岩溶石漠化地区几种生态恢复植物的生理生态学特征

选择石漠化地区树种任豆树、金银花和苦丁茶的植株为对象,测定其光响应曲线和光合、蒸腾、气孔导度的日变化,研究其光合、蒸腾、气孔导度与环境因子间的关系。在岩石裸露率高、地表水缺乏、白天温度极高的石漠化地区,对任豆和苦丁茶进行光响应模拟表明,两者的最大净光合速率分别为15.88μmol.m-2.s-1、4.58μmol.m-2.s-1。从气体交换特征日变化看出,这三种植物均有光合午休现象,任豆午休程度最弱而苦丁茶最强,光合与气孔导度均呈显著的正相关关系;通过对胞间CO2浓度Ci与气孔限制Ls关系分析,任豆和金银花的光合作用上午以气孔限制为主,下午有非气孔因素影响,而苦丁茶则以非气孔限制为主。任豆树具有较高的水分利用效率,金银花次之,而苦丁茶最小。通过综合分析,认为地表缺水并不是石漠化地区简单唯一的限制因子,高温胁迫也造成该区植物同化CO2减少的原因。根系的下扎能力也应是石漠化地区植物长期存活的关键。因此通过人工诱导构建石漠化地区植物群落时一定要考虑植物本身的根系遗传性状。     

引种台湾桤木的水分生理特性

台湾桤木(Alnusformosana)原产台湾,是台湾地区重要的先锋造林树种和林地培肥树种。水分是限制植物地理分布和决定植物引种能否成功的重要因子之一。采用Li-6400光合测定系统对引种两年生台湾桤木苗木的水分生理特性进行了研究,结果表明:(1)在整个生长期,叶片蒸腾速率日变化均表现为宽大的单峰型曲线,以13∶00～15∶00时左右蒸腾速率最高,不同部位叶片在不同生长期的峰值有所不同,属非蒸腾午休型植物。气孔导度日变化有单峰型和双峰型2种变化曲线;(2)蒸腾速率季节变化表现为单峰曲线,以7月为最高,整个生长期叶片日均蒸腾速率为3.25mmol·m-2·s-1,表现出高光合、强蒸腾的生理特点;(3)水分利用效率日变化与光合速率日变化相似,有单峰曲线和双峰曲线2种类型,与气孔导度的日变化有显著相关性。在整个生长期,以6月、7月叶片水分利用效率为最低,8月为最高;(4)在影响水分利用效率季节变化的生理生态因子中,以温度、光合有效辐射、气孔导度和相对湿度4个因子的直接作用为最大。     

半干旱黄土丘陵区五种植物的生理生态特征比较

通过测定陕北黄土丘陵区5种植物在旱季的光合速率、蒸腾速率和叶水势日变化,将植物划分为不同的水分生态适应类型.结果表明:柳枝稷的光合生理特征属于高光合、低蒸腾和高水分利用效率类型,其抗旱适应性特征属于高水势延迟脱水类型;苜蓿属于高光合高蒸腾低水分利用效率类型,耐旱性为高水势延迟脱水型;达乌里胡枝子属于低光合、低蒸腾、低水分利用效率类型,耐旱性为高水势延迟脱水型;白羊草属于高光合、蒸腾较高的水分利用效率中等型,耐旱性属于能忍耐脱水造成的低水势的一类.沙打旺属于高光合中等蒸腾速率中等水分利用效率类型,耐旱性为低水势延迟脱水型.     

