南方红壤侵蚀区黑莎草的生态适应性研究

来源 :福建师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ayczswh
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南方红壤侵蚀区是生态系统严重退化的典型区域,是南方水土流失面积最大、土壤侵蚀最严重的区域,退化的生态系统已严重影响到了当地经济和社会的发展。植被恢复是退化生态系统恢复与重建的前提,因此对于该区生态恢复与重建的第一步就是植被恢复。本研究以福建省长汀县来油坑(样地Ⅰ、样地Ⅱ)与黄泥坑(样地Ⅲ)为研究区,以本土植物黑莎草为研究对象,通过生态化学计量、表型性状及植物抗逆性等实验研究,分析黑莎草的生长状况、养分需求以及其生理响应机制,结合土壤因子的变化,分析研究区黑莎草各指标与土壤理化性质的关系,探讨黑莎草在红壤侵蚀区的环境适应状况,以期为将黑莎草投入侵蚀区水土流失治理工作提供理论支撑。主要研究结果如下:(1)黑莎草叶片表型性状在样地间以及时间上均存在一定差异,其中叶宽、叶组织密度、叶绿度SPAD值和叶长在三处样地均表现为夏季大于冬季的现象;比叶面积则是夏季小于冬季;而叶厚、叶面积、叶干物质含量和叶相对含水率的变化趋势不明显。根系表型性状除根直径外同样表现出一定差异,根组织密度表现为夏季大于冬季,而比根长和比根面积则表现为夏季小于冬季。黑莎草叶片养分除碳含量外,氮磷钾含量均按照样地Ⅰ、样地Ⅱ、样地Ⅲ的顺序呈升高的趋势;根系各养分含量均呈现夏季小于冬季的现象,样地自身在时间上的差异更为显著。整体而言在养分分配上,黑莎草叶片养分含量高于根系且12月高于7月;在差异性上,黑莎草根系养分差异较叶片更显著。黑莎草叶片N/P比值远大于16、N/K比值远小于2.1且K/P比值也大于3.4,可知黑莎草生长受磷限制。黑莎草在适应环境的过程中不断调整功能性状,使得各功能性状之间产生了一系列复杂的相关联系。(2)黑莎草叶片的各生理指标能够一定程度上反映黑莎草受环境胁迫程度以及自身的耐受程度。其中,抗氧化酶活性的三个指标表现出不同的变化趋势,CAT活性表现为夏季高于冬季的现象但差异不显著;SOD活性表现为夏季显著高于冬季;POD活性则呈现相反现象,表现为冬季显著高于夏季的趋势,较为特殊的样地ⅢPOD活性与其余两样地存在显著差异。相对电导率变化表现为夏季显著大于冬季;MDA含量变化较为复杂,仅有样地Ⅱ在时间上存在显著差异;游离脯氨酸含量变化表现为夏季显著大于冬季的趋势。总体而言,样地间的各生理生化指标存在着一定差异,尤其在时间上的差异更为明显且含量相差较大;SOD活性和相对电导率是黑莎草叶片各生理指标中最重要的生理指标,能够作为衡量黑莎草的环境适应性研究的首选指标。黑莎草在7月以及样地Ⅲ所受胁迫最为严重,植物体调动生态适应机制更为突出,由此推断黑莎草的生长对于高温带来的胁迫更为敏感。(3)研究区内土壤容重变化不显著,土壤含水率和p H值在样地间存在一定差异且土壤含水率在时间上的变化较大。由于采样地区不同,研究区土壤全量养分在样地Ⅲ与样地Ⅰ、样地Ⅱ差异较为明显,表现为碳、氮含量显著小于样地Ⅰ、样地Ⅱ而磷钾含量显著大于样地Ⅰ、样地Ⅱ。三处样地的氮、磷、钾含量均表现为夏季小于冬季的趋势。土壤各速效养分在样地之间以及样地自身在时间上都存在着一定的差异,其中以铵态氮在时间上的差异最为显著,表现为7月各样地铵态氮含量显著大于12月。土壤养分的化学计量比在样地之间以及在时间上均存在一定差异,但AN/AP和AN/AK在夏季与冬季的差异最为显著。(4)研究区黑莎草叶片表型性状主要受土壤铵态氮含量、土壤含水率、土壤全磷含量、土壤速效磷含量、土壤速效钾含量和土壤全氮含量的影响,其他因素的影响较小。根系表型性状除根直径外主要受土壤全氮、土壤铵态氮和土壤含水率的影响。黑莎草根系与土壤养分的相关性要强于叶片,但总体而言土壤全量以及速效养分对黑莎草各器官的影响均不大,黑莎草养分含量的变化更倾向于是一种物理性状,而土壤养分状况的限制性并非决定性因素。土壤铵态氮、土壤含水率、土壤全磷和速效磷含量是影响黑莎草叶片生理指标变化的主要因子。
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