(-1))根(0.52 mg·g~(-1))茎(0.29 mg·g~(-1))。植物各器官N与P均呈显著正相关关系(P0.05),体现了植物吸收N、P养分元素的协同性。植物叶与根,茎与根以及茎与叶的相同元素之间均呈正相关关系(P0.05),说明环境供应植物体各器官的养分元素具有共变性。叶、根、茎中C与C/N、C/P均呈显著正相关,说明N、P对植物的生长及有机物的积累有着极其重要的作用。     

太湖沉积物反硝化功能基因丰度及其与N_2O通量的关系

温室气体N_2O的生成和排放与反硝化功能微生物关系密切,探讨沉积物反硝化微生物功能基因丰度及其与N_2O通量的关系有助于更好地理解沉积物N_2O生成与排放的微生物学机制。以太湖为研究对象,采用定量qPCR(Quantitative PCR)技术测定了太湖沉积物反硝化功能基因(nirK、nirS、norB和nosZ)丰度,阐明了太湖沉积物反消化功能基因丰度的季节变化规律,并分析了反硝化功能基因丰度与沉积物N_2O通量及其他环境因子的关系。结果表明:太湖沉积物反硝化功能基因丰度呈现夏秋季高冬春季低,具有明显的季节变化特征,norB基因丰度最高,均值为9.03×10~9 copies·g~(-1),其次为nir S基因(1.14×10~9copies·g~(-1)),nirK和nosZ基因丰度均值分别为3.04×10~8copies·g~(-1)和1.09×10~8copies·g~(-1)。沉积物TN和NO_2~-是影响反硝化功能基因丰度的重要环境因子。夏秋季沉积物N2O通量为-0.12-0.04nmol·g~(-1)·h~(-1),均值为-0.05nmol·g~(-1)·h~(-1),与反硝化功能基因(nir K、nir S和nir B)丰度呈显著正相关(P0.05),表明反硝化过程消耗了N_2O。冬春季沉积物N_2O通量为-0.05-0.48 nmol·g~(-1)·h~(-1),均值为0.27 nmol·g~(-1)·h~(-1),与反硝化功能基因丰度不具显著相关性,表明反硝化作用可能不是N_2O产生的主要过程。     

浙江天童亚热带常绿阔叶林栲树叶片发育动态

于2008年3-6月,定期记录了浙江天童亚热带常绿阔叶林栲树(Castanopsis fargesii)的展叶情况,包括标记枝的叶长、叶宽、叶面积、叶干重、叶鲜重和叶绿素含量等指标.结果表明,所调查的栲树叶面积增加持续时间为34 d,展叶速率最高达40.5%·d-1;成熟叶面积越大,其展叶速率越快;比叶重随叶面积增加呈波动变化,含水量在叶片发育过程中呈先增加后降低的变化趋势,叶绿素含量则随叶面积的增加而逐渐增高.对栲树展叶速率、叶面积和叶属性之间的相关分析结果显示,展叶速率分别与叶面积、叶绿素含量在α=0.01水平上呈显著正相关,叶面积分别与含水量、叶绿素含量在α=0.01水平上呈显著正相关;叶绿素含量与含水量在α=0.01水平上呈显著正相关.     

外源钒胁迫下甜玉米植物可溶性蛋白含量的动态变化

采用盆栽试验,研究了不同浓度的钒(V)胁迫对甜玉米植株根、茎和叶蛋白含量的影响.结果表明,随着V胁迫浓度增加,玉米植株各器官蛋白含量呈现先上升后下降的变化趋势,当V浓度达200 mg·kg~(-1),根、茎和叶蛋白含量达最大,分别为63.63 mg·g~(-1)、42.74 mg·g~(-1)和120.08 mg·g~(-1),相比于对照增加52.1%、80.1%和165.7%(34 d),随着V浓度继续增加,植物中蛋白含量下降,但始终高于对照.当V浓度为500 mg·kg~(-1),根、茎和叶中蛋白含量分别降低为55.52 mg·g~(-1)、31.08 mg·g~(-1)和102.2 mg·g~(-1)(34 d).V胁迫时间不同,玉米植株各器官蛋白含量变化趋势不同,在相同V浓度胁迫下,随着胁迫时间的增加,叶蛋白含量先降低后增大,玉米茎蛋白含量变化不大,根蛋白含量则显著下降,当V浓度为500 mg·kg~(-1)时,玉米根蛋白含量分别为27.86 mg·g~(-1)(61 d)和20.63 mg·g~(-1)(91 d),比对照下降了31.4%和43.5%.在低浓度V和短时间胁迫下,玉米植物被诱导作出应激反应,使体内一些参与缓解氧化胁迫的酶活性上升,从而产生相关具有解毒作用的蛋白,使植物蛋白含量增加;当V浓度超过了植物耐受限度,打破了植物新陈代谢平衡,对细胞产生毒性,蛋白合成机制受到破坏,表现为随着V浓度和胁迫时间增加植物蛋白含量下降显著.     

