海拔对暗紫贝母物候及形态特征的影响

为探究暗紫贝母(Fritillaria unibracteata)在不同海拔的人工种植成效,拓展产业发展空间,减缓产量与市场需求间的矛盾,在5个海拔(1 174、1 784、2 371、3 076和3 413 m)开展了野外盆栽试验。结果表明:经过一个生长季后,"一匹叶"阶段暗紫贝母萌芽期和展叶期随海拔降低显著提前(P0.05);枯萎期随海拔降低显著提前(P0.05),但高海拔地区(3 076和3 413 m)枯萎期差异不显著(P0.05);生长季长度随海拔降低表现出先增加后减少的特征,在3 076 m最长,为(114.83±3.59)天。暗紫贝母株高和单叶面积随海拔降低表现出先增加后减小的特征,均在海拔2 371 m最大,分别为(11.00±0.70)cm和(7.71±0.87)cm2;鳞茎横轴长和纵轴长随海拔降低表现出先增加后减小的特征,均在海拔3076 m最大,分别为(10.63±0.87)mm和(12.11±0.72)mm。本研究表明,从暗紫贝母生长季长度和鳞茎大小的角度考虑,可以选择在2 371～3 076 m的范围开展低海拔人工种植。     

青藏高原东缘野生暗紫贝母生物量分配格局对高山生态环境的适应

从时空尺度研究了青藏高原东缘野生暗紫贝母(Fritillaria unibracteata)生物量分配特征对高山环境条件的生态适应。通过海拔梯度、群落类型、群落盖度、群落透光率4个变量的分析, 间接探讨了高山环境条件下水分、热量、光照和土壤养分等主要环境因子对暗紫贝母生物量分配的影响, 并主要研究了海拔梯度这一综合要素的生态效应。同时, 从时间尺度上研究了暗紫贝母不同生活史阶段的生物量分配模式, 以期了解不同发育阶段高山植物对于环境要素的适应特征。研究结果表明: 1)在一定的空间范围内, 4个环境变量中仅海拔梯度对暗紫贝母单株鳞茎生物量及总生物量的影响差异显著, 且生物量积累随海拔升高而减小。2)在空间尺度上, 海拔梯度为野生暗紫贝母生长的主要限制因子, 表明在高山地区热量条件对植物生长具有明显的制约作用, 同时不同生活史阶段的暗紫贝母其生物量分配模式对海拔梯度的响应也存在着一定的差异。2年生贝母的鳞茎生物量分配随海拔升高而降低, 叶生物量分配随之增加。3年生和4年生贝母鳞茎及叶生物量分配在不同海拔梯度上比较稳定, 而茎生物量分配随海拔升高而降低, 有性生殖(花)分配则随之而增加。各生活史阶段植株根生物量在不同海拔梯度上分配稳定。3)在时间尺度上, 不同生活史阶段贝母生物量分配模式存在显著差异。根和茎生物量分配随生活史阶段的增加而显著增加, 而鳞茎和叶生物量分配则随之显著减少。单株鳞茎生物量在3年生阶段达到最大。     

发育阶段和海拔对岷江源区陇蜀杜鹃小枝功能性状及生物量分配的影响

本研究分析了岷江源区卡卡山典型高山灌丛植物陇蜀杜鹃不同发育阶段(花芽期和开花期)及不同海拔(3600 m低海拔和3800 m高海拔)下功能小枝和叶片性状的差异,以及空间异质性对花芽期和开花期小枝功能性状相关性及其权衡作用的影响。结果表明: 低海拔同一生长期陇蜀杜鹃小枝长度显著大于高海拔,高海拔开花期小枝的花数量和花质量显著高于低海拔。同一海拔花芽期的小枝质量、叶片数量、总叶质量、总叶面积和总叶柄质量均显著大于开花期,单叶质量和单叶柄质量均显著小于开花期。与花芽期相比,开花期叶生物量占比减少了13%,而小枝质量占比显著增加。小枝的生物量权衡表明,花芽期性状倾向于小枝质量,开花期倾向于总叶质量;花芽期的叶偏好分配于单叶质量,低海拔和高海拔开花期叶片分别偏好分配到单叶柄质量和单叶质量。低海拔开花期小枝质量与总叶面积、总叶质量均为异速生长,单叶柄质量和单叶面积为异速生长。海拔和发育阶段共同影响了陇蜀杜鹃功能小枝和叶片的性状。     

