华西雨屏区不同林龄柳杉人工林的根系形态和碳氮磷化学计量特征

【目的】为揭示不同根序的根系形态及碳氮磷化学计量特征在林木不同生长阶段的差异。【方法】以华西雨屏区中龄林(13 a)、成熟林(33 a)和过熟林(53 a)的柳杉人工林为研究对象,对比分析不同林龄柳杉1~5级的根系形态和根功能模块的碳氮磷化学计量特征。【结果】(1)随林龄增加,柳杉1~5级细根直径、比根长和比表面积整体上分别呈先增后减,先减后增和逐渐降低的趋势,而根组织密度则无明显变化规律;随根序增加,同一林龄细根直径整体呈增加趋势,而比根长和比表面积均逐渐降低。(2)随林龄增加,柳杉细根碳含量整体呈先增后减的趋势,磷含量、碳氮比和碳磷比呈先减后增的规律,氮磷比无显著变化。并且,吸收根的氮含量整体高于运输根,运输根的碳含量、碳氮比和碳磷比均高于吸收根。(3)细根碳含量与磷含量呈显著负相关,与碳氮比、碳磷比呈显著正相关。氮含量与磷含量、氮磷比、比根长和比表面积显著正相关,与碳氮比、碳磷比、直径和组织密度显著负相关。【结论】柳杉人工林细根形态和化学计量特征在不同生长阶段和根序上均具有较强的可塑性。研究结果有助于深入认识林木资源吸收策略与养分平衡规律,可为人工林的可持续经营与管理提供理论依据。

川西高山峡谷区不同类型彩叶林枯落物和土壤生态化学计量特征

【目的】探讨川西高山峡谷区不同类型彩叶林生态系统的养分循环和系统稳定机制。【方法】采用野外调查与室内分析相结合的方法,研究了川西高山峡谷区不同类型彩叶林-针叶纯林(落叶松Larix gmelinii)、针阔混交林(糙皮桦Betula utilis-岷江冷杉Abies faxoniana和白桦Betula platyphylla-云杉Picea asperata-川滇长尾槭Acer caudatum var. prattii)、阔叶纯林(橿子栎Quercus baronii)和阔叶混交林(亮叶桦Betula luminifera-青麸杨Rhus potaninii和橿子栎-白刺花Sophora davidii-黄栌Cotinus coggygria)中地表枯落物和土壤C、N、P的生态化学计量特征。【结果】结果表明,相较于土壤,6种彩叶林中枯落物C和N含量均较高,而P含量较低。不同彩叶林中,枯落物的C、N含量在针叶林中最低,而P含量在阔叶混交林中最低。土壤C、N含量在亮叶桦-青麸杨林中最高,P含量在白桦-云杉-川滇长尾槭林中最高。不同彩叶林间枯落物C/N无显著差异,而土壤C/N在糙皮桦-岷江冷杉林中最高,与其他林型均存在显著差异。枯落物和土壤的C/P和N/P均在亮叶桦-青麸杨林最高。另外,森林枯落物与土壤C、N和P含量间以及C/P和N/P之间存在显著正相关关系。【结论】白桦-云杉-川滇长尾槭林和亮叶桦-青麸杨林具有更丰富的养分含量,为该区域森林的生态建设以及彩叶林的生态效益评价提供了一定的参考依据。

华西雨屏区不同林龄柳杉人工林表层土壤磷组分特征

磷是限制植物生产力的重要养分之一,但土壤磷组分随林木生长发育阶段的变化特征仍不清楚。本研究以四川盆地华西雨屏区洪雅林场7个林龄(6、12、23、27、32、46、52 a)柳杉人工林为对象,采集0~20 cm土壤样品,运用Hedley磷分级法测定土壤磷组分含量,探究不同林龄柳杉人工林土壤磷组分的差异。结果表明:柳杉人工林土壤全磷含量为231.93~370.27 mg·kg^(-1),在幼龄林(6 a)最低,中龄林(12 a)最高;土壤总无机磷和总有机磷含量随林龄增加呈先增后降和增加的趋势。总无机磷占全磷的比例随林龄增加呈下降趋势,而总有机磷则相反。活性无机磷组分、活性有机磷组分和中等活性有机磷组分含量随林龄增加而增加,可能与pH降低和有机碳增加有显著关联。中龄林(12 a)和成熟林(32 a)的中等活性无机磷组分含量显著高于其他林龄。稳定态磷组分含量随林龄增加呈先增加后降低趋势,土壤容重增加和土壤含水率降低是重要影响因素。多元线性回归模型与Pearson相关性分析表明,活性无机磷与林龄无显著相关,中等活性有机磷随林龄增加而升高能正向影响活性无机磷生成。本研究发现表层土壤磷组分会随着林龄增加发生变化,这有助于对相应林龄土壤磷素出现的问题提出解决措施,为柳杉人工林提质增效与土壤肥力维持提供理论依据。

