为了揭示西藏高原温带植物旱柳的物候对气候变化响应的时空格局,利用2001-2022年泽当、日喀则和林芝3个观测站旱柳物候期数据(叶芽膨大期(LED)、展叶始期(LUD)、开花始期(FFD)、叶变色末期(LCD)和落叶末期(LFD)),以及逐 日平均气温(Tm)、最高气温(Tmax)、最低气温(Tmin)、气温 日较差(TDR)、相对湿度(RH)、降水量(Pr)、日照时数(S)和≥0℃积温(∑T0)等资料,采用线性回归、Pearson相关系数和逐步回归等方法进行了分析.结果表明:(1)空间上,西藏地区旱柳春季物候期(LED、LUD、FFD)林芝最早、日喀则最迟,秋季物候期(LCD、LFD)相反;生长季长度(LOS)为238～268 d,以林芝最大、日喀则最小.(2)时间尺度上,2001-2022年泽当、日喀则旱柳各物候期均呈推迟趋势,林芝旱柳秋季物候期趋于推迟;林芝和日喀则旱柳LOS显著延长,分别为11.90和6.12 d·10 a-1,泽当旱柳LOS缩短(-4.50 d·10 a-1).(3)旱柳生长季内Tm呈上升趋势,Tmax、Tmin趋势各不相同;泽当和日喀则TDR变大、Pr减少、S增加,林芝正好相反;林芝和日喀则∑T0显著增加,泽当∑T0明显减少.(4)对春季物候期影响最大的气象因子以气温为主,降水仅对泽当、林芝旱柳LCD以及泽当LFD的影响最大;季风指数(MI)只与泽当站旱柳LED、FFD呈显著相关,其他2站物候期相关性不显著;7月MI与Tm、Pr、S均存在显著的相关性,8月MI与S也有显著的负相关关系,这些气象因子虽不是影响物候期的主要因子,也会起到间接作用.

采用红外气体分析法(IRGA)于2014年1-12月原位测定了北京市4个典型树种(国槐Sophora japonica,旱柳Salixmatsudana,华北落叶松Larix principis-rupprechtii和侧柏Platycladus orientalis)在不同高度上的木质组织CO2通量速率(ECO2),旨在比较不同树种间ECO2及其温度敏感性(Q10)的时间变化规律和铅锤分异特征.研究结果显示:(1)4个树种的ECO2均表现为单峰型季节变化规律,生长月份内的ECO2显著高于非生长月份,温度和枝干的径向生长是影响ECO2季节变化的主要因素;(2)ECO2对温度的敏感性在夏季月份明显降低,且出现明显的垂直分异:Q10随测量高度的增加而增加,呈现出非连续的阶梯分布;(3)在日间尺度上,阔叶树种ECO2对温度的感性系数Q10出现昼夜不对称现象,晚上Q10明显升高.准确量化ECO2的时间变化规律和铅锤分异特征,细化不同时间尺度下ECO2对温度的响应特征,成为准确估算木质组织碳排放的前提条件.

林冠光能截取(LI)与叶片光合生理特性的关联性反映了植物功能性状对光环境变化的响应及适应,是冠层结构和环境条件综合作用的结果.在张掖市黑河干流边缘的洪泛平原湿地随机选择10个样地,按等分原则将样地内的旱柳(Salix matsudana)冠层分为上、中、下3个层次,研究了旱柳冠层各层次LI与叶片蒸腾速率(Tr)、净光合速率(Pn)的相互关系.结果表明:随着旱柳冠层下降,叶面积指数(LAI)、平均叶倾角(MLA)、叶厚度、光合有效辐射(PAR)、LI、Tr和Pn均呈逐渐减小趋势,叶面积呈逐渐增加趋势,叶片含水量呈先增大后减小的趋势,叶片聚集类型由聚集为主转向分散为主;在树冠上层和下层,LI与Tr、Pn均呈显著正相关(P＜0.05),中层呈极显著正相关(P＜0.01).在旱柳冠层内部,上层倾向于减小LI、Tr与Pn的保守性生存模式,中层和下层选择增大LI、Tr与Pn的开拓性模式,反映了湿地植物在异质性生境中根据其功能需求在自身性状之间进行的资源优化配置.