坡向对暗紫贝母生长和繁殖特征的影响

在青藏高原东部的牛牛山和卡卡山,在其东、南、西、北4个坡面各设置一个海拔相同(3800m)的样地,每个样地中随机选择30株同龄级的暗紫贝母植株作为研究对象,然后比较各坡面的生态因子以及暗紫贝母的生长和繁殖特征。结果表明:1融雪时间、气温、土壤含水量在南北坡面间有显著的差异,但土壤p H在各坡面间无明显差异。2开始生长期、始花期和盛花期等物候阶段都是北坡最迟,南坡最早,而枯黄期在各坡面间无显著差异。3单叶面积、比叶面积和植株株高以北坡最大,南坡最小。4鳞茎生物量以南坡最大,北坡最小,东、西坡面的值介于南、北坡之间。5单粒果实的生物量在各坡面之间无明显的差异,果实生物量在地上部分中所占的比例以南坡最大,北坡最小。6单粒果实平均种子数以北坡最多,南坡最少;而种子千粒重则以南坡最重,北坡最轻。可见,坡面对暗紫贝母的生长和繁殖特征有显著的影响,尤其是在南北坡面之间大多数性状差异显著。     

北京西山不同海拔油松林PM2.5浓度及叶片吸附量变化规律

以北京西山不同海拔梯度油松人工林为研究对象,对油松林PM_(2.5)浓度变化和叶片PM_(2.5)吸附量进行分析,并应用电子显微镜对不同海拔油松叶表面微形态特征进行观察,阐释叶片吸附PM_(2.5)差异。结果表明:随着海拔升高PM_(2.5)质量浓度逐渐降低,不同海拔油松林PM_(2.5)质量浓度日变化均呈典型的双峰曲线,7:00和19:00是一天的两个峰值,最小值出现在13:00—15:00左右;从不同月份看,不同海拔油松林PM_(2.5)质量浓度最高值出现在冬季的2月,最低值在8月;不同海拔油松林PM_(2.5)质量浓度全年均值为84 m((102.28±18.44)μg/m~3)110 m((94.18±18.34)μg/m~3)160 m((81.53±19.23)μg/m~3)230 m((75.39±15.71)μg/m~3);随着海拔升高单位叶面积PM_(2.5)吸附量逐渐减小,每升高50 m,单位叶面积PM_(2.5)吸附量降低23.25%,每公顷PM_(2.5)吸附量下降26.43%,不同海拔油松林每公顷PM_(2.5)吸附量全年均值为84 m((8.61±1.08)kg/hm~2)110 m((7.30±0.94)kg/hm~2)160 m((6.35±0.99)kg/hm~2)230 m((4.34±1.14)kg/hm~2);处于低海拔的油松叶表面较粗糙,气孔内部和周围聚集大量颗粒物,在叶面形态上更有利于吸附PM_(2.5),高海拔则相反。高海拔空气质量优于低海拔,低海拔的植物吸附颗粒物多于高海拔。研究结果可为城市造林和森林净化大气提供数据支持。     

