不同干旱胁迫强度下的类芦生长权衡研究

权衡关系是植物生活史过程中的重要生存策略,植物生长过程的权衡关系对于理解植物在不同生境下的生存策略具有重要意义。本研究以水土保持先锋草本植物类芦(Neyraudia reynaudiana)为研究对象,采用盆栽法对类芦进行不同干旱程度的胁迫处理,分析不同胁迫处理下的生长差异和物质分配特征,探讨干旱胁迫下类芦的生长权衡。结果表明:1)不同干旱胁迫下株高间差异不显著(P>0.05);叶片数仅干旱胁迫中期,中度、重度与供水充足间差异显著(P<0.05);分蘖数仅干旱后期,重度与轻度和供水充足间差异显著(P<0.05)。在干旱胁迫条件下,株丛高生长与分蘖、高生长与叶片数之间存在生长权衡,在中、轻度干旱胁迫初期(30 d)趋向高生长,胁迫时间延长则趋向分蘖生长;重度干旱胁迫初期趋向分蘖,随着胁迫时间延长,株高减小,分蘖数和叶片数增加。2)类芦体内的水分、干物质的分配存在显著负相关关系,随着干旱胁迫的加剧,类芦叶、茎、根和全株的干物质比率均逐渐增加,含水率逐渐下降。随着干旱胁迫程度增加,水分、干物质和总生物量在叶上的分配逐渐减少,在茎上的分配逐渐增加,根系干物质的分配比例逐渐增加。3)类芦株高与分蘖的生长和资源配置存在“此消彼长”的权衡关系,干旱逆境下,类芦通过增加分蘖的投资来提高其抵御干旱的能力和存活几率,反映了干旱胁迫下类芦的生长策略和投资权衡机制。

公路边坡建植类芦20 a后植物群落特征分析

采用样地调查法,对深圳市大鹏新区坪西公路雷公山隧道与迭福山隧道段东侧边坡,采用“挂网喷附客土+类芦种子喷播”的方式进行坡面植被建植20 a后的植物群落进行调查分析。结果表明:坡面植物种类显著增加,由刚喷播时的1种植物增加至48种植物,隶属于30科44属,包括阳性植物26种、阴性植物10种和中性植物12种。边坡植物群落组成趋于复杂,由类芦单一种群,演替发展到以类芦(Neyraudia reynaudiana)为优势种,野牡丹(Melastoma candidum)、盐肤木(Rhus chinensis)、毛棯(Melastoma sanguineum)等其它47种植物为伴生种的复杂植物群落。边坡植物群落结构由单一结构片层发展到4个结构片层,木本植物多样性明显高于草本植物,有利于边坡植被的稳定发展。

类芦对铅的耐性及富集能力探讨

通过野外调查和盆栽试验,研究了类芦(Neyraudia reynaudiana)对Pb的耐性和富集能力。研究结果表明,类芦对Pb耐受的临界浓度为800 mg/kg,在此浓度以下Pb对类芦的生长基本无抑制作用。随着处理浓度的增加,类芦生长变缓慢、出现中毒症状,但仍能存活。从富集能力来看,土壤Pb为中低浓度时,类芦的富集能力较强,但Pb浓度超过1000 mg/kg后地上部富集量增加缓慢,而根部的含量则降低。在各种Pb处理浓度下,类芦地上部Pb含量均大于根部,说明这种植物对Pb有较好的迁移能力。研究发现,类芦具有较高的生物量,因此其地上部Pb迁移总量较高,在土壤Pb浓度为800 mg/kg时类芦地上部的迁移总量可达到221.77 mg/m2。综合分析可知,类芦对中度Pb污染土壤的植物修复具有较大的潜力。

