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2019 Volume 41 Issue 4
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Guo-hua FENG, Diao LI, Jing-hui YANG, et al. Annual Growth Dynamics and Ecological Responses of Color-Leaf Trees Planted in Different Saline-Alkali Soils[J]. Journal of Southwest University Natural Science Edition, 2019, 41(4): 86-91. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2019.04.012
Citation: Guo-hua FENG, Diao LI, Jing-hui YANG, et al. Annual Growth Dynamics and Ecological Responses of Color-Leaf Trees Planted in Different Saline-Alkali Soils[J]. Journal of Southwest University Natural Science Edition, 2019, 41(4): 86-91. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2019.04.012
shu

Annual Growth Dynamics and Ecological Responses of Color-Leaf Trees Planted in Different Saline-Alkali Soils

  • 1.

    Tianjin Highway Department, Tianjin 300384, China

  • 2.

    College of Horticulture and Landscape, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300384, China

  • 3.

    Tianjin Shuofang Green Technology Development Co. Ltd, Tianjin 300384, China

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  • Corresponding author: Jing-hui YANG ; 
  • Received Date: 25/09/2018
    Available Online: 20/04/2019

  • MSC: S688

  • In order to understand the salt tolerance of plants, the annual growth dynamics and ecological response of six color-leaf tree species commonly planted in Tianjin were studied. The results showed that in moderate saline-alkali land, the ecological response value of Ulmus pumila cv. Jinye was the lowest, followed by Prunus cerasifera Ehrhar f. atropurpurea (Jacq.) Rehd; in light saline-alkali land, the ecological response values decreased in all the species studied, U. pumila had the minimum value, followed by P. cerasifera and Sophora japonica cv. Golden Stem; and in non-salt alkaline soils all the plants had the lowest ecological response value (< 0.1). It was thus concluded that of the six tree species studied U. pumila cv. Jinye had the strongest adaptability to the saline-alkali environment, followed by P. cerasifera Ehrhar f. atropurpurea (Jacq.) Rehd; Ailanthus altissima cv. Hongye, P. salicina and S. japonica had a moderate adaptability; and the adaptability of P. cistena was the poorest.
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通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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Annual Growth Dynamics and Ecological Responses of Color-Leaf Trees Planted in Different Saline-Alkali Soils

    Corresponding author: Jing-hui YANG ; 
  • Received Date: 25/09/2018
  • Available Online: 20/04/2019

Abstract: In order to understand the salt tolerance of plants, the annual growth dynamics and ecological response of six color-leaf tree species commonly planted in Tianjin were studied. The results showed that in moderate saline-alkali land, the ecological response value of Ulmus pumila cv. Jinye was the lowest, followed by Prunus cerasifera Ehrhar f. atropurpurea (Jacq.) Rehd; in light saline-alkali land, the ecological response values decreased in all the species studied, U. pumila had the minimum value, followed by P. cerasifera and Sophora japonica cv. Golden Stem; and in non-salt alkaline soils all the plants had the lowest ecological response value (< 0.1). It was thus concluded that of the six tree species studied U. pumila cv. Jinye had the strongest adaptability to the saline-alkali environment, followed by P. cerasifera Ehrhar f. atropurpurea (Jacq.) Rehd; Ailanthus altissima cv. Hongye, P. salicina and S. japonica had a moderate adaptability; and the adaptability of P. cistena was the poorest.

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  • 天津为退海之地，因地势低洼导致土壤盐渍化严重，加之冬季干冷、夏季干热，适宜生长的植物较少.大面积的盐渍化土壤极大地限制了城市生态绿化的建设[1-2].近几年，彩色树在园林绿化配置中已得到了大量推广[3]，其耐盐性也有些报道.如胡晓立等[4]通过生理指标测定研究得出耐盐性大小依次为紫叶李、黑杆樱李、紫叶矮樱，但是由于植物耐盐性评价比较复杂，其结果的应用有较大的局限性.

    树木年轮的大小是树木在某年的生长变化与前期生长影响的综合体现[5-6]，他不仅记载着树木的生长年限，而且记录着树木的生长状况和对环境改变的适应性[7]，因此，树木年轮的分析比其它许多类型的资料具有更高的置信度[8-9].

