散孔材和环孔材树种叶水分传输能力及其与抗旱性的关系

选取树龄相同的3种散孔材(杨树、梧桐和樱花)和3种环孔材(刺槐、合欢和白蜡)树种,用3种不同方法(解剖法、加压法和水容法)研究了其叶水力导度的差异及与抗旱性(PV曲线参数)的关系.结果显示:解剖法估算的最大叶水力导度高于加压法和水容法,加压法和水容法在6个树种中的5个上测定值完全一致,3种散孔材与环孔材树种的叶最大水力导度无显著差异.3种散孔材树种的饱和渗透势和膨压损失点渗透势与3种环孔材相比差异不大,但膨压损失点的相对含水量则低于环孔材树种,质外体含水量高于环孔材树种,导致其综合抗旱性指数也高于3种环孔材树种.研究表明,散孔材和环孔材树种的叶最大水力导度与其抗旱性之间并无显著相关关系.     

气候过渡区环孔材和散孔材树种的水分利用特征

采用Granier树干液流监测系统, 于2014年6-9月份监测河南信阳鸡公山自然保护区内的枫香(散孔材)和栓皮栎(环孔材)水分利用特征及其对环境因子的响应。结果显示: 在7月份干旱天气和虫灾情况下, 导致环孔材树种叶面积大量减少, 7-9月份期间枫香和栓皮栎的日间平均树干液流密度值分别为33.1 g·m^–2·s^–1和24.8 g·m^–2·s^–1; 而6月份的数值分别为31.6 g·m^–2·s^–1和44.2 g·m^–2·s^–1。枫香和栓皮栎的树干液流密度与大气水汽压亏缺(VPD)呈对数函数关系, 决定系数R²分别为0.38和0.91。液流速率与lnVPD的斜率/ VPD =1下的液流速率, 枫香和栓皮栎分别为0.62和2.87; 此比值受栓皮栎的叶面积和水力导度的影响。枫香的实际蒸腾速率普遍比通过方程计算的预测值低。由于栓皮栎水分利用对环境的较高敏感性, 水分胁迫会导致水分利用下降从而影响生长速率, 进而减缓木材产出的时间。因此在气候变化背景下(极端干旱事件频繁发生), 需要根据不同的林业管理目标合理配置两种木材结构树种。     

长白山阔叶树种木质部环孔和散孔结构特征的分化导致其水力学性状的显著差异

木质部的解剖结构特征对树木水分传输功能有重要的影响,阔叶树种木质部环孔和散孔结构特征的分化,很可能导致两个功能类群在水力学结构上存在显著差异,但是有关两个功能类群间细致的水力学性状的对比研究还较少,二者整枝水平的导水率及纹孔水平的细致结构差异尚未见报道.本试验以长白山阔叶红松林常见的3个环孔材和4个散孔材乔木树种为研究对象,对比了两个功能类群树种的整枝导水率(k_shoot)、枝条木质部栓塞脆弱性(p_50)等重要水力学相关生理功能特征,并分析了两个功能类群间的木质部组织水平和纹孔水平上的解剖结构特征差异.结果表明:与茎段导水率差异一致,环孔材树种的整枝导水率也显著高于散孔材,但枝条木质部气穴化抵抗力显著弱于散孔材,二者的差异反映了整枝水平上木质部导水效率和安全性之间的权衡关系,与两个功能类群的水力学生理特征存在显著差异一致,二者在最大导管长度、导管直径、纹孔开口面积、纹孔开口比例等光学和扫描电镜观测解剖结构特征上都存在显著差异;木质部解剖特征(组织水平、纹孔水平)和k_shoot、p_50等生理特征间,以及木质部不同解剖特征之间存在显著的相关,且两个功能类群遵循相同的规律,反映了木质部结构对水分传输功能的重要影响,而导水率和气穴化抵抗力对木质部对立的结构要求,体现了树木水分传输系统构建的生物物理局限性.     

