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《山东农业大学》 2012年
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基于根系的滨海盐碱地刺槐林生长衰退机理研究

张玉娟  
【摘要】:滨海盐碱地刺槐林生长衰退与盐胁迫关系密切,深入研究不同衰退程度刺槐根系在土壤中的形态分布规律及刺槐根系在不同浓度盐胁迫下的生理变化和生长发育规律对揭示滨海盐碱地刺槐林生长衰退机理具有重要意义。 试验Ⅰ:本研究以25a生刺槐为研究对象,在林分调查的基础上,伐取样木,通过树干解析和全挖法取根系,研究了林木根系生物量与地上部分的关联性;通过钻取土芯法在生长季内对不同衰退程度刺槐根系取样,并对其根系生物量、细根根长密度、细根比根长和细根根面积指数的垂直分布特征进行了分析。取得了如下研究结果: (1)不同生长状况的刺槐在根系形态学特征上具有显著差异。随着径级的增加,一级根系的根系质量和基径逐渐增大,二级根系的根系质量、根系基径和根系数量逐渐增大;中等木和濒死木的根系参数与健康木的相比出现不同程度降低,中等木和濒死木的一级根系长度、根系质量和根系基径与健康木的数值相比分别低了45.31%、60.11%、62.38%和32.51%、56.92%、57.62%,中等木和濒死木的二级根系的平均根系长度、根系基径、根系数量、根系质量与健康木数值相比分别低了38.54%、49.61%、36.76%、38.18%和40.12%、68.99%、39.71%、76.06%。 (2)不同衰退程度刺槐的根系生物量现存量呈现差异。健康木细根根系总生物量为14960.73g·m-3,其中≤2mm活根系的生物量为2040.24g·m-3,占根系总生物量的13.64%,≤2mm死根系的生物量为339.11g·m-3,占总根系生物量的2.27%,>2mm的活根系的生物量为12581.38g·m-3,占总根系生物量的84.09%;中等木细根根系总生物量为12707.93g·m-3,其中≤2mm活根系的生物量为1754.18g·m-3,占根系总生物量的13.89%,≤2mm死根系的生物量为497.3g·m-3,占总根系生物量的3.28%,>2mm的活根系的生物量为10456.45g·m-3,占总根系生物量的82.83%;濒死木细根根系总生物量为14960.73g·m-3,其中≤2mm活根系的生物量为413.73g·m-3,占根系总生物量的10.59%,≤2mm死根系的生物量为255.05g·m-3,占总根系生物量的5.43%,>2mm的活根系的生物量为3940.75g·m-3,占总根系生物量的83.97%。 (3)不同衰退程度刺槐的细根对季节变化表现出不同敏感度。中等木的粗根生物量与健康木粗根生物量季节变化差异显著(P=0.016),中等木死细根生物量与健康木死细根生物量季节变化差异性极显著(P=0.001),中等木活细根生物量与健康木活细根生物量季节变化差异性显著(P=0.034);濒死木的粗根生物量、死细根生物量和活细根生物量与健康木粗根生物量、死细根生物量和活细根生物量季节变化差异性均极显著(P=0.009、P=0.003和P=0.009)。 (4)不同衰退程度刺槐根系参数的垂直分布特征不同,随着土层深度的变化均可用二次多项式描述。随着土层深度的加深,衰退程度的增加,细根生物量、根长密度和根面积指数均表现出下降趋势,组间差异均显著(P<0.05);比根长,在同一土层表现为健康木>中等木>濒死木,中等木细根比根长与健康木的差距主要表现在60-80cm土层上的减少,濒死木细根比根长与中等木的相比0-60cm土层上的降低幅度最大。 (5)刺槐林根系生物量与地上部分、全树、侧枝、冠部及树干等各部分的生物量呈显著相关关系,均可建立一元线性模型,树高与各级根系生物量的关系均不显著,胸径与一、二级根系生物量在极显著水平。 试验Ⅱ:本研究以1年生刺槐实生苗为试验材料,参照滨海盐碱地根际土壤含盐量,设置4个盐浓度梯度,测定盐胁迫处理后第8、15、22、29、36和42d的根系生理生化特性和光合生理特征以及第42d的植株形态数据。 试验结果表明: (1)形态指标:盐胁迫对刺槐幼苗的生长发育状态造成显著影响。随着盐浓度胁迫水平的增加,平均根系长度、平均根系表面积、平均根尖数、基径相对生长量、苗高相对生长量等5个指标呈降低趋势;盐浓度胁迫水平越高,平均根系直径越大。 (2)生理生化特性:低盐浓度超氧化物歧化酶(SOD)活性被促进,中盐浓度SOD活性呈S型变化,高盐浓度SOD活性受抑制;低、中盐浓度的POD呈“缓升—急降—缓升”变化,高盐浓度的过氧化物酶(POD)表现为“先升后降”;随着时间的推移,盐胁迫水平的增加,根系活力均表现为下降趋势;根系伤害度与丙二醛(MDA)含量,随着处理时间的增加,盐胁迫水平的增加,均表现为上升趋势。 (3)光合生理指标:随着盐胁迫水平的增加,水分饱和亏呈显著增大趋势;气孔导度与净光合速率呈相似变化趋势,低浓度盐胁迫处理两者水平均高于对照,中、高浓度盐胁迫两者水平均低于对照。 (4)相关性分析:平均根长与平均根表面积、基径相对生长量与平均根长、苗高相对生长量与平均根长、根尖数与平均根长、枝条干重与平均根长、基径相对生长量与平均根表面积、根尖数与平均根表面积、枝条干重与平均根表面积、基径相对生长量与枝条干重、苗高相对生长量与根尖数、苗高相对生长量与枝条干重、根尖数与枝条干重、根系干重与叶片干重、根系活力与根系POD活性、枝条水分饱和亏与根系水分饱和亏、叶片水分饱和亏与根系水分饱和亏、总叶绿素含量与根系水分饱和亏、叶片水分饱和亏与枝条水分饱和亏、总叶绿素含量与枝条水分饱和亏、总叶绿素含量与叶片水分饱和亏、净光合速率与气孔导度存在极显著正相关关系;根系干重与平均根长、叶片干重与平均根长、苗高相对生长量与平均根表面积、根系干重与平均根表面积、叶片干重与平均根表面积、苗高相对生长量与基径相对生长量、根尖数与基径相对生长量、根系干重与基径相对生长量、叶片干重与基径相对生长量、根系干重与苗高相对生长量、根尖数与根系干重、叶片干重与根尖数、根系干重与枝条干重、叶片干重与枝条干重、根系POD活性与根系SOD活性呈显著正相关关系;净光合速率与根系水分饱和亏、净光合速率与枝条水分饱和亏、净光合速率与叶片水分饱和亏、净光合速率与总叶绿素含量、根系活力与根系伤害度呈极显著负相关关系;平均根系直径与根系重量、根系伤害度与根系SOD、根系POD、气孔导度与根系水分饱和亏、气孔导度与叶片水分饱和亏呈显著负相关关系。
【学位授予单位】:山东农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:S792.27

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【参考文献】
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