收藏本站
《北京林业大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

中国沙棘人工林衰退的水分生理生态机制

李甜江  
【摘要】:中国沙棘(Hippophae rhamnoides subsp, sinensis)是我国北方干旱、半干旱地区优良的多用途树种,克隆习性又赋予它“独木成林”和“永生的潜力”,在生态环境建设和林业产业发展中具有极其重要的作用。然而,其人工林近年来出现了大片衰退甚至死亡现象,原因在于连续干旱且随着林分的生长使土壤水分形成了负平衡所致。目前,关于衰退现象和病虫危害的报道较多,而衰退机制的研究极为零散。为此,本项目以不同立地类型样地及田间不同灌水强度形成土壤水分梯度,分析种群数量、种群结构、繁殖能力、生物量及其分配、光合速率以及活性氧自由基、丙二醛与土壤含水量(灌水强度)的关系,期望从生态、生理(生化)层次探讨干旱胁迫对种群衰退(衰老)的作用机制,丰富克隆植物及森林衰退的研究内容,并为其造林设计、森林经营及种群恢复提供依据。通过研究,得到了以下主要结果。 (1)在毛乌素沙地和黄土高原,干旱胁迫是导致中国沙棘人工林衰退的主导因子。在毛乌素沙地,地处下湿地天然林的寿命可达50a以上,且此时还能通过林窗更新、林缘扩散继续维持种群的稳定性;而地处迎风坡的人工林,在8a时年龄结构已经成为衰退型。虽说天然林的土壤水分、有机质及氮含量均显著高于人工林,但逐步回归只有土壤含水量被选入方程,且决定系数高达85%以上。田间试验结果进一步表明,中国沙棘生长和繁殖能力最大时的灌水量为900mm-1050mm,相当于试区降水量的3.0倍-3.5倍。在黄土高原,土壤含水量按照北坡、西坡、峁顶、东坡、南坡的顺序依次下降,种群稳定性及种群增长率也按此顺序降低。林龄8a时,北坡和西坡尚处于增长阶段,峁顶和东坡种群处于稳定阶段,而南坡种群已经成为衰退型。因此,在降水不足的情况下,种群的演替方向取决于林地土壤含水量。 (2)与天然林相比,中国沙棘人工林不仅土壤水分及养分含量、生产力、物种多样性低,而且种群繁殖能力下降、分株寿命缩短。其中,干旱胁迫造成繁殖和生长能力下降是种群衰退的根本原因,即种群因为不能自我更新而衰退。在不同立地条件下,由于土壤含水量差异导致繁殖和生长能力改变,从而影响种群的稳定性和分株寿命。在毛乌素沙地,下湿地天然林的繁殖能力、生长能力、分株寿命及种群稳定性均明显高于迎风坡人工林。且以人工林繁殖能力、生长能力及种群稳定性而言,丘间地高于迎风坡、洼地高于平地。田间试验结果进一步表明,当灌水强度为900mm~1050mm(相当于试区降水量的3.0倍~3.5倍)时种群的繁殖能力和生长能力达到最高值。在黄土高原,种群的繁殖能力、生长能力与土壤含水量呈正相关关系。因此在降水不足的情况下,如果造林地土壤含水量不能满足中国沙棘生长和繁殖的需要,干旱胁迫必将导致种群早衰。 (3)在不同的水分条件下,中国沙棘通过生物量投资与分配调节在生长(存活)与繁殖之间做出权衡,从而维持克隆的持久性与种群的稳定性。其中,种群生长和繁殖能力与种群及其构件的生物量投资、树干及克隆器官的生物量分配比例呈正相关关系,与枝条、垂直根生物量分配比例呈负相关关系;而种群及其构件生物量投资、树干及克隆器官生物量分配与灌水强度呈凸形抛物线关系,枝条及垂直根生物量分配与灌水强度呈凹形抛物线关系。因此,在水分适宜的情况下,中国沙棘加大对种群及其构件生物量的投资、加大对树干及克隆器官的生物量分配,种群生长和繁殖能力得到充分发挥;在干旱缺水的情况下,种群将更多的生物量分配于垂直根系的发育,以获取更多的土壤水分和养分资源促进现有植株的存活或生长,这样势必降低种群的生长和繁殖能力。 (4)灌水通过改变植物组织含水量影响光合生理特征及水分生理特征,光合生理特征及水分生理特征的改变影响种群生物量投资及分配格局,种群通过生物量投资及分配格局调节形成与水分资源供应水平相适应的行为特征,尤其是通过生长(存活)与繁殖之间的权衡维持克隆的持久性及种群的稳定性。在高水分条件下,组织含水量提高,光合速率上升、丙二醛及超氧自由基含量下降,种群对树干及克隆器官的生物量投资和分配加大,生长和繁殖能力得到充分展示。因此,种群以个体高大、分布密集为特征,有利于克隆持久性和种群稳定性的维持。在低水分条件下,叶片及根系含水量降低,光合速率下降、丙二醛及超氧自由基含量上升,种群对枝条及根系的生物量投资和分配加大、对树干及克隆的生物量投资和分配减小,生长和繁殖能力受到抑制。因此,种群以个体矮小、分布稀疏为特征,有利于提高分株的存活与生长概率,但克隆持久性和种群稳定性将受到影响。
