荒漠植物红砂叶绿素和脯氨酸累积与环境因子的相关分析

通过测定中国境内荒漠植物红砂(Reaumuria soongorica)主要分布区内21个自然种群407株叶片的叶绿素和脯氨酸含量,以及不同种群内土壤含水量、可溶性盐分含量、有机质、全氮、全磷含量等土壤理化性状指标,分析了不同自然种群红砂叶绿素和脯氨酸含量的变异特征以及影响其变化的主要环境因子.研究结果表明:红砂种群间叶绿素含量差异显著.土壤因子对叶绿素合成的影响较气象因子大,而土壤含水量和土壤全磷含量是导致不同红砂种群叶绿素含量出现明显差异的主要原因.红砂脯氨酸含量平均值显著高于盐爪爪、骆驼刺、芨芨草等其它荒漠物种,并且与叶片含水量和土壤含水量呈显著负相关,与土壤可溶性盐分含量呈显著正相关.红砂体内脯氨酸的累积是对干旱盐渍环境的适应性反应,与抗旱性和抗盐性之间存在着一定的关系.     

荒漠植物红砂叶片元素含量与气候因子的关系

 通过测定中国境内红砂(Reaumuria soongorica)主要分布区21个自然种群407个植株叶片氮(N)、磷(P)、钾(K)含量、叶片含水量和稳 定碳同位素组成等叶片特征, 分析不同自然种群红砂叶片特征与环境气候因子之间的关系。研究结果表明, 随着年平均最低温度的升高, 红砂 叶片N、P含量、叶片含水量和稳定碳同位素值显著升高。年平均温度和红砂叶片含水量、年平均最高温度和红砂叶片稳定碳同位素值显著正相 关。不同生长区年平均降雨量和平均湿度对红砂叶片特征的影响一致, 与红砂叶片P、K含量和叶片稳定碳同位素值显著负相关, 与叶片N含量和 叶片含水量显著正相关。不同生长区平均日照时数和蒸发量对红砂叶片特征的影响一致, 与红砂叶片P、K含量和叶片稳定碳同位素值显著正相 关, 与叶片含水量显著负相关。说明不同自然种群中红砂叶片特征受气候条件的影响显著, 不同气候因子对红砂叶片特征的贡献显著不同。不 同种群间红砂叶片N含量的变化是各气象因子均衡作用的结果, 年平均湿度是影响红砂叶片K含量和稳定碳同位素值的主要限制因子, 蒸发量是 影响红砂叶片P含量的关键因子, 平均日照时数是影响红砂叶片含水量的关键因子。红砂叶片特征对不同环境条件下气候因子的这种响应模式在 一定程度上反映和指示了以红砂为建群种荒漠生态系统的环境状况和稳定程度。     

甘南高寒草甸植物元素含量与土壤因子对坡向梯度的响应

通过测定甘南高寒草甸不同坡向条件下25科86种植物叶片氮(N)、磷(P)、钾(K)含量、有机碳(C)含量、叶片含水量和相对叶绿素(SPAD)值,以及不同坡向的土壤含水量、有机碳、全氮、全磷含量等土壤指标,分析了不同坡向植物叶片元素含量与土壤环境因子之间的关系。研究结果表明,在南坡-北坡梯度上,随着土壤含水量的增加,植物叶片P含量、叶K含量和叶片含水量显著增加,而相对叶绿素显著降低。土壤养分含量与植物叶片P、叶K含量和叶含水量显著正相关,与叶片相对叶绿素显著负相关。说明不同坡向条件下叶片养分含量受土壤因子的影响显著,土壤的水分及养分状况对植物叶片元素含量的贡献不同。土壤含水量是坡向梯度上影响植物叶片特征的最主要因子。坡向梯度上土壤含水量对植物叶片各种元素含量的影响和植物叶片含水量对不同土壤因子的响应模式支持了生长在南坡的植物能以提高水分和养分利用效率而适应南坡较为干旱和贫瘠的生境。     