基于最大熵模型(MaxEnt)预测暗紫贝母的潜在分布

暗紫贝母(Fritillaria unibracteata)干燥的鳞茎是市场名贵药材"川贝"的主要来源,目前由于人们的过度挖采及环境的恶化,使得其野生资源已近枯竭,被列为国家三级濒危保护药材物种。该研究通过收集暗紫贝母的地理分布点经纬度,结合26项生态因子,运用最大熵模型(MaxEnt)并结合地理信息系统(ArcGIS),对其在中国的潜在分布区域进行了预测。结果表明:暗紫贝母的潜在适生区主要分布在四川西部和北部、青海南部、甘肃南部,其中四川阿坝藏族羌族自治州的理县、茂县、松潘县、红原县、黑水县等地区,青海省果洛藏族自治州的久治县、玛沁县、同德县、兴海县、河南县地区以及甘肃省甘南藏族自治州地区是暗紫贝母最佳适生区。此外,在西藏和云南也有零星的分布。对暗紫贝母的分布贡献率较大的主要生态因子有5个,分别是海拔(40.8%),年均降水量(28%),1月最高温度(7.1%),最干季平均温度(6.6%)和昼夜温差日均值(6.6%)。其中,海拔为2700~4 500m、年均降水量为400~1 400mm,是暗紫贝母最适宜生长的生态位参数。该研究结果为暗紫贝母的野生抚育和人工栽培提供了重要的科学依据。     

武夷山不同海拔黄山松枝叶大小关系

对武夷山自然保护区不同海拔黄山松叶片面积、叶片数量、小枝长度及小枝直径等性状进行测定,分析不同海拔黄山松枝-叶大小间的权衡关系.结果表明: 随海拔升高,黄山松小枝的叶片数量、小枝长度、小枝直径、出叶强度及茎截面积逐渐增大,单叶面积呈逐渐减小趋势;不同海拔黄山松小枝出叶强度与单叶面积均呈显著负相关,不同海拔黄山松小枝茎截面积与总叶面积呈显著正相关;不同海拔黄山松小枝长度、小枝直径与出叶强度呈显著负相关,与单叶面积、叶片数量及总叶面积均呈显著正相关.为提高竞争优势或是资源利用效率,低海拔黄山松倾向于在短枝上着生量少但单叶面积大的针叶,而高海拔黄山松趋向于在长枝上着生量大但单叶面积小的针叶,这体现出不同海拔梯度黄山松小枝的资源利用策略及枝叶间生物量分配的权衡机制.     

西藏高原硬叶柳叶片结构对寒旱环境的适应机制

为探究硬叶柳叶片结构对高寒高海拔环境的适应机制,以西藏那曲嘉黎县硬叶柳叶片为试验材料,应用石蜡切片技术和植物显微技术,分析硬叶柳叶片结构对寒旱环境的适应特征。结果显示:(1)硬叶柳叶片为异面叶,叶片背面有表皮毛,叶片主叶脉在叶片下部凸起,呈现不规则半圆形;栅栏组织呈柱状紧密排列,有2～3层,海绵组织形状多为短柱状或者短球形,细胞间隙较大。(2)随着海拔的不断升高,硬叶柳叶片厚度从最低海拔(4 000 m)的40.4μm增加到最高海拔(4 700 m)的68.04μm,其中叶片下表皮厚度在海拔4 400 m～4 700 m之间呈显著增加的趋势,而上表皮厚度在4 000～4 400 m之间变化不显著;海绵组织和栅栏组织厚度变化分别在9.34～24.84μm、25.63～40.36μm之间,且随海拔梯度的升高海绵组织和栅栏组织的厚度均呈不显著的增加趋势。(3)硬叶柳叶片上表皮无气孔分布,下表皮散生着大量气孔,且气孔器小而密集,其密度为17.87～28.37个·mm~(-2),单位面积的气孔总周长为0.13～0.25 mm,但气孔密度和单位面积的气孔周长在海拔梯度上没有明显变化。研究表明,硬叶柳叶片主要通过增加叶片厚度来适应高海拔地区的寒旱环境。     