Cd胁迫对类芦生长及酶活性的影响

以类芦为材料,测定不同Cd胁迫浓度下类芦相关形态生理指标,探讨类芦在Cd污染矿区正常生长的响应机制。结果表明:低Cd浓度处理对类芦分蘖数、叶片数、株高、最大叶长有一定促进作用,随Cd浓度的增加,抑制作用逐渐增强;Cd胁迫对类芦根长和表面积有显著抑制作用,但对根平均直径(Cd≤100 mg·kg^(-1))和根体积(Cd≤50 mg·kg^(-1))有显著促进作用;Cd胁迫下类芦抗氧化酶活性下降,MDA含量升高,根系和地上部分生物量等指标均逐渐减小,阻碍了类芦的生长;不同Cd浓度胁迫下类芦根系及地上部分Cd含量逐渐增加,且转运系数大于1,对Cd具有一定富集能力。研究表明,Cd胁迫会抑制抗氧化酶活性等阻碍类芦正常生长,类芦通过调整生长格局、提高根系平均直径和表面积、刺激地上部分富集转运能力来适应Cd胁迫。

干旱胁迫对水土保持先锋植物类芦光合特性的影响

以水土保持先锋植物类芦为研究材料,通过4个不同梯度干旱胁迫的盆栽试验,测定类芦的光合色素、叶绿素荧光参数和光合参数,研究干旱胁迫对类芦的光合特性的影响。结果表明:中度、轻度干旱胁迫类芦叶绿素含量增加,叶绿素a/b比值下降,干旱胁迫下叶绿素荧光参数F0、Fm、Fv提高,Fv/Fm、Fv/F0下降。类芦叶片的胞间CO2浓度随干旱程度加重而逐渐增加,日变化表现为上午缓慢上升,下午快速上升,到16:00达到最高。净光合速率、气孔导度、蒸腾速率日变化均表现为"单峰型",为先升后降,12:00达到高峰,日均值随着干旱程度加重而逐渐下降。中度、轻度干旱胁迫下WUE提高,重度干旱WUE稍有下降,类芦具有较强的耐干旱能力。

类芦根系对不同强度干旱胁迫的形态学响应

为了探讨类芦根系对干旱胁迫逆境的响应规律,为其在水土流失区推广和应用提供科学理论依据,以水土保持先锋植物类芦为研究对象,通过4个不同干旱强度胁迫的盆栽试验,测定不同干旱处理对类芦根系生物量和根系形态指标。结果表明:不同干旱强度胁迫处理,类芦根系总长度、表面积、平均直径、根系生物量的差异明显,而根体积差异较小。在不同程度干旱胁迫下,根体积、根平均直径随着干旱胁迫程度增加逐渐减小,且均比充足供水的小;而类芦根系总长度、根表面积、根系生物量、根冠比均比充足供水的大,中度干旱胁迫条件下(田间持水量40%±5%),类芦的根系长度、根表面积、根系生物量、地上部生物量、根冠比均为最大。类芦具有庞大的根系,抗旱和耐旱能力强;类芦根系增强延伸能力、扩大与土壤接触面积是对干旱逆境的形态学响应机制之一。

磷胁迫对水土保持先锋植物类芦光合特性的影响

以水土保持先锋植物类芦为研究材料,通过5个不同浓度磷胁迫的盆栽试验,测定类芦的光合色素、叶绿素荧光参数和光合参数,研究磷胁迫对类芦的光合特性的影响。结果表明:随着磷胁迫程度的加剧,类芦叶绿素含量逐渐下降。低磷胁迫与正常供磷条件下,类芦叶片气孔导度、光合速率和蒸腾速率日变化规律一致,均为单峰型,峰值在12:00;日均值表现为正常供磷>极度磷胁迫>轻度磷胁迫>中度磷胁迫>重度磷胁迫,光合速率、蒸腾速率与气孔导度呈正相关。在不同磷浓度胁迫下类芦叶片叶绿素荧光参数差异不大,极度磷胁迫与有磷条件下的光合作用机理可能不同,但PSⅡ光合反应中心没有受到破坏,类芦具有极强的耐低磷能力。