水分条件对红砂叶片碳同位素组成与光合特性和分枝生长的影响

在盆栽条件下,研究了不同水分处理对红砂(Reaumuria soongorica)叶碳同位素组成、光合特性和分枝生长的影响,并进一步调查了自然条件下不同退化程度红砂草地的土壤含水量,分枝生长、叶碳同位素及其关系。结果表明:(1)在盆栽条件下,随土壤含水量的降低,红砂当年生分枝生物量、一级分枝长、二级分枝数及其叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均显著减小,而叶片碳同位素组成(δ~(13) C)和水分利用效率则随土壤含水量降低而显著增加;且叶片δ~(13) C与当年生分枝生物量、一级分枝长、二级分枝数、叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率呈显著负相关关系。(2)在田间自然条件下,红砂叶片δ~(13) C与立地30~60cm及60~100cm土层的土壤含水量、单位冠幅面积生物量、单位冠幅面积分枝数呈显著负相关关系。研究认为,在盆栽和田间条件下,红砂叶片δ~(13) C是指示其生境水分状况的良好指标;红砂主要利用土壤的深层水分,其在土壤含水量相对较低的轻度退化区水分利用效率比土壤含水量相对较高的重度退化区更高。这一结论对于理解干旱生境中红砂的水分利用策略以及红砂草地的管理和恢复具有一定的指导意义。     

荒漠植物红砂叶片δ13C值与生理指标的关系

红砂是我国西北干旱区荒漠植被的主要优势种,对荒漠生态系统的稳定性具有重要作用.通过测定我国境内红砂主要分布区21个自然种群407个植株叶片稳定碳同位素（δ¹³C）值、叶片氮磷钾含量、叶片含水量、脯氨酸和叶绿素含量等生理指标,分析了不同自然种群红砂叶片δ¹³C值与相关生理指标之间的关系.结果表明：红砂叶片钾含量、叶片含水量和脯氨酸含量均对δ¹³C值有显著影响（P<0.001）,其中叶片钾含量的影响最大（r=0.793）,叶片含水量次之（r=-0.786）.说明叶片的δ¹³C值可以反映植物的水分亏缺程度;不同种群间植物δ¹³C的丰度差异能从另一个侧面反映植物营养元素含量的变化状况;在干旱条件下,红砂叶片气孔导度的变化是影响其δ¹³C值随环境变化的主要原因.     

新疆阜康荒漠红砂种群遗传结构及其与生态因子的耦合关系

应用RAPD标记技术对分布于新疆阜康荒漠的重要植物红砂(Reaumuria soongorica(Pall.)Maxim)种群遗传结构和遗传多样性进行了分析。15条随机引物对红砂7个亚种群的136个个体进行扩增,共检测71个位点,其中多态位点69个。研究结果表明:红砂种群的多态位点比率(PPB)为97.18％,显示出分布于过渡带的红砂种群内存在较高的遗传多样性。Shannon多样性指数(0.307 5)、Nei基因多样性指数(0.312 7)和基因分化系数(G_(ST)=0.312 0)揭示了红砂种群遗传变异多存在于亚种群内,而亚种群间的遗传分化则较小。红砂业种群间的基因流Nm=1.102 8,Nm>1但低于一般风媒传粉植物(Nm=5.24)的基因流水平,处于分化的临界状态。AMOVA分析说明红砂种群变异的61.58％存在于亚种群内,而亚种群间的变异占总变异的38.02％。另外,通过RAPD资料的聚类分析及相关性分析研究,发现红砂自然种群的遗传结构与绿洲荒漠过渡带的微生境生态因子(主要是土壤因子)相关,其中红砂亚种群遗传多样性水平与土壤中全磷和CI含量呈显著负相关,与CO_3~2含量呈显著正相关。而其它土壤生态因子则与红砂的遗传多样性指数的相关性均不显著(P>0.05)。表明红砂个体的分布可能与过渡带土壤的某些易溶性盐分相关。研究还发现,随着土壤中有机质、水分、全氮和全磷含量的减     