不同海拔下烤烟碳氮代谢相关酶基因的表达差异分析

为探讨贵州乌蒙烟区不同海拔的烤烟特色形成的分子机理,本文利用实时荧光定量PCR技术对的烤烟碳氮代谢相关酶基因的表达进行检测。结果表明,液泡转化酶(VIN)基因在烤烟移栽后50 d的中海拔表达较强,移栽后60 d高海拔表达比较活跃,烤烟成熟期低海拔表达略强。蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)基因在烤烟旺长期高海拔表达较强,烤烟成熟期低海拔表达较强,中海拔表达较弱。在4个取样时期,海拔越高,蔗糖磷酸化酶(SPP)基因表达越强,高海拔地区烟叶的颗粒结合型淀粉合成酶(GBSSI)基因表达均最强。淀粉分支酶(SBE)基因在烤烟移栽后50、60和70 d高海拔下表达较强,在移栽后80 d低海拔下表达相对较强。从同一时期不同海拔的结果分析,烤烟硝酸还原酶(NR)基因表达强度随海拔降低而逐渐增强。谷氨酰胺合成酶(GS1-3和GS1-5)基因表达在4个取样时期表现为低海拔强于中、高海拔的。     

气孔特征与叶片功能性状之间关联性沿海拔梯度的变化规律——以长白山为例

气孔是陆生植物与外界环境进行水分和气体交换的主要通道,控制着植物的光合作用和蒸腾过程。植物往往通过多种性状的组合来适应变化的环境,叶片功能性状之间的紧密关系已经在不同尺度得到证实。然而,植物气孔特征与叶片其它功能性状是否存在关联性以及这种关联性是否会受到环境变化梯度的影响仍鲜少报道。沿长白山北坡6个海拔梯度,测定了150种植物的气孔特征和叶片功能性状。结果发现,气孔密度(SD)与比叶面积(SLA)负相关,与单位面积的叶氮含量(N_(area))正相关;除了SLA和N_(area)外,气孔长度(SL)与SLA、叶片厚度(LT)和单位质量的叶氮含量(N_(mass))均存在显著的相关性(P0.05)。然而,气孔特征与叶片功能性状的相关性只在部分海拔梯度存在。此外,发现SD与SL之间存在稳定一致的负相关关系。这些结果表明,植物气孔特征与叶片形态和化学特征对环境变化的适应存在一定的协同变异性,但这种关系不具有普适性,主要与气孔特征和叶片功能性状的选择压力存在差异以及物种分布范围相关。未来仍需要在更多物种和不同区域内来验证气孔特征与植物功能性状之间的关联关系。     

中国蔷薇属植物叶表皮微形态特征及其系统学意义

应用光学显微镜和电子显微镜,对30种中国蔷薇属植物叶表皮的微形态特征进行了观察。结果表明:叶表皮细胞一般为多边形或不规则形,垂周壁平直、平直弓状、波状、浅波状和深波状式样;该属植物的叶表皮细胞大小种间差异较大,总体来看上表皮几乎全为多边形细胞,且上表皮细胞比下表皮细胞略大;在扫描电镜下观察,大部分细胞的平周壁下陷,仅部分细胞的平周壁突起;叶表皮角质层纹饰多样、即使同一个种的上下表皮细胞角质层纹饰微形态特征也有差异;大多植物叶片表面具柔毛,均为单毛,有长柔毛和短柔毛,大部分种类的柔毛基部无特化,其基部由普通的表皮细胞围绕着,少部分种类的柔毛基部由几个特化的辐射状细胞围绕着,少数植物无毛;有些植物叶表面或叶脉上还分布有腺毛;除了单叶蔷薇亚属的小蘗叶蔷薇1个种的上下表皮均分布有气孔器外,其余蔷薇亚属的29种植物的气孔器均分布在下表皮,形状为椭圆形、宽椭圆形和长椭圆形三种,气孔器类型有无规则型、不规则四细胞型、对位四细胞型、环列型和辐射型;气孔器外拱盖内缘近平滑或呈深浅不同的波状、气孔器外拱盖纹饰光滑或粗糙,大多植物气孔器的保卫细胞两级T型加厚;另外,只有小蘗叶蔷薇的气孔器具双层外拱盖且仅上表皮被毛等特征也说明了其在演化上的特殊地位,蔷薇属植物叶表皮的这些微形态特征,在属内各组间无明确的规律性,但可为探讨该属种间的分类学及亲缘关系提供依据。     

