植物光合结构与非光合结构的功能平衡:来自三种亚热带乔木树种的实验证据

来自三种亚热带乔木树种的实验证据 曾波 （1.西南师范大学生命科学学院,重庆400715;2.Department of Plant Ecology, Utrecht Unixersity, P.O.Box 80084,3508TB Utrecht,The Netherlands) 摘要： 植物的地上部分和地下部分存在功能性平衡现已十分清楚,但植物的地上部分是否在其光合结构（叶组织）和非光合结构（枝和茎）之间也存在功能性平衡尚不明晰。本文提出两个研究假设并检验之：1）植物地上部分在其光合与非光合结构之间存在功能性平衡;2）此功能性平衡的维持依赖于对光合和非光合结构生物量分配的调节。为验证此假设,采用枝叶修剪的方式（连续两年修剪,四个修剪强度：0,20%,50%,70%）对3种亚热带乔木树种榕(Ficus microcarpa）、黄桷树（Ficus uirens）和樟（Cinnamomum camphora）进行了研究。结果表明,修剪使所有树种地上部分的光合与非光合结构生物量比率（P/NP）立即下降,下降程度随修剪强度的升高而增大。但不论是首次修剪还是第二次修剪,修剪处理一年后,修剪株地上部分的光合与非光合结构生物量比率升高,且此生物量比率不低于非修剪株的光合与非光合结构生物量比率。此研究结果证实了植物地上部分光合与非光合结构间存在功能性平衡的假设。与假设一致,植株的生物量分配在修剪后发生了改变：修剪株加大了对光合结构（叶组织）的生物量分配（大量的新生产地上部分生物量被分配到光合结构）,同时却减少了对非光合结构（枝和茎）的分配。此分配格局的改变保证了光合与非光合结构功能性平衡的恢复与维持。可以认为,通过改变生物量分配格局以维持光合 与非光合结构功能平衡是植物抵御外来干扰和e 或损伤的一种有效策略。 关键词： 生物量分配;功能平衡;非光合结构;光合结构;乔木     

两种亚热带榕属乔木植冠损伤后的位置依赖性枝发生

三峡库区需要大量植株用于三峡工程所涉及的诸多建设(如铁路、公路、建筑)之后的植被恢复和绿化.由于具有优美树冠和耐瘠薄土壤的能力,榕(Ficus microcarpa L.)和黄桷树(Fvirens Ait.var.sublanceolata(Miq.)Cornor) 在三峡库区作为绿化和行道树木大量栽植.在三峡库区,这两种树种苗木的培育主要通过切枝扦插的方式进行.大量切枝损伤植株植冠并且使叶组织数量减少,对植株生长有很大影响.植株生长与植株的枝发生格局有很大关系,为明确植冠损伤对植株生长的可能影响,对榕和黄桷树植冠损伤后的枝发生进行了研究.实验发现,切枝造成的植冠损伤对榕和黄桷树植株侧枝上的枝发生没有影响,不同损伤强度之间和不同损伤发生时间之间都不存在明显的差异.但是,植冠损伤后,榕和黄桷树植株主茎上的枝发生是位置依赖性的.植冠损伤不影响榕和黄桷树植株损伤处理后新生主茎段和具侧枝主茎段上的枝发生,却促进了损伤处理后裸露主茎段上的枝发生,并且裸露主茎段上枝发生的数量和密度随植冠损伤强度的升高而增大.此外,实验结果表明,秋季植冠损伤植株裸露主茎段上的枝发生要高于春季植冠损伤植株裸露主茎段上的枝发生;在榕和黄桷树的枝发生中,仅有裸露主茎段上增强的枝发生会促进植冠损伤植株对叶组织的生物量投资并有利于受损植株的恢复和生长.     

三峡库区岸生植物秋华柳对水淹的光合和生长响应

为阐明三峡库区岸生植物秋华柳(Salix variegata)对水淹的耐受机制,模拟三峡库区消落带水淹发生的情况,研究了在不同水淹时间和水淹深度处理下秋华柳的光合和生长特性。实验设置了对照(不进行水淹,常规供水管理)、水淹根部(植株置于水中,植株地下部分被淹没)、水下0.5 m(植株置于水中,植株顶部在水面下0.5 m)和水下2 m(植株置于水中,植株顶部在水面下2 m)4个不同的水淹深度和0、10、20、40、60和90 d 6个不同的水淹时间处理,并测定了在不同水淹时间和水淹深度处理下秋华柳的光合作用、叶绿素荧光和生长。研究结果发现:随着水淹时间的延长,对照和水淹根部植株都具有高的净光合速率、表观量子效率和羧化效率。水淹40 d后,相同水淹深度处理秋华柳植株的净光合速率显著高于耐水湿环境的垂柳(Salix babylonica)(p<0.05)。水淹90 d后,全淹处理植株的光合能力较对照有显著的下降(p<0.05),对照、水下0.5 m和水下2 m植株的净光合速率分别为13.2、10.1和8.05 μmol·m^-2·s^-1,同时全淹植株PSII的最大光化学效率也有一定程度的下降,显著低于对照和水淹根部处理的植株(p<0.05)。水淹40、60和90 d后,全淹植株的胞间CO₂浓度都高于对照和水淹根部植株。随着水淹时间的增加,水淹根部植株不定根数量不断增加,而全淹植株只有极少量的不定根产生。水淹根部植株的主茎长的增量、分枝数的增量、主茎新生叶片数、根生物量的积累和总生物量的积累都高于全淹植株,全淹植株在水淹过程中,其主茎长、分枝数、主茎新叶数、根生物量和总生物量都有增加,同时其凋落叶片较多。水淹90 d后,秋华柳植株的存活率为100%。研究结果表明,秋华柳在经过较长时间的水淹后,表现出较强的光合和生长适应性,可以考虑将秋华柳列为三峡库区消落带植被构建的物种之一。     

