祁连山区不同海拔植被带土壤微生物磷脂脂肪酸分析

为揭示祁连山区植被—土壤—微生物生态系统的关系,以祁连山区不同海拔植被带(祁连圆柏林:2830 m(E1)、2860 m(E2)和2890 m(E3);林草过渡带:2900 m(E4);高山草甸:2920 m(E5))0~40 cm土壤为研究对象,采用磷脂脂肪酸(PLFA)标记法结合土壤理化性质特征,解析不同海拔植被带土壤微生物群落结构的分布规律及其影响因子。结果表明:1)不同海拔植被带土壤中共检测出31种PLFA标记物,E3土壤中PLFA标记物种类(28种)和质量摩尔浓度(770.55±23.77)nmol/g均显著高于其他海拔(P<0.05),5个海拔植被带土壤中微生物PLFA标记物质量摩尔浓度较高的类型是15:0 iso、16:00、18:1 w7c、18:1 w9c和16:010-methyl;土壤微生物群落组成中细菌的比例最大,原生动物的比例最小;2)除原生动物,不同海拔植被带土壤微生物各类群PLFA质量摩尔浓度均呈E3>E2>E4>E5>E1的趋势。随土层深度增加,PLFA标记物质量摩尔浓度在E1、E2和E3中呈递减的趋势,而E4、E5呈增加的趋势;3)主成分分析结果表明,与土壤微生物PLFA群落结构相关的2个主成分的解释变异量分别为57.35%和35.73%,基本可区分不同海拔微生物群落特征。进一步将主成分得分系数与各微生物类群PLFA进行相关分析,31个微生物PLFA中有27个与主成分1显著相关,18个与主成分2显著相关(P<0.05)。冗余分析结果表明第1和第2排序轴的解释量分别为89.45%和5.04%;土壤微生物各类群与pH值,黏粒和粉粒体积分数呈负相关关系,与土壤含水率、砂粒体积分数、全碳质量分数、全氮质量分数和C/N呈正相关关系(P<0.05)。祁连山区土壤微生物群落多样性随海拔升高呈先升高后降低的单峰趋势,主要受土壤含水率、全碳和全氮含量等因子的影响。

栓皮栎林分食叶害虫危害程度的立地影响因子分析

【目的】明确不同立地条件下栓皮栎纯林和栓皮栎-侧柏混交林食叶害虫危害的变化特征,为中国栎类林结构优化、食叶害虫生态调控及其可持续经营提供基础数据和理论支撑。【方法】以栓皮栎(Quercus variabilis Bl.)作为目标树种,通过比较分析不同立地条件(海拔、坡度、坡向、枯落物厚度和枯落物覆盖度)下栓皮栎纯林和栓皮栎-侧柏混交林食叶害虫危害程度的差异及分布情况,探究影响栓皮栎纯林和混交林食叶害虫发生的主要立地因子。【结果】(1)栓皮栎纯林和栓皮栎-侧柏混交林食叶害虫危害均随海拔、枯落物厚度和枯落物覆盖度的增加而显著增加,其叶片损失率均在海拔700~750 m处最高;枯落物厚度在4~6 cm时比0~2 cm分别显著增加了25.82%和57.98%;与枯落物盖度0~25%相比,在75%~100%时分别显著增加了52.28%和53.81%。(2)栓皮栎-侧柏混交林食叶害虫危害均高于栓皮栎纯林,其中混交林在海拔600~650 m和650~700 m、阴坡和阳坡及枯落物覆盖度75%~100%的叶片损失率均显著高于纯林。(3)多元逐步回归分析结果表明,海拔和枯落物覆盖度与栓皮栎纯林和栓皮栎-侧柏混交林食叶害虫危害程度密切相关,且海拔起主要作用,贡献率分别为24.8%和36.3%。【结论】海拔、坡向、枯落物厚度和枯落物覆盖度显著影响了栓皮栎食叶害虫危害程度,且混交林食叶害虫危害高于纯林,其中海拔是影响栓皮栎纯林和混交林食叶害虫危害的主要因素。