枫香变红过程中叶片组织结构、光合特性及色素含量变化研究

枫香(Liquidambar formosana)因其叶片入秋后逐渐变红而极具观赏价值,是优良的景观生态树种。为了解枫香叶片结构变化与叶色的关系,该文通过连续监测枫香叶片变红过程中组织结构、光合特性及色素含量的变化,分析叶片结构与其光合特性和色素的关系。结果表明:(1)叶片变色过程中,表皮细胞均为椭圆形,紧密排列,未观察到明显的细胞变异,表面未附着绒毛和蜡质,且上表皮细胞与栅栏组织细胞间排列紧密,未出现较大的气室。(2)随着叶片逐渐变红,叶片结构变化显著,其中叶片、上表皮、栅栏组织和海绵组织厚度及气孔开度均逐渐减小,而气孔器长和宽、单个气孔器面积则逐渐增大。(3)随着叶片结构的变化,其叶绿素含量逐渐减少,致使净光合速率逐渐减小,在出现光破坏时,叶片通过在栅栏组织细胞液泡内合成花色苷来自我保护,而大量的花色苷致使叶片表面呈现红色。综上认为,叶绿素含量降低,花色素苷大量积累是导致枫香叶片变红的直接原因,而枫香叶色变红则是其一系列生理结构特征综合作用的结果。     

Ontogenetic changes in stomatal size and conductance of sunflowers

The ontogenetic changes in stomatal size, frequency and conductance (g_s) on abaxial and adaxial leaf surfaces of sunflower plants (Helianthus annuus L. Russian Mammoth) were examined under controlled environmental conditions. The stomatal frequency on the adaxial and abaxial leaf surfaces decreased with leaf ontogeny and insertion level. The ratio of adaxial to abaxial stomatal frequency did not change with leaf ontogeny and insertion level, and 42–44% of total stomata was apportioned to the adaxial surface. Ontogenetic changes in stomatal pore length were detected and increased with ontogenesis. The stomatal length of both leaf surfaces had linear relationships with leaf area. Ontogenetic changes in g_s were similar between the two surfaces. However the adaxial g_s was lower than abaxial g_s in leaves of higher insertion levels. Conductance had a linear relationship with width x frequency but not with pore area.     

叶片生长进程中气孔发育对叶温调节的影响

鉴于气孔发育影响气孔导度和蒸腾速率,推测气孔发育可能影响叶温调节。为验证这一假设并阐述相关规律,在控光和控温条件下研究了冬青卫矛和华北紫丁香气孔发育、气孔导度、蒸腾速率及其与叶温的关系。结果表明,伴随冬青卫矛、华北紫丁香叶片生长气孔逐渐增大,但气孔密度下降;在此过程中,气孔导度和蒸腾速率逐步提高,而叶片温度降低;尽管冬青卫矛和华北紫丁香叶片的气孔密度和大小差异很小,但华北紫丁香近轴侧和远轴侧均有气孔分布,而冬青卫矛则只有远轴侧分布气孔,且相同条件下华北紫丁香的气孔导度和蒸腾速率高、叶温低。因此,气孔发育能够促进气孔导度和蒸腾速率提高,有助于降低叶温;近轴侧气孔可能更有利于蒸腾降温。     

Use of thermography for quantitative studies of spatial and temporal variation of stomatal conductance over leaf surfaces

This paper describes a new approach to the calibration of thermal infrared measurements of leaf temperature for the estimation of stomatal conductance and illustrates its application to thermal imaging of plant leaves. The approach is based on a simple reformulation of the leaf energy balance equation that makes use of temperature measurements on reference surfaces of known conductance to water vapour. The use of reference surfaces is an alternative to the accurate measurement of all components of the leaf energy balance and is of potentially wide application in studies of stomatal behaviour. The resolution of the technique when applied to thermal images is evaluated and some results of using the approach in the laboratory for the study of stomatal behaviour in leaves of Phaseolus vulgaris L. are presented. Conductances calculated from infrared measurements were well correlated with estimates obtained using a diffusion porometer.     