高寒草甸不同演替阶段优势种叶片光合性状研究

围封年限不同导致形成以不同优势种植物建立的群落样带。按照植被的演替序列(围封1、3、5、15、30 a),在甘南高寒草甸选择不同演替阶段的优势植物:刺儿菜(Cirsium setosum)、披碱草(Elymus nutans)、紫花苜蓿(Medicago sativa)、沙蒿(Artemisia desertorum)和金露梅(Potentilla fruticosa),对其叶片光合性状进行了测定,探究植物叶片光合性状与环境因子之间的关系,旨在确定演替过程中控制植物光合性状变化的主要环境因子,为进一步促进高寒草甸草地恢复年限的设定及草地资源的可持续利用提供科学依据。结果表明,随着植被演替的进行,群落形成了以草本→半灌木→灌木为主的演替序列。表层(0～20 cm)土壤含水量(SWC)随演替进行呈增大趋势,变化范围为0.323～0.390 g·g~(-1);土壤温度(t_s)和光照强度(I_l)在前期最大(23.974℃;90.382 lx),后期最小(20.310℃;65.220 lx)。各演替阶段优势种光合特征值在时间尺度上除相对叶绿素外均存在明显差异,草本群落优势种(刺儿菜、披碱草、紫花苜蓿)净光合速率(Pn)高于灌丛群落优势种(金露梅),瞬时水分利用效率(WUEi)与Pn变化规律相似。蒸腾速率(T_r)与稳定碳同位素(δ13C)呈缓慢降低趋势,分别降低2.128 mmol·m~(-2)·s~(-1)、4.359‰。各演替群落优势种叶片气孔导度(Gs)随演替的进行逐步升高,最大值为0.155mol·m~(-2)·s~(-1);叶片含水量呈先升高后降低趋势,演替15年最大(5.207g·g~(-1));而相对叶绿素(SPAD)呈先降低后稳定趋势。在植被演替进程中,LWC、G_s与SWC呈正相关,δ~(13)C、T_r、P_n、WUE_i、SPAD与SWC呈负相关,t_s、I_l与SPAD、T_r、P_n、WUE_i、δ~(13)C呈正相关,与LWC、G_s呈负相关。环境因子对植物叶光合性状的影响大小为I_lSWCt_s,这表明光照度是该区演替发生及影响光合性状的主要因子。综合分析表明,群落演替是物种扩散和环境综合作用的过程,该围封地由物质获得能力强的群落向物质保持能力强的群落过渡,围封5～15 a群落环境最优。     