磷是评价水体富营养化的因子之一,也是植物生长必需营养元素,研究速生木本植物对富营养水体中磷的吸收具有重要意义.本研究以旱柳新无性系A42为对象,于2017年7-9月在温室大棚中进行浮床水培试验,研究了旱柳对不同磷营养水平水体(低磷0.1、0.2mg·L-1;中磷1.0、2.0 mg·L-1;高磷10.0 mg·L-1)的吸收和净化机制.结果表明:旱柳能有效净化水体中的磷营养(21 d达到79％以上),去除量与水体磷浓度呈正相关,但去除率随水体磷浓度增加呈先升高后降低趋势.旱柳可于7d内将磷浓度为0.1～1mg.L-1的富营养水体中磷浓度降低至富营养阈值(0.016～0.032 mg·L-1).旱柳富集同化的磷含量占水体磷总输入量的29.0％ ～ 66.9％,富集同化量与富集同化率分别与水体磷浓度呈正相关和负相关.旱柳在不同磷浓度水体中均能正常生长,根冠比随水体磷浓度下降而显著增加.氮、磷在旱柳体内积累均表现为茎＞叶＞根,旱柳的氮、磷转运系数均大于3,在高磷浓度水体中,氮磷营养在旱柳的茎部大量积累,氮、磷转运系数分别显著增加至4.53±0.24和4.92±0.62.表明旱柳在不同磷浓度富营养水体中均能正常生长且有良好的净化能力,能够通过富集转运磷营养至地上部来减少二次污染.实际应用中,对于低磷浓度水体,适合做短期净化;对于高磷浓度水体,适合做长期净化.

季节性是北京植物景观的典型特征,而个体物候是植物景观季节动态的基础.该研究基于北京植物园内120种落叶树种的周年物候数据,对北京植物景观的物候季节动态进行分析.物候观测以中国物候观测法为标准,采用a、b、c三级物候代码进行物候记录;数据分析以二十四节气中的候(5日)为基本时间变量,基于频率分布型法探究北京物候季节划分及其物候构成动态,基于SPSS 20.0频数分布统计等探究各类物候现象发生期及持续期的时间分布特征等.物候季节划分及物候构成特征结果为:6-19候为春,物候期发生频数占全年总量的54.03％,以发芽、展叶、开花为主要物候特征,后期有少数树种结果;20-45候为夏,物候量占全年的12.95％,此期全部观测树种完成展叶,春花树种进入结果期,并有较少夏花开放及秋色叶出现;46-59候为秋,物候量占全年的27.19％,以秋色叶及落叶物候为主并伴有较少结果和开花物候发生;60侯至次年春季起始前为冬,其中60-72候物候量仅占全年的0.6％,全为落叶物候.各类物候期的时间分布特征如下:展叶物候期分布于3 23候,华北珍珠梅(Sorbaria kirilowii)、旱柳(Salix matsudana)等展叶最早,展叶期平均持续3.27候.秋色物候期分布于40-63候,49-56候为最佳观赏期,蒙椴(Tilia mongolica)、山杏(Armeniaca sibirica)等最早显秋色;秋色期平均持续8.2候,卫矛(Euonymus alatus)、接骨木(Sambucus williamsii)等秋色期较长.叶幕期平均持续44.2候,糯米条(Abelia chinensis)、旱柳、棣棠(Kerria japonica)等叶幕期最长.花物候期分布于1-53候,始花期为1-41候,盛花期平均发生于始花后1.81候,8-23候为集中观赏期,蜡梅(Chimonanthus praecox)、迎春(Jasminum nudiflor-um)、榆(Ulmus pumila)、毛白杨(Populus tomentosa)等开花最早,木香薷(Elsholtzia stauntoni)开花最晚;花期平均持续6.7候,华北珍珠梅.木槿(Hibiscus syriacus)、紫薇(Lagerstroemia indica)等夏秋开花树种花期最长.果物候期分布于8 59候,榆、郁香忍冬(Lonicera fragrantissima)等果实成熟最早;持果期平均持续29.0候,果实宿存树种及黑果荚蒾(Viburnum melanocarpum)、‘金叶’风箱果(Physocarpus opulifolius‘Luteus’)等具有较长的果实观赏期.与20世纪80年代同类研究结果对比分析,北京2017年的物候季节与30年前相比,入春提早l候,夏季延长4候,入秋延后3候,秋季缩短2候,且不同季节持续期长短的差距加大.

