四川巴郎山齿果酸模叶片氮素及其分配的海拔响应

在卧龙自然保护区, 按海拔梯度选择了齿果酸模(Rumex dentatus)的4个分布地点(2350、2700、3150和3530 m), 对各研究地点的齿果酸模进行了叶片光合、扩散导度、叶片碳稳定同位素组成(δ¹³C)、氮素含量、光合氮利用效率(PNUE)、比叶面积(SLA))等参数的测量, 以期揭示该植物叶片氮素、氮素分配情况及其他生理生态参数随海拔的响应趋势, 进而明确氮素及其分配在齿果酸模响应和适应海拔梯度环境的生物学过程中的作用。结果表明: 随着海拔的升高, 齿果酸模的叶片单位面积氮含量(N_area)随之增加, 进而光合能力随之增加。随着海拔升高而增加的扩散导度也在一定程度上促进了这一趋势, 这可能是落叶草本植物对于高海拔低温所导致的叶寿命缩短的适应结果。沿着海拔梯度, 植物叶片氮素和扩散导度均通过羧化位点与外界CO₂分压比(P_c/P_a)而间接影响叶片δ¹³C值, 且相比之下, 以氮素为基础的羧化能力对于P_c/P_a的作用更大些, 进而导致齿果酸模叶片δ¹³C随海拔增加; 随着海拔的升高, 齿果酸模叶片将更多的氮素用于防御性结构组织的建设, 这也是SLA和PNUE降低的主要原因; 在光合系统内部, 随着海拔的升高, 植物光合组织增加了用于捕光系统氮素的比例, 使得植物可以更好地利用随海拔升高而增强的光照资源, 进而促进了光合能力的增加。可见, 氮素及其在叶片各系统间(尤其是在光合系统与非光合系统间)的分配方式是齿果酸模适应和响应海拔梯度环境的关键。     

海拔梯度对巴郎山奇花柳叶片δ13C的影响

2010年在四川卧龙自然保护区选择海拔为2350、2700、3150和3530 m的4个分布地点,研究了巴郎山海拔梯度对奇花柳叶片13C、光合、CO2扩散导度、氮含量、光合氮利用效率( PNUE)和比叶面积(SLA)的影响.结果表明:随着海拔的升高,目标树种叶片氮含量(尤其是单位面积氮含量)及PNUE增加,叶片δ13C值也随之显著增加,且海拔每升高1000 m,δ13C增加1.4‰;CO2扩散导度(气孔导度和叶肉细胞导度)的增加,在一定程度上阻碍了叶片δ13C值随海拔升高,但不足以改变δ13C值随海拔升高的趋势;羧化能力是羧化位点与外界CO2分压比( Pc/Pa),甚至δ13C的限制因子.在海拔2350～2700m,奇花柳光合系统内部氮素分配主要受温度的影响,而2700～3530 m的光照作用可能更大.奇花柳的SLA随海拔无显著变化.     

巴郎山刺叶高山栎叶片δ13C对海拔高度的响应

在卧龙自然保护区,按海拔梯度选择了三个刺叶高山栎分布地点(2600m、3050m和3500m),对各研究地点刺叶高山栎进行了叶片d¹³C、光合、CO2扩散导度、养分以及形态等参数的测量,以期揭示刺叶高山栎叶片d¹³C随着海拔的响应规律及原因。结果表明：首先,随着海拔的升高,目标树种叶片d¹³C随之增加,且海拔每升高1000m,d¹³C增加2.0‰;其次,随着海拔升高,大气压强降低,因而导致的叶片扩散导度(包括气孔导度(gs)和叶肉细胞导度(gm))的降低是叶片d¹³C随着海拔升高而升高的主要原因;同时,随着海拔升高而增加的叶片厚度(LMA)也在一定程度上促进了这种响应趋势;最后,叶片N含量随着海拔升高而更多被分配给非光合系统的趋势促进了羧化效率及光合速率的降低,进而对刺叶高山栎叶片d¹³C海拔响应起到了一定的抑制作用,但程度不大;此外,光合氮利用效率(PNUE)在反映植物叶片的氮含量与其吸收和固定大气CO2能力之间的关系方面及对d¹³C的指示作用方面较单位面积氮含量(Narea)和单位重量氮含量(Nmass)更鲜明和准确。     

极小种群野生植物梓叶槭的种实表型变异特征

表型变异是植物遗传变异与环境异质性相互作用的结果, 是植物适应和进化的具体表现。为揭示极小种群植物梓叶槭(Acer catalpifolium)的种实表型在其适应环境过程中的变异特征, 明确梓叶槭优质种源地, 为该物种的保护提供基础数据, 本研究以天然分布的5个小种群的11个种实性状为研究对象, 采用巢式方差、变异系数、表型分化系数等多种指标, 探讨了其种群间和种群内的表型变异。结果表明: 梓叶槭种实表型性状在种群间和种群内均存在着显著的差异, 种群内的变异(63.11%)大于种群间的变异(23.61%), 种群间平均分化系数为27.23%, 分化程度在槭树科植物中相对较大。种子厚度的平均变异系数最高(40.64%), 其次是果柄长。翅果千粒重的平均变异系数最小(1.57%), 是最稳定的种实性状。都江堰种群的表型多样性最丰富, 平武种群的则最低; 气象因子对梓叶槭种实表型性状的影响不显著。就种实表型性状而言, 虽然雷波种群的翅果最大, 平武种群的种子最大, 同时两者均具有最大的种子厚度和质量均一度。故平武和雷波种群均可作为梓叶槭优质种质资源的候选地。     