    树木生长中对环境敏感、反应大且生态反应值高的，为适应性较差[10-11].秦艳筠等[12]研究了5种蔷薇科树种(美人梅、紫叶矮樱、紫叶李、西府海棠和红宝石海棠)的茎干年轮年均增长量和生长动态变化，认为西府海棠的适应性最强，紫叶矮樱受盐碱环境影响最大，北美海棠比西府海棠更能适应盐碱地[13].

    本文比较了3种土壤类型中6个主栽彩叶树品种的年轮动态变化和生态反应值，分析他们对土壤的适应性，旨在为天津盐碱地彩叶树种的合理配置提供依据.

1.   材料方法

  • 试验品种紫叶李(Frunus cerasifera Ehrh.f.atropurpurea jacq)、紫叶矮樱(Prunus cistena)、太阳李(Prunus salicina)、红叶臭椿(Ailanthus altissima Swingle，Tree of Heaeven)、金叶榆(Ulmus pumila cv.jinye cv.jinye)、金叶槐(Sophora japonica)，分别栽植于天津非盐渍区(武清)、轻度盐渍化区(西青区)和中度盐渍化区(滨海新区)，样地内样株的栽植状况如表 1.

    用S型取样法选择生长健壮，5~6年生的植株为样株，每个样地选择15个株.用C0400型生长锥在距树干基部1.2 m处打钻，采取树干横切面，用游标卡尺由髓心向外测量每年的年轮宽度.树木生态反应值(MS)计算公式如下：

    其中，MS为生态反应值，N为测量样本数，Xi为第i个样本的每一年的年轮宽度，E为期望值即样本均值.采用Excel 2007和SPSS19.0统计软件对测量指标数据进行分析.

2.   结果和分析

    2.1.   不同类型盐碱地紫叶矮樱年轮动态变化和生态反应值

  • 从图 1可以看出，紫叶矮樱在非盐碱地上的年轮生长量均大于轻度盐碱地与中度盐碱地的年轮生长量，其中，中度盐碱地上紫叶矮樱年轮生长逐年下降，说明土壤盐碱抑制了茎的加粗生长.另外，图 2显示，非盐碱地上紫叶矮樱的年轮平均生长量极显著高于轻度盐碱地(0.447 cm)和中度盐碱地(0.410 cm)，轻度盐碱地和中度盐碱地的生长量无差异.

    计算结果显示，紫叶矮樱的生态反应值在中度盐碱地上为0.144 3，轻度盐碱地上为0.102 8，在非盐碱地上为0.082 7.三者相差明显，说明土壤盐碱对紫叶矮樱影响较大.

    • 2.2.   不同盐碱地紫叶李年轮动态和生态反应值

  • 图 3显示紫叶李在非盐碱地和轻度盐碱地上的年轮生长量变化较小，在中度盐碱地上逐年下降. 图 4显示不同盐碱地上紫叶李的平均年轮宽度，非盐碱地(0.667 cm)显著大于轻度(0.491 cm)和中度盐碱地(0.451 cm)的年轮宽度，轻度和中度的年轮宽度无显著差异.计算显示，紫叶李的生态反应值在轻度和中度上差异不显著，为0.084 6~0.093 5，非盐碱地为0.046 7，说明中度盐碱地未对紫叶李有更大的影响.

    • 2.3.   不同盐碱地太阳李年轮动态和生态反应值

  • 从图 5可以看出，太阳李在非盐碱地上年轮生长量变化较小，轻度盐碱地上第1~3年变化较小，第4年生长量增加，第5年回落，说明太阳李对轻度盐碱地有一定的适应性，其在中度盐碱地上生长量逐渐下降. 图 6显示3个区域太阳李的平均年轮差异显著，由大到小依次为非盐碱地(0.606 cm)、轻度盐碱地(0.438 cm)、中度盐碱地(0.325 cm)，说明太阳李适宜在轻度和非盐碱地上生长.计算显示太阳李在非盐碱、轻度、中度盐碱地生态反应值分别为0.105 6，0.086 7和0.038 4.

