外源酚酸对欧美杨‘I-107’水培幼苗硝态氮吸收利用的影响

连作杨树人工林地力衰退可能与土壤中累积的酚酸存在密切的关系。土壤氮素供应是决定杨树生长发育的重要因素, 而硝态氮是土壤无机氮化合物的主要形式之一。研究酚酸作用下杨树对硝态氮的吸收利用对于揭示酚酸化感机理、明确林地改良的途径和方法具有重要意义。以欧美杨‘I-107’ (Populus × euramericana ‘Neva’)水培苗为试验材料, 采用改良Hoagland营养液培养, 以二代杨树连作人工林土壤酚酸的实际含量为参照浓度(X), 设置5个酚酸浓度水平(0, 0.5X, 1.0X, 1.5X, 2.0X), 分析不同浓度酚酸混合物对杨树硝态氮吸收利用的影响。分别在酚酸处理后第1、5、10、20、30和40天测定分析与硝态氮吸收利用密切相关的生理特性。试验结果表明: 酚酸处理导致根系伤害度明显提高, 根系活力受到酚酸物质的明显抑制, 处理后第40天各处理间表现出显著差异(p < 0.05); 48 h动态测定发现酚酸物质对硝态氮的吸收存在显著的抑制作用(p < 0.05); 处理后第40天, 低浓度酚酸(0.5X, 1.0X)导致硝态氮在植株体内发生积累, 而高浓度酚酸(1.5X, 2.0X)导致植株硝态氮含量下降; 酚酸物质明显抑制植株硝酸还原酶活性, 处理后第40天各处理间表现出显著差异(p < 0.05), 酚酸物质处理后期则引起亚硝态氮含量的升高。酚酸浓度与处理时间对杨树水培苗硝态氮的生理效应关系可以用多元线性模型描述。     

杨树细根碳、氮含量的季节动态及代际差异

研究杨树人工林1～5级根序细根内碳、氮及非结构性碳水化合物含量的季节动态,对比了杨树细根碳氮分配格局的代际差异,以期建立细根生长和功能变化与连作人工林生产力衰退的联系.结果表明： 杨树细根非结构性碳水化合物(NSC)随根序显著增加,而氮含量显著减少.细根中全C和NSC含量与全N存在显著相关性.细根碳氮含量的变化在根序间的解释量占98.2%,而在代际间仅为1.7%.杨树不同根序细根均在生长季具有较高的碳含量和较低的氮含量,且碳、氮及NSC含量在代际间随季节差异显著,但C∶N差异不显著,根序与季节对细根碳氮含量存在显著交互效应.杨树低级细根C∶N约为20∶1,高级根则大于30∶1.细根C∶N在生长季(7和9月)显著低于其他季节,NSC含量在11月最高.连作人工林杨树细根的碳氮分配格局与细根根序具有较强的耦合性,NSC和C∶N在指示细根周转和调控细根季节性生长中具有重要生态学意义.     

酚酸对杨树人工林土壤养分有效性及酶活性的影响

采用离子交换树脂膜作为根系模拟器,研究杨树人工林土壤在酚酸环境中养分有效性及酶活性的变化.结果表明:酚酸能显著影响杨树人工林土壤养分有效性和土壤酶活性,且二者受酚酸的影响具有显著的浓度效应和时间效应.随酚酸浓度增大,土壤中NH4+-N、NO3--N的提取量均显著下降.在高浓度酚酸环境中,PO43-、Mn2+的有效性显著提高,而K+、Fe3+的有效性被显著抑制;脲酶和碱性磷酸酶活性显著降低,而过氧化氢酶和多酚氧化酶活性则呈显著升高的趋势.随培养时间的延长,土壤中NH4+-N、PO43-、Mn2+的有效性逐渐增加,而NO3--N、K+、Fe3+、Zn2+的有效性显著降低.相关分析表明,脲酶、多酚氧化酶、碱性磷酸酶活性与NO3--N、K+、Fe3+、Mn2+等的有效性相关性较高.     

杨树人工林品种更替连作与非更替连作根际效应的比较

采用空间位移法对杨树人工林更替连作和非更替连作两种经营模式下土壤养分、土壤酶活性和土壤微生物的根际效应进行了比较研究,以期探明不同连作经营模式对杨树人工林土壤生态环境的影响,探讨品种更替对杨树人工林地力维持的生态效果。研究结果表明,更替连作和非更替连作均导致杨树人工林土壤发生不同程度的衰退,非更替连作导致的林地土壤衰退现象更为严重。杨树根际和非根际土壤养分在非更替连作中下降最为显著,土壤有机质的根际效应显著大于更替连作,而土壤速效N、P、K的根际效应在更替连作中显著增大。非更替连作导致根际和非根际土壤中过氧化氢酶、脲酶和碱性磷酸酶活性发生较大幅度的下降,而多酚氧化酶和过氧化物酶活性较大幅度的上升;更替连作也导致土壤酶活性有类似的变化趋势,但下降(上升)幅度远小于非更替连作,土壤酶活性的根际效应总体呈现非更替连作变化幅度强于品种更替连作的趋势。两种连作模式下土壤中可培养土壤微生物的数量变化大致呈现一致趋势,连作将导致根际和非根际土壤微生物数量整体下降,其中土壤细菌比例有所降低,真菌比例上升,土壤呈现从细菌型向真菌型转化的特点,非更替连作对土壤微生物的根际效应明显大于更替连作。更替连作和非更替连作根际效应的差异可能由不同杨树品种根系分泌物的差异所导致。