巴郎山糙皮桦叶片光合氮利用效率的海拔响应

为深入认识植物对环境变化的响应和适应,以分布在川西巴郎山的糙皮桦为研究对象,选择海拔2200、2500、3100和3400 m 4个分布点,测定计算了各分布点叶片光合氮利用效率(PNUE)、CO₂扩散导度(叶肉细胞导度g_m与气孔导度g_s)和氮分配比例(Rubisco氮分配比例P_R、生物力能学组分氮分配比例P_B、捕光组分氮分配比例P_L与细胞壁氮分配比例P_CW)等参数,分析了其沿海拔的变化趋势以及叶片PNUE与其他参数的相关关系.结果表明: 糙皮桦叶片PNUE、P_R和P_B在海拔2500和3100 m相对较高;叶片g_s和g_m则随海拔升高而增加,P_L随海拔升高而降低.糙皮桦叶片P_R和P_B与PNUE呈显著正相关关系,说明P_R和P_B是PNUE随海拔变异的重要内部因素.糙皮桦叶片光合系统氮分配比例P_P在海拔2500和3100 m相对较高,叶片P_CW随海拔升高而降低,叶片其他组分氮分配比例P_other随海拔升高而增加,说明随海拔的升高,糙皮桦叶片趋向将更大比例的氮分配于除光合系统和细胞壁外的其他组分中.     

岷江上游干旱河谷岷江柏的光合与水分生理特征干湿季对比研究

岷江柏（Cupressus chengiana）是干旱河谷地区的重要生态恢复物种,为探讨岷江柏对干旱河谷环境的适应策略,以生长于岷江上游干旱河谷自然生境中的岷江柏为研究对象,研究分析了其在湿季（7月）和干季（11月）的水分生理特征和光合生理特征。结果表明：（1）水分生理方面,相较于湿季,干季岷江柏的脯氨酸（Pro）、可溶性糖（SS）、过氧化物酶（POD）显著增加（P<0.05）,比叶重（LMA）、黎明水势（Ψ_pl）、正午水势（Ψ_ml）则显著下降（P<0.05）;（2）光合生理方面,相较于湿季,岷江柏在干季的气孔导度（G_s）、蒸腾速率（T_r）、饱和光下最大净光合速率（P_nmax）、初始羧化效率（CE）、光合能力（A_max）、CO₂补偿点（Γ）、光呼吸速率（R_p）、最大羧化速率（V_cmax）、最大电子传递速率（J_max）、磷酸丙糖利用率（TPU）、J_max/V_cmax、光能捕获效率（F_v''/F_m''）、PSII实际光化学效率（Ф_PSII）、光化学猝灭系数（qP）、电子传递效率（ETR）均显著下降（P<0.05）,而暗呼吸速率（R_d）、水分利用效率（WUE）、非光化学猝灭系数（NPQ）则显著上升（P<0.05）。干季,岷江柏采取增加水分获取能力并降低水分散失的水分利用策略、增加光合产物消耗策略、增加热耗散的光合器官保护策略等,以适应干季干旱、低温等环境胁迫,进而表现出较强的环境适应性。     

川西亚高山三种天然次生林土壤微生物多样性变化特征

开展川西亚高山相似土壤母质背景下天然次生林土壤微生物群落结构及其多样性探究,可加深次生林更新过程中土壤微生物群落结构变化的认知。选取川西米亚罗林区20世纪60年代采伐后经自然更新恢复形成的3种天然次生林（槭-桦阔叶林,ABB;桦-槭-冷杉针阔混交林,BAA;岷江冷杉林,AFF）,分析林下表层（0-20 cm）土壤微生物群落结构变化及其影响因素,结果显示：（1）3种林型土壤细菌Chao1和Shannon指数均极显著高于真菌,但仅真菌群落的Shannon指数差异显著,表现为BAA > ABB > AFF;（2）细菌群落优势门主要为变形杆菌门、酸杆菌门、疣微菌门、拟杆菌门、绿弯菌门,相对丰度占比超过82%;真菌群落则为子囊菌门和担子菌门,占比超过85%,AFF担子菌门相对丰度最高而子囊菌门最低。（3） RDA分析显示,土壤pH和乔木物种多样性（Shannon指数）是影响微生物群落结构变化的主导因子;土壤养分元素对细菌群落影响不显著,真菌群落主要受TN、TP含量显著影响。总体上,林型间乔木层物种多样性、土壤酸碱度及其氮磷含量是导致微生物群落结构变化的关键因素。     