中国看麦娘属植物叶表皮微形态研究

看麦娘属是禾本科早熟禾亚科的重要类群,中国分布有8种。该研究采用光学显微镜和电子扫描电镜,对中国看麦娘属7种植物的叶下表皮(含叶鞘下表皮)微形态特征进行观察并探讨其分类学意义。结果表明：(1)看麦娘属叶鞘下表皮长细胞的形状呈长筒状或短筒状,深波状弯曲的细胞壁,脉间短细胞密布,单生或对生,形状多为新月形或椭圆形,脉区硅细胞为椭圆形,平行形或低圆屋顶形的气孔器,看麦娘属叶鞘下表皮特征高度一致,分类价值不大。(2)看麦娘属植物叶下表皮和叶鞘下表皮的显微结构存在很大不同,看麦娘属植物叶下表皮长细胞多为长筒状或短筒状或长菱形,平周壁平直或不明显弯曲,脉间区短细胞分布或无,脉区刺毛密布,脉间区有或无刺细胞的分布,平行形的气孔器,脉区分布的硅细胞多为长方形边缘呈波状弯曲。看麦娘属植物叶下表皮的不同主要体现在脉间区长细胞的形状及平周壁的弯曲与否,脉间区短细胞出现或无,脉间区刺细胞的分布数量以及气孔器的列数。7种植物的叶表皮微形态的分类检索表据此列出。依据叶表皮微形态划分的组与根据外部特征划分的组并不完全一致。但是,由于该文仅研究了7种,叶表皮微形态对于看麦娘属的分类意义还需要更深入的研究。     

石灰岩特有植物圆叶乌桕叶表皮形态特征及其生态适应性研究

采用扫描电子显微镜和光学显微镜,对石灰岩特有植物圆叶乌桕与同属的乌桕、山乌桕的叶表皮微形态进行观察,比较3个种的叶表皮形态特征,分析圆叶乌桕在石灰岩地区生长的环境适应特点。结果表明:圆叶乌桕叶下表皮细胞小且呈无规则型,细胞排列紧密;气孔集中分布于下表皮,气孔密度和气孔指数相对最小;气孔类型是无规则型,无副卫细胞;圆叶乌桕上下叶表皮有厚角质层和蜡质层,蜡被呈片状和网状。圆叶乌桕的叶表皮微形态特征反映了它对石灰岩生境的适应性较强。     

Physiological Indicators of Plant Water Status of Irrigated and Non-irrigated Grapevines Grown in a Low Rainfall Area of Portugal

Water is a key resource in commercial wine production and both large excesses and deficits have undesirable effects upon the amount and quality of the wine produced. A balance between the water requirements of a fully developed canopy and the induced stress necessary for the commercial quality of the wine must be reached. Thus we need a physiological indicator that integrates both soil and climatic conditions to use as a management tool. An experimental field was established in the eastern part of the Demarcated Region of Douro – Portugal, to study the effect of water supply on the quality of the musts produced and we need a physiological indicator that relates to the water use and stress of the grapevines (Vitis vinifera L.) and to the later evaluation of the effect of irrigation practices upon the quality of the musts. We chose as indicators sap flow, leaf water potential at pre-dawn (0600 h), mid-morning (1000 h), solar noon (1400 h) and sunset (1900 h), stomatal conductance and leaf transpiration both measured at mid-morning and at solar noon, and related them to our experimental treatments that induce differences in soil water content, evaluated with time-domain reflectometry probes, with the objective of selecting the indicator that best describes the plant water status under different amounts of available water. Sap flow, leaf water potential and leaf transpiration rate measured at solar noon had highly significant correlations with soil water content and their regression on soil water content was also highly significant. Each of these parameters has shortcomings and none has a clear advantage over the other two as an integrator of the environmental conditions under these experimental conditions. Further studies of the parameters and their relationship with the quality characteristics of the produced musts are needed to achieve the ultimate objective of manipulating the soil water content.