热带岩溶植物生理生态适应性对于南方石漠化土地生态重建的启示

岩溶地质在我国分布广泛,特别是西南地区连片分布着世界上面积最大的岩溶地貌.由于长期人为活动的影响,目前我国南方地区岩溶石漠化土地面积已达1.2×105 km2,导致当地生态条件恶化,经济、社会发展面临严重困难.南方岩溶山地土层薄,养分贫瘠,保水性能差.对热带岩溶森林开展了一系列生理生态研究,研究结果对南方岩溶石漠化山地生态重建有启发意义.研究结果暗示,岩溶生境常绿、落叶木本植物和木质藤本植物共存对于维持生态系统水分平衡有重要意义.常绿植物枝条木质部耐气穴化能力强,叶片耐失水性能强.落叶植物采取避旱策略,通过落叶减少旱季蒸腾和水分消耗.岩溶山地大部分植物具有很深的根系,藤本植物根系更深,旱季能利用地下深层岩石下和缝隙水.有些植物如木棉、董棕利用树干储存水保持旱季必要的生理代谢.岩溶山地木本植物叶片和枝条木质部结构和生理功能的密切关联对于适应水分胁迫起重要作用.热带岩溶植物可能普遍缺乏锌、钾元素,这方面问题需引起重视和研究.藤蔓植物可以利用石漠化岩溶山地局部水土资源和丰富的生长空间和光照资源,并且大多数藤蔓植物气孔调节能力强,对强光的适应和利用能力强,是石漠化山地生态重建的理想植物材料.目前中国科学院西双版纳植物园正在推广的一种珍贵的油料植物—星油藤,可以作为南方热区石漠化山地生态重建的理想植物材料.石漠化土地的重建要合理利用不同功能类群植物,特别是岩溶生境的乡土植物,最好构建多层复合群落.     

湘西北腊梅群落优势树种的生理生态学特性研究

对湘西北腊梅群落中 4个优势树种的光合、呼吸、蒸腾以及矿质营养等基本生理生态学指标进行了测试分析。结果表明 ,腊梅和香叶树的光—光合特性较为优良 ,它们对光合有效辐射的适应幅度更宽 ,净光合速率较高。香叶树的暗呼吸强度最低而水分利用效率最高 ,腊梅则对土壤矿质营养的选择性主动吸收能力最强。利川润楠和八角枫的生理生态学特性较之于腊梅和香叶树 ,显示出一定的劣势。     

昆仑山北坡4种优势灌木的气体交换特征

在自然条件下对昆仑山北坡四种灌木塔里木沙拐枣（Calligonum roborowasikii）、驼绒藜（Ceratoides latens）、合头草(Sympegma regelii)和昆仑绢蒿(Seriphidium korovinii)的气体交换、水势的季节变化特征及生长季末δ13C值进行了比较研究。结果表明：驼绒藜、塔里木沙拐枣和合头草气体交换日变化为单峰曲线,昆仑绢蒿为双峰曲线;其中塔里木沙拐枣属高光合高蒸腾型,水分利用效率最高,合头草属低光合低蒸腾型,驼绒藜属高光合低蒸腾型,昆仑绢蒿属低光合高蒸腾,水分利用效率最低。驼绒藜光合速率8月日变化,10：00-12：00,16：00-20：00两个时段,Pn下降,主要决定因素均为非气孔因素。沙拐枣6月光合速率日变化,12：00-14：00时,Pn下降,主要受气孔导度因素影响;16：00-20：00时,Pn下降,可能是同时受气孔和非气孔因素的影响。从耐旱机理可以将4种灌木归类：塔里木沙拐枣和昆仑绢蒿属于高水势延迟脱水耐旱机理;驼绒藜和合头草属于低水势忍耐脱水机理。用δ13C表征植物水分利用效率时,只有部分物种有很好的一致性。     

金川矿区本土植物光合生理生态日变化特征

采用便携式LI-6400光合测定仪, 选择晴朗天气对金川矿区自然生长的软紫草(Arnebia szechenyi)、蒺藜(Tribulus terrester )、木本猪毛菜(Salsola arbuscula)叶片的气体交换参数及环境因子进行了测定, 通过对比分析三种植物光合特性及其与环境因子间的关系, 以揭示三种植物对矿区环境的适应特征。结果显示: 软紫草和木本猪毛菜的净光合速率日变化有明显的“光合午休”现象, 软紫草产生“午休”的主要原因为非气孔限制因素, 而木本猪毛菜的主导因素为气孔限制因素。其中软紫草和木本猪毛菜的净光合速率日变化最大峰值均出现在11:00和17:00左右。蒺藜“光合午休”现象不明显, 主要原因为气孔限制因素, 最大峰值出现在9:00左右。总之, 三种植物的水分利用效率存在时空差异, 在强光、高温、低湿荒漠环境中都具有一定的生存优势, 对矿区生境的适应能力大小依次为蒺藜、木本猪毛菜、软紫草。     