肠道微生物多样性与能量代谢调控及肥胖关系的研究进展

肠道微生物与宿主之间相互选择,构成了一个相对稳定的超有机体。宿主基因型和遗传关系影响肠道微生物的生态学特征,而肠道微生物发酵肠道内多糖,为宿主提供可吸收利用的养分,增强肠道对养分吸收的能力。同时,肠道微生物还影响一些转录因子的活性,调控宿主基因的表达,增强宿主甘油三酯的合成和脂肪沉积,减少脂肪酸氧化分解,调控宿主能量代谢。     

完全水淹条件下空心莲子草的生长、存活及出水后的恢复动态研究

为了判断入侵植物空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)能否在河岸带的水淹环境中生存,实验研究了空心莲子草在30、60、90 d和120 d的完全水淹条件下的形态变化、生物量变化、存活及出水后的恢复生长状况.结果发现,空心莲子草在完全水淹条件下分枝的伸长生长加剧,并能快速产生新的叶片,但总生物量及地下部分生物量显著降低.空心莲子草在完全水淹处理后有很高的存活率,淹没120 d后存活率仍高达90%.水淹处理结束后,植株能够迅速地开始恢复生长,但恢复生长能力随着水淹持续时间的延长而逐渐降低.结果表明,空心莲子草有很强的水淹耐受能力,能够在江河河岸带生存,但在水淹持续时间较长的距水面较近的地段可能生长较差.     

冬季水淹对秋华柳的开花物候及繁殖分配的影响

开花物候及繁殖分配是植物适应环境的重要因素,为了解长期冬季水淹对三峡库区耐淹物种秋华柳(Salix variegata Franch.)繁殖的影响,研究了长期冬季水淹条件下秋华柳的开花物候和繁殖分配情况。实验在2006年11月份设置了如下处理:对照,完全水淹(植株置于水中,顶部距水面2m)30,60,90,120d和150d。结果表明:(1)对照及各水淹处理的秋华柳花期都较长,在7-11月份持续开花,个体开花进程(开花振幅曲线)呈单峰曲线。(2)冬季水淹对秋华柳群体及个体的开花物候有显著影响。水淹时间越长,始花期越晚,花期持续时间越短(P0.05)。(3)长期冬季水淹下,秋华柳显著降低了繁殖分配比例和全株生物量及单株花序数(P0.05)。(4)开花物候指数与繁殖分配的相关分析表明:始花时间越晚的个体,花期持续时间越短。花期持续时间越短的个体花序数越少,致使繁殖分配越小。总的来说,冬季水淹下,秋华柳通过推迟开花日期、缩短花期持续时间使繁殖分配比例降低,将更多的资源分配到生存力上,是秋华柳对长期冬季水淹的一种适应。同时,在长期冬季水淹后,秋华柳仍保持一定的开花繁殖能力,是其在应用于三峡水库消落区植被构建后产生后代延续种群的前提条件。     

不同群落中四川大头茶（Gordonia acuminata）花粉游离脯氨酸含 …

四川大头茶（Ｇｏｒｄｏｎｉａ ａｃｕｍｉｎａｔａ）是缙云山亚热带常绿阔叶林的优势树种之一,对缙云山３种不同群落中四川大头茶的花粉游离脯氨酸含量和果实的种子产量进行了研究,发现花粉游离脯氨酸含量和每果种子产量在同一群落中的不同龄级四川大头茶个体间没有差异,但在不同群落间表现差异,常绿阔叶林中的四川大头茶个体具有最高的花粉游离脯氨酸含量和每果种子产量,四川大头茶纯林中的次之,针阔混交林中的最低。分析发     