不同生境下骆驼刺与花花柴生态化学计量学特征的比较

以塔克拉玛干沙漠南缘典型荒漠豆科植物骆驼刺(Alhagi sparsifolia)和菊科植物花花柴(Karelinia caspia)为对象,研究单一骆驼刺种群(LTC)、单一花花柴种群(HHC)及骆驼刺-花花柴群落(GSQL)中植物及土壤中碳(C)、氮(N)、磷(P)、钾(K)等养分的生态化学计量学特征。结果表明:骆驼刺-花花柴群落中土壤有效N(AN)、有效K(AK)含量及N∶P、N∶K显著高于单一花花柴种群;骆驼刺-花花柴群落中花花柴叶片的全N含量显著高于单一花花柴种群,骆驼刺-花花柴群落中骆驼刺叶片的全P含量显著高于单一骆驼刺种群。相关性分析显示:不同生境土壤的AK含量与N∶P及AN含量呈显著正相关,而与SOC呈负相关;不同生境下叶片中的全K含量与SOC、全N、全P含量呈显著正相关,叶片中的全N含量与SOC、全P亦呈显著正相关,而N∶P与SOC、全P含量呈显著负相关;土壤中SOC含量与叶片中全P、全K含量呈正相关,而与N∶K呈负相关;土壤有效N含量与叶片N∶K呈正相关,而与叶片4种元素含量均呈显著负相关;土壤有效K含量与叶片中4种元素含量均呈显著负相关,而与叶片N∶K呈正相关;土壤N∶P、N∶K则分别与叶中全C、全P、全K呈显著负相关。综合分析认为:相较于单一种群,骆驼刺与花花柴的群落能够在一定程度上提高土壤养分,改善植物的营养状况,显示出豆科植物骆驼刺在群落演替中重要作用。     

氮添加与降雨变化对红砂幼苗非结构性碳水化合物的影响

非结构性碳水化合物(NSC)在植物体内的含量及分配对植物生长和存活至关重要。开展氮沉降和降雨变化对幼苗NSC影响的研究,为揭示干旱导致幼苗死亡机理及预测气候变化背景下幼苗自然更新及培育提供依据。本研究以1年生红砂幼苗为对象,测定了不同降雨(降雨减少(W-)、自然降水(W)和降雨增多(W+))和氮添加(N0(0 g N·m^-2·a^-1)、N1(4.6 g N·m^-2·a^-1)、N2(9.2 g N·m^-2·a^-1)、N3(13.8 g N·m^-2·a^-1))条件下红砂幼苗各器官NSC及其组分含量。结果表明:红砂幼苗各器官NSC含量为28.8~71.8mg·g-1,叶片含量最高,茎含量最低。氮添加和降雨变化对红砂幼苗叶片和根系淀粉及总NSC含量有显著影响,而对茎无显著影响。各降雨条件下,氮添加均促进了红砂幼苗叶片淀粉和总NSC累积,在降雨增加30%的条件下氮的促进效应更显著,中高氮(N2和N3)叶片淀粉与总NSC含量显著高于低氮水平(N1和N0);在低氮降雨减少30%(N1W-)处理下,红砂叶片淀粉和NSC含量最小,而根系淀粉和NSC含量最大,即低氮干旱胁迫下红砂可通过NSC在不同器官的重新分配来适应胁迫环境。在自然降雨和降雨增加30%情况下,根系淀粉和NSC的含量随氮添加的增加而减小,且中高氮处理(N2和N3)显著低于对照(N0)。可见,叶片是红砂NSC的源,氮添加会促进红砂幼苗叶片NSC的累积,且这种促进效应与水分紧密相关,在降水增加情况下其效应更显著;而过量的氮添加会抑制根系NSC含量的积累,在低氮干旱胁迫下红砂也可通过叶片NSC向根系转移来适应逆境胁迫。     