亚热带常绿阔叶林散孔材和环孔材树种导管及叶片功能性状的比较

植物导管结构特征对其自身的生存策略具有重要影响, 但目前对于亚热带常绿阔叶林树种这方面的认识仍然不足。为了研究这一地区的植物导管特征与叶片功能性状之间的关系, 该研究选择广东石门台自然保护区亚热带森林中两种优势种桂林栲(Castanopsis chinensis)和木荷(Schima superba), 通过比较旱季(10月至次年3月)两树种的导管形态特征、叶片形态特征、叶片生理特征来研究环孔材树种和散孔材树种的功能性状差异。用独立样本t检验对两个树种的这些性状进行差异性分析。结果表明: 1)木荷(散孔)导管密度显著高于桂林栲(环孔), 而桂林栲导管的直径远大于木荷导管的直径。2)木荷叶片含水量(LWC)、叶绿素a/b值显著大于桂林栲, 而气孔密度和比叶面积则显著低于桂林栲, 两者气孔导度和光合速率并没有显著差异。以上结果表明, 在亚热带森林中, 环孔材树种桂林栲在温度高湿度低的干旱条件下, 能够通过增加叶片比叶面积维持较高的光合能力, 而另一方面, 其叶片对干旱胁迫的耐受性较弱, 而散孔材木荷则具有较好的光能转化能力和干旱耐受能力, 这种差异性在降水格局变化逐渐加深的背景下, 可能会引起森林群落结构发生分化。     

九种不同材性的温带树种叶水力性状及其权衡关系

不同材性树种的解剖、叶脉分布等结构性状差异会影响树木的水分运输效率和水分利用策略, 进而限制树木的生存、生长和分布。然而, 材性对叶导水率、水力脆弱性及其潜在的权衡关系的影响尚不清楚。该研究选择东北温带森林中不同材性的9种树种(散孔材: 山杨(Populus davidiana)、紫椴(Tilia amurensis)、白桦(Betula platyphylla); 环孔材: 蒙古栎(Quercus mongolica)、水曲柳(Fraxinus mandshurica)、胡桃楸(Juglans mandshurica); 无孔材: 红皮云杉(Picea koraiensis)、樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)、红松(Pinus koraiensis), 测量其基于叶面积和叶质量的叶导水率(K_area和K_mass)、水力脆弱性(P₅₀)、膨压丧失点水势(TLP)及叶结构性状, 以比较不同材性树种叶水力性状的差异, 并探索叶水力效率与安全的权衡关系。结果表明: 3种材性树种的K_area、K_mass和P₅₀均差异显著(p < 0.05)。无孔材树种的K_area和K_mass最低, 而散孔材和环孔材树种差异不显著; 环孔材树种P₅₀最高, 而散孔材和无孔材树种差异不显著。K_area和K_mass均与P₅₀显著负相关(p < 0.05), 但散孔材、环孔材和无孔材树种的相关关系分别呈线性、幂函数和指数函数关系。这表明叶水力效率与安全之间存在一定的权衡关系, 但该关系受树木材性的影响。K_mass与TLP显著负相关(p < 0.01), 其中散孔材和环孔材树种呈线性负相关, 无孔材树种呈负指数函数关系; P₅₀随TLP的增加而增加, 这表明树木在面临水分胁迫时, 其质外体和共质体抗旱阻力共同协调保护叶片活细胞, 防止其水分状况到达临界阈值。K_mass与叶干物质含量、叶密度、比叶重均显著负相关, 而P₅₀与之显著正相关(p < 0.01, P₅₀与比叶重的关系除外), 表明树木叶水力特性的变化受相同叶结构特性驱动, 树木增加对水力失调的容忍需要在叶水力系统构建上增加碳投资。     

