6-BA对铝胁迫杉木幼苗抗氧化酶活性的研究

以杉木实生苗为材料,采用单因素试验方法,探究不同浓度6-BA对铝胁迫下杉木幼苗根、茎和叶中抗氧化酶活性的影响情况。结果表明:与CK相比,随着6-BA浓度的增加,杉木幼苗根、茎、叶中的丙二醛含量及抗氧化酶活性呈现出不同的变化规律。其中叶片中的丙二醛含量和过氧化物酶活性最高,其次是茎和根;过氧化氢酶活性在根中最强,其次是茎和叶;多酚氧化酶活性在叶片中最弱,其次是根和茎。因此,6-BA降低了不同组织中丙二醛的含量,提高了过氧化氢酶,多酚氧化酶和过氧化物酶的活性,表明6-BA可以在一定程度上减轻铝对杉木的毒害。

福建三明格氏栲和杉木叶片养分季节动态及再吸收特征

【目的】理解格氏栲和杉木叶片养分季节动态及其再吸收机制。【方法】以福建三明格氏栲和杉木人工林为研究对象,通过测定叶片中N、P、K、Ca、Mg等5种大量养分元素含量,分析叶片养分含量及其再吸收率的季节动态。【结果】①格氏栲和杉木成熟叶片中养分元素季节动态基本一致,N、Mg含量呈现出先降低后升高的趋势,在生长旺季最低,而P含量为旺季最高,Ca含量均为冬季最低,K含量没有表现出一致的规律,总体来看元素含量顺序为:N>K>Mg>Ca>P。②格氏栲和杉木叶片中N、P、K、Mg都有一定程度的回收,其中杉木叶片的养分回收率更高,不同养分元素再吸收率大小排序为:REK>REP>REN>REMg,不同季节间养分再吸收率差异不显著。③格氏栲和杉木衰老叶片养分含量与再吸收率均呈负相关,说明养分转移度越高,养分再吸收率越大。【结论】杉木更能适应相对贫瘠的环境,格氏栲和杉木叶片养分再吸收率无明显的季节动态。

繁殖方式对杉木幼苗根系不同序级生物量、形态性状和碳氮含量的影响

[目的]探究繁殖方式对杉木幼苗根系不同序级生物量分配和生长的影响,分析不同繁殖方式培育的杉木幼苗在相似生长环境下的根系生长策略,为杉木幼苗个体根系生长发育研究提供科学依据。[方法]以种子萌发、组织培养和无性扦插等繁殖方式培育1年的杉木幼苗为研究对象,比较杉木幼苗根系不同序级生物量、形态性状和组织碳氮含量的差异,分析根系生物量与不同序级测定指标之间的内在关系,探究杉木幼苗因繁殖方式不同影响根系生长策略的差异性。[结果]1)不同繁殖方式培育的杉木幼苗根冠比差异达显著水平(P<0.05),表现为扦插苗>实生苗>组培苗。从同一序级生物量分配情况看,扦插苗1级根生物量[每株(0.68±0.13)g]分别是实生苗的4.31倍和组培苗的1.09倍;组培苗2~4级根生物量显著大于实生苗和扦插苗,分别为每株(1.19±0.21)g、(1.63±0.19)g和(1.82±0.27)g,组培苗和扦插苗根系不同序级生物量积累量更大。2)实生苗通过4级根生长促进1~2级根延伸,其4级根生物量、1~2级根比表面积显著大于组培苗和扦插苗(P<0.05);组培苗和扦插苗1级根平均直径和比根长显著大于实生苗,表现出通过直径增大和长度增加方式增强资源吸收效率的策略。3)实生苗、组培苗和扦插苗根系不同序级组织C和N含量存在差异,组培苗和扦插苗1~2级根N含量显著高于实生苗(P<0.05),3~4级根N含量显著低于实生苗;组培苗1~4级根C含量显著低于实生苗和扦插苗;组培苗和扦插苗1级根C/N显著小于实生苗。4)实生苗根系生物量与1级根上的组织N含量、2~3级根上的形态性状、4级根上的形态性状和组织C含量均具有显著关系(P<0.05);对于组培苗、扦插苗而言,根系生物量与1~2级根上的形态性状、3~4级根上的形态性状和组织C含量具有显著关系,体现出根系不同序级在形态构建与资源获取效率间存在的生态权衡关系。[结论]不同繁殖方式培育的杉木幼苗根系发育水平和生长策略存在明显差异,实生苗根系表现出探索寻觅土壤空间资源的生长策略;与之相比,组培苗和扦插苗根系形态构建特征和生长策略更具相似性,表现出增强对已占据空间资源吸收利用效率的生长策略。

