施加不同量外源氮和互为伴生种下碱蓬和盐地碱蓬生物量变化的野外模拟实验

2017年5月2日～6月27日,在黄河三角洲滨海湿地生态试验站中,采用野外模拟实验方法,布设了108根PVC管,在盐地碱蓬(Suaeda salsa)和碱蓬(Suaeda glauca)互为伴生种条件下,移栽两种植物,在每根管中,优势种的种植密度分别为4株和2株,伴生种的种植密度为1株;在无伴生种条件下,优势种的种植密度为1株。考虑黄河三角洲地区氮沉降情况,以尿素作为外源氮,设置了0 g/m~2氮、15 g/m~2氮和30 g/m~2氮3种外源氮输入量,开展了碱蓬和盐地碱蓬的生物量变化研究。研究结果表明,在有伴生种条件下,当每根PVC管中优势种的种植密度为4株和2株时,随着氮输入量提高,碱蓬和盐地碱蓬平均单株生物量都显著增高;在无伴生种的条件下,当外源氮输入量为15 g/m~2氮和30 g/m~2氮时,碱蓬生物量[(58.050±2.560) g/株和(58.740±3.170) g/株]显著高于无外源氮输入[(20.850±0.640) g/株],盐地碱蓬生物量[(82.640±1.330) g/株和(111.960±6.400) g/株]显著高于无外源氮输入[(37.500±1.750) g/株]。外源氮输入量提高促进了盐地碱蓬和碱蓬生物量的积累,盐地碱蓬生物量增加幅度更大,对盐地碱蓬生长的促进作用更强。     

盐胁迫下盐地碱蓬根系分泌物中化合物的种类和含量研究

在植物的抗逆机理、耐盐基因开发和改善土壤微环境等方面,研究根系分泌物具有重要意义。为了更深入地了解盐地碱蓬(Suaeda salsa)根系分泌物与土壤含盐量的关系,于2020年7月25日,在黄河三角洲土壤含盐量存在显著差异的3处盐沼的盐地碱蓬群落区中,采集生长状态一致的盐地碱蓬全株样品,利用Agilent 7890A/5975C气相色谱质谱联用仪,鉴定盐地碱蓬根系分泌物中化合物的种类和测定其含量。研究结果表明,在土壤含盐量分别为1.5 g/kg、3.5 g/kg和7.0 g/kg条件下,盐地碱蓬根系分泌物中的化合物种类分别为45种、84种和45种,包括酯类、胺类、酮类、苯类、吲哚类、烷烃类、噻唑类、酚类、酸酐类、醛类、酸类、烯类、腈类、醇类、醚类、醌类、吡喃类、盐类和抗氧化剂化合物,而且都以烷烃类化合物的种类居多;随着土壤含盐量的增大,盐地碱蓬根系分泌物中的烷烃类化合物的含量逐渐增大,土壤含盐量为7.0 g/kg条件下的烷烃类化合物含量(54.040%)为盐地碱蓬根系分泌物中各类化合物含量的最大值,酸类和烯类等化合物的含量在不断减小,酯类、酮类、苯类、酚类和噻唑类化合物的含量都在土壤含...     

滴灌条件下盐地碱蓬(Suaeda salsa)种植年限对盐碱地土壤盐分离子分布的影响

采用时空转化的方法研究了滴灌条件下不同盐地碱蓬种植年限(0 a、1 a、2 a和3 a)对重度盐碱地土壤盐分及盐离子在0～120 cm土壤剖面的分布特征的影响,为盐地碱蓬在盐碱地中的改良利用提供理论依据。试验结果表明:滴灌种植盐地碱蓬后土壤盐分在剖面的分布发生明显变化,根区(0～40 cm)土壤含盐量随种植年限增加而下降,根底(40～120 cm)土壤则先增加后下降;Na⁺和Cl^-因容易被水淋洗和植物选择性吸收多,根区土壤中Na⁺和Cl^-含量随种植年限增加有显著降低,Ca²⁺和SO₄^2-不易随水移动,淋洗程度低,HCO^-₃和Mg²⁺第2 a和第3 a的淋洗效果明显好于第1 a;经过3 a种植后土壤中毒害离子Na⁺与Cl^-和在表层盐分组成中的比例下降,Ca²⁺比例上升,钠吸附比(SAR)值显著降低。     

