南方红壤侵蚀区芒萁对聚乙二醇6000模拟干旱胁迫的响应

利用聚乙二醇(PEG)6000模拟干旱胁迫,探讨了芒萁对干旱胁迫的响应。结果显示,干旱胁迫显著提高了芒萁的超氧化物歧化酶(SOD)、脯氨酸(Pro)、相对电导率(REC)和丙二醛(MDA)水平。过氧化物酶(POD)活性在10%PEG 6000浓度下显著提高,但在较高浓度时下降。随着PEG 6000浓度的增加,过氧化氢酶(CAT)活性先降低后升高。通过相关分析和主成分分析发现,在30%PEG 6000浓度时芒萁表现出较强的抗旱性。综上,较高的SOD和CAT活性以及较高的Pro浓度共同提高了芒萁的抗旱性,是协助芒萁抵御季节性土壤干旱的主要因子,而极端干旱仍会破坏芒萁的抗旱生理活动。

南方红壤侵蚀区不同治理年限样地芒萁和土壤的生态化学计量特征及相关性分析

以未治理(P1)样地和风水林(P6)样地为对照,对福建省朱溪流域治理样地P2、P3、P4和P5(分别治理2、7、13和30 a)的土壤以及芒萁〔Dicranopteris dichotoma(Thunb.)Bernh.〕叶片、叶柄和地下部的全碳(C)、全氮(N)和全磷(P)含量以及C/N比、C/P比和N/P比进行了比较和分析。结果表明:总体上看,随着治理年限的增加,土壤的C和N含量以及C/P比和N/P比先下降后上升,P含量先上升后下降,C/N比波动变化;芒萁各器官的C含量变化不明显,N和P含量逐渐上升,C/N比和C/P比逐渐下降,N/P比先下降后上升。方差分析结果表明:多数治理样地土壤的6个指标与P1和P6样地差异不显著。多数治理样地芒萁各器官的C含量以及部分治理样地芒萁叶柄和地下部的N含量与P1和P6样地差异不显著,但多数治理样地芒萁叶片的N含量与P1和P6样地差异显著;多数治理样地芒萁叶片和叶柄的P含量显著高于P1样地,但与P6样地差异不显著,而4个治理样地芒萁地下部的P含量与P1和P6样地差异不显著;部分治理样地芒萁各器官的C/N比与P1和P6样地差异显著,而多数治理样地芒萁各器官的C/P比和N/P比与P1和P6样地差异不显著。相关性分析结果表明:芒萁叶片及叶柄的C含量与土壤各指标的相关性不显著,而其N和P含量与土壤部分指标的相关性显著;芒萁地下部C/N比和N/P比与土壤C和N含量的相关性显著或极显著,而芒萁地下部与土壤的其余指标的相关性不显著。综上所述,芒萁能够在南方红壤侵蚀区生长,可用于该区域生态恢复和水土流失治理,但该区域土壤严重缺磷,限制芒萁生长,因此,建议在芒萁生长区施加磷肥。

南方红壤侵蚀区芒萁叶片对微地形的响应

植物功能性状可以反映植物应对环境变化的响应策略。该文以芒萁为研究对象,主要采用单因素方差分析和冗余分析,比较了3种微地形(沟脊、沟壁、沟底)中环境因子和芒萁叶片功能性状的差异,分析了芒萁对浅沟微地形的响应及其适应策略。结果表明:(1)芒萁叶片功能性状的总体变异程度在0.05~0.47之间,叶厚和叶面积均表现为沟底>沟壁>沟脊(P<0.05),沟壁的叶氮含量显著高于沟脊和沟底,沟脊的叶磷含量显著低于沟壁和沟底,比叶面积和叶碳含量在3种微地形间均无显著差异。(2)沟脊的芒萁通过减小叶面积来降低水分散失进行自我保护,沟壁的芒萁通过增加叶氮含量来提高叶片光合速率而促进生长,沟底的芒萁通过增大叶面积来提高光捕获能力而促进生长。综上结果认为,土壤养分和温湿条件的差异,促使芒萁通过调节营养物质含量和改变叶片形态以更好地适应环境。

