沿海沙地5竹种生态系统特性与抗性研究

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本文对沿海沙地青皮竹(Bambusa.textilis)、大叶龙竹(Dendrocalamus giganteus)、黄金间碧玉(Bambusa vulgarix cv.Vittata)、凤尾竹(Bambusa multiplex cv.Fernleaf)、观音竹(Bambusa multiplexvar.riviereorum)五种竹林生态系统的生态系统特性的进行了研究,研究内容包括竹林生态系统的生物量结构、水文动态、养分特征及养分循环等内容。同时,本文还研究了青皮竹、凤尾竹、观音竹3个竹种的抗盐、抗旱机理问题。这些研究结果为在沿海沙地引种竹子提供了科学的理论依据,主要结论如下:(1)引种的竹子体内含水率较高,5种竹子各器官含水率均随竹龄的增大而减小,这可能是因为新竹还处于不稳定状况,新竹木质化程度直接影响新老竹子各器官的含水率。地上部分各器官平均含水率竹秆、竹枝较大,竹叶最小:地下部分各器官含水率则是竹蔸>竹根。(2)1年生竹子单株总生物量均随竹高的升高而呈现逐渐下降的变化趋势,而2年竹子单株总生物量除凤尾竹外均随竹高的升高而呈现出先增加而后又逐渐下降的变化趋势。各竹子不同器官生物量随年龄的增大有较大幅度的提高。各林分不同器官生物量分配,地上部分均为竹秆>竹枝>竹叶,地下部分为竹蔸>竹根。林分群落现存生物量以青皮竹为最大,总计为44.94 t·hm-2,黄金间碧玉最小,只有11.65t·hm-2。从生态系统中各林分群落现存生物量分布看,乔木层生物量最大,占总生物量的70%以上,其次为凋落物,最小为林下植被。(3)沿海沙地的竹林在水文效应上同样起到蓄水、林冠对降雨的截持和对径流的调节等作用。降雨量是影响林冠截留量、竹秆茎流量、穿透水量的主导因素。在一定的降雨量范围内,林冠截留量、竹秆茎流量、穿透水量均随着降雨量的增大而增加。凤尾竹的全年截留量为最大,占总降水的31.3%,而黄金间碧玉最小,占26.1%。黄金间碧玉的竹秆茎流量和穿透水总量均为最大,分别达到35.4 mm和688.8 mm。(4)不同林分的持水量相差较大。青皮竹乔木层和枯枝落叶层的持水量最大,分别达到36.17 t·hm-2和14.84 t·hm-2。大叶龙竹林下植被持水量最大,达到8.35 t·hm-2,黄金间碧玉为最小,仅为1.67 t·hm-2。(5)植物器官营养元素的浓度主要受植物的遗传特性和环境因素的影响。从各竹种不同器官各种元素浓度看,N元素浓度最大,K浓度则相对较高,Ca和Mg浓度相近,Mg浓度略大于Ca的浓度,P浓度最小。在地上各器官中,各种养分浓度竹叶>竹枝>竹秆,地下部分根的各种养分浓度均比蔸的要高。(6)竹子单株养分含量分配规律与生物量的分配规律不同,单株养分含量的垂直分布规律呈现出生物量与养分浓度垂直分布规律相叠加的规律。各竹秆的各养分含量均随高度的上升而呈现逐渐下降的变化趋势,而竹枝和叶则呈现出小—大—小的变化规律。N元素含量在不同年龄的各竹种中最大,而P元素含量最小。地下部分各器官中N、Ca元素含量大小为根>蔸,而P、K和Mg含量则是蔸>根。(7)不同的林分,养分现存量的分配格局不同,从林分养分现存量看,以乔木层为主。各林分乔木层养分现存量中,以凤尾竹最大,达到459.29 kg·hm-2。从乔木层不同元素现存量看,各竹种中的N现存量最大。各林分草本层养分现存量中,以观音竹的为最大,而黄金间碧玉最小。枯落物层的养分现存量以凤尾竹最大,黄金间碧玉仍为最小。(8)沿海沙地的竹子凋落物量主要受竹子生理活动的季节变化和当地气候环境的影响,一年中有着明显的季节变化,全年呈现出两个峰值期。凋落物量中以大叶龙和观音竹的为最多。从凋落物养分含量月动态看,各元素平均月含量仍以N含量为最大。凋落物的养分归还量月变化呈现出凋落物量及其元素含量月动态相叠加的规律,各竹种凋落物养分归还量最大的为大叶龙竹,黄金间碧玉的养分归还总量最小。(9)竹子凋落物不同组分分解失重规律存在着一定的差异性。竹叶分解速率最大,竹枝和笋箨分解速率较小。竹叶的分解失重表现出先快后慢的规律,而竹枝和笋箨的分解失重则呈现出快—慢—快的变化规律。(10)由于营养元素在凋落物中以不同形态存在,在凋落物的不同分解阶段,元素的释放和迁移是复杂多样的。不同竹种的凋落物在分解过程中,同种元素含量变化规律基本一致。N和P含量在整个分解过程中均呈现出前期逐渐上升,而后迅速下降,后期又稳中有升的变化规律。Ca含量在整个分解过程的前期有所积累,而后呈下降的变化趋势。而K和Mg在整个凋落物分解过程中,含量不断下降,到了后期含量又略有上升,上升幅度不大。(11)在盐分、水分胁迫下,各竹种的质膜透性随着胁迫强度的增强和胁迫时间的延长而增加,胁迫强度越大,细胞膜受破坏越强,质膜透性也就越大,反之,越小。经方差分析可知,盐分胁迫强度和盐分胁迫时间对各竹种质膜透性的影响存在极显著差异。(12)随着盐分胁迫时间的延长和盐分胁迫强度的增强,叶绿素含量由变化不明显转为呈现一定规律下降,chl.a下降的幅度小于Chl.b。在水分胁迫下,强度胁迫下竹子的叶绿体受到破坏,叶绿素含量下降明显,中度胁迫下竹子的叶绿体也受到破坏,但程度较强度胁迫低,叶绿素含量的变化没那么明显。(13)盐分胁迫浓度越大,胁迫时间越长,失水量也就越多,保水力越差。青皮竹的叶保水力最大,凤尾竹次之,观音竹最小。在水分胁迫下,各竹种的叶保水力变化与盐分胁迫相似,强度胁迫条件下叶失水率大,中度胁迫较正常供水的叶失水率大,但没强度胁迫的明显。(14)在水分、盐分胁迫下,叶片相对含水量随着胁迫强度的增大、胁迫时间的延长而下降,水分饱和亏缺则与叶片相对含水量相反。(15)竹子的N、P、K含量的变化与水分、盐分胁迫时间长短、胁迫强度大小密切相关。随着盐分胁迫强度的增大、胁迫时间的延长,N、P含量呈逐渐下降的变化趋势,而K含量呈逐渐增加的变化趋势,且盐分胁迫浓度越大,K含量值越大,盐分胁迫时间越长,K含量也越大。在水分胁迫的条件下,各竹种在强度胁迫下的N、P、K含量的变化较中度胁迫明显,正常供水的N、P、K含量变化不明显。
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