烟台沙质海岸前沿4种草本植物热值与建成成本分析

海岸前沿草带是沙质海岸防风、固沙的重要生态屏障,研究其物种的生理生态特性,可为沙质海岸前沿草带植被的恢复及保护提供科学依据。通过元素分析、热值测定和生物量建成成本计算,对烟台海岸前沿草带4种草本植物砂引草(Messerschmidia sibirica L.)、筛草(Carex kobomugi Ohwi)、肾叶打碗花(Calystegia soldanella(L.)R.Br.)和狗牙根(Cynodon dactylon(L.)Pers.)的物质和能量利用策略进行分析研究,以评估海岸前沿恶劣环境下不同草本植物的生长潜力和适应能力。结果表明,在试验的4个物种中,狗牙根和砂引草的叶片碳质量分数分别为48.82%和47.38%,显著高于筛草(42.66%)和肾叶打碗花(44.96%);叶片灰分质量分数是砂引草(17.11%)显著高于肾叶打碗花(13.28%)且两者均显著高于筛草(8.88%)和狗牙根(8.32%);比叶面积(m~2·kg~(-1))相互之间差异显著,且狗牙根(18.00)肾叶打碗花(16.45)砂引草(12.17)筛草(9.00),说明狗牙根光合能力最强,砂引草和肾叶打碗花具有较强的耐盐能力,筛草则是叶片寿命长、抗逆性强。叶片热值(k J·g~(-1))是砂引草(17.33)和筛草(17.04)显著高于肾叶打碗花(16.73)和狗牙根(16.08);叶片单位面积建成成本(g·m~(-2))表现为筛草(144.18)最高,砂引草(111.53)次之,肾叶打碗花(79.11)第三,狗牙根(68.12)最低,单位质量建成成本的变化趋势相同,表明狗牙根生长快、扩张性最强,但抗逆性稍差;筛草则是抗性最强,但扩张性相对较弱。综合分析可见,在试验的4个草本植物中,抗逆性由高到低为筛草、砂引草、肾叶打碗花和狗牙根,扩张性则相反。     

焦化厂不同粒径土壤中PAHs的赋存特征

为分析典型焦化污染场地不同粒径土壤中PAHs的累积及其与土壤有机碳含量（TOC）、比表面积（SA）等土壤性质的相关性,对北京焦化厂长期受PAHs污染的土壤进行粒度分级[P1（0.5~1.0 mm）、P2（0.25~0.5 mm）、P3（0.15~0.25 mm）、P4（0.106~0.15 mm）、P5（0.075~0.106 mm）、P6（<0.075 mm）],测定了各粒径土壤的理化性质及土壤中USEPA优先控制的16种PAHs的浓度,探究PAHs在不同粒径土壤中的累积特征,并通过PAHs质量分数及土壤部分理化性质的曲线拟合结果分析PAHs的赋存特征。结果表明：各粒径土壤中16种PAHs均有检出,其最高质量分数大多出现在P1粒径土样,最低质量分数出现在 P4、P5中。各粒径土壤中2~3（低）环 PAHs、ΣPAHs16质量分数变化趋势相似,均为 P1>P2>P3、P4、P6>P5(P<0.05),4（中）、5~6（高）环PAHs趋势类似,均为P1、P2>P3>P6>P4、P5(P<0.05)。比表面积（SA）、总有机碳（TOC）、可溶解性有机碳（DOC）与各类PAHs的质量分数呈现一定的相关性,各类PAHs质量分数随SA的增大呈先增大随后减小趋势,最大质量分数所对应的SA为38~41 m2·g-1,随TOC的增加呈先减小随后增大趋势,最小质量分数所对应的TOC为7.0~8.7 g·kg-1。不同粒径土壤颗粒中,基于污染物毒性当量因子（TEF）的等效质量分数与污染物实际质量分数变化趋势并不相同,ΣPAHs16实际质量分数变化趋势为P1>P2、P3、P4、P6>P5(P<0.05),而其等效质量分数则为P1、P2、P3、P4、P6>P5(P<0.05)。     

凤眼莲深度净化污水厂尾水生态工程中温室气体的排放特征

构建凤眼莲(Eichhornia crassipes)三级串联净化塘生态工程,对村镇污水处理厂尾水进行深度处理,采用自主研发的原位收集气体装置联合气相色谱法,于2015年8—11月采集并监测生态工程中排放的温室气体(CO_2、CH_4和N_2O),分析其排放特征,并探讨主要水体环境因子与气体释放之间的相关性。结果显示,生态工程对尾水TN和TP具有良好的净化效果,去除率分别达68.07%和64.21%;出水TN和TP浓度接近GB 3838—2002《地表水环境质量标准》的Ⅴ类标准。运行期间,生态工程中CO_2、CH_4和N_2O平均排放通量分别为0.058、0.076和1.539 mg·m~(-2)·h~(-1),实验期内CO_2、CH_4和N_2O累积释放总量分别为1.273、1.685和33.59 kg。CO_2和CH_4排放通量呈现明显的季节变化特征,夏季释放通量远高于秋季,N_2O排放通量未表现明显季节变化特征;沿生态工程水流方向上,CO_2、CH_4和N_2O排放通量均呈现先升高后降低的变化趋势。相关性分析结果表明,CO_2和CH_4排放通量与水温呈显著正相关(P0.05),CO_2排放通量分别与pH值和DO呈显著负相关(P0.05),CH_4排放通量分别与pH值和DO呈负相关(P0.05);N_2O排放通量分别与TN和NO_3~--N浓度呈正相关(P0.05)。     