黄河口滨岸潮滩不同生境下翅碱蓬氮的累积与分配特征

2008年5～11月,采用定位研究方法对黄河口滨岸潮滩不同生境下翅碱蓬(Suaedasalsa)氮的累积与分配特征进行了研究。结果表明,中潮滩翅碱蓬(JP1)和低潮滩翅碱蓬(JP2)不同器官生物量均具有明显季节变化特征,总体表现为JP1高于JP2,二者枯落物量均呈递增变化;JP1、JP2根、茎和枯落物的全氮(TN)含量在生长季均呈递减变化,符合指数衰减模型,而叶的总氮(TN)含量波动变化明显;二者不同器官及枯落物的氮累积量和累积速率(VN)季节变化明显,JP1地上部分的氮累积量和VN一般明显高于JP2,且二者地上部分氮累积量和VN均明显高于地下;JP1、JP2不同部分的氮分配比差异明显,其中叶的分配比最高,分别为(46.91±16.97)%和(55.21±9.79)%,说明叶是翅碱蓬重要的氮累积器官;二者氮的年吸收量和最大现存量分别为5.29g/m2、2.63g/m2和13.76g/m2、3.19g/m2;二者氮的吸收系数(0.0145和0.0065)均较低,而利用系数表现为JP2(0.8243)>JP1(0.3844),JP1在氮的吸收方面要强于JP2,而在利用方面却低于JP2。JP1和JP2生物量、TN含...     

科尔沁沙地不同类型沙地植被恢复过程中地上生物量与凋落物量变化北大核心CSCD

植物体生长、死亡及分解是沙地生态系统物质周转的重要环节。以科尔沁沙地流动沙丘、固定沙丘及草地为研究对象,通过对2009—2011年3个生长季各生境植被特征、地上生物量和凋落物的测定,分析了沙地恢复过程中地上生物量和凋落物量的变化趋势和季节动态。结果表明:(1)地表植被存在显著的生境差异,植被盖度、生物量和密度等均表现为草地>固定沙丘>流动沙丘。(2)3类生境地上生物量均存在显著的单峰曲线的季节差异性,其中草地最大生物量分别出现在7月(2009年)和8月(2010、2011年),最大生物量为163.71~247.64g·m^(-2);固定沙丘最大生物量均在2009、2010、2011年7月达到最高,分别为96.13、96.02、102.74g·m^(-2),流动沙丘最高地上生物量为17.48~20.10g·m^(-2),分别出现在7月(2009年和2010年)和9月(2011年)。(3)2009、2010、2011年3类生境中的年最大凋落物量分别为21.0、267.6、370.1g·m^(-2),其中草地和固定沙丘中凋落叶和凋落枝等非立枯有较大比重,流动沙丘凋落物主要为立枯;同时各生境凋落物具有与地上生物量相反的季节特征。     