桂西南石漠化区3种先锋树种对树冠下青冈和金银花幼苗生长的影响

为探讨桂西南石漠化区先锋树种对树冠下其他幼苗生长的影响,采取野外小区试验的方法,对茶条木(Delavaya toxocarpa)、银合欢(Leucaena leucocephala)和任豆(Zenia insignis)等先锋树种树冠下的青冈(Cyclobalanopsis glauca)和金银花(Lonicera maackii)幼苗的成活和生长进行了研究。结果表明,3种先锋树种能明显降低树冠下的光照强度,对土壤的物理性状亦能起到一定或比较明显的改善作用,但对土壤化学性状则没有或者改善作用较小。3种先锋树种对青冈幼苗的成活和生长具有比较明显的保育作用;任豆和银合欢对金银花幼苗的成活有保育作用,但对其幼苗生长具有抑制作用,而茶条木对金银花幼苗成活和生长均有较明显的抑制作用,且无论是保育作用还是抑制作用,3种先锋树种对树冠下同种幼苗株高或枝条的影响要大于对基径的影响。因此,该区植被修复可以选择茶条木、银合欢和任豆等先锋树种作为青冈幼苗的保育植物,而金银花则应选择这些树种的树冠外作为定植点,以减少或消除其对幼苗生长的不利影响。     

不同时期毛乌素沙区主要植物种光合作用和蒸腾作用的变化

 采用LI—6000便携式光合分析系统对毛乌素沙区主要植物种油蒿、中间锦鸡儿、旱柳进行了不同时期光合作用,蒸腾作用日进程的测定,并同步测定有效光辐射、空气相对湿度、叶温、气温、胞间CO2浓度、气孔阻力、叶片水势及土壤水势等因子;结果表明：不同时期、不同植物种其光合、蒸腾特征各异;植物的光合、蒸腾与环境因子和植物内部因子之间有密切关系,其中有效光辐射是影响光合作用、蒸腾作用诸因子中的主导因子,而气孔阻力变化则在调节光合和蒸腾中起着重要作用;不同植物种间气孔对环境条件变化的响应程度不同,以中间锦鸡儿最为灵敏;3种植物的水分利用效率表明,中间锦鸡儿的水分利用效率较油蒿、旱柳为高。     

峰丛洼地恢复演替系列优势种光合生理生态特征日变化研究——以广西马山弄拉峰丛洼地为例

运用LI-6400便携式光合测定系统,测定弄拉峰丛洼地不同演替阶段优势种白茅、黄荆、红背山麻杆、黄杞和青冈的光合生理生态特性,并比较它们的净光合作用速率、蒸腾作用速率、气孔导度、水分利用效率、表观量子效率等生理生态指标及其生境中对应的光合有效辐射、大气CO2浓度、气温、相对湿度的日变化。结果表明,峰丛洼地生态环境因子日变化复杂,黄杞有明显的"午休"现象,先锋种黄荆、红背山麻杆的净光合作用速率、蒸腾速率和气孔导度较大,先锋种中C4植物白茅水分利用效率最高,演替后期优势种青冈和黄杞的表观光量子效率、利用岩溶区水分的效率和适应性更强。对净光合作用速率与生理生态影响因子进行相关性分析,表明生理和生态因子共同影响植物的光合作用,不同演替优势种的影响因子有差异。以逐步回归方式建立净光合作用速率和影响因子之间的回归方程模型,5个方程均有显著性意义和良好的预测性。     