氮添加对侵蚀退化红壤化学性质及芒萁叶功能性状的影响

蕨类植物芒萁(Dicranopteris dichotoma)是我国南方红壤侵蚀区重要的水土保持植物,但目前氮添加对芒萁叶功能性状及其基部土壤化学性质以及这二者之间关系的影响尚不清楚.以芒萁作为研究对象,采用盆栽实验,设置CK(0 gm^-2a^-1)、N1(1.1 gm^-2a^-1)、N2(2.3 gm^-2a^-1)、N3(3.4 gm^-2a^-1)、N4(4.5 gm^-2a^-1)、N5(5.6 gm^-2a^-1)共6个梯度的氮添加处理,研究氮添加对芒萁主要叶功能性状及其基部土壤主要理化性质的影响,并分析芒萁叶功能性状与土壤化学性质间的相关关系,为南方红壤侵蚀区生态恢复以及可持续发展提供相关科学依据.结果显示:(1)氮添加显著增加土壤全氮、硝态氮和铵态氮含量(P <0.05),显著降低pH值和全磷含量(P <0.05),表明氮添加能提高氮素有效性及导致红壤酸化.(2)氮添加显著增大芒萁叶面积、叶绿素含量与叶氮含量(P <0.05),但未对比叶面积和叶组织密度产生显著影响.(3)芒萁叶面积与土壤pH及其全磷含量呈极显著负相关(P <0.01),与土壤全氮、铵态氮和硝态氮含量呈显著正相关(P <0.05);叶氮含量与土壤pH呈极显著负相关(P <0.01),与土壤全磷含量呈显著负相关(P <0.05),与土壤全氮、铵态氮和硝态氮含量呈显著正相关(P <0.05);叶磷含量与土壤pH呈显著正相关(P <0.05),与土壤全氮、铵态氮和硝态氮含量呈极显著负相关(P <0.01),与土壤全磷含量相关不明显;叶绿素含量与土壤各化学性质指标均未存在显著相关性.上述结果表明,氮添加会提高退化土壤氮素有效性,促进芒萁对土壤氮素的吸收,导致叶氮含量升高;适度的氮添加会提高叶磷含量,但过量的氮添加则会显著降低叶磷含量.(图1表2参62)     

贝加尔针茅草原羊草光合特征对氮沉降的响应

以贝加尔针茅草甸草原优势种羊草(Leymus chinensis)为研究对象,通过设置氮沉降量分别为0 kg·hm~(-2)(CK)、30 kg·hm~(-2)(N30)、50 kg·hm~(-2)(N50)、100 kg·hm~(-2)(N100)、150 kg·hm~(-2)(N150)的5个处理进行连续6 a(2010—2015年)模拟氮沉降的野外控制试验,测定羊草光合特性和叶片功能特性对氮沉降的响应。结果表明:N30、N50、N100、N150处理羊草的光饱和点(LSP)分别比CK处理低40.32%、19.73%、38.18%、37.75%,差异达显著水平(P0.05)。N30、N50、N100、N150处理羊草的最大净光合速率(P_(nmax))分别比CK处理低22.51%、48.56%、27.43、50.72%,差异达显著水平(P0.05)。N30、N50、N100、N150处理羊草叶片N含量(N_(mass))、叶片P含量(P_(mass))和建成成本(CC_(mass))均显著高于CK。N30、N50、N100和N150光和能量利用效率(PEUE)和光合氮利用效率(PNUE)均显著低于CK。5种氮素处理羊草P_(nmax)与PNUE、PEUE呈极显著正相关,叶片N_(mass)与比叶面积(SLA)、P_(mass)、CC_(mass)呈极显著正相关,CC_(mass)与SLA之间呈极显著正相关。综合研究表明,氮沉降持续增加会降低羊草的PEUE和PNUE,提高叶片CC_(mass)和叶片N/P比值。     