不同杉木无性系叶片解剖结构对大气增温的响应

以10个不同杉木无性系幼林叶片为研究对象,在对研究地气候因子进行分析基础上,采用微波石蜡快速切片法制作叶片解剖结构,通过观测比较叶片8项解剖结构指标的差异规律,研究不同杉木无性系叶片解剖结构在大气增温背景下的响应特征。结果表明:(1)研究地2020年度夏季气温呈先上升后下降的趋势,降水量变化与之相反,呈现出明显的高温干旱现象。(2)不同杉木无性系叶片解剖结构相似,叶肉组织分化为栅栏组织和海绵组织,为典型异面叶;解剖结构指标除下表皮厚度外,其余指标在无性系间呈现出不同程度的改变,表现出对大气增温响应的形态可塑性差异。(3)相关性分析结果表明,叶片解剖结构指标之间存在一定自相关关系;气候因子中,月平均气温与栅栏组织呈极显著正相关关系(P<0.01),月均降水量与栅栏组织、海绵组织、栅海比均呈极显著正相关关系(P<0.01)。(4)根据主成分分析结果,筛选出海绵组织、栅栏组织、叶片厚度、表皮组织和角质层为表征杉木叶片解剖结构的典型指标,反映出在大气增温背景下杉木叶片解剖结构变化特征以抵抗强烈光照和减少水分散发的特性。(5)不同杉木无性系叶片可塑性指数均值排序结果为W2>P11>S4>P32>P41>P17>P18>S22>S23>洋061,表明不同杉木无性系对大气增温的生态适应性与之相对应。综上可见,不同杉木无性系对环境的适应能力存在差异,叶片具有较强的形态可塑性变化,当气温改变时,杉木可通过叶片解剖结构调整以应对不断增加的大气温度带来的高温干旱复合逆境胁迫,未来应充分重视气候变化对杉木人工林生长发育的影响。

磷胁迫下外源乙烯对杉木幼苗生长及磷素利用的影响

【目的】验证磷胁迫下添加外源乙烯对杉木幼苗根系生长的促进作用,提高磷素利用率以适应逆境。【方法】选取福建漳平五一国有林场种子园的同一个半同胞家系杉木幼苗作为试验材料,设置不供磷(P_(0):0 mmol·L^(-1)KH_(2)PO_(4))和正常供磷(P1:1 mmol·L^(-1)KH_(2)PO_(4))2个磷水平,在不同供磷水平下设计3个试剂处理(E+:添加200 mg·L^(-1)乙烯利;E-:添加5μmol·L^(-1)乙烯合成抑制剂CoCl_(2);CK:清水),处理30天后用顶空法收集并测定根系组织内乙烯含量,测定杉木幼苗苗高、地径、根系形态、磷素含量与根系皮层细胞溶解率等指标。【结果】1)磷胁迫和外源乙烯均会促进杉木幼苗根系内源乙烯的增加,且在不同供磷水平下E+处理的根系乙烯含量高于其他处理,随着内源乙烯含量的增加,杉木幼苗根系觅磷能力增强,地上部与根系磷素含量均明显增加,磷素利用率提高;2)磷胁迫下,E+处理的苗高增量均明显低于添加乙烯抑制剂处理(E-)和不添加处理(CK),而地径增量则反之;3)E+处理有利于杉木幼苗根长、根平均直径、根体积增量的增长,各指标与根系吸收土壤中有效磷呈正相关关系,促进了杉木幼苗根系对土壤中磷的吸收;4)磷胁迫下,E+处理增加了根系皮层细胞溶解率,且3个处理间达极显著水平,正常供磷环境下差异不显著。【结论】磷胁迫下添加外源乙烯处理的杉木根系乙烯含量与根系形态生长具显著相关关系,杉木地径、根长、根平均直径和根体积明显增加,杉木苗木的磷含量与根系乙烯含量增加,根系皮层细胞溶解率提高。