南方红壤侵蚀区生态清洁小流域评价研究——以江西省为例

自试点工程以来,生态清洁小流域建设在中国已实施了10余年时间,许多小流域建设已完成,而且近期的国家水土保持重点建设工程的小流域治理大多要求按照清洁小流域的标准进行设计和实施,然而目前对于生态清洁小流域评价的研究较少。小流域生态清洁评价是了解小流域生态与环境问题的基础,有助于提高小流域治理的针对性和治理效益。在综合生态清洁小流域相关评价方法及各项表征指标的基础上,通过主评指标筛选,建立了包括水环境、土壤、生态、人与社会等四方面14个评价指标的江西省红壤侵蚀区生态清洁小流域的评价指标体系。提出了生态清洁小流域的模糊综合评价方法,将小流域按生态清洁程度分为"好"、"较好"和"差"3个等级,按照确定评价指标权重、构造指标隶属度评价矩阵、基于生态清洁度指数的综合评价的步骤进行评价。以江西省赣县枧田小流域和上犹县园村小流域为例,对评价方法和评价结果进行了分析与说明。随着生态清洁小流域建设的实施,枧田小流域和园村小流域分别由实施前的"差"、"较好"提高到实施后的"好"的状态;在实施后,园村小流域的生态清洁状况(生态清洁度指数0.869)优于枧田小流域(0.847);而在实施前,园村小流域(0.726)进行生态清洁小流域建设的基础条件更好,枧田小流域实施前(0.570)后,生态清洁程度的提高幅度更大。根据评价结果,可以有针对性地提出改进措施和建议。该评价过程可为南方红壤侵蚀区生态清洁小流域建设的效果评价提供依据。

南方红壤侵蚀区退化马尾松林改造治理模式及实施技术

林下植被的逆向演替是南方红壤侵蚀区退化马尾松林普遍存在的一个突出现象。改造治理退化马尾松群落,对于扭转其逆向演替、提高治理成效和改善当地生态环境意义重大。分析马尾松林退化成因,并提供配置模式和改造治理实施技术,探索退化马尾松林植被治理恢复,可以为南方红壤侵蚀区退化马尾松群落的改造治理提供相关参考。

南方典型红壤侵蚀区土壤有机质的影响因素及精准治理

以福建省长汀县朱溪流域为研究区,综合运用遥感、冷热点分析、灰度关联度法、神经网络模型,对研究区内不同因子对土壤有机质的影响及土壤有机质的精准治理方案进行了研究。结果表明:(1)朱溪流域西部与东北部为土壤有机质的热点区,南部与北部为冷点区;(2)各因子对有机质含量的影响程度排序为:高程>植被覆盖度>土地利用强度>坡度>水土保持措施耗费;(3)构建的MLP神经网络模型预测的正确率高达92.6%,利用模型预测在植被恢复、工程恢复、植被工程恢复三种治理措施下土壤有机质的恢复情况,通过精确定位,可实现生态恢复措施最优的空间分布,减少因治理空间错位造成的经济损失。

南方红壤侵蚀区长汀县不同生态恢复年限下芒萁叶绿素含量的高光谱估算模型

芒萁是南方红壤侵蚀区生态恢复重要的地带性草本植物,对生态系统修复具有重要作用,监测其叶绿素含量能有效诊断生长健康状况。本文以福建省长汀县朱溪流域6个不同生态恢复年限下的芒萁叶片高光谱反射数据以及实测叶绿素含量为数据源,借助高光谱遥感技术分析不同恢复年限芒萁叶片原始光谱特征,筛选出光谱敏感波段并构建光谱指数,基于相关性分析,建立芒萁叶绿素单变量以及多元逐步回归模型,并确定最佳估算模型。结果表明:高光谱指数建立的单变量估算模型中,改进红边归一化植被指数(m NDVI705)、叶面叶绿素指数(LCI)、红边指数(Vog)、比值光谱指数(RVI603/407)、NDVI[603,407]高光谱指数建立的二次模型精度高,建模决定系数R2均超过了0.8,其中以高光谱指数为自变量建立的多元回归模型拟合R2值(0.886)最高。综合建模精度和模型验证精度,LCI指数构建的单变量模型以及基于高光谱指数的多元回归模型是估算芒萁叶片叶绿素含量最佳模型。本研究建立的叶绿素高光谱估算模型对快速、无损地监测水保植物芒萁生长具有重要意义。