模拟降雨变化对两种荒漠植物幼苗生长及生物量分配的影响北大核心CSCD

为了探讨西北干旱区两种典型荒漠植物1 a生幼苗生长和生物量分配对降雨格局变化的响应,在野外设置了双因素总降雨量和降雨间隔时间控制试验,测定了不同生长季节幼苗的生长及生物量分配情况。结果表明:(1)总降雨量增加30%对两种荒漠植物地下根系生长无显著影响(P>0.05),但促进了地上部分的生长,其中红砂株高、基径分别增加了25%、29%,白刺分别增加了10%、48%,在降雨间隔时间延长的情况下其效果更显著(P<0.05);总降雨量减少30%虽对两种荒漠植物株高和基径无显著影响(P>0.05),但促进了两种荒漠植物地下垂直根系的生长,红砂和白刺主根垂直深度平均分别增加了21%、40%,且降雨间隔延长其效果更显著(P<0.05)。(2)在总降雨量增加30%和降雨间隔时间延长的情况下,两种荒漠植物地上生物量和地下生物量达到最大值;而总降雨量减少30%,降雨间隔时间较短的情况下,两种荒漠植物倾向于将更多的生物量分配到地下,根冠比达到最大值,分别为0.64、0.78。(3)总降雨量增加降雨间隔时间延长的大降雨事件将有利于两种荒漠植物幼苗生长,然而这种促进效应依赖降雨间隔时间;降雨量适当减少虽抑制了两种荒漠植物幼苗地上生长,但增大了根冠比,改变生物量分配模式是其适应干旱胁迫的重要策略。     

黄河三角洲新生湿地不同生境下翅碱蓬锰和锌含量的季节变化

锰和锌元素是植物生长所必须的微量元素,对植物的光合作用和氮的代谢起到重要的影响;锌元素还与植物生长素——吲哚乙酸的合成息息相关,锰元素则能够调节植物体内氧化还原状况,是盐生植物适应环境不可缺少的元素。于2008年5～11月,在黄河三角洲新生湿地不同生境下,对翅碱蓬(Suaeda salsa)的锰和锌含量与累积的季节变化特征进行了研究。结果表明,中潮滩翅碱蓬和低潮滩翅碱蓬的锰和锌含量分布存在明显差异,中潮滩翅碱蓬不同器官的锌含量都大于低潮滩翅碱蓬,而低潮滩翅碱蓬除了根的锰含量小于中潮滩翅碱蓬外,其他器官的锰含量都大于中潮滩翅碱蓬;二者不同器官的锰和锌含量都具有明显季节变化,其变化模式虽存在一定差异,但整体上都表现为生长初期锰和锌含量较低,之后波动增加;二者枯落物的锰含量变化较为一致,但锌含量差异显著(p<0.05);尽管中潮滩翅碱蓬与低潮滩翅碱蓬不同部位的锰和锌含量间的相关性都未达到显著水平,但不同表现型植被间差异较大,原因可能与其生理生态结构以及对锰和锌元素吸收与利用程度的差异有关。中潮滩翅碱蓬、低潮滩翅碱蓬不同部位的锰和锌储量亦具有明显季节变化,且其变化模式大多符合Gauss曲线;在翅碱蓬生长阶段,根为中潮滩翅碱蓬锰和锌元素的主要储库,其含量分别为(26.23±5.43)%和(2.84±1.06)%;根也为低潮滩翅碱蓬锌元素的主要储库,其含量为(19.58±10.95)%;而茎为低潮滩翅碱蓬锰元素的主要储库,其含量为(42.09±4.08)%。二者枯落物中锰和锌储量,特别是锌储量,所占比例很高,这可能与翅碱蓬生长末期,其地上不同器官中残存的大量锰和锌元素,在其死亡前因移动性较差而无法大量转移有关。研究发现,中潮滩翅碱蓬、低潮滩翅碱蓬不同部位锰和锌含量和储量的变化及差异主要与其生态学特性、不同器官营养功能以及所处生境的水盐状况有关。     