金沙江干热河谷新银合欢(Leucaena leucocephala)的光合与荧光特征干湿季对比研究

为了研究引进树种对干热河谷环境的适应性,以生长于干热河谷野外环境中的新银合欢(Leucaena leucocephala)为研究对象,研究分析了其在湿季(7月)和干季(11月)的光合生理特征和叶绿素荧光特征。结果表明:(1)在P_n-C_i响应曲线中,当C_i150μmol/mol,干季的净光合速率(Net photosynthetic rate,P_n)高于湿季,而当C_i150μmol/mol,干季的P_n低于湿季;(2)相较于湿季,干季的初始羧化效率(Initial carboxylation efficiency,CE)、光合能力(Photosynthetic capacity,A_(max))、CO_2补偿点(CO_2 compensation point,Γ)、光呼吸速率(Photorespiration rate,R_p)、最大羧化速率(Maximum carboxylation rate,V_(cmax))、最大电子传递速率(Maximum electron transport rate,J_(max))、磷酸丙糖利用率(Triose phosphates utilization rate,TPU)、J_(max)/V_(cmax)、气孔限制值(Stomatal limitation,L_s)和叶片饱和水汽压差(Vapor pressure deficit,VPD)均显著下降(P0.05),而暗呼吸速率(Dark respiration rate,R_d)、胞间CO_2浓度(Intercellular CO_2 concentration,C_i)、气孔导度(Stomatal conductance,G_s)、蒸腾速率(Transpiration rate,T_r)、饱和光下最大净光合速率(Light-saturated net photosynthetic rate,P_(nmax))和水分利用效率(Water use efficiency,WUE)则显著上升(P0.05);(3)干季的PSII实际光化学效率(Actual photochemical efficiency of PSII,Ф_(PSII)),光化学猝灭系数(Photochemical fluorescence quenching,qP),电子传递效率(Electron transport rate,ETR)较湿季出现显著下降(P0.05),非光化学猝灭系数(Non-photochemical fluorescence quenching,NPQ)显著增加(P0.05);(4)叶绿素荧光参数的Ф_(PSII)、NPQ、ETR与各光合生理指标相关性较强。在干热河谷地区,气孔限制是影响新银合欢湿季光合速率的主要因素;而非气孔限制是影响其干季光合速率的主要因素。     

不同经营模式对川西亚高山天然次生林林地水文效应的影响

天然次生林是川西亚高山林区经历大规模砍伐后形成的主要森林类型之一,是我国西南林区水源涵养林的重要组成部分。以不同经营模式(抚育经营、清林+补植经营以及封育经营)的川西亚高山次生桦木林和桦木、岷江冷杉混交林为研究对象,通过样方取样法获取和分析了林地苔藓、枯落物和土壤的水文指标。结果表明,与封山育林经营相比,抚育经营下的两种林型的苔藓最大持水率均显著升高(F=8.147,P=0.010;F=15.525,P=0.006)、桦木林的蓄积量显著降低(F=4.979,P=0.022),而苔藓最大持水量变化不显著;混交林则均无显著变化。在清林+补植经营下,混交林苔藓水文效应变化不显著(F=2.280,P=0.183),而桦木林虽然苔藓最大持水率无显著变化(F=4.072,P=0.098),但蓄积量的显著降低(F=3.536,P=0.044)导致了其最大持水量的降低(F=3.782,P=0.042)。两种经营方式基本上促进了天然林的枯落物最大持水率、降低了林下枯落物蓄积量;其中抚育经营效果更显著,但两种经营方式下枯落物最大持水量变化不显著。两种经营方式下,桦木林和混交林的林下土壤容重均降低(F=10.715,P0.01;F=5.148,P0.05),同时桦木林土壤最大持水量增加(F=4.499,P0.05),其中抚育经营的影响程度都更显著。从4年来的短期效应来看,两种经营方式均对天然林的林地持水能力具有促进作用,抚育经营较清林+补植经营更显著,但这仅是短期的结果,两种经营方式对于退化天然林水文以及其他生态功能恢复的长期影响还有待于进一步的观测研究。     

南北样带温带区栎属树种功能性状对气象因子的响应

在南北样带温带区选择11个栎属树种的核心分布区,对各区栎属建群树种的功能性状(叶片干物质含量、比叶重、叶片养分含量、叶片光合速率以及种子性状)进行了测定,并对功能性状与气象因子的关系进行了分析。结果表明:首先,在南北样带温带区,当外界环境变化时,栎属建群树种的功能性状也会随之变化。由南向北随着温度的下降,年均日照时数增加,栎属树种的生长季缩短,而基于叶片面积和重量的光合能力(Aarea、Amass)增加,这使得它们在有限时间内提高光合生产来维持其自身的生理活动。同时,种子去皮干重、种皮干重均随着温度的降低、年日照时数的增加而增加。当降水条件变化时,栎属树种还会通过调节其叶片干物质含量、比叶重来适应其生境。其次,功能性状间也存在一定的相关关系;此外,随着研究尺度的变化(种间尺度至种内尺度),功能性状与气象因子间关系也随之变化。