氮、镁交互作用对杉木幼苗生长和生理特性的影响

【目的】探究氮、镁交互作用对杉木幼苗生长和生理特性的影响,确定适合杉木幼苗生长的氮、镁用量。【方法】以1年生杉木品种'青杉’幼苗为材料,采用盆栽法,设置氮三因素[0(N_(0))、1.2(N_(1))、2.4(N_(2))g·株^(-1)]、镁三水平[0(M_(0))、0.64(M_(1))、1.28(M_(2))g·株-1]共9个处理,分别于施肥后的30、60、90、120、150、180 d测定各处理杉木幼苗的苗高、地径、叶绿素含量、可溶性蛋白含量、丙二醛(MDA)浓度、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性和过氧化氢酶(CAT)活性等指标。【结果】(1)整个试验期间,杉木幼苗的苗高、地径增长量随着氮、镁用量的增加呈先上升后下降的趋势,N_(1)M_(1)处理的苗高、地径增长量显著大于N_(0)M_(0)处理(P<0.05)。(2)整个试验期间,随着氮、镁用量的增加,叶绿素含量整体呈先下降后上升的趋势,可溶性蛋白含量整体呈先上升后逐渐趋于稳定的趋势,MDA浓度、SOD活性整体呈先上升后下降的趋势,POD活性、CAT活性整体呈先下降后上升的趋势。(3)整个试验期间,N_(1)M_(1)处理的叶绿素含量显著大于N_(0)M_(0)处理(P<0.05);N_(1)M_(1)处理的MDA浓度在多数情况下最低;N_(1)M_(1)处理的POD活性显著大于N_(0)M_(0)处理(P<0.05),且大于N_(2)M_(1)、N_(1)M_(2)、N_(2)M_(2)处理;处理60~150 d时,SOD活性整体变化较平稳,N_(1)M_(1)处理的CAT活性大于N_(0)M_(0)处理。【结论】氮、镁交互作用处理N_(1)M_(1)可降低细胞膜的损害程度,提高细胞渗透调节能力,增强细胞抗氧化酶活性,促进杉木幼苗生长发育。

遮阴条件下杉木幼苗生长和C、N、P化学计量特征的变化

【目的】比较不同强度遮阴条件下杉木(Cunninghamia lanceolata)幼苗生长、生物量积累与分配,以及不同器官碳(C)、氮(N)、磷(P)积累、分配及化学计量特征的差异,探讨杉木幼苗在不同遮阴条件下的C、N、P元素积累及分配的响应策略,揭示遮阴处理对杉木幼苗C、N、P元素变化规律的影响,为杉木苗木繁育、林分光照环境调控管理等提供参考。【方法】选取当年生杉木幼苗为研究对象,通过人工遮阴方式设置5个遮阴梯度,即0%(对照,不遮阴)、遮阴强度40%(透光率60%)、60%(透光率40%)、85%(透光率15%)和95%(透光率5%),持续观测1 a。试验结束后测定幼苗株高与地径增量、各器官生物量、根冠比、各器官C、N、P含量、积累量,并分析C、N、P化学计量特征(以C/N、C/P,N/P表示元素质量比)等指标。【结果】①随遮阴强度的增大,杉木幼苗株高增量总体呈现上升趋势,而地径增量则显著降低(P<0.05)。根、茎、叶及总生物量、根生物量占比和根冠比降低,茎、叶生物量比增大;②根、茎、叶中及总的C、N、P积累量随遮阴强度的增大而降低。随着遮阴强度的增大,杉木地上部分(茎和叶)C和N分配比例增加,而地下部分(根)C和N分配比例则降低。③杉木幼苗C/N和C/P变化趋势相同,随着遮阴强度的增大先增加后减少。杉木幼苗各器官N/P低于14,表明杉木幼苗在不同遮阴下的生长受到N限制。【结论】杉木幼苗生长和生理特性对不同遮阴强度响应有差异,主要表现在随着遮阴强度的增加,株高生长加快,地径粗生长减缓,生物量分配倾向于地上部分,幼苗由“矮粗”逐渐转变为“细高”。但是过度遮阴不利于杉木幼苗的生长,导致幼苗生物量积累减少,C、N、P积累量降低。