种基盘对侧柏幼苗根系形态和生理特性的影响

以种基盘侧柏播种苗为试验材料,普通营养钵侧柏播种苗为对照,测定播种后第20、40、60、80、100天的根系形态和生理指标。结果表明:在试验阶段,种基盘能显著提高侧柏幼苗平均根尖数、平均表面积、根系密度(p<0.05),但根系平均直径较对照小;种基盘可以显著提高侧柏幼苗的根系活力、可溶性糖和可溶性蛋白(p<0.05)。2种处理根系的形态指标(根尖数、根系表面积和根系密度)和生理指标(根系活力、根系可溶性糖和可溶性蛋白)之间均表现出显著的相关性(p<0.05),而种基盘播种苗的根系直径与根系密度及可溶性蛋白的相关性不显著。逐步回归分析显示,种基盘播种苗根系表面积的大小对根系活力的强弱起决定性作用;根尖数的大小则对根系活力、根系可溶性糖和可溶性蛋白含量有显著影响。

空气断根对侧柏实生苗生物量分配和根系生长的影响

为探求林木幼苗生物量分配和根系生长对空气断根的响应,以侧柏(Platycladus Orientalis)实生苗为材料,设置空气断根(T)和不断根(CK)处理,研究了空气断根10、30 d和50 d后对侧柏生物量、根系形态特征及吸收面积的影响。结果表明:(1)T处理的侧柏幼苗地上生物量、根生物量、总生物量、根长、根表面积、根体积及根尖数在断根10、30 d和50 d后均大于CK,且显著扩大了根系总吸收面积和活跃吸收面积。(2)空气断根显著影响了侧柏实生苗的生物量分配格局,其根冠比在整个试验阶段呈先增大后减小的趋势,而CK逐渐减小。(3)两种处理的侧柏幼苗根系直径集中在0-0.5 mm。与CK相比,T处理侧柏随空气断根时间延长,单株根系直径在0-0.5 mm的根数量急剧增多,占总根尖数的79%,根平均长度、根表面积、根体积和根尖数显著增大。(4)生物量参数和根形态参数之间关系密切。根生物量与地上生物量及总生物量呈显著正相关(P<0.05)。除根系平均直径外,根生物量、地上生物量和总生物量分别与根长、根表面积、根体积、根尖数呈显著正相关,根冠比与地上生物量呈负相关。因此,空气断根有效改善了侧柏幼苗的根系形态特征,提高了吸收面积,显著促进侧柏实生苗在生长早期快速发育。

城区河岸带植被类型对土壤保持的影响研究

采用调查采样与室内试验分析的方法,研究了城区不同河岸带植被类型对土壤养分保持能力的影响。结果表明:1)城区河岸带植被类型可以较为显著地影响土壤养分含量及其在河岸带0~30cm土层的分布特征。河岸带的结缕草草坪、虎尾草草坪与荒草地、杨树林、火炬树林相比,土壤的全氮、有效氮、全磷、有效磷和土壤有机质含量在0~5cm和5~10cm土层均有显著的降低,而在10~20cm和20~30cm土层的差异则不明显。2)在0~30cm的河岸土壤,河岸的结缕草坪和虎尾草坪的土壤养分平均含量都要小于河岸的荒草地和林地,但2个草坪类型的土壤容重则较大。河岸带5种植被类型的土壤养分保持能力依次为荒草地、杨树林地、火炬树林地、结缕草草坪和虎尾草草坪。

太行山南麓5个林龄侧柏人工林土壤酶活性季节变化

采用时空互代法,以太行山南麓地区20,30,40,50,60年生侧柏人工林土壤为研究对象,研究了土壤蔗糖酶和脲酶活性的季节变化、空间分布特征及其与土壤因子的相关性。结果表明:土壤酶活性有明显的季节变化特征,土壤蔗糖酶的活性呈夏季>秋季>春季>冬季,脲酶活性的季节动态呈夏季>春季>秋季>冬季,两种土壤酶活性均在夏季最高,冬季最低。土壤蔗糖酶和脲酶活性均随土层深度的增加而显著降低(p<0.01),从表层0—10cm至深层30—40cm酶活性下降幅度均超过46%。相关性分析表明,土壤蔗糖酶和脲酶均与土壤含水率、DOC含量呈极显著正相关关系,且两者之间也存在极显著正相关关系(p<0.01),但是二者的主要影响因子并不完全一致。逐步回归分析表明蔗糖酶活性的主要影响因子是土壤含水率和砂粒体积分数,二者能解释71.2%的变化;脲酶活性的主要影响因子是DON、土壤含水率、硝态氮含量和土壤容重,四者能解释71.5%的变化,暗示温度和水分可能是该区人工林土壤生物活性的主要控制性因素。