不同环境背景下的艾比湖区域土壤水盐差异性特征研究北大核心CSCD

由于不同的环境背景下环境机制不同,所以导致了水盐(主要指水分、盐分)空间变异存在很大差异,在此背景下分析艾比湖地区含水量与含盐量空间变异,有助于更加合理的了解土壤含水量与含盐量一体化规律。以艾比湖为中心把艾比湖区域分为三个靶区:绿洲、荒漠、湖区,运用统计学方法,分析三个区域的土壤水分、盐分差异性特征。结果表明:绿洲、荒漠、湖区这三个区域表层土壤盐分积聚严重,其含盐量大小依次为:荒漠→绿洲→湖区,而含水量却相反;绿洲、荒漠和湖区土壤含盐量的变异系数均在85%~150%之间,属高强度变异,含水量变异系数均介于55%~75%之间,属中强度变异。说明荒漠区域盐分含量的水平分布不均匀,空间异质性较强;而水分含量的水平相对较为均匀,空间异质性较弱。绿洲、荒漠、湖区土壤层10~20 cm与20~40 cm土壤层含盐量的存在显著性相关性(p<0.01),即绿洲的相关系数0.913,荒漠的相关系数0.966,湖区的相关系数0.941,绿洲与湖区土壤表层与亚层含水量存在显著性相关性(p<0.01)相关系数分别为0.851和0.908。说明绿洲与湖区土壤层0~10 cm与10~20 cm土壤含水量存在水分转移现象,荒漠区域这种现象不明显,可能与沙漠炎热地表环境和土壤性质等因素有关。研究结果揭示了艾比湖地区不同环境背景下秋季的土壤含水量与含盐量分布特征,为艾比湖地区农作物灌溉管理及土壤盐渍化治理提供了科学依据。     

不同盐度下红海榄植株中离子、氮和磷含量实验研究北大核心CSCD

于2019年3月1日至11月30日,在不同盐度胁迫下,开展了为期9个月的红海榄(Rhizophora stylosa)幼苗培养实验。在实验中,配制了总氮质量浓度为160 mg/L、总磷质量浓度为40 mg/L和盐度分别为0、5‰、10‰、15‰、20‰、30‰、40‰、50‰的实验用水。实验结束时,采集红海榄植株的根、茎和叶样品,测定根、茎和叶样品中的钠离子、钾离子、钙离子、镁离子、氯离子、全氮和全磷含量,分析灌溉水盐度与根、茎和叶样品中各种离子、全氮和全磷含量的关系。研究结果表明,随着灌溉水盐度的增大,被灌溉了9个月的红海榄植株根、茎和叶中的钠离子和氯离子含量不断增大,根中的钠离子和氯离子的富集速度和含量都大于茎和叶;在盐胁迫下,红海榄植株根、茎和叶选择性吸收钠离子而抑制钾离子的吸收;随着灌溉水盐度的增大,红海榄植株茎和叶中的钙离子含量呈单峰型变化,当灌溉水盐度为15‰时,其钙离子含量都达到最大值,根中的钙离子含量则波动减小,茎和根中的镁离子含量逐渐小幅增大,叶中的镁离子含量则在大幅减小;当灌溉水盐度为15‰时,红海榄植株茎的全氮含量最大,叶的全磷含量最大,当灌溉水盐度为20‰时,叶的全氮含量最大;灌溉水的盐度越大,红海榄植株根、茎和叶中的钠离子和氯离子含量越大,钾离子含量越小;灌溉水的盐度与红海榄植株根中的5种离子含量和全氮、全磷含量都显著相关,根、茎和叶中的钙离子含量与镁离子含量不相关。     

土壤氮磷供应变化条件下盐地碱蓬叶片碳、氮和磷的化学计量特征

于2015年5~9月,在黄河三角洲滨海湿地生态试验站设置的野外控制实验,分析土壤氮磷供应比例、氮磷供应量及生长阶段下,优势植物盐地碱蓬(Suaeda salsa)叶片碳、氮和磷的化学计量特征。研究结果表明,随着土壤氮磷供应量增大,盐地碱蓬叶片氮、磷含量都显著增加,碳氮比和碳磷比显著减小;在土壤氮磷低供应量条件下,叶片氮磷比显著低于中、高供应量条件下;随着土壤氮磷供应比例增大,叶片全氮含量、碳氮比和氮磷比显著增大,全磷含量减小,叶片碳磷比在土壤氮磷供应比例最大时才显著增大。在9倍土壤氮磷供应比例和供应量条件下,盐地碱蓬生长阶段是影响其叶片碳、氮和磷化学计量特征的重要因子。