【学位授予单位】:北京林业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S793.6

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 殷咸云;曾汉青;;沙棘林病虫鼠害种类及其防治方法[J];现代农业科技;2008年20期
2 王琳,冯建菊,蒋学玮;沙棘植物资源的综合利用[J];北方园艺;2002年06期
3 高志义,张玉胜;沙棘根系特性的观察与研究[J];北京林业大学学报;1989年04期
4 路常宽,宗世祥,骆有庆,许志春,赵怀玉;沙棘木蠹蛾成虫行为学特征及性诱效果研究[J];北京林业大学学报;2004年02期
5 宗世祥,贾峰勇,骆有庆,许志春,张连生,梁树军;沙棘木蠹蛾危害特性与种群数量的时空动态研究[J];北京林业大学学报;2005年01期
6 周章义;尹伟伦;梁华军;于京民;张庆;;沙棘抗沙棘木蠹蛾的立地条件及其机理[J];北京林业大学学报;2007年05期
7 孙长忠,黄宝龙,陈海滨,刘增文,温仲明;黄土高原人工植被与其水分环境相互作用关系研究[J];北京林业大学学报;1998年03期
8 于同泉,秦岭,陈静,王有年;水分胁迫对板栗幼苗抗氧化酶及丙二醛的影响[J];北京农学院学报;1996年01期
9 张学勇;杨允菲;邵奎龙;蔡秀芳;;辽东半岛不同生境结缕草无性系种群构件生物量结构[J];草业科学;2006年04期
10 邵麟惠;于应文;张德罡;;灌木抗旱机理研究[J];草业科学;2007年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 魏宇昆;黄土高原不同立地条件下人工沙棘林水分生理生态适应性研究[D];西北农林科技大学;2002年
2 侯丽丽;干旱胁迫下沙棘抗旱生理生化指标变化规律研究[D];内蒙古农业大学;2007年
3 明安刚;连栽桉树人工林群落结构复杂性和土壤养分变化的研究[D];广西大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 和智君,汪旭;阿托品对中国仓鼠V79细胞有丝分裂过程的影响[J];癌变.畸变.突变;1999年03期
2 徐忠东,彭景中;线粒体与细胞凋亡[J];安徽教育学院学报;2001年06期
3 刘鹏,刘庆忠,王勇,李新华;喜温作物的低温损伤及其抗冷性的研究进展[J];山东农业科学;2004年02期
4 黄霄;杨秀梅;刘训言;孟庆伟;;转正义基因番茄类囊体膜脂不饱和度对抗旱性的影响[J];山东农业科学;2008年03期
5 赵志英;雷彩霞;臧爱梅;;植物源除草剂研究进展[J];山东农业科学;2010年06期
6 张倩;张洪生;盖伟玲;段梅堂;姜雯;;玉米品种早期抗旱性分析[J];山东农业科学;2011年02期
7 燕丛;徐坤;;复硝酚钠、DA-6配施对生姜产量的影响[J];山东农业科学;2011年07期
8 张光富;陈瑞冰;;外来入侵植物喜旱莲子草的研究进展[J];安徽大学学报(自然科学版);2005年06期
9 程长;;杉木采伐迹地更新及经营技术[J];安徽林业科技;2009年02期
10 夏尚光;梁淑英;;森林生态系统养分循环的研究进展[J];安徽林业科技;2009年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李孝良;李健姣;吕宝磊;陈效民;王晓洋;詹国飞;;肥料与石膏配施对滨海盐土玉米生理活性的影响[A];土肥水资源高效利用与农业面源污染防控技术研讨会论文集[C];2011年
2 聂琼;谢深喜;赵晓莉;;水分胁迫下植物ABA合成及关键调控酶基因的研究进展[A];园艺学文集5[C];2010年
3 刘晓丽;张伟;杜运鹏;何恒斌;贾桂霞;;5种百合抗寒性生理指标早期筛选的研究[A];中国观赏园艺研究进展2011[C];2011年