贡嘎山海螺沟冰川退缩区原生演替不同阶段优势植物光合生理特征

植物光合能力反映植物获取和利用资源的能力,研究冰川退缩区原生演替不同阶段优势植物光合生理特性有助于理解植物在不同生存环境中的光合策略,阐明原生演替过程物种代替与群落演替的生理机制。以贡嘎山海螺沟冰川退缩区原生演替早、中、后3个时期中9种优势植物为研究对象,通过测定植物的光合参数等叶片功能性状,探索原生演替过程中植物光合生理特性的变化规律。结果表明,(1)随着原生演替的进行,优势植物的单位质量叶片氮含量(N_(mass))、比叶面积(SLA)、叶片气孔导度(Gs)、光饱和净光合速率(P_(max))和光合氮利用效率(PNUE)显著降低(P0.01),但水分利用效率(WUE)无显著差异(P=0.274)。(2)演替早期和中期优势植物的最大羧化速率(Vc_(max))和最大电子传递速率(J_(max))无显著差异(P0.05),演替后期优势植物的Vc_(max)和J_(max)显著降低(P0.01)。(3)演替早期到后期优势植物叶片的羧化组分氮分配比例(PC)和生物力能学组分氮分配比例(PB)显著降低(P0.01)。(4)相关性分析表明,优势植物的叶片功能性状之间具有显著的相关性,如P_(max)与SLA、N_(mass)和Gs呈显著正相关关系(P0.01),PNUE与SLA、P_(max)、PC和PB呈显著正相关关系(P0.01)。原生演替过程中植物通过调整叶片结构及光合特征等叶片功能性状以适应环境的变化,植物光合生理特征的变化和叶片功能性状之间的联系可能代表了冰川退缩区植被原生演替进行的基本生理机制。     

臭氧胁迫对大豆氮磷化学计量特征的影响

研究臭氧浓度升高对大豆(Glycine max)器官生态化学计量特征的影响,对预测未来生态过程和生物地球化学循环有重要作用。以大豆为试验材料,利用开顶室气室(OTCs)探讨臭氧胁迫对大豆不同器官氮磷化学计量特征的影响。试验设置3个处理:CK处理(对照,O3浓度为45 nmol·mol~(-1))、T1处理(O3浓度为(80±10) nmol·mol~(-1))、T2处理(O_3浓度为(110±10)nmol·mol~(-1))。结果表明,随着生育期的延长,大豆根系和茎秆N含量呈升高趋势,叶片N含量呈先升高后降低的趋势。与对照相比,臭氧浓度升高使根N含量在分枝期和结荚期显著升高(P0.05),开花期T1处理下显著降低7.13%(P0.05),T2处理下显著升高17.37%(P0.05);茎N含量均显著升高,叶片N含量在开花期显著升高,结荚期显著降低。臭氧浓度升高使大豆根、茎、叶P含量表现出不同程度的增加趋势,仅有根系P含量在开花期T1处理下显著降低15.96%(P0.05),叶片P含量分别在分枝期和结荚期T2处理下显著降低25.10%和11.37%(P0.05)。茎和根P含量间呈显著正相关(P0.05),根和茎中N和P含量之间呈显著正相关(P0.05);N含量和N/P在各器官中表现为叶根茎;P含量在各器官中无显著差异。各器官N含量变异系数表现为茎根叶;P含量在各器官中变异系数相似;N/P变异系数表现为叶根茎。随着臭氧浓度升高和生育期的延长,大豆各器官N/P均小于14,说明大豆生长主要受N素限制。     