水土保持植物类芦对土壤酸胁迫的形态生理响应

土壤酸度低是限制一些金属矿山废弃地植被恢复的主要因素之一,类芦可在酸度极低的稀土矿废弃地正常生长,其中可能存在对酸胁迫特殊的形态生理响应机制。因此,采用室内土培盆栽模拟胁迫试验,设计不同强度酸胁迫处理(pH:3.5,4.5,5.0和5.6),测定不同酸胁迫条件下,类芦地上部分和根系生长、生物量、抗氧化酶活性及MDA含量等指标,探讨类芦对土壤酸胁迫的适应策略。结果表明,类芦对土壤酸胁迫有一定的耐性,pH 3.5处理仍能较正常生长;随土壤pH的逐渐增大,类芦地上部分和根系各生长指标整体表现为先增大后减小的变化趋势,弱酸胁迫对类芦根系生长有一定促进作用,pH 4.5处理均达最大值,为类芦最适宜生长的土壤酸度;酸胁迫条件下,类芦可通过加快根直径的生长,增大根系的生物量分配,以适应酸胁迫条件,但酸胁迫对类芦体内抗氧化酶活性具有一定抑制作用。

类芦根系对不同磷胁迫的形态学响应

为探讨类芦(Neyraudia reynaudiana)在极耐瘠薄条件下生存的机制,通过设计5个不同磷胁迫盆栽模拟试验,测定磷胁迫条件下类芦根系生物量和根系形态特征。结果表明:随着低磷胁迫的加剧,类芦地上部生物量、根系生物量、根条数、根系总长度、根表面积、根系体积均呈增加趋势,其中根径<0.5 mm的细根长度、表面积增加明显,根冠比增大,在中度磷胁迫条件下达到最大;从中度磷胁迫至极度磷胁迫,随着磷胁迫程度加重,根系各形态指标逐渐减少。根平均直径则相反。可见类芦根系通过缩小根直径,促进不定根形成,增加细根数量、延长根系长度,形成庞大根系网络,增加根系-土壤接触面,扩大根系吸收磷范围,以此来提高根系的吸收能力。

先锋植物类芦抗逆性及其应用

禾本科(Gramineae)植物类芦(Neyraudia reynaudiana)以其抗逆性强、生态幅广等优良性状,成为植被恢复先锋植物,在南方生态治理中有较广的应用前景。本文介绍了类芦的自然分布及其生物学特性,从抗旱性、耐贫瘠性、抗污染等方面阐述了类芦的抗逆性,分析了类芦通过缩小根直径、延长根系长度、促进根系增生、扩大根系范围的根系形态策略和提高水分养分利用效率的生理策略来适应干旱贫瘠逆境,以及富集重金属的机理和耐受机制,回顾了类芦在水土流失治理、边坡治理、土壤污染生态修复等方面应用,指出类芦抗逆性的分子机理与调控机制,以及逆境下的生存机制还有待研究。本文综述了类芦在逆境中生存的原因和适应困难立地的机理,以期为类芦在植被恢复、生态建设方面的研究与应用提供理论依据。

类芦对铅胁迫的生理响应

采用土培方法,研究了4个浓度(0、250、500、750 mg·kg^(-1))的铅(Pb)胁迫对类芦形态指标、叶绿素含量、叶片抗氧化酶活性及Pb含量的影响。结果表明:低浓度(250 mg·kg^(-1))Pb胁迫下,类芦株高、根长、根表面积、生物量等指标显著高于对照(CK)。随Pb胁迫浓度增加,长势逐渐受到抑制,但类芦叶长、根体积和根平均直径仍显著大于CK(P<0.05)。类芦叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)在低浓度Pb胁迫下相对稳定,在高浓度(500、750 mg·kg-1)Pb胁迫下各活性明显下降,且丙二醛(MDA)含量迅速增加。不同Pb胁迫下,类芦叶片的叶绿素a、b含量相对稳定,影响较小。同时,类芦转运系数始终大于1,对Pb具有较好的转运能力。类芦通过器官形态调整,刺激根系发育和高根冠比,保持光合作用稳定和较强的转运能力,一定程度适应了Pb逆境,可作为Pb污染矿区植物修复潜力植物。

水土保持植物类芦对氮磷钾养分水平的响应

【目的】探索不同氮磷钾水平对类芦Neyraudia reynaudiana生长状况的影响.【方法】采用营养液砂培试验,对优良水土保持植物类芦在不同氮、磷和钾供应水平下的响应规律进行了研究.【结果和结论】0.750 mmol·L-1的氮和0.030 mmol·L-1的钾会显著影响类芦生长,降低类芦地上部和地下部生物量;低磷(0.005 mmol·L-1)对类芦地上部生物量无显著影响,但会显著降低地下部生物量;低磷和低钾(0.030 mmol·L-1)对类芦生长的影响显著小于0.750 mmol·L-1氮水平的影响,在低磷和低钾条件下,类芦根系长度和根表面积显著增加,表现出对低磷和低钾胁迫较强的适应和自我调节能力.用类芦进行植被恢复时,氮素的补充更为重要.