Changes in Stomatal Conductance,Transpiration and Water Use Efficiency of Ten Species Experienced in High CO2 Concentrations in Biosphere 2

The stomotal conductance, transpiration and water use efficiency (WUE) were measured using a LI-6400 portable photosynthesis system for 5 tropical rain forest species and 5 desert species in Biosphere 2, USA. All the species have experienced in very high CO2 ( > 2 200 μmol• mol- 1 ) for more than 4.5 years. The results showed that the stomatal conductance and transpiration of rain forest species decreased from ( 127.4 ± 65.6) and (2.04 ± 0.61 ) mmol• m- 2•s- 1 to (61.3 + 30.5) and ( 1.54 ± 0.65 ) mmol• m-2• s -1 respectively, while WUE increased from (2.90 ± 0.55) to (8.45 ± 2.71) μmol CO2 •mmo1-1 H2O, with CO2 increasing from 350 – 400 to 700 – 820 μmol• mol-l. For the desert species, stomatal conductance and transpiration decreased from respectively (142.8±94.6) and (2.09±0.71) mmol•m-2•s-1 to (57.7±35.8) and (1.36±0.52) mmolm-2•s-l, but WUE increased from (4.69 ± 1.39) to (9.68 ± 1.61) μmol CO2•mmo1-1 H2O, with the CO2 increase from 320 - 400 to 820 – 850 μtmol• mol- 1. The stomatal conductance, transpiration and WUE were less influenced by light intensity under high CO2 than low CO2 concentrations. Most rain forest species reached their light saturation points at light intensity of 500 μmol• m-2•s-1, while desert species at 1 000 μmol•m-2•s-1. Among different species, the desert C3 tree, Nicotiana glauca Grah., had the highest decrease in stomatal conductance and transpiration and the highest increase in WUE, by 78%, 69% and 310% respectively. The enhancement of increasing CO2 to the stomatal, transpiration and WUE of species with different photosynthesis pathway and life forms in Biosphere 2 could be concluded as: C3 species > C4 species, and desert C3 species > rain forest C3 species.     

沿中国东北样带 (NECT)分布的若干克隆植物与非克隆植物光合速率与水分利用效率的比较(英文)

比较了沿 1 6 70km长的中国东北样带 (NECT)分布的在繁殖习性上不同的植物功能型 ,克隆植物 (clonalplant)与非克隆植物 (non_clonalplant)的光合作用、蒸腾作用、气孔导度、水分利用效率。所测定的 2 1 8种植物中有1 1 5种属于克隆植物。对于灌木和草本植物功能型而言 ,净光合速率 (Pn)和水分利用效率 (WUE)在样带东西两端较低 ,在样带中间较高 ;蒸腾速率在温带荒漠植物分布的西端出现升高的趋势。在森林乔木、森林灌木、森林草本、草甸草原灌木、草甸草原草本、典型草原灌木、典型草原草本、荒漠草原灌木、荒漠草原草本等不同功能型的植物中 ,典型草原灌木和草本植物的光合生理指标较高。在相同的生长环境中 ,克隆植物比非克隆植物表现出较高的Pn 以及其他生理指标。克隆植物的光合速率、蒸腾速率、气孔导度、水分利用效率分别比非克隆植物高出 2 2 %、1 5 %、2 3%和 1 4 %。这种现象表明克隆植物在CO2 、光能和水分资源利用能力上优于非克隆植物     