江苏东山山地枇杷果实品质与果园土壤、叶片和果实矿质元素的关系

以江苏省苏州吴中区山地种植的24个枇杷果园的‘白玉’枇杷为研究对象,采用典型相关分析法研究土壤、叶片和果实矿质元素间及其与果实品质指标的相关性,应用多元线性回归分析法筛选影响枇杷果实品质的土壤、叶片和果实的主要矿质元素和影响叶片矿质元素的主要土壤矿质养分因子,为改善枇杷果实品质的果园营养管理技术提供理论参考依据。结果表明:(1)枇杷果实品质指标在不同果园间存在较大差异。(2)枇杷果实品质主要受其叶片和果实矿质元素含量影响,其中:枇杷单果质量与叶片中N含量呈显著正相关,与果实中N含量呈显著负相关;可溶性固形物含量与叶片中N和Mg元素含量呈极显著正相关,与果实中P、Mn元素含量呈极显著正相关,与果实中Ca、Mg元素含量呈极显著负相关;可滴定酸含量与叶片中N和Zn元素含量呈显著负相关,与果实中N、Mn元素含量呈显著负相关,与果实中Ca元素含量呈显著正相关。(3)果实品质指标与土壤矿质养分含量的相关性较弱,土壤矿质养分主要通过影响叶片矿质元素含量,进而间接影响果实品质,其中土壤中P、K、Ca、Mn、Cu元素对叶片中矿质元素含量影响较大。研究认为,提高土壤中P、K、Zn含量并减少土壤Ca含量是东山山地枇杷果园土壤管理的关键技术途径;提高叶片中N含量以及果实中N、P、Mn含量和减少果实中Ca、Mg含量是改善东山山地枇杷果实品质的关键措施。     

黄土高原不同退耕年限坡地植物比叶面积与养分含量的关系

对黄土高原不同退耕年限坡地植物比叶面积(SLA)和养分含量进行研究,探明其随生境条件而发生的变异及其与土壤理化特性之间的关系.结果表明,立地和物种水平植物SLA存在显著差异,SLA变化范围各不相同,植物叶片C、N和P含量以及C/N 、N/P和C/P在不同退耕年限坡地间不具有一致性的变化,这表明不同物种叶性因子随生境发生的变化较为复杂.草地植物叶片SLA和叶片C含量为负相关,与N、P含量呈极显著的正相关(P<0.01).土壤理化特性对叶片SLA和养分含量的关系因物种而异,综合所有植物进行分析,土壤理化特性与植物SLA的相关性不明显,但与叶片养分含量关系密切.所以,生境条件的差异可能是植物叶片结构特性和养分组成发生变化的重要原因,但调控植物叶性特征的因素较为复杂,不同的植物具有各自相应的对生境条件的适应机制.     

羊草草原群落6种植物叶片功能特性对氮素添加的响应

 该文比较了羊草草原群落中包括建群种和优势种在内的6种植物,羊草（Leymus chinensis）、西伯利亚羽茅（Achnatherum sibiricum）、大 针茅（Stipa grandis）、 冰草（Agropyron cristatum）、糙隐子草（Cleistogenes squarrosa）和黄囊苔草（Carex korshinskyi）的比叶 面积(Specific leaf area, SLA)、叶片含氮量和叶绿素含量等叶片功能特性( Leaf functional trait)对氮素添加的响应,旨在探讨草原生态 系统中,不同物种对氮素可利用性改变的响应和适应对策。结果表明：随着氮素添加量的增加,物种对光资源的竞争增强,不同物种在光资源 的竞争策略和竞争力间存在着显著的差异。羊草通过提高SLA、单位质量叶片的叶绿素含量和含氮量,使单位面积叶片含氮量和叶绿素含量均呈 线性提高,进而增强了其对光的竞争力。西伯利亚羽茅主要通过提高SLA增加光合总面积,来增强自身的光竞争力。冰草在SLA和单位质量叶片 的叶绿素和氮含量均有一定的可塑性,但对光的竞争力明显弱于羊草和西伯利亚羽茅。大针茅和黄囊苔草对SLA的调节能力较低,加之大针茅 SLA较低,而黄囊苔草处于群落的下层,这两种植物的光竞争力较弱。糙隐子草具有较高的SLA,对单位质量叶片叶绿素和氮含量的调节能力相 对较强,其光竞争力高于黄囊苔草。同时,糙隐子草叶片叶绿素a与叶绿素b的比值沿氮素添加梯度显著降低,进一步证实氮素添加改变了群落 的光环境。     