东北东部14个温带树种树干呼吸的种内种间变异

采用红外气体分析仪—局部通量测定法于2009年6 — 10月原位测定了东北东部山区14个温带森林主要组成树种的树干表面CO2通量（RW）,旨在量化种内和种间RW的差异,探索RW随树木直径和季节的变化规律,为深入理解温带森林生态系统碳循环过程、构建和校验其模型提供基础数据。测定的树种包括：散孔材阔叶树（白桦、枫桦、山杨、紫椴、五角槭）、环孔材和半环孔材阔叶树（春榆、黄菠萝、胡桃楸、蒙古栎、水曲柳）、针叶树（兴安落叶松、红松、红皮云杉、樟子松）。结果表明：树种、月份及其交互作用均显著地影响RW（P < 0.001）。测定期间平均RW波动在1.32（黄菠萝）— 3.12 μmol CO2?m-2?s-1（兴安落叶松）之间,其中环孔材和半环孔材阔叶树的平均RW高于散孔材阔叶树,而针叶树的平均RW变异较大。各个树种RW的平均值均呈单峰型季节变化模式,其中7月份最高、10月份最低。RW种内的绝对变异（标准误,SE）波动在0.11 — 0.29 μmol CO2?m-2?s-1之间,相对变异（变异系数,CV）波动在61%（红皮云杉）— 89%（白桦）之间。各个树种的RW均有随胸径（DBH）增大而增加的趋势,但两者之间的回归模型及其决定系数因树种而异。除了春榆和水曲柳之外（P > 0.05）,其它树种的RW与DBH之间的回归关系显著（P < 0.05）,表明DBH可作为某些树种RW预测和上推的一个简便实用的指标。这些结果强调了在树干呼吸能力的比较和上推估测时应充分考虑其种内种间差异的重要性。     

大孔树脂分离纯化辣椒叶总黄酮的工艺研究

目的:筛选适合分离纯化辣椒叶总黄酮的一种大孔树脂,同时用响应面法进行优化得到最佳纯化工艺。方法:采用热回流法提取辣椒叶总黄酮,以吸附率和解吸率为考察指标,考察6种不同型号的大孔树脂(HPD100、HPD450、HPD600、HPD826、D101、AB-8)对辣椒叶总黄酮的吸附能力与解吸能力,确定最佳树脂。通过动态吸附解吸实验考察此树脂对辣椒叶总黄酮的最佳分离纯化工艺。结果:通过对辣椒叶总黄酮吸附分离性能的分析显示HPD600为最佳树脂,最优工艺为:上样浓度为10 mg/mL,上样量为10 mL,洗脱体积为4 BV,洗脱液流速为4 mL/min,洗脱液pH为7,依次用水、10%、30%乙醇冲洗树脂柱,50%乙醇为洗脱液。纯化后的黄酮纯度435.4 mg/g。结论:该方法简便,操作简单,对辣椒叶总黄酮的纯化效果较好。     

我国特有树种长叶榧树的生物学特性与保护问题研究

在持续１０余年对我国特有珍贵树种长叶榧树的分布区、生长环境、生物学特性调查研究基础上,全面系统地提出了该树种保护措施与开发利用意见。     

大孔吸附树脂纯化绿茄叶黄酮的工艺研究

研究大孔吸附树脂纯化绿茄叶黄酮粗提取物的最佳工艺。通过比较10种大孔吸附树脂纯化黄酮粗提取物的吸附及解吸性能,筛选出纯化树脂XDA-1,并考察XDA-1树脂对黄酮粗提取物的静态、动态吸附与解吸的性能。结果表明,XDA-1树脂对黄酮粗提取物纯化的最佳工艺参数:吸附平衡时间8 h,吸附浓度2.00 mg/m L,p H值3.0,温度25℃,上样流速2 BV/h;解吸平衡时间2 h,解吸剂为p H值为3.0的体积分数80%的乙醇溶液,解吸流速3 BV/h,纯化倍数2.37。该研究证实大孔吸附树脂纯化绿茄叶黄酮的方法简单可行,为绿茄叶黄酮的分离纯化提供了实验依据。     

胡杨、灰叶胡杨光合及叶绿素荧光特性的比较研究

比较研究了两年生胡杨和灰叶胡杨叶片的光合及叶绿素荧光特性.结果表明:胡杨和灰叶胡杨均表现出净光合速率(Pn)日变化呈单峰曲线,只是在12:00时胡杨的Pn略微降低;气孔导度日变化均呈单峰型曲线;胞间CO2浓度日变化呈近“V”字型曲线.相同的试验条件下,胡杨的净光合速率、气孔导度高于灰叶胡杨,净光合速率与气孔导度峰值出现在上午10:00时;胡杨胞间CO2浓度低于灰叶胡杨,胞间CO2浓度最低值均出现在中午14:00时.经充分暗适应后的叶片叶绿素荧光参数初始荧光、PSⅡ原初光能转换效率和PSⅡ潜在活性均为胡杨显著大于灰叶胡杨.以太阳光为光化学光,测定的叶绿素荧光参数日变化显示,胡杨PSⅡ实际的光化学反应量子效率、非循环电子传递速率、光化学猝灭系数均大于灰叶胡杨,而非光化学猝灭系数却较灰叶胡杨小.胡杨与灰叶胡杨在光合与叶绿素荧光特性上的差异,是胡杨更能适应干旱荒漠区高光、高温与低相对空气湿度环境,从而表现出高净光合速率的部分生理学原因之一.     