青藏高原高寒沼泽湿地在退化梯度上植物群落组成的改变对湿地水分状况的影响

对青藏高原东缘玛曲高寒沼泽湿地分属于15科的47种主要植物进行光合测定, 结合对不同退化类型植物群落的样方调查, 分析了各种植物之间以及不同功能群之间的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和水分利用效率等光合参数的差异。结果表明: 1)玛曲高寒湿地的主要物种在净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和水分利用效率4个光合特性参数上的差异显著, 表明各植物种以各自独特的方式适应高寒湿地环境; 在功能群水平上, 各功能群之间的差异亦显著。光合速率从大到小依次为禾草>莎草>豆科和其他双子叶类杂草, 水分利用效率则是莎草>禾草>豆科和其他双子叶类杂草; 2)湿地退化导致其群落组成发生明显改变, 其中最明显的特点是双子叶类杂草的比例大大增加; 而双子叶类杂草普遍较低的水分利用效率将会增大土壤水分通过光合作用的蒸腾散失, 在大气降水对水分补充变化不大的条件下, 这将会进一步加剧群落生境的干旱化, 不利于退化湿地的恢复和附近湿地的保护。研究结果表明, 在湿地保护和退化湿地恢复过程中, 典型湿地土著物种的保存和补充具有重要意义。     

几种银莲花光合特性的初步分析

采用LI6400便携式光合仪分析昆明室外栽培的几种野生银莲花光合作用特性。净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)日变化均呈单峰曲线,前者的峰值出现在10～11点,后者的峰值出现在13点前后。在光强0～2000μmol·m2·s1条件下,Pn呈S曲线,光合补偿点为60～80μmol·m2·s1,饱和点为800μmol·m2·s1左右,但光强继续增加到1800μmol·m2·s1,Pn仍有少许提高;Tr随PAR的增加而缓慢地增加。在环境CO2浓度为0～350μmol·mol1条件下,Pn直线上升,草玉梅、秋牡丹和野棉花的光合CO2补偿点均为50μmol·mol1左右;Tr在环境CO2浓度25～350μmol·mol1范围内几乎呈水平线。野生银莲花的Pn和Tr表现较明显的种间差异。     

准噶尔荒漠3种短命植物气体交换特征的日变化

采用LI-6400便携式光合测定仪,在晴天条件下对准噶尔荒漠3种典型短命植物东方旱麦草(Eremopyrum orientale)、卷果涩芥(Malcolmia scorpioides)和四齿芥(Tetracme quadricormis)的气体交换特征的日变化规律进行了研究.结果表明:①东方旱麦草和卷果涩芥的净光合速率(简称Pn,后同)的日变化呈"双峰"型,14:00(采用时间均为北京时间,后同)左右存在明显的光合"午休"现象,四齿芥Pn的日变化呈"单峰"型,峰值出现在12:00与前两者的第一峰值出现时刻相同.3种植物蒸腾速率(简称E,后同)的日变化均呈"单峰"型,但不同植物的峰谷值出现时刻不同.水分利用效率(WUE)日变化,四齿芥呈"单峰"型,东方旱麦草和卷果涩芥呈"双峰"型,峰值分别出现在8:00～10:00之间,后两者第二峰值分别出现在16:00和18:00.②根据Pn、胞间CO2浓度(Ci)和气孔限制值(Ls)的变化方向,推测3种短命植物的光合"午休",东方旱麦草和卷果涩芥主要受非气孔因素限制,而四齿芥主要受气孔因素限制.③卷果涩芥和四齿芥两种十字花科草本日平均Pn、E 和WUE 均高于禾本科东方旱麦草,尤其卷果涩芥是一种高光合、高蒸腾、高水分利用率的物种.④相关分析结果表明,对Pn影响最显著的环境因子是光合有效辐射(PAR),对E影响最显著的因子3种植物各不相同.     