交流电场促进柳树修复镉污染土壤

通过土壤盆栽试验的方法,研究在镉污染土壤中施加交流电场(0、0.5、1 V·cm~(-1))对土壤镉活性、柳树苗期生理生化及Cd吸收与积累的影响.结果表明,施加电场会略微影响土壤的pH值,土壤有效态镉含量随着电场梯度的增加而显著增加,其中1 V·cm~(-1)处理的土壤有效态镉含量较对照提高了29.11%(P0.05).施加电场有利于柳树苗期的生长,柳树株高、叶面积、生物量随着电压梯度的增加而增加,其中1 V·cm~(-1)处理的柳树株高、叶面积、叶片、枝条生物量分别较对照显著提高了35.49%、22.52%、36.84%、85.00%(P0.05).施加电场可以有利于根系形态指标的增加,其中0.5 V·cm~(-1)处理的根系长度、表面积、根尖数均达到最高,分别显著高于对照49.96%、76.69%、43.46%(P0.05).施加电场可促进柳树苗期光合作用,影响叶绿素荧光参数,其中0.5 V·cm~(-1)处理的叶片净光合速率、气孔导度、PSⅡ光合电子传递量子效Υ(Ⅱ)、光化学淬灭系数qP、光合电子传递速率ETR均达到最高,分别较对照显著增加了36.00%、60.00%、22.86%、24.07%、22.35%(P0.05).施加电场促进了柳树苗期对土壤镉的净化,但不同电压梯度对柳树镉吸收积累的效果不同,0.5 V·cm~(-1)处理可通过生物量的提高,增加柳树对镉的积累,而1 V·cm~(-1)处理通过生物量及促进柳树对土壤镉的吸收,增加柳树对镉的积累.交流电场联合植物修复技术,有利于提高植物对土壤镉的吸收积累,具有良好的应用前景.     

冰雪灾害后的杉木人工林冠层结构与林下光照及土壤生化特性的关系

2008年1—2月,雨雪冰冻天气袭击广东粤北地区,造成大面积的杉木(Cunninghamia lanceolata)林被破坏。探讨粤北地区冰雪灾害后杉木人工林冠层结构与林下光照及土壤生化特性的关系,对杉木林的恢复具有重要的实际意义。采用实地调查、半球面影像技术和稀释平板法等方法,研究恢复期间杉木林内不同林隙的冠层结构与林下光照、林下土壤微生物多样性和酶活性的关系,旨在为杉木林的恢复提供科学依据。结果表明,随着林隙面积的增大,林冠开度从10.93%增加到18.36%,叶面积指数从2.70减少到1.88,直射光从3.21mol·m~(-2)·d~(-1)增加到9.29mol·m~(-2)·d~(-1),散射光从3.02mol·m~(-2)·d~(-1)增加到5.41mol·m~(-2)·d~(-1),总光照从6.23mol·m~(-2)·d~(-1)增加到14.70mol·m~(-2)·d~(-1)。林冠开度与所在林隙范围、直射光、散射光和总光照均呈极显著正相关(P0.01),与叶面积指数存在显著负相关(P0.05)。叶面积指数与直射光、散射光和总光照均呈显著负相关(P0.05)。各样方的细菌、真菌和放线菌数量分别为0.67~8.07×106、2.83~16.33×105和6.07~48.33×105CFU·g~(-1),脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性分别为.34~1.88mg·kg~(-1)、196.20~418.03mg·kg~(-1)和1.00~2.00 mg·L~(-1)。林冠开度与磷酸酶及过氧化氢酶活性之间呈显著二项式关系。综上可见,冠层结构与林下光照及土壤酶活性的关系密切,一定范围内,较大的林冠开度的有利于受灾杉木人工林林下光照条件的改善和土壤酶活性的提高,但当林冠开度超过一定范围时,土壤酶活性下降。因此,冠层结构在一定程度上能决定林内光分布和反映土壤环境质量,进而影响林木整体的光合性能和林木恢复的速度。     

大气CO2体积分数升高条件下玉米叶片抗氧化能力的变化

近年来大气中CO2体积分数急剧上升,对植物的光合作用、呼吸作用、水分利用等产生重要的影响.文章利用开顶式气室(OTC)研究了大气CO2体积分数升高条件下玉米(Zea mays L.)叶片抗氧化能力的变化.结果表明,整个生长季内,与对照相比,在高体积分数CO2(550×10-6)条件下,玉米叶片的相对电导率和MDA含量下降,说明膜脂过氧化程度有所降低;O2-·产生速率和H2O2含量与对照相比呈下降趋势并在灌浆期呈显著性差异(P＜0.05),但是随着熏蒸时间的延长,高体积分数CO2处理的植株O2-·产生速率和H2O2含量都逐渐降低,这说明高体积分数CO2下活性氧产生减少;SOD、POD、CAT的活性与对照相比明显升高并达到显著(P＜0.05)或极显著水平(P＜0.01);百粒质量、穗粒数和穗粒质量均高于对照,说明CO2体积分数升高有利于提高玉米的抗氧化能力,促进植物生长.     