三株耐铅锌菌的分离、鉴定及其吸附能力

以铅锌矿渣盆栽试验中长势较好的耐性植物夹竹桃(Nerium indicum)的根际土壤为材料,进行耐铅锌优势菌株的分离鉴定,探讨影响铅锌吸附的因素及其吸附机理。结果表明:(1)从土样中分离筛选出3株耐铅锌菌株(B1、B4、B14),3株菌均能在Pb2+、Zn2+浓度为600 mg·L-1的牛肉膏蛋白胨培养基上生长,经形态和分子生物学鉴定分别为蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)或炭疽杆菌(Bacillus anthracis)、解硫胺素硫胺素芽孢杆菌(Aneurinibacillus aneurinilyticus)和藤黄微球菌(Micrococcus luteus)。(2)对影响菌株吸附铅、锌的p H、吸附时间、初始菌量3个因素进行分析,发现菌株B1在p H为5.0、吸附时间为50 min、初始菌量为0.06 g时,对Pb2+、Zn2+的去除率分别可达84.22%和70.66%。菌株B4在p H为6.0、吸附时间为50 min、初始菌量为0.18 g时,对Pb2+、Zn2+的去除率分别可达72.63%和54.17%。菌株B14在p H为4.0、吸附时间为60 min、初始菌量为0.10 g时对Pb2+、Zn2+的吸附率分别为77.56%和50.63%。(3)扫描电镜观察和红外光谱分析显示:3株菌对Pb2+、Zn2+的吸附主要是细胞表面的吸附,还存在一定的内部吸收;羟基(O-H)、胺基(N-H)、烷基、酰胺基(CONH-)是吸附、络合或螯合金属离子或原子的主要活性基团,重金属与菌株表面的活性基团结合反应是其吸附Pb2+、Zn2+的主要作用机制。     

不同气温条件下旱柳(Salix matsudana Koidz)幼苗的水分和构型特征

利用小温棚升高气温,探讨气温升高对半干旱毛乌素沙地乡土沙生乔木如何缓冲气温升高所带来的不利影响。水分饱和亏缺和失水系数均表现出随气温升高而降低的趋势。组织密度的变化趋势恰好相反;气温长高显著影响枝茎截面积比、叶干重茎截面积比、叶面积茎截面积比、叶干重枝截面积比和叶面积枝截面积比;叶死亡率和叶周转随气温升高呈现出降低趋势,而叶出生率和叶面积的变化格局为“钟形”曲线,气温升高促进分枝产生、增加分枝长度和角度,这利于增大植冠郁闭度。     

What do we know about growth of vessel elements of secondary xylem in woody plants?

Despite extensive knowledge about vessel element growth and the determination of the axial course of vessels, these processes are still not fully understood. They are usually explained as resulting primarily from hormonal regulation in stems. This review focuses on an increasingly discussed aspect – mechanical conditions in the vascular cambium. Mechanical conditions in cambial tissue are important for the growth of vessel elements, as well as other cambial derivatives. In relation to the type of stress acting on cambial cells (compressive versus tensile stress) we: (i) discuss the shape of the enlarging vessel elements observed in anatomical sections; (ii) present hypotheses regarding the location of intrusive growth of vessel elements and cambial initials; (iii) explain the relationship between the growth of vessel elements and fibres; and (iv) consider the effect of mechanical stress in determining the course of a vessel. We also highlight the relationship between mechanical stress and transport of the most extensively studied plant hormone – auxin. We conclude that the integration of a biomechanical factor with the commonly acknowledged hormonal regulation could significantly enhance the analysis of the formation of vessel elements as well as entire vessels, which transport water and minerals in numerous plant species.