着生位置对水曲柳小叶性状变异及性状间相关性的影响

复叶植物相比单叶植物更具生长优势, 但复叶内部小叶性状及其相关关系是否受到着生位置影响尚未可知。该研究以东北典型复叶植物水曲柳(Fraxinus mandshurica)为研究对象, 测定复叶内部不同着生位置小叶的叶厚(LT)、叶面积(LA)、叶干物质含量(LDMC)、比叶面积(SLA)、叶氮含量(LNC)和叶磷含量(LPC), 分析上述6种小叶性状及其生长关系在复叶内部的变异, 并分别通过最小显著性差异(LSD)法以及标准化主轴(SMA)法检验着生位置对小叶性状及性状间生长关系是否存在显著影响。结果表明: (1) LT、LA、LDMC和LNC随小叶着生位置级别增加(从复叶顶端至复叶基部)呈减小趋势, 但SLA和LPC呈增大趋势。(2)复叶内部, LNC与SLA间以及LT与LDMC间表现为同速生长关系, LT、SLA、LPC 3个性状与LA间, SLA、LNC、LPC 3个性状与LDMC间以及LPC与LT间均表现为异速生长关系。(3)小叶着生位置对LA与LT、SLA、LPC之间的相关关系存在显著影响, LT、SLA与LA的斜率在三级小叶(复叶中部)附近达到最大值, LT、LPC与LA的斜率绝对值在六级小叶(复叶基部)处达到最小值。整体而言, 复叶内部小叶性状随着生位置存在一定变异规律, 小叶性状间多表现为异速生长关系, 且小叶性状间的生长关系一定程度上受着生位置的调控。     

植物叶片性状对气候变化的响应研究进展

叶片性状反映了植物对环境的高度适应能力及其在复杂生境下的自我调控能力。叶片性状如何响应和适应气候变化是植物适应性研究的重点内容。该文系统综述了叶片大小、比叶质量、叶片氮含量、碳同位素等指标对气候变化响应的最新研究结果。不同叶片性状对气候变化的响应结果存在差异,所指示的生态学含义也有所不同。单一叶片性状不能全面地反映植物对气候变化的响应;不同尺度的研究(如环境的修饰或筛选作用的研究)还存在很多不确定性。高寒地区的研究工作相对缺乏。该文有助于理解植物与气候之间的相互关系、植物对气候变化的响应与适应对策,对了解植物演化、预测植物在未来气候变化条件下的变化特征具有一定意义。     

Vertical variation and economic strategy of leaf trait of major tree species in a typical mixed broadleaved-Korean pine forest

分析不同树种叶片性状的变化有助于了解植物群落结构。该文通过对典型阔叶红松(Pinus koraiensis)林15种阔叶树种的比叶质量、叶片厚度、叶干物质含量、叶绿素含量指数、叶片碳、氮、磷含量的测定, 分析了冠层高度对叶性状及叶性状间相关关系的影响。结果表明, 水曲柳(Fraxinus mandshurica)和大青杨(Populus ussuriensis)上层的比叶质量显著大于下层, 而其他树种冠层间的比叶质量无显著变化; 叶绿素含量指数在白桦(Betula platyphylla)和春榆(Ulmus japonica)冠层间的分布分别为上层显著大于下层和上层显著大于中层; 单位质量氮含量在水曲柳的中层显著大于上层。叶片性状间存在着广泛的相关性, 比叶质量与叶片厚度、干物质含量在三层间均呈显著正相关关系, 而有些性状, 只在一或二个冠层中存在一定的相关性。山杨(Populus davidiana)和大青杨的叶片倾向于选择光合能力较低、营养浓度较低、呼吸速率较慢的一端, 而黄檗(Phellodendron amurense)和山槐(Maackia amurensis)叶片更倾向于光合能力强、营养物质浓度高的一端。不同树种对光照响应的差异可能会改变不同冠层中叶片的形态和化学性状, 从而有助于群落构建和物种共存。     