4 段修军;孙国波;王日君;董飚;卞友庆;;太湖鹅微卫星标记与生长性状的相关研究[A];安全优质的家禽生产——第十五次全国家禽学术讨论会论文集[C];2011年
5 唐建军;;关于遗传生态学中的几个问题[A];青年生态学者论丛(一)[C];1991年
6 吴祥云;李宏昌;;固沙林采伐迹地自然恢复植物多样性的研究[A];全国生物多样性保护及外来有害物种防治交流研讨会论文集[C];2008年
7 史金丽;王立刚;刘景辉;邱建军;;水分胁迫下燕麦生理指标的变化及其与产量的相关关系[A];中国作物学会2007年学术年会论文集[C];2007年
8 刘世平;张洪程;戴其根;霍中洋;许轲;;稻麦两熟制不同耕作方式与秸秆还田周年生产力的综合评价[A];中国作物学会栽培专业委员会换届暨学术研讨会论文集[C];2007年
9 韩久同;;集约经营人工林环境保护效应的研究[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(三)[C];2007年
10 王俊波;马安平;王得祥;吕婧娴;;我国人工林经营现状与健康经营途径探讨[A];第十届中国科协年会论文集(二)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王延平;连作杨树人工林地力衰退研究:酚酸的累积及其化感效应[D];山东农业大学;2010年
2 陈业兵;银胶菊化感潜力及其潜在化感物质的分离鉴定[D];山东农业大学;2010年
3 杨彩红;交替灌溉对间作群体水分利用特征的影响及其机理[D];甘肃农业大学;2010年
4 种培芳;荒漠植物红砂、白刺和沙拐枣抗旱指标及抗旱性综合评价研究[D];甘肃农业大学;2010年
5 白方方;哈维氏弧菌VHH溶血素对牙鲆组织细胞的侵染作用及诱导细胞凋亡作用研究[D];中国海洋大学;2010年
6 雷妮娅;拟南芥表型可塑性及其代际传递研究[D];北京林业大学;2011年
7 张忠华;喀斯特森林植被种群生态学与群落稳定性分析[D];华东师范大学;2011年
8 李培英;新疆草坪用野生偃麦草种质资源评价[D];新疆农业大学;2010年
9 鲁为华;短期围栏封育下退化绢蒿荒漠草地更新特征研究[D];新疆农业大学;2010年
10 冯长红;冀北接坝山区沙化土地动态与生态工程模式研究[D];北京林业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 武少伟;铁锰硅对凤眼莲生物质结构的影响[D];华中农业大学;2010年
2 潘媛;不同油菜品种硼吸收利用差异与细胞壁组分关系的研究[D];华中农业大学;2010年
3 张庆福;枳精氨酸脱羧酶基因(PtADC)转化烟草提高抗脱水研究[D];华中农业大学;2010年
4 田霞;水稻叶片生理生化性状与品种抗旱性的关系研究[D];华中农业大学;2010年
5 黄冬;湖北省21个典型树种细根形态结构比较研究[D];华中农业大学;2010年
6 高伟;四倍体棉种的遗传多样性分析[D];华中农业大学;2010年
7 龚文芳;棉花抗细胞凋亡基因GhDAD1的克隆、定位及表达分析[D];华中农业大学;2010年
8 李秋丽;4个狗牙根品种(系)的耐寒性评价[D];华中农业大学;2010年
9 聂斌斌;水土保持生态修复区域差异研究[D];华中农业大学;2010年
10 司武阳;磷脂酶A1产生菌的选育[D];安徽工程大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周夏芝,李磊,音正兵,高彩球,丁程成,毕守东,邹运鼎;桃一点叶蝉及其天敌类群时空生态位分析[J];安徽农业大学学报;2003年02期
2 凌昌发;;桉树林地土壤肥力衰退问题的调查研究[J];桉树科技协作动态;1982年03期
3 侯冬岩,回瑞华,李铁纯,关崇新;沙棘的研究进展[J];鞍山师范学院学报;2002年01期
4 王琳,冯建菊,蒋学玮;沙棘植物资源的综合利用[J];北方园艺;2002年06期
5 沈国舫,关玉秀,周沛村,邢北任;影响北京市西山地区油松人工林生长的立地因子[J];北京林学院学报;1979年00期
6 沈国舫,关玉秀,齐宗庆,冯令敏,陈义,邢北任,韩有钧,李平宜,张金生,薛守恩;北京市西山地区适地适树问题的研究[J];北京林学院学报;1980年00期
