石灰土——蕨类植物系统营养元素含量特征及其胁迫模拟研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chaizw
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对喀斯特区土壤—植物系统各营养元素含量特征的研究,在深入理解喀斯特区植物对水分、养分等重要生源要素的适应性调控机制,元素的生物地球化学循环,受损生态系统恢复及重建中的植物选种、育种等方面有着重要的理论和实践意义。本研究选取对石灰土环境适应能力不同的三类植物包括:五种专性钙生植物种(Exclusivecalciphyte)、二种酸性土专属植物(厌钙植物,Calcifuge)、三种广布种(Dispersedsociales),其中专性钙生植物种采自区内石灰土,酸性土专属植物种采自区内黄壤,对比分析了它们在不同土壤化学性质条件下的植株营养元素含量特征;同时,利用室内沙培实验模拟石灰土高钙、低磷、高碱度的特点,培育了一种专性钙生蕨类植物和一种厌钙蕨类植物,并重点分析了其光合作用、叶片叶绿素荧光等生理特征参数与胁迫条件的耦合关系,从而进一步探讨了石灰土钙、磷、碱度胁迫对这两种植物生理过程所产生的影响。通过研究,得出了以下几点认识:   (1)石灰土的N、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn全量(除K),以及有机P、有效P、速效K含量均高于酸性土。10研究植物种根际土的营养元素全量(K例外)均较高,有效态Fe、Mn、Zn的含量都很丰富,而有效态Cu处于中等水平,速效态K处于中等偏低水平,但有效态P偏低。根据最小因子定律,P、K可能会成为这这些植物生长的限制因子。通过对比根际土和非根际土中各营养元素的有效度以及根际对其的富集率显示,酸性土专属植物种对P素、K素的吸收能力较强,或对P素、K素的富集及活化能力有限。从而认为,石灰土控制酸性土专属植物种生长的化学条件主要是P素、K素,但还与酸性土专属植物对该两种元素的富集、活化、吸收能力有关。   (2)植物各营养元素含量从高到低的顺序依次为N>K>Ca>Mg>P>Fe>Mn>Zn,整体上属于K>Ca>Mg>P型,且具有高Ca、Fe、Mg和低P的特点。三类植物各部位的N、P、K、Mg的含量情况基本一致,均为叶>根,但N、P、K多富集于幼叶,Mg为成熟叶>幼叶;专性钙生植物种的Ca含量为根>叶,而酸性土专属植物种和广布种的叶Ca含量均大于根,该现象与专性钙生植物对石灰土高钙环境的适生方式有关。从植物各营养元素含量的相关性上看,以P、Ca与其它营养元素间的关系相对密切,石灰土—植物系统中的P、Ca营养可能对当地植物生长发育过程影响较大。研究中所选择的十种植物其成熟叶的N/P值都大于16,反映了这些植物的生长均受到P营养的限制。   (3)Ca2+、H2PO4-浓度胁迫均会导致柳叶蕨、薄叶双盖蕨的光合速率和蒸腾速率下降,但Ca2+浓度胁迫的影响较H2PO4-浓度胁迫大;高Ca2+浓度胁迫会导致2种蕨叶绿素荧光参数的显著变化,而H2PO4-浓度及pH胁迫的加剧则对荧光参数的影响不大。Ca2+浓度胁迫对薄叶双盖蕨各参数的影响大于对柳叶蕨的影响,而H2PO4-浓度对柳叶蕨的影响较对薄叶双盖蕨大,表明柳叶蕨对环境Ca2+浓度的耐受限度较高,而薄叶双盖蕨有较强的耐低P能力。初步认为:厌钙植物薄叶双盖蕨不能在石灰土上生存的原因是土壤Ca含量较高,而并非P素可利用性低。
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