    • 2.4.   不同盐碱地上金叶槐年轮动态和生态反应值

  • 图 7显示金叶槐在各类土壤中的年轮生长动态上下波动，其中非盐碱地和轻度盐碱地上的生长量略有增加，中度盐碱地上(除2013年增加外)基本无变化. 图 8显示3个区域金叶槐的平均年轮差异显著，由大到小依次为非盐碱地(0.545 cm)、轻度盐碱地(0.463 cm)、中度盐碱地(0.346 cm).数据分析显示，金叶槐在中度盐碱地区域的生态反应值为0.105 6，较高，在轻度和非盐碱地的生态反应值为0.076 6和0.060 9，后两者间差异不大.

    • 2.5.   不同盐碱地上金叶榆年轮动态和生态反应值

  • 图 9显示，金叶榆在不同盐碱地上年轮生长变化趋势基本相同，其中，中度盐碱地上回升得较少，其余较多，3个区域平均年轮无显著差异(图 10).说明金叶榆比较适应盐碱土壤环境.数据统计显示金叶榆在中度、轻度和非盐碱地上的生态反应值分别为0.045 6，0.045 1和0.003 7，生态值均比较低，差异不大.

    • 2.6.   不同盐碱地上红叶臭椿年轮动态和生态反应值

  • 红叶臭椿在非盐碱地和轻度盐碱地上的年轮生长量变化较小，略有下降(图 11)，平均年轮差异显著，由大到小依次为非盐碱地(0.682 cm)、轻度盐碱地(0.410 cm)，如图 12.数据分析显示，红叶臭椿在轻度和非盐碱地的生态反应值为0.08，0.0477，相差较大.

    • 2.7.   不同类型盐碱地上6种彩叶树生态适应性评价

  • 对3种土壤6种彩叶树进行生态适应性评价，结果见表 2.

    表 2显示，生态反应值在中度盐碱地上由大到小依次为紫叶矮樱、太阳李、金叶槐、紫叶李、金叶榆；轻度盐碱地上依次为紫叶矮樱、太阳李、紫叶李、红叶臭椿、金叶槐、金叶榆；在非盐碱地上依次为紫叶矮樱、金叶槐、红叶臭椿、紫叶李、太阳李、金叶榆.

3.   讨论

  • 目前，树木年轮的研究主要集中于利用年轮信息推测气候的变化趋势[7, 14-16].本文则通过不同盐碱地上彩叶树的年轮生长动态变化和年轮生态值，研究了彩叶树年轮的生长对土壤盐碱的生态响应.发现种植在3个不同区域的植物，年轮生长量常有相同的变化趋势，反应了相同气候条件下，植物有相同的生长变化.

    年轮离差值反映了各树种各年年轮值与年轮期望值之差，离差值越大，表明年轮整体变化越剧烈，而生态反应值是指树木对综合生态因子变化的响应程度，树种生态反应值越大，表明该树种生长受环境的影响越大[9].

    不同树种的年轮磁学特征(SIRM)存在显著差异，树木所处环境的污染程度不同对树木年轮的磁学特征具有显著性影响[9, 17].通过试验得出树木年轮生态反应值可作为生态适应性评价的基本指标之一.本文通过研究得出不同树种的年轮生态反应值存在显著差异，不同盐碱地上的同种类的彩叶树年轮生态反应值也存在显著差异.土壤盐碱程度的加深会增加其生态反应值，降低植物的生长适应性.本文的研究结果也表现出了与植株实际生长一致的情况.如金叶榆的生态反应值最低，适应性最强，可以在中度盐碱地上生长.而园林实践中，金叶榆也是供试种类中生长最好的，所以，生态反应值能够较全面地反应植物的抗逆性.

4.   结论

  • 彩叶植物对中度盐碱地较适宜的为紫叶李(0.093 5)、金叶榆(0.045 6)，对轻度盐碱地较适宜的为太阳李(0.086 7)、紫叶李(0.084 8)、金叶槐(0.076 3)、金叶榆(0.045 1). 6种彩叶植物非盐碱地上的生态反应值均小于0.1，均表现较好.非盐碱地上彩叶树平均年轮生长量均大于轻度盐碱地和中度盐碱地.因此，认为金叶榆对盐碱环境的适应性最强，紫叶李次之，太阳李和金叶槐适应性中等，紫叶矮樱适应性最差.

Figure (12)  Table (2) Reference (17)

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