7 周章义,苏西林,刘曾三,苏秀廉;林木营养与虫害——杨树不同栽培措施的抗虫效应[J];北京林学院学报;1985年03期
8 高志义,张玉胜;沙棘根系特性的观察与研究[J];北京林业大学学报;1989年04期
9 翟明普,贾黎明;森林植物间的他感作用[J];北京林业大学学报;1993年03期
10 张津涛,张建军,郭小平;晋西黄土残塬沟壑区沙棘生物量及水土保持效益的研究[J];北京林业大学学报;1993年04期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 俞元春;杉木林土壤肥力变化和长期生产力维持研究[D];南京林业大学;1999年
2 宗世祥;沙棘木蠹蛾生物生态学特性的研究[D];北京林业大学;2006年
3 路常宽;沙棘木蠹蛾灾害监测与综合管理技术研究[D];北京林业大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 魏宇昆;黄土高原不同立地条件下人工沙棘林水分生理生态适应性研究[D];西北农林科技大学;2002年
2 贾峰勇;沙棘木蠹蛾环境协调性控制技术的初步研究[D];北京林业大学;2004年
3 胡学华;李、桃、杏和梨四种经济树木对干旱胁迫的生理响应及其抗旱性的研究[D];四川农业大学;2005年
4 徐德兵;木本植物中国沙棘克隆生长对光照和灌水强度的响应[D];西南林学院;2008年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴楚,王政权,范志强,孙海龙;氮胁迫对水曲柳幼苗养分吸收、利用和生物量分配的影响[J];应用生态学报;2004年11期
2 张治军;王彦辉;袁玉欣;李志勇;曹磊;于澎涛;王颖;;马尾松天然次生林生物量的结构与分布[J];河北农业大学学报;2006年05期
3 李淑花;石军南;雷平;;二代杉木人工林生物量及其垂直分布研究[J];四川林业科技;2007年01期
4 李淑花;石军南;吴梅俏;;二代杉木人工林生物量及其垂直分布研究[J];森林工程;2007年01期
5 平晓燕;贾丙瑞;袁文平;王风玉;王玉辉;周莉;许振柱;周广胜;;羊草种群生物量分配动态模拟[J];应用生态学报;2007年12期
6 高红真;尤立权;王超;;燕山山地人工油松林单株生物量与生产力研究[J];河北林业科技;2009年04期
7 宋智芳;安沙舟;孙宗玖;;刈割和放牧条件下伊犁绢蒿生物量分配特点[J];草业科学;2009年12期
8 王宏;康文星;杨文龙;;永州市1年生生物质能源林生物量及固碳量研究[J];中南林业科技大学学报;2011年05期
9 芦站根;周文杰;;黄顶菊种群构件生物量结构研究[J];北方园艺;2011年15期
10 陈香;陆耀东;黄伟;胡雪华;;铝胁迫对入侵植物北美车前生长特性和生物量分配的影响[J];广西植物;2011年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 潘玉梅;唐赛春;刘明超;岑艳喜;蒲高忠;韦春强;;水分对三叶鬼针草形态和生物量分配的影响[A];第三届全国生物入侵大会论文摘要集——“全球变化与生物入侵”[C];2010年
2 马长明;刘广营;王广海;张立民;杨飞;王欣;;燕山山地不同林龄华北落叶松人工林生物量特征[A];2010中国科协年会第五分会场全球气候变化与碳汇林业学术研讨会优秀论文集[C];2010年
3 陈香;胡雪华;陆耀东;黄伟;鞠建文;郭永久;;铝胁迫对入侵植物北美车前生长特性和生物量分配的影响[A];第三届全国植物生态学前沿论坛第三届全国克隆植物生态学研讨会论文摘要汇编[C];2009年
4 杨同辉;达良俊;;浙江天童国家森林公园常绿阔叶林群落结构及生物量[A];中国生物多样性保护与研究进展Ⅶ——第七届全国生物多样性保护与持续利用研讨会论文集[C];2006年
5 杨利平;聂庆娟;;不同生境下细叶百合生物量的生殖分配[A];2007年中国园艺学会观赏园艺专业委员会年会论文集[C];2007年
6 唐宇丹;王黎莉;赵九洲;石雷;;夏栎和栓皮栎幼苗水分适应性研究[A];北京市“建设节约型园林绿化”论文集[C];2007年