以旱柳(Salix matsudana Koidz)为研究对象,采用水培方法,研究富营养化条件下重金属污染对旱柳的生长特性、生理指标以及重金属富集的影响.结果表明:50 μmol/L铜(Cu)处理会显著抑制旱柳生长并引起相应的生理活动,表现为干重、相对生长速率(RGR)、耐性指数(TI)及光合色素含量降低,丙二醛(MDA)含量和过氧化物酶(POD)活性升高,且50μmol/L Cu对旱柳的毒害远大于50 μmol/L锌(Zn).随着氮(N)、磷(P)浓度提高,旱柳生物量提高,MDA含量和POD活性降低,重金属对旱柳的毒害得到缓解.Cu和Zn主要富集在旱柳根部(插条新生根,下同),但随着N、P浓度的提高,旱柳根部富集Cu和Zn的量显著减少.Cu会增加旱柳根部对Zn的富集,显著降低Zn的转运系数,抑制Zn向新生枝条转运.3种N、P组合(N0+ P0、N1.5+ P0.18和N15 +P1.8,下同)下,与Zn50处理相比,Zn50+Cu50处理下Zn转运系数分别显著降低了62.8％、57.0％和77.9％ (P＜ 0.05);Zn会减少旱柳根部对Cu的富集,显著提高Cu的转运系数,促使Cu向新生枝条部转运.3种N、P组合下,与添加Cu50的处理相比,Zn50+ Cu50处理下Cu的转运系数分别显著提高了26.0％、62.9％和42.9％(P＜0.05).N、P浓度的提高会促使Zn向新生枝条部转运,与N0+ P0+ Zn50相比,N1.5+ P0.18+ Zn50和N15+ P1.8+ Zn50处理下Zn的转运系数分别显著提高了45.6％和247.3％ (P＜ 0.05),而对Cu的转运无显著影响.综上,旱柳插条对Cu和Zn具有很强的富集能力,N、P浓度的提高可在一定程度上缓解重金属对旱柳的毒害,减少新生根对Cu和Zn的富集并促使Zn向新生枝条转运.

小线角木蠹蛾Streltzoviella insularis是一种重要的林木蛀干害虫,在我国北方地区广泛分布,其寄主范围广,尤其对城市园林树种威胁严重.本研究测定了小线角木蠹蛾幼虫分别取食3种喜食寄主(洋白蜡、银杏和国槐)和4种普通寄主(旱柳、栾树、香椿、毛桃)后的解毒酶(细胞色素P450酶、谷胱甘肽S转移酶和羧酸酯酶)和消化酶(内切-β-1,4-葡聚糖酶、外切-β-1,4-纤维二糖水解酶、β-葡萄糖苷酶和木聚糖酶)的活性.结果表明,不同寄主对小线角木蠹蛾幼虫的消化酶和解毒酶都存在显著影响,其中取食普通寄主的幼虫3种解毒酶的平均活性(P450、GST和CarE酶活性分别为21.12、4876.86、0.035μmoL/min/mg protein)均高于取食喜食寄主的幼虫(P450、GST和CarE酶活性分别为15.87、3760.55、0.027μmoL/min/mg protein),且普通寄主的平均次生代谢物质含量更高(普通寄主总酚、类黄酮和单宁含量分别为173.10、110.07、88.77 mg/g,喜食寄主为105.22、14.05、55.74 mg/g);而取食普通寄主与喜食寄主的幼虫EG和CBH酶活性之间没有显著差异,仅取食普通寄主的幼虫β-葡糖苷酶活性和木聚糖酶活性略高于取食喜食寄主的幼虫,幼虫的消化酶活性(纤维素酶和半纤维素酶)和寄主营养物质(纤维素和半纤维素)并未在普通寄主和喜食寄主中表现出明显趋势.因此本研究认为小线角木蠹蛾的寄主适应性与寄主次生代谢物质(总酚、类黄酮和单宁)含量的关联性更强,而与营养物质(纤维素和半纤维素)含量的相关性较弱.