两种亚热带榕属乔木切枝后的叶效率及其对生长的影响

榕（Ficus microcarpa L.)和黄桷树（Ficus virens Ait.Var.sublanceolata (Miq.)Corner)是在三峡库区大量栽植的优良绿化树种。因种苗培育和植株管理的需要。对榕和黄桷树进行切枝的现象常有发生。切枝引起的叶组织损失可能使植株的总光合生产下降,生长减弱,因此,叶的净生产能力,即叶效率,对榕和黄桷树植株切枝后的生长和损伤恢复至关重要。由于切枝引起的光合组织（叶组织）损失大非光合组织损失（因为切枝并不影响植株的主茎和根组织）,植株切枝后平均每单位叶面积要提供比切枝前更多的同化产物用于呼吸消耗,因而切枝后植株的叶效率有可能下降,为探明切是否会影响榕和黄桷树的叶效率以及可能的叶效率变化对植株生长的影响,设计了包括2个处理季节（春季和秋季）和4个处理强度（0％、20％、50％和70％切枝）的实验,对榕和黄桷树进行了切枝处理,实验结果表明,切枝不会降低榕和黄桷树的叶效率,相反,切枝后植株的叶效率会增高（榕春季切枝处理除外）,切枝对叶的增高效应不会因切枝季节和切枝强度的不同而变化,研究发现,不同切枝季节对榕和黄桷树叶效率的影响不一样,秋季切枝使叶效率增高的程度大于春季切枝,秋季切枝后,榕和黄桷树的叶效率随切枝强度的增大而增高,但春季切枝后的叶效率随切枝强度增大而增高的趋势却不明显。分析表明,叶效率增高促进了榕和黄桷树植株切枝后的生长。切枝处理一年后,因叶效率增高而导致的地上部分生物量增量占植株地上部分生物量总增量的百分率在20％、50％、70％秋季切枝榕植株中分别为7．9％、12．9％、21．6％,在春季切枝黄桷树植株中分别为24．4％、18．1％、15．4％;在秋季切枝黄桷树植株中分别为9．5％、19．9％和35．3％,本研究表明,切枝后叶效率的升高可以在一定程度上缓解切枝植株因叶面积减少而导致的光合生产下降,它是植物适应损伤的一种有效策略。     

植物光合结构与非光合结构的功能平衡：来自三种亚热带乔木树种的实验证据

植物的地上部分和地下部分存在功能性平衡现已十分清楚,但植物的地上部分是否在其光合结构（叶组织）和非光合结构（枝和茎）之间也存在功能性平衡尚不明晰,本文提出两个研究假设并检验之：1）植物地上部分在其光合与非光合结构之间存在功能性平衡;2）此功能性平衡的维持依赖于对光合和非光合结构生物量分配的调节,为验证此假设,采用枝叶修剪的方式（连续两年修剪,四个修剪强度：0,20%,50%,70%）对3种亚热带乔木树种榕（Ficus microcarpa),黄桷树（Ficus virens)和樟（Cinnamomum camphora)进行了研究。结果表明,修剪使所有树种地上部分的光合与非光合结构生物量比率（P/NP）立即下降,下降程度随修剪强度的程式高而增大,但不论是首次修剪还是第二次修剪,修剪处理一年后,修剪株地上部分的光合与非光合结构生物量比率升高,且此生物量比率不低于非修剪株的光合与非光合结构生物量比率。此研究结果证实了植物地上部分光合与非光合结构间存在功能性平衡的假设,与假设一致。植株的生物量分配在修剪后发生了改变;修剪株加大了对光合结构（叶组织）的生物量分配（大量的新生产地上部分生物量被分配到光合结构）,同时却减少了对非光合结构（枝和茎）的分配,此分析格局的改变保证了光合与非光合结构功能性平衡的恢复与维持,可以认为,通过改变生物量分配格局以维持光合与非光合结构功能平衡是植物低御外来干扰和/或损伤的一种有效策略。     

三峡水库消落区植被在差异性水淹环境中的分布格局

人工水库修建引发的差异性水文节律是决定消落区植被群落格局的主要因素,高强度水淹环境中水淹胁迫是影响植被的重要因子而低强度水淹环境中物种竞争是影响植被的重要因子。为了探究差异性水淹环境中三峡水库消落区植物的水淹耐受能力及光资源竞争能力(植物株高)对植被群落分布格局的影响,对三峡水库典型消落区不同水淹强度下生长的植被进行了研究,结果表明:(1)典型消落区调查共发现有植物41种,其中高耐淹低竞争能力型植物4种,其生物量在所有物种生物量中的占比达70.99%,低耐淹高竞争能力型植物23种,其生物量占比为28.02%,低耐淹低竞争能力型植物14种,生物量占比不足1%,消落区内无高耐淹高竞争能力型植物物种分布;(2)高耐淹低竞争能力型植物在水淹强度大的消落区区域占优,低耐淹高竞争能力型植物在植物物种竞争压力大的消落区区域占据主导,低耐淹低竞争能力型植物在消落区中仅有零星分布;(3)消落区植被生物量格局随着高程增加呈现出先增加后减少的趋势。研究差异性水淹环境对三峡水库消落区植被分布的影响,可以为深入理解消落区植被分布格局的形成机制和大型水库消落区植被恢复与重建提供理论依据。