7 张吴平;李保国;郭焱;张智才;;根系结构生长发育通用模型的研究[A];中国数字农业与农村信息化学术研究研讨会论文集[C];2005年
8 马韫韬;郭焱;李保国;展志岗;Philippe de Reffye;;基于GreenLab理论的玉米生长虚拟模型:参数提取与模拟[A];中国数字农业与农村信息化学术研究研讨会论文集[C];2005年
9 齐曼·尤努斯;李阳;杨文英;艾力江;公勤;马娉婷;;水分胁迫对大果沙枣光合特性及生物量分配的影响[A];2006年中国植物逆境生理生态与分子生物学学术研讨会论文摘要汇编[C];2006年
10 陈圣宾;许宏;李永庚;蒋高明;;O_3污染和N素供应对植物资源分配和生长的影响[A];中国植物学会七十五周年年会论文摘要汇编(1933-2008)[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 陈锤;菊花江蓠的生态特征与养殖技术[N];中国渔业报;2005年
2 余霞;鄱文化的生态特征与生态智慧[N];江西日报;2008年
3 马龙生;自主品牌的“泛市场”与“范市场”生态[N];中国消费者报;2006年
4 本报记者 左卫东 通讯员 吐尔逊;湿地内严禁开垦造田[N];阿克苏日报;2007年
5 王云平 (作者单位:国家发展改革委产业经济研究所);企业为何在三大经济圈“扎堆”[N];中国经济导报;2007年
6 刘德芳、特约记者赵阳;青海总队 官兵积极保护驻地生态环境[N];人民武警;2009年
7 欧永生;构建良好的县域金融生态环境[N];中国贸易报;2005年
8 中国工商银行副行长 李晓鹏;改善金融生态 构建和谐社会[N];金融时报;2005年
9 FN记者 黄丽珠;金融生态的本源与践行[N];金融时报;2005年
10 本报记者  安领弟;生态建设:城市“十一五”发展的新坐标[N];中华建筑报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李甜江;中国沙棘人工林衰退的水分生理生态机制[D];北京林业大学;2011年
2 蔡烁;金沟岭林场三种森林类型生物量研究[D];北京林业大学;2012年
3 沈燕;亚热带天然次生混交林生物量及养分生物循环研究[D];中南林业科技大学;2011年
4 夏静芳;沙棘人工林水土保持功能与植被配置模式研究[D];北京林业大学;2012年
5 国红;基于GreenLab原理的油松结构—功能模型研究[D];中国林业科学研究院;2010年
6 宋百敏;北京西山废弃采石场生态恢复研究:自然恢复的过程、特征与机制[D];山东大学;2008年
7 王天慧;植物表型可塑性及生活史对策研究[D];东北师范大学;2006年
8 张洪轩;植物生长可塑性研究[D];东北师范大学;2008年
9 路宁娜;不同光照、营养条件下青藏高原东缘10种风毛菊属植物幼苗的可塑性研究[D];兰州大学;2008年
10 牛克昌;青藏高原高寒草甸群落主要组分种繁殖特征对施肥和放牧的响应[D];兰州大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘斌;贺兰山天然油松单株生物量及分配模式的研究[D];西北农林科技大学;2010年
2 杨莹;低光对麻栎和化香幼苗生长、光合特性和生物量分配的影响[D];北京林业大学;2011年
3 蔡北溟;上海市5种常见一年生草本植物生物量分配及叶性状表型可塑对异质化生境的响应[D];华东师范大学;2012年
4 靳阿亮;河北八英庄林场林木生物量研究[D];北京林业大学;2012年
5 李朝;徐州侧柏人工林生物量研究[D];南京林业大学;2010年
6 雷蕾;祁连山高山灌丛生物量沿海拔梯度分配特征研究[D];甘肃农业大学;2012年
7 万云;枞阳大山不同演替阶段林下植被生物量分配格局研究[D];安徽农业大学;2010年
8 向志勇;邵阳县石漠化区不同植被恢复模式生物量及营养元素分布[D];中南林业科技大学;2010年
9 黎如;小兴安岭原始阔叶红松林生物量及其空间分布格局[D];东北林业大学;2010年
10 李玉新;沙棘人工林衰败机理的研究[D];西北农林科技大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026