类芦和狗牙根内生固氮菌初步研究

为探索水土保持禾草的固氮能力,利用乙炔还原法(ARA)对类芦(Neyraudia reynaudiana)和狗牙根(Cynodon dactylon)植株内生固氮菌的固氮酶活性进行研究。结果表明:在类芦茎部和狗牙根叶片中存在高固氮酶活性的内生固氮菌群;这些菌群在无氮培养基上经划线分离纯化得到40个菌株,其中26株有微弱固氮酶活性,14株检测不到固氮酶活性;从类芦茎部和狗牙根叶片中筛选到的固氮菌群在兼性厌氧的环境中有较高的固氮酶活性,且在石蜡油密封条件下,两者的固氮酶活性均最高;在不改变自然界微生物之间的协同关系情况下,混合菌群均具有较高的固氮酶活性,而人为组配混合得到的菌群固氮酶活性较低。

有机无机肥配施对生态重建先锋植物类芦生长的影响

采用主成分分析、方差分析和多重判别分析等方法,对比研究不同施肥条件下盆栽类芦植株的生长和养分累积特征。结果表明:除施50g稻秆处理外,施肥处理后类芦植株株高、分蘖数、根系形态学特征以及植株养分累积量均显著高于对照(CK),不同施肥处理之间差异显著(P<0.05),且随着施肥量增加而增大,呈现出"稻秆+化肥">蚯蚓粪>稻秆>CK的趋势。有机无机配施的"稻秆+化肥"处理类芦植株生长和养分累积远高于单施有机肥的蚯蚓粪和单施无机肥的处理,有机无机配施是最高效的施肥方式。施肥处理后类芦植株叶片叶绿素荧光参数差异不大,PSⅡ光合反应中心在不同肥力水平下均能正常进行光合作用,类芦植株具有极强的耐贫瘠能力。

不同肥料及接种蚯蚓对高速公路建设损毁土壤的短期培肥效应

利用温室盆栽类芦试验,选取21个土壤物理、化学、微生物学和酶活性指标,采用因子分析等方法,对短期内不同肥料及"蚯蚓-有机物料"协同对被高速公路建设损毁的赤红壤的培肥效应进行综合评价。结果表明:养分释放控制因子、养分供应容量因子和养分供应强度因子是影响土壤综合质量的3个主因子,反映了21个土壤指标所提供的90.04%信息量。同等施肥水平,施蚓粪、牛粪比施化肥能显著改善土壤养分释放控制因子,提高土壤养分供应容量,提升土壤综合质量,促进类芦生长,增加类芦生物量;单施化肥仅能显著提高土壤养分供应强度,但由于肥效释放过快抑制了类芦生长,类芦生物量甚至低于对照(P<0.05);用因子分析法得到不同处理土壤综合质量的排序为5.0%牛粪>5.0%蚓粪>5.0%"牛粪+蚯蚓">2.5%蚓粪>2.5%牛粪>2.5%"牛粪+蚯蚓">5.0%化肥>蚯蚓>2.5%化肥>对照,与系统聚类分析结果和类芦生物量的排序基本吻合。短期内,对于被高速公路建设损毁的土壤,施有机肥是最优的培肥改良方式。利用因子分析对不同土壤培肥改良方式下土壤综合质量进行评价是可行的。

