黄土丘陵区刺槐关键功能性状与生长对环境变化及胁迫的响应

发布时间：2020-06-11 15:47

【摘要】：刺槐因生长速度快、根系发达、成活率高且耐旱的特点,在黄土丘陵区被当做先锋树种广泛种植。但因立地条件选择不当、林分密度制约等原因,部分人工刺槐林出现树梢枯死、林分退化、生态效益低下等问题。研究通过野外调查和控制实验相结合,调查刺槐在不同立地环境和水分梯度下的功能性状、生长形态和生物量特征,分析刺槐在不同环境下的适应策略,揭示低效人工刺槐林的形成机制,为黄土高原植被恢复的造林选址和后续管护提供理论依据。取得的主要结果如下:(1)刺槐的功能性状随坡位和坡向呈规律性变化:阳坡刺槐的叶氮含量、叶磷含量、叶有机碳含量、根磷含量、根有机碳含量、根组织密度均大于阴坡;根氮含量、叶厚度、叶组织密度、比叶面积、比根长均小于阴坡。随坡位上升,叶氮含量、叶磷含量、叶有机碳含量、根磷含量、根氮含量、比叶面积、叶厚度均呈减小趋势;根有机碳含量和叶组织密度呈增大趋势。刺槐通过改变自身功能性状以适应异质性环境,针对不同坡位和坡向形成不同的适应策略:在阳坡和下坡对生长组织的投资更多,倾向于快速生长;在阴坡和上坡则着重于保守防御,对不利环境有更强的适应性。(2)通过对刺槐功能性状与环境因子及功能性状相互间的相关性分析得出:刺槐功能性状与环境因子间响应关系显著,主要受土壤水分、养分和坡向的影响;性状间的协变关系不仅在同一器官中存在,在不同的器官中依然存在。株高、胸径、地径、冠幅均随坡位升高而显著减小,阳坡株高、胸径、地径、冠幅均大于阴坡。综合不同立地条件下刺槐功能性状、生长形态变化规律及其适应策略,刺槐在阳坡和下坡具有更好的生长状态,能发挥相对较大的生态收益。(3)在控制实验中:随水分胁迫程度加深,刺槐幼苗通过增大叶厚度、减小比叶面积以降低水分的散失;增大根磷含量、根有机碳含量、根组织密度以提高根系吸收水分和养分的效率,增加适应成本以维持自身的生长平衡。表明在干旱胁迫下,刺槐幼苗为保证其存活,增加了对防御组织的投资,导致其水分养分的利用效率降低,生长受到抑制,适应策略由浪费型用水快速生长到节约型用水高效防御的转变。(4)随干旱时间延长,刺槐的株高、地径、冠幅、总生物量、地上生物量、地下生物量和根冠比均呈累计增加趋势;随水分胁迫程度加深,总生物量、地上生物量、地下生物量呈减小趋势,根冠比呈增大趋势。轻度水分胁迫对幼苗影响较小,甚至在一定程度上对其生长有促进作用;中度和重度水分胁迫下,刺槐幼苗的生长受到明显抑制,比根长增大,生物量由地上向地下转移。中度和重度水分胁迫间差异不显著,说明中度水分胁迫下的水分供应,已经小于刺槐幼苗正常生长所需水分的最低阈值。因此,在黄土丘陵区进行人工刺槐植被恢复时,要充分考虑立地条件和土壤水分对刺槐生长和适应策略的影响,使刺槐生长在能够维持自身生长和充分适应胁迫的阈值环境中,发挥出最大的生态效益。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S792.27

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