五种木兰科树种在南京地区冬春季节的光合特征

研究了自然分布于亚热带不同区域的5种木兰科常绿园林树种在南京地区的冬春季节光合作用和荧光变量的变化特征,并对影响净光合速率(P_n)的环境因子进行了灰色关联分析.结果表明:冬季5个树种的P_n和水分利用效率(WUE)日变化曲线与春季差异较大,P_n日积累值、表观量子效率(AQY)、羧化效率(CE)均低于春季或与春季相近,初始荧光(F_o)都显著高于春季,而PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ潜在光化学效率(F_v/F_o)、实际光化学效率(Φ_PSⅡ)、有效光化学效率(F_v′/F_m′)、表观电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(q_P)和非光化学猝灭系数(NPQ)的总体趋势都低于春季.但供试树种间差异较大,其中主要分布于中亚热带(湘、赣、浙等地)的乐东拟单性木兰和阔瓣含笑在冬春季节的P_n日积分值、AQY、CE和光饱和点(LSP)均较高,光补偿点(LCP)较低, F_v/F_m、F_v/F_o、Φ_PSⅡ、F_v′/F_m′、ETR和q_P也都较高,表明其光合效能优良、光强利用范围较广;而主要分布于南亚热带(滇、湘、桂等地)的红花木莲和峨眉含笑的冬季光合效能较差,上述荧光变量也较低.灰色关联分析表明,冬季影响树种净光合速率最大的因子是大气温度(T_a),其次为光合有效辐射(PAR).     

残遗植物半日花与四合木生理生态特征的比较研究

利用ＣＩ－３０１ＰＳ便携式光合作用测定仪,ＣＩ－２０３手持式激光叶面积测定仪对濒危植物半日花和四合木进行了光合、蒸等生理生态学指标的测定,揭示了２种荒漠植物的生理生态学特征,并探讨了其对干旱生态环境的适应机制。分析表明,２种植物都是通过减少叶面积、降低蒸腾、减新新陈代谢活动来抵御干旱、高温的自然环境。     

A Comparative Study on Photosynthesis and Water Use Efficiency Between Clonal and Non-clonal Plant Species Along the Northeast China Transect (NECT)

Net photosynthesis (P n), transpiration (E), stomatal conductance (g s) and water use efficiency (WUE) of more than 218 species belonging to two different reproductive functional types, i.e. clonal (115 species) and non-clonal species (103 species), along the 1 670 km Northeast China Transect (NECT) were analyzed. The results showed that P n and WUE appeared to be lower in the east and west ends of NECT, with peaks in the middle. Transpiration was found to be higher in the west end, where most temperate desert species were distributed. On the same site, most clonal species showed higher P n and related physiological variables than non-clonal species. For different growth forms over NECT, e.g. forest trees, shrubs and grasses, meadow steppe shrubs and grasses, typical steppe shrubs and grasses, the meadow steppe and typical steppe grasses, showed higher values of physiological variables than the forest or the desert species. But for the two reproductive plant functional types (PFTs), clonal species had higher physiological variables, with averages of 22%, 15%, 23% and 14% higher than the non-clonal ones for P n, E, gs, and WUE, respectively. Such differences indicated that clonal species might have advantages over non-clonal species in utilizing environmental resources such as light, CO2, and especially water.     

四川大头茶若干生态问题的研究

四川大头茶(Gordonia acumenata)是我国亚热带西南地区常绿阔叶林优势种之一,材质好,生长快而又未被人注意的一种优良树种。由于它是喜阳的常绿阔叶顶极先锋种(pioneer climax species)其幼苗耐阴,所以在针阔叶混交林中排挤了先锋树种(pioneer species)马尾松,而本身又在常绿阔叶林演替阶段,被更耐阴的顶极种(climax species)所代替,这是由于顶极种有较高的生态位重叠(niche overiap)和最大的生态位宽度(niche breadth)值。四川大头茶Pn日变化具有双峰曲线型和单峰曲线型两种模式,而年变化有明显的季节现象。光照强度和温度是决定Pn的两个主要生态因子,并具有较高的饱和净光合速率和降低暗呼吸能力使其成为喜阳速生的特性。由于速生,其生物量可达176.62t·ha-1;生产量达10.86t·ha-1。四川大头茶幼苗的蒸腾强度与大气湿度、叶温、光强、相对湿度、叶含水量等参数的变化有密切关系。干旱胁迫使光合速率明显下降,从而影响地上部分的生物生产力,但根／冠比却增加18.18%,这可能是植株对干旱胁迫的一种生态适应对策。四川大头茶各器官的营养元素分配与季节有密切关系,同时与土壤中相应的元素含量也有关。