间伐对杉木人工林土壤微生物生物量碳氮的短期影响

【目的】探究大径材培育目标下间伐对杉木人工林土壤微生物生物量碳氮的短期影响,为缓解杉木人工林地力衰退问题和大径材定向培育提供指导。【方法】以16年生杉木人工林为对象,采用完全随机区组设计,设置3种间伐强度,分别为强度间伐(32%,编号HIT)、弱度间伐(23%,编号LIT)、对照组(0%,编号CK),研究不同间伐条件下杉木人工林的土壤微生物生物量碳(SMBC)、生物量氮(SMBN)含量的变化及其化学计量特征[土壤微生物生物量碳、氮含量比,土壤微生物生物量碳、氮与土壤全碳(TC)、全氮(TN)含量比,即SMBC/SMBN、SMBC/TC、SMBN/TN]之间的差异。【结果】在不同间伐强度下,杉木人工林不同土层SMBC、SMBN含量及SMBN/TN的值从大到小依次为HIT、LIT、CK;SMBC/TC的值除在≥10~20 cm土层以强度间伐(HIT)最高之外,其他土层均以弱度间伐(LIT)最高;SMBC/SMBN的值除在≥20~40cm土层,以CK最高外,其他土层均以LIT处理最高;从土壤的垂直分布特征来看,杉木人工林SMBC、SMBN含量从大到小依次为0~10、≥10~20、≥20~40cm,即呈现出SMBC、SMBN含量随土层加深而降低的趋势。【结论】强度间伐对SMBC、SMBN含量影响明显,可能有利于提高土壤肥力;加强对土壤地力的维护,从而改善杉木大径材的培养。

间伐对杉木人工林生态系统碳储量的短期影响

【目的】研究不同间伐强度下杉木人工林生态系统碳储量及其分配格局,进一步优化林分经营管理措施,准确评估间伐对杉木人工林生物量和碳储量的短期影响,为提高人工林的碳汇能力提供依据。【方法】以福建省三明市官庄国有林场11年生杉木人工林为研究对象,选择坡度、坡位、土壤条件相对一致的林分,按照完全随机区组试验设计,设置弱度间伐(31%,伐后林分2 250株/hm^(2),LIT)、中度间伐(45%,伐后林分1 800株/hm^(2),MIT)、强度间伐(63%,伐后林分1 200株/hm^(2),HIT)等3种间伐强度;共设置9块20 m×20 m样地,采集深度为1 m剖面内不同土层的土壤;并在样地内每木检尺,利用生物量回归方程对乔木层生物量进行估算,同时实测林下植被和凋落物生物量;通过元素分析仪测定植被和土壤碳含量,并根据碳含量估算碳储量。【结果】间伐后3年,杉木人工林乔木层碳储量随着间伐强度的增加而减小,LIT、MIT、HIT处理样地乔木层碳储量依次为66.16、58.78、49. 71 t/hm^(2);杉木人工林灌木层和草本层的碳储量随着间伐强度的增加而显著增加,分别占生态系统碳储量的0.03%~0.19%和0.01%~0.67%;凋落物层碳储量占生态系统碳储量的2.87%~4.32%,间伐对凋落物层碳储量无显著影响;土壤有机碳储量在不同间伐处理间差异显著(P<0.05),杉木人工林土壤层碳储量随着间伐强度的增加而降低,HIT处理土壤层碳储量较LIT和MIT处理降低了32.07%和1.03%。间伐后3年,杉木人工林生态系统碳储量随着间伐强度增加而显著降低(P<0.05),LIT、MIT和HIT处理样地总碳储量依次为173.85、161.12、121.73 t/hm^(2)。乔木层和土壤层碳储量之和占比超过90.00%,表明乔木层和土壤层是巨大的碳库,且间伐短期降低生态系统总碳储量。【结论】间伐后短期内杉木人工林乔木层、凋落物层和土壤层碳储量随着间伐强度的增加而下降,而灌木层和草本层的碳储量则随着间伐强度的增加而增加,表明间伐3年后试验林地还处于恢复期,杉木人工林间伐短期内会降低生态系统总碳储量。研究结果可部分解释间伐后短期内杉木人工林生态系统各组分碳储量的分布格局,并为研究区的人工林碳汇增加和可持续经营提供科学依据。