芦荟属3种植物不同叶龄、不同部位叶内蒽醌类物质含量及其变化的研究

用植物化学技术研究了3种芦荟属植物不同叶龄和不同部位叶中蒽醌类物质的含量及其变化。结果表明,被研究的芦荟属3种植物叶中主含的蒽醌类物质有：芦荟素或高那特芦荟素,芦荟宁和芦荟苦素。其中,中华芦荟和木立芦荟主含芦荟素;海莱芦荟主含高那特芦荟素。叶各部位详细分析的结果表明,蒽醌类物质在植株上部的嫩叶中的含量要高于下部老叶;同一叶中,叶尖高于叶中部,叶基含量最低;而叶缘含量高于叶的中央部分。在同一叶的横切面上,蒽醌类物质的含量在维管柬区最高,同化薄壁组织部分次之,储水组织部分最低。芦荟属植物在同一个植物体不同的叶之间,以及同一叶不同的位置间有规律的累积蒽醌类物质有重要的生物学意义。它是保证芦荟属植物在原产地的干旱和半干旱生活环境中得以良好生存的适应反应和化学防御机制。     

典型阔叶红松林主要树种叶性状的垂直变异及经济策略

分析不同树种叶片性状的变化有助于了解植物群落结构。该文通过对典型阔叶红松(Pinus koraiensis)林15种阔叶树种的比叶质量、叶片厚度、叶干物质含量、叶绿素含量指数、叶片碳、氮、磷含量的测定, 分析了冠层高度对叶性状及叶性状间相关关系的影响。结果表明, 水曲柳(Fraxinus mandshurica)和大青杨(Populus ussuriensis)上层的比叶质量显著大于下层, 而其他树种冠层间的比叶质量无显著变化; 叶绿素含量指数在白桦(Betula platyphylla)和春榆(Ulmus japonica)冠层间的分布分别为上层显著大于下层和上层显著大于中层; 单位质量氮含量在水曲柳的中层显著大于上层。叶片性状间存在着广泛的相关性, 比叶质量与叶片厚度、干物质含量在三层间均呈显著正相关关系, 而有些性状, 只在一或二个冠层中存在一定的相关性。山杨(Populus davidiana)和大青杨的叶片倾向于选择光合能力较低、营养浓度较低、呼吸速率较慢的一端, 而黄檗(Phellodendron amurense)和山槐(Maackia amurensis)叶片更倾向于光合能力强、营养物质浓度高的一端。不同树种对光照响应的差异可能会改变不同冠层中叶片的形态和化学性状, 从而有助于群落构建和物种共存。     

Leaf traits and their interrelationship of 23 plant species in southeast of Keerqin Sandy Lands, China

Six leaf traits, i.e., fresh mass (FM), dry mass (DM), leaf dry matter content (DMC), area (AR), specific leaf area (SLA) and thickness (TH) from 23 plant species in the southeastern Keerqin Sandy Lands, China were measured. The results show that leaf traits of herbs were more diversified than those of shrubs and trees and average SLA tended towards a decreasing trend from herbs to shrubs to trees. On the contrary, DMC and DM show an upward trend from herbs to shrubs to trees. No apparent difference was found in TH. Except forDMand TH, there were significant variations in SLA and DMC among three different growth forms. Moreover, a significant correlation was found between SLA and DMC. It is concluded that SLA and DMC could be used to predict species position along a resource use gradient. __________ Translated from Chinese Journal of Ecology, 2006, 25: 921–925 [译自: 生态学杂志]