不同松栎混交林土壤溶解性有机碳氮的差异分析

为揭示北亚热带地区不同林分类型的土壤活性碳氮分布特征,在驻马店市南部山区选取4处具有代表性的松栎人工混交林为研究对象,对其0—20cm土壤的溶解性有机碳(DOC),溶解性有机氮(DON)等组分进行研究。结果表明:4种林型土壤DOC的含量为麻栎纯林>湿地松麻栎混交林>火炬松麻栎混交林>马尾松麻栎混交林,DON的含量为马尾松麻栎混交林>麻栎纯林>湿地松麻栎混交林>火炬松麻栎混交林,不同林分类型间整体上差异性显著(p<0.05);在垂直剖面上,4种林型土壤DOC和DON均随土层深度的增加而显著性下降(p<0.05)。4种林分类型DOC/SOC,DON/TN,DOC/DON分别以麻栎纯林、马尾松麻栎混交林、麻栎纯林最高,在垂直空间分布上,差异性整体上不显著。土壤DOC和DON与土壤含水率、土壤硬度、速效钾、全氮均呈显著(p<0.05)或极显著(p<0.01)相关性。

短尾铁线莲不同部位水浸提液对刺槐幼苗根系生长及生理特性的化感作用

【目的】深入了解短尾铁线莲和刺槐人工林的种间关系,探究短尾铁线莲是否对刺槐幼苗有潜在的化感作用。【方法】对比分析了不同质量浓度(5、10、20、30和50 g·L^(-1))的短尾铁线莲根、茎和叶各部位水浸提液对刺槐幼苗根系生长状况和生理特性的影响。【结果】(1)短尾铁线莲不同组织(根、茎和叶)水浸提液对刺槐根系生长和生理特性存在不同程度的化感作用。短尾铁线莲根、茎和叶浸提液在<20 g·L^(-1)时对刺槐幼苗根系生长有促进作用,且作用程度与浸提液质量浓度呈正相关,根、茎浸提液对其促进作用显著大于叶浸提液;而在50 g·L^(-1)时却抑制其生长;(2)3种浸提液在50 g·L^(-1)时对刺槐幼苗根系的渗透调节物质(可溶性蛋白和丙二醛)含量有显著影响。与对照相比,50 g·L^(-1)时3种浸提液浇灌刺槐幼苗后,根系的可溶性蛋白含量分别减少38.10%、33.25%和51.49%(P<0.05);根系丙二醛(MDA)含量分别增加38.09、25.25和18.99 nmol·g^(-1)(P<0.05);(3)短尾铁线莲的3种水浸提液在<20 g·L^(-1)时,使刺槐幼苗根系的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性显著增加,而在50 g·L^(-1)时,根系中的SOD、POD和CAT活性均显著小于CK(P<0.05);茎浸提液对刺槐根系SOD和CAT活性的作用大于根和叶浸提液。【结论】短尾铁线莲对刺槐幼苗存在一定的化感作用,且短尾铁线莲茎浸提液对刺槐幼苗根系生长及抗氧化酶整体影响较大。