水土保持先锋植物类芦对酸铝胁迫的响应

通过营养液培养试验,研究了不同pH值和不同浓度铝(Al)对水土保持先锋植物类芦(Neyraudia reynaudiana)生长的影响。结果表明,pH为2.5的极强酸性条件或很高的Al浓度(≥3000μmol·L^(-1))条件均会显著抑制类芦的生长,在pH 3.5和4.5条件下,Al浓度≤1000μmol·L^(-1)对类芦生长无显著抑制作用。pH为4.5的条件比pH为6.15的条件更有利于类芦的生长。除pH为2.5的极强酸性环境会显著抑制类芦对氮、磷和钾的吸收外,其他试验条件对类芦吸收氮、磷和钾的影响较小或没有影响,说明类芦在酸铝胁迫下对氮、磷和钾有高效利用的能力。总之,类芦对酸铝胁迫有较强的耐受能力,在酸性土壤和酸性矿区植被恢复中具有较大的应用潜力。

类芦对重建边坡防护植被的贡献

在深圳市使用类芦进行生态护坡的山体坡面上，分别选取生长时间为1～8年的区域采样调查，对类芦的应用状况及生长情况进行了比较，并对不同生长年限的类芦生物量进行了多重比较。结果表明，类芦在最初使用的前4年群落具有高度的稳定性，能起到控制侵蚀和稳定坡面的作用，并可改善生境，为其他物种的生长提供了有利条件。

有机肥对高速公路建设损毁土地土壤肥力的修复及类芦生长的响应

为研究短期内不同施肥处理对高速公路工程建设损毁土地的土壤肥力修复作用,以类芦为研究对象进行温室盆栽试验。结果表明:蚓粪和牛粪处理较化肥和对照处理土壤容重显著降低,土壤pH值、土壤孔隙度、田间持水量、有机质和全氮含量显著增大(P<0.001);施蚓粪和牛粪处理,类芦干质量、株高、分蘖数、根系总根长、根表面积、根体积和根均直径以及植株氮、磷、钾养分累积量都显著高于施化肥和对照处理(P<0.05);单施化肥抑制了类芦生长,类芦生长特征和植株氮、磷、钾养分累积量都较对照差;施牛粪和施经蚯蚓处理牛粪产生的蚓粪对土壤理化综合质量的影响差异不大,但蚓粪比牛粪能有效促进类芦植株分蘖和根系发育。短期内,施蚓粪和牛粪比施化肥能显著改善高速公路工程建设损毁土地的土壤物理性状,提升土壤理化综合质量并促进作物生长,施有机肥,特别是施蚓粪是快速修复高速公路工程建设损毁土地的土壤肥力的有效方式。

三种禾亚科植物在南方水蚀荒漠地区的适应性比较

研究类芦、斑茅、芭芒三种禾亚科植物在福建省长汀县河田镇朱溪河流域水蚀荒漠区生长情况,结果表明:类芦生长最好,全年均有一定的生长,进入冬季,其生长量还占全年生长量的25.3%.与斑茅和芭芒相比,类芦地上部分叶鲜重分别高20.97%和70.51%,且根系分布最深,深度可达180 cm以上,各层根系分布均匀,但物候期与其他两种植物相比无明显差异.因此,类芦在该区域有很好的适应性,可应用于该区域的水蚀荒漠化治理.

类芦对铅镉的吸收动力特性及亚细胞分布规律研究

以南方水土保持植物类芦为研究对象,采用营养液培养的方法,以Pb、Cd为目标污染物,设置不同的胁迫浓度和时间,胁迫后测定类芦体内重金属的含量和亚细胞分布。结果分析发现,类芦体内重金属含量与浓度和时间有显著的关系,可利用Freundlich方程和Michaelis-Menten方程进行拟合,R^2>0.95,相关性强。通过拟合发现,重金属主要分布在根部,类芦对Pb的吸收能力更强(最高含量达到4 687.87 mg·kg^(-1)),但是对Cd的吸收速率增长更为明显,即类芦在吸收Cd方面有一定的潜力。就亚细胞分布而言,两种重金属均主要分布在细胞壁和可溶组分中,不同浓度和时间处理下,两个组分中的重金属含量共占总量的60%以上。由此说明,类芦对Pb的吸收能力更强,同时,类芦通过改变重金属的亚细胞分布来降低重金属的毒害作用,维持自身的稳态。