盐城滨海湿地土壤多环芳烃分布特征及影响因素

多环芳烃(PAHs)是一类具有致癌、致畸和致突变作用的环境污染物,研究盐城滨海湿地土壤中PAHs的分布特征、来源以及环境因子对其分布的影响,可揭示盐城滨海湿地的污染现状,并为PAHs污染区域修复提供理论依据,进而为我国滨海湿地的生态修复与保护提供科学参考。2019年8月,分别采集研究区域内4种优势植被(互花米草Spartina alterniflora、海三稜藨草Scirpus×mariqueter、白茅Imperata cylindrica和盐地碱蓬Suaeda salsa)覆盖下的表层土壤(0—20 cm)样本21个,并测定PAHs的质量分数。结果显示,(1)盐城滨海湿地土壤中16种多环芳烃(∑_(16)PAHs)的检出率为100%,质量分数范围为227—884 ng·g~(-1),均值为479 ng·g~(-1),其中7种致癌多环芳烃(∑_7PAHs)质量分数范围为79.8—553 ng·g~(-1),均值为286 ng·g~(-1)。研究区内21个点位中,有4个点位处于中度污染水平,其余点位均为轻度污染。不同植被覆盖下土壤中4种PAHs单体质量分数及总质量分数存在显著差异。(2)采用特征比值法和主成分分析法对研究区内土壤PAHs来源进行解析发现,PAHs主要来源于燃烧过程。(3)针对环境因素和PAHs的相关性分析得出,萘(Nap)、芴(Flu)和?(Chr)与土壤含水率(SWC)呈显著正相关关系(P0.05);Chr和二苯并[a,h]蒽(Dah A)与土壤有机质(SOM)呈极显著正相关关系(P0.01);苊烯(Acy)与土壤粘粒呈显著正相关关系(P0.05)。通过偏相关性分析发现,剔除土壤粒径这一因素后,SOM和SWC与PAHs的相关性显著减弱。剔除植被密度(VD)或土壤p H的影响后,减轻了SOM与PAHs关系的显著程度,而增加了SWC与PAHs的相关性。     

琅岐岛4种优势植物叶功能性状及其影响因子

深入理解海岛植物叶功能性状及其影响因子,有利于发现植物适应海岛生境规律和制定滨海盐碱地森林生态系统恢复和保护策略.以福建省福州琅岐岛的台湾相思(Acacia confusa Merr.)、柠檬桉(Eucalyptus citriodora Hook.f.)、朴树(Celtis sinensis Pers.)、高山榕(Ficus altissima)4种优势植物为研究对象,通过测定植物不同朝向叶片的叶厚度(LT)、叶面积(LA)、比叶面积(SLA)、叶干物质含量(LDMC)、叶体积(LV)、叶组织密度(LD)、相对水分亏缺(RWD)等叶功能性状以及地形、土壤等环境因子指标,探讨叶功能性状及其与环境因子的关系.结果显示:(1)4种植物的叶功能性状种间差异明显.台湾相思的LT最大,其LDMC、LD、RWD最小;柠檬桉的LDMC最大;朴树的LD、RWD最大;高山榕的LA、LV最大,LT最小.但4种植物的SLA无显著差异.(2)4种植物的SLA与LDMC、LD均呈极显著负相关(P 0.01);LDMC与LD呈极显著正相关(P 0.01).(3)主成分分析显示,7个叶功能性状指标中,LA、LT和SLA可作为反映海岛4种优势植物适应生境的重要指标.(4)树冠朝向对4种植物的种内影响不显著.(5)4种优势植物的叶功能性状主要受坡度、海拔、土壤电导率、土壤含水量等环境因子的影响.本研究表明福州琅岐岛的植物可以通过各功能性状以及与环境因子间的相互作用弥补生境的不足,较好地适应琅岐岛恶劣的生存环境,结果可也为滨海盐碱地森林生态系统恢复和保护提供理论依据.(图3表2参38)