栓皮栎幼苗叶片内源激素含量对切根胁迫的短期动态响应

为了研究切根胁迫对栓皮栎幼苗叶片内源激素含量动态变化及生长的影响,探索内源激素在短期内调节林木根—冠互作关系中发挥的生理作用。本研究以1 a生栓皮栎幼苗为研究对象,设置1/2切根、1/3切根处理,不切根作为对照(CK),采用酶联免疫法(ELISA)测定切根后第2、15、30、60、90天的栓皮栎幼苗叶片中IAA、ABA、GA3、GA4和MeJA等内源激素含量的短期动态变化规律及幼苗生长状况。结果表明(1)随着切根时间的延长,切根比例越大,与CK组相比ABA上升幅度越大,随着根系的自我修复,切根组ABA含量与CK组趋于相同水平;(2)切根后第2天,1/2切根组含量迅速升高,显著高于CK组(P<0.05),之后切根组逐渐降低,直到第90天时切根组显著高于CK组(P<0.05);(3)对于GA3和GA4,2~60 d内,切根对栓皮栎幼苗叶片中GA3含量变化无明显影响,在第90天时,1/2切根组显著高于1/3切根组和CK组(P<0.05);在切根2~60 d内,切根组叶片中GA4含量高于CK组,整个过程各组含量呈现先升高后降低趋势;(4)切根后栓皮栎幼苗叶片中MeJA含量短期内逐渐升高,切根组含量均低于同期CK组,且1/2切根组高于1/3切根组。切根作为对根系的一种伤害,在短期内对各激素有一定影响,切根比例越大,激素含量上升幅度越大。

太行山南麓侧柏人工林土壤酶活性和无机氮含量分布特征

为研究人工林生态系统土壤酶活性与活性氮周转的相互关系,以太行山南麓地区15 a侧柏人工林下土壤为研究对象,对比分析不同土层土壤转化酶、脲酶活性及土壤铵态氮(NH 4+-N)、硝态氮(NO 3--N)含量的季节变化特征。结果表明,土壤转化酶、脲酶活性和NH 4+-N含量具有明显的季节变化特征(P<0.05),且均在6月达到峰值;土壤转化酶、脲酶活性和NO 3--N含量均随土层深度的增加显著降低(P<0.05),相较于0~10 cm土层,20~40 cm的年均降幅均超过25%,呈表层富集现象;线性回归分析表明土壤转化酶和脲酶活性与NH 4+-N和NO 3--N含量呈显著线性正相关关系(P<0.05),酶活性与土壤无机氮含量的耦合作用在6月表现最强烈(P<0.05),暗示了土壤转化酶与脲酶活性可作为催化剂间接指示有机氮向无机氮的周转能力。

河岸带不同植被格局对表层土壤养分分布和迁移特征的影响

河流周边的人类活动干扰使得河岸带的植被类型和结构发生了巨大变化。研究选取了北京市温榆河的3个类型河岸带植被结构,从河漫滩到河道上依次为:(I)杨树林-农田、(II)火炬树林-荒草、(III)农田-荒草。通过土壤采样分析和对比研究,发现河岸带的植被格局可以显著影响土壤养分的空间分布特征和流失风险。从河漫滩到河道的方向上,河岸带植被组合I的土壤全氮、全磷、有效氮、有效磷和有机质含量均呈现降低的趋势,而土壤容重则逐渐增加。对于植被结构类型II,土壤的全氮、有效氮和有机质呈现出波动的变化;而土壤的全磷和有效磷都呈现比较平缓的变化趋势。对于植被组合III,土壤养分含量均呈现增加的趋势,土壤容重呈现降低的趋势。河岸植被模式III的下坡位荒草区域的土壤养分和有机质含量都要显著高于其上坡位的农田区域,但农田区域的土壤容重则大于荒草区域。植被结构的异质性还可以影响到河岸样带的土壤平均养分含量和容重大小。研究结果可以为退化河岸带的植被恢复和植被格局的优化设计提供参考。

基于形态和cpDNA序列探讨柽柳和甘蒙柽柳的亲缘关系

柽柳科植物的系统学关系已初步明确,但部分种间的系统进化关系仍有待澄清。为明确中国黄河流域广泛分布的柽柳(Tamarix chinensis)和甘蒙柽柳(T. austromongolica)的亲缘关系,利用13个稳定的形态学性状和3个cpDNA间隔区片段(rpl20-5′-rps12, rps16, trn L-trn F)对柽柳科3属9种植物进行研究,结果表明3条序列的位点变异程度依次为trn L-trn F>rps16>rpl20-5′-rps12,柽柳和甘蒙柽柳群体共享有同一单倍型,表型和分子数据均支持柽柳和甘蒙柽柳为单系分支的近缘种,推测柽柳和甘蒙柽柳的分化大致发生在0.69Ma (0-1.93) Ma,与同属内其它物种相比,分化时间相对较晚。