长汀县水土保持措施下径流小区的产流产沙及其对降水量和植被覆盖度的响应

以南方红壤侵蚀区5个不同水土保持措施径流小区和1个对照小区作为研究对象,分析不同水土保持措施下的产流产沙及其对降水量和植被覆盖度的响应。结果表明:2007~2017年,全坡面种草、低效马尾松施肥、人工补植马尾松、封禁、乔灌草混交5种水土保持措施径流小区的年均产流量分别比对照小区少0.94m^3、0.90m^3、1.05m^3、1.01m^3和1.21m^3,减流率分别为67.28%、64.74%、75.27%、72.62%和86.73%;年均产沙量分别比对照小区减少834.65kg、743.71kg、710.78kg、742.49kg和859.22kg,减沙率分别为89.26%、79.54%、76.01%、79.41%和91.89%;所有径流小区平均径流量和平均产沙量均与降雨量呈极显著正相关,与植被覆盖度分别呈极显著和显著负相关,表明降雨量是形成产流产沙的重要因素,而植被能够阻控水土流失;不同径流小区产流产沙与降雨量和植被覆盖度的关系存在较大差异,表明这些关系较为复杂,受到多种因素影响。

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^(-2)a^(-1))、N1(1.1 gm^(-2)a^(-1))、N2(2.3 gm^(-2)a^(-1))、N3(3.4 gm^(-2)a^(-1))、N4(4.5 gm^(-2)a^(-1))、N5(5.6 gm^(-2)a^(-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)

短期高温胁迫对芒萁叶片光合特性的影响

芒萁是我国南方地区治理水土流失的先锋植物。为探究短期高温胁迫对芒萁生长的影响,本文通过智能光照培养箱对芒萁进行高温胁迫控制实验,测定不同条件下芒萁叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、胞间二氧化碳浓度(Ci)以及叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)和叶绿素总含量(Chl)数值。研究结果表明:(1)Pn、Gs、Tr随胁迫温度的升高而整体下降,Ci呈相反趋势,表明高温胁迫能够导致芒萁光合色素和光合活性的下降,且Pn与Gs和Ci间的关系表明,导致Pn下降的主要原因与胁迫程度有关;(2)Chla、Chlb、Chl随着胁迫时间和胁迫温度的增加而降低,且Chlb下降幅度更明显。

磷添加对芒萁功能性状的影响

芒萁(Dicranopteris dichotoma)是一种十分优秀的水土保持植物,在我国南方红壤区的水土流失治理中发挥着重要作用。土壤磷含量是影响芒萁分布和生长的重要影响因素,但磷元素对芒萁功能性状的影响未受到重视。为了全面发挥芒萁的水土保持功能,磷添加对芒萁功能性状的影响有必要做深入研究。本研究通过盆栽实验,设置对照(CK)、P1、P2、P3、P4和P5共6个梯度的磷添加处理,研究并分析芒萁在磷添加下的形态、生理响应特征。结果表明:1)P添加显著增加了芒萁的叶面积和根长(P<0.05),而对比叶面积、叶组织密度、比根长影响不大,对根组织密度的增加较小。2)磷添加增加了芒萁的株高(P<0.05),并显著降低了根冠比(P<0.05);芒萁生长速率随磷添加梯度的上升而上升。3)芒萁各器官磷质量分数总体表现出叶片>叶柄>地下茎根的特点。芒萁叶片、叶柄和地下茎根磷质量分数随磷添加梯度的增加而上升,其中地下茎根磷质量分数增加速度相对较大;芒萁地下茎根和叶片的C∶N无明显规律性变化,而芒萁叶柄C∶N随磷添加梯度的加大而增加。芒萁各器官C∶P和N∶P具有随磷添加的加大而显著降低的特点(P<0.05)。通过探讨磷添加对芒萁功能性状的影响,发现芒萁功能性状能够响应周围环境中磷元素的变化,且面对不同环境具备稳定的物质获取能力和很强的环境适应能力,因此能够适应恶劣生存环境。