广玉兰(Magnolia grandiflora)健康评价与生境因子研究——以上海师范大学奉贤校区为例

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广玉兰(Magnolia grandiflora L.)在长江流域以南广泛栽培,但在沿海地区健康生长问题较为突出,为探明其在滨海城市地区的健康状况及制约其生长的关键因子,为滨海地区广玉兰园林应用及种植栽培提供参考,本研究以上海师范大学奉贤校区为研究区域,选取了10个代表性采样点的75棵广玉兰样木,分别涵盖根据活力度分级法划分三种类型,通过实地调查法获取样点内广玉兰的基本表型性状数据及其生境数据。以其基本生长信息(树冠、胸径)和主干、枝条、分叉部位、叶片的信息为依据,选取10项指标采用主成分分析、聚类分析法进行定量评估,建立广玉兰健康评价体系并划分健康类别,探索适合广玉兰的健康评价方法。在健康分类的基础上采用实验法选取花器官开展进一步研究,通过采集一年生花枝的花粉萌发率、花期、花形态性状等指标,叶片形态性状、枝条形态性状特征,结合生境因子如土壤物理性质、土壤化学性质、地势、水源、光照等与健康类别进行相关性分析,以找出制约生长的关键因子,阐明广玉兰在不同生境以及不同健康状态下的生态适应性特征。主要研究结果如下:(1)样木基本健康特征表现在叶片病斑、枯枝和分叉开裂。平均树高为13.11m,以10-20m为主,中型乔木居多;平均胸径为34.67cm,径级在20-30cm之间即处于中龄阶段的树木占比较高;平均冠幅为6.71m。样木中叶斑变色率均值为72.73%,叶片出现病斑变色情况在半遮荫洼地和阳生洼地两种生境中尤为严重。样木枯枝率均值为11.12%,但枯枝率在0-5%区间的样木占比较高(64.00%),说明大部分枝条发育良好。样木分叉部位存在轻度异常、中度异常和重度异常的占比分别为33.33%、44.00%和22.67%,其中阳生湿地的样木分叉部位出现重度异常占比较高。92.00%的样木主干倾斜角集中在0-10°区间,倾倒风险属轻度。整体上,样地中广玉兰叶片病斑变色、枯枝和分叉部位开裂现象较为普遍。(2)构建广玉兰健康评价体系。基于主因素分析构建广玉兰健康评价因子模型F=(0.23656 F1(干-冠径向形态因子)+0.14802 F2(干-冠竖向形态因子)+0.14453 F3(树冠发育因子)+0.13261 F4(枝干发育因子)+0.11481 F5(叶片发育因子))/0.77652。然后应用该模型对样木评估验证,发现健康、亚健康、衰弱的树木分别占14.67%、46.67%、38.67%,结果与利用活力度分级法的样木类型数据吻合,通过验证。(3)叶、花功能性状在不同生境表现出差异性。半遮荫平地及阴生平地生境条件下单叶面积、比叶面积均高于阳生生境;阴生平地的1年生枝条的长度、花直径及宽度相较于其他三种生境数值更大,呈现出花大叶大,枝条伸展度更高的特征。在四种生境中,花干重差异不显著,叶干重和枝干重均存在显著性差异(F=4.38,p<0.01;F=3.31,p<0.05)。半遮荫平地生境条件下叶干重极显著高于其他生境(F=4.48,p<0.01),而从花枝各器官干重的分配看,阳生湿地和阴生平地分配给花的有机物质更高,含水率呈现花>叶>茎的趋势。阳生湿地生殖分配比极显著高于其余三种生境(F=4.48,p<0.01)。不同生境的花粉萌发率存在显著性差异(F=19.00,p<0.05),其中阳生洼地为20.79%,半遮荫平地为7.14%。半遮荫平地生境条件下生长的植株花期开始较早,花期长达46天,开花早晚与开花持续时间无明显关联。研究表明不同生境的广玉兰具有明显的功能性状协变特征和资源调整策略。(4)找到制约广玉兰生长的关键因子。冗余分析表明,广玉兰健康得分与比叶面积、叶片含水率、单叶面积、花含水率呈正相关,而与花直径、枝干重、枝长度呈负相关;光照和地势及水源与花干重、生殖分配比呈正相关,而与单叶面积、花含水率、花长度、叶干重呈负相关;种植点与水泥路面距离与花干重、花直径、枝干重呈正相关,而与单叶面积、花含水率、花长度呈负相关;种植点与建筑物距离与生殖分配比、花干重、叶片含水率呈正相关,而与花长度、叶干重、枝长度呈负相关。制约广玉兰生长的关键因子为:种植点与不透水下垫面距离、土壤的非毛管孔隙度、有效磷和速效钾含量。
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