黄河三角洲是我国滨海盐碱地的重要分布区,种植植被是盐碱地绿色改良的主要生态修复措施.为探讨滨海盐碱地不同植被模式的土壤改良效应,探索适宜植被模式,选取黄河三角洲盐碱地竹柳+NyPa草、旱柳+NyPa草、柽柳+紫花苜蓿、白蜡+柽柳+紫花苜蓿4种林草措施为研究对象,以纯竹柳为对照,测定土壤水分物理参数、盐碱含量、土壤养分及微生物数量等20个指标,并利用主成分分析、聚类分析和模糊数学隶属函数等统计方法评价了不同植被模式的土壤改良效应.结果 表明:林草复合模式可显著改善滨海盐碱地的土壤理化性能,增加土壤孔隙度和贮水量,降低土壤密度,提高土壤有机质、速效养分含量和土壤微生物数量.其中,白蜡+柽柳+紫花苜蓿的乔灌草混交模式在压碱抑盐、增加土壤养分和微生物数量的效果最好,而旱柳+NyPa草的乔草混交模式改良土壤水分物理性能的效果最好.不同植被模式对黄河三角洲滨海盐碱地的综合改良效应表现为白蜡+柽柳+紫花苜蓿＞旱柳+NyPa草＞竹柳+NyPa草＞柽柳+紫花苜蓿.

多枝柽柳和旱柳是北方地区河岸生态修复的良好树种,具有护河防洪、调节区域气候的作用和营造河岸地带植被景观的功能.本研究选取黄河兰州段沿岸2处样点,采集了多枝柽柳和旱柳木质部以及各潜在水源的样品,利用氧同位素直接对比法、贝叶斯混合模型MixSIAR和相似性比例指数(PS指数),分析了多枝柽柳和旱柳对各潜在水源的利用率以及两者之间的水分利用关系.结果 表明:在整个生长季,浅层土壤水(0～30 cm)是多枝柽柳和旱柳的主要水分来源,利用率分别为28.3％和24.4％,多枝柽柳对河水的利用率最小(16.6％),旱柳对地下水的利用率最小(17.9％);在土壤含水量较低的月份,植物会增加对河水和地下水的利用比例,样点S1和S2的PS指数分别为91.0％和87.7％,两个样点均在5月的PS指数最大,不同月份的水分利用关系存在一定的差异;处于河漫滩这一特殊地理位置,多枝柽柳和旱柳对各潜在水源的利用比较平均,最大程度地获取各潜在水源的水分,是一种最优的吸水模式.本研究可为开展黄河兰州段河岸休闲旅游活动和黄河流域生态环境保护中植物水分管理提供一定的理论基础.

随着重金属镉(Cd)应用范围的扩大,土壤Cd污染问题日益严重.以具有植物恢复潜力的旱柳(Saliz matsudana)作为研究对象,探究不同浓度的Cd胁迫后旱柳无性系1 d、7 d和30 d后基因表达与代谢通路的变化.转录组测序结果表明:共获得102595个Unigenes,相同浓度不同时间的差异基因总数为26623和32154个;相同时间不同浓度的差异基因总数为8550、3444和11428个.从中筛选得到与Cd胁迫响应密切相关的基因25个,其中金属硫蛋白、ABC转运蛋白、锌和锰转运蛋白等基因的表达不仅会随着Cd胁迫浓度变化而且同时受到胁迫时间的改变而发生改变;油菜素内酯合成通路的3,6-脱氧油菜素淄酮酶(ROT3)和黄酮类化合物合成通路的黄酮醇合成酶(FLS)、黄烷酮-3-羟化酶(F3H)均明显上调.此外旱柳响应Cd胁迫的GO条目主要集中在代谢过程、细胞过程、膜、细胞器、细胞、细胞部分、催化活化和结合蛋白上,参与这些GO条目的差异表达基因数随着Cd浓度和胁迫时间的增加而增加.通过转录组测序分析旱柳Cd胁迫后的响应机制,旨为旱柳修复土壤Cd污染提供理论指导.