杉木细根AMF侵染特征和锰、镉含量对短期氮添加的响应

【目的】深入认识氮沉降对杉木(Cunninghamia lanceolata)细根丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizalfungi,AMF)侵染特征和重金属富集效率的影响,可为杉木人工林的氮素管理提供科学依据。【方法】以11 a和18 a杉木人工林为对象,设置3个氮沉降梯度:CK、LN和HN,即0、5和10 g N/(m^(2)·a),通过施氮的方式模拟氮沉降,分析短期氮添加对AMF侵染特征和细根中锰、镉含量的影响。【结果】①氮添加对杉木AMF泡囊、菌丝和总侵染率以及土壤易提取球囊霉素含量影响显著(P<0.05),在生长季(8月),两种林龄以上指标均表现为LN条件下最高;在非生长季(11月),11 a林内,各侵染特征仍为LN条件下最高,18 a林内,总AMF侵染率随氮添加量的增加而降低;②锰和镉两种元素在细根中的富集模式不同,各级根系中锰的含量与易提取球囊霉素存在显著的负相关关系,而镉含量更容易受到AMF侵染特征的影响。【结论】杉木细根与AMF的共生关系对短期氮沉降敏感,短期氮沉降同时影响着细根中重金属元素的富集与分配。

杉木2代和2.5代种子园遗传多样性评估

【目的】掌握杉木2代和2.5代种子园的遗传背景信息,为杉木种子园的遗传管理和生产经营提供依据,同时为杉木3代种子园的营建提供遗传信息基础。【方法】以洪雅县国有林场国家杉木良种基地杉木2代及2.5代种子园为对象,通过SSR分子标记技术对其遗传多样性及遗传结构进行分析。【结果】(1)杉木2代种子园平均等位基因数(10.1)、有效等位基因(1.71)和Shannon’s信息指数(1.213)数值要高于大多数杉木和其他针叶树种的种子园或育种资源的数值,表观杂合度(0.440)和期望杂合度(0.478)则低于这些种子园或育种资源的指标值,但单个位点的遗传多样性指标与该位点在其他研究中的表现相比并无明显差异;(2)2.5代种子园相比2代种子园虽然等位基因数量存在一定程度的减少,但其他遗传多样性指标没有出现明显的减少;(3)2代种子园各来源间遗传多样性有一定差异,来源间的遗传分化不明显,基因流(N_(m))均大于1,基因交流频繁,变异来源主要存在于群体内(占99%)。110个无性系遗传聚类不明显,遗传背景较为一致。【结论】洪雅国有林场杉木2代种子园具有较丰富的遗传多样性,2.5代种子园的遗传多样性没有明显的减少,可以较好地保障未来生产的种子质量和遗传增益。由于种子园母树无性系遗传背景较为一致,因此营建3代种子园过程中,应补充一些其他地理种源或杉木古树资源的优良基因材料,以增加种子园的遗传分化,提高种子园的遗传增益。

氮添加对美洲黑杨镉吸收、富集与分配的影响

【目的】研究氮添加条件下美洲黑杨不同器官Cd富集和分配的变化,探讨氮沉降对美洲黑杨重金属富集、转移、分配的影响。【方法】以美洲黑杨(Populus deltoides)为对象,采用盆栽控制实验的方法,研究不同Cd污染处理(0、2.5和5 mg/kg)下,不同氮添加水平(0、5、10和15 g/(m^(2)·a))对美洲黑杨各器官中Cd含量、积累量及分配模式的影响。【结果】镉污染条件下,氮添加对美洲黑杨多数器官的镉富集具有促进作用,这种促进效应因污染程度的不同有一定的差异;氮添加会增加美洲黑杨镉的富集系数,并降低镉向地上部分的转移;不同Cd污染条件下,美洲黑杨根系中镉含量随根序的增加而降低,适度添加氮(如10 g/(m^(2)·a))能促进镉在低级根中的富集。【结论】在不同重金属污染条件下,适度的外源氮添加有利于促进美洲黑杨的生长,提高美洲黑杨的镉富集效率,有利于提高其对重金属污染土壤的修复能力。

水淹胁迫对35/66杨和NL-80351杨幼苗生理特性的影响

【目的】比较两个生长性状优良、分布范围广泛的杨树品种"35杨(Populus deltoides CL‘35/66’)"和"NL-80351杨(P. deltoides cv. NL-80351)"对水淹胁迫适应能力的差异并分析相关的生理机制。【方法】采用盆栽控制实验的方法,以35杨和NL-80351杨为材料,研究水淹处理对两个品种美洲黑杨幼苗生物量积累与分配、抗氧化酶活性、非结构性碳水化合物(NSC)分配和氮代谢酶活性等方面的影响。【结果】(1)水淹胁迫可以显著降低两个品种杨树的根系生物量,对NL-80351杨的影响更大。(2)水淹胁迫显著提高了35杨叶片过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性,对丙二醛(MDA)含量无显著影响;NL-80351杨的两种酶活性在水淹条件下均无显著变化,MDA含量显著增加。(3)水淹胁迫条件下,35杨叶片、茎的淀粉含量及茎的葡萄糖含量显著增加,NL-80351杨叶片淀粉和蔗糖含量增加,茎的葡萄糖、蔗糖和淀粉含量降低,两者不同根级的NSC没有表现出一致的规律。(4)水淹胁迫抑制了NL-80351杨叶片的硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合酶(GOGAT)的活性,提高了谷氨酸脱氢酶(GDH)的活性,引起铵态氮含量的增加,但对35杨氮代谢过程无显著影响。【结论】与NL-80351相比,35杨具有更强的维持根系生长的能力,表现出较强的抗氧化胁迫和维持碳分配平衡、氮同化的能力,对水淹胁迫有更强的生理适应性。