模拟喀斯特异质性小生境下三叶鬼针草地上地下协同生长对策

模拟在喀斯特异质生境下,通过随机区组实验,研究三叶鬼针草（Bidens pilosa L.）在两种土壤生境（浅而宽、深而窄）和3种水分处理（对照、减水50%、减水70%）下植物的地上和地下生长关系及生物量分配格局。结果显示：（1）两种生境中三叶鬼针草的地上生长（株高、地径、叶面积、叶生物量）与地下根系生长（根长、根表面积、根体积、根生物量）均随着施水量的减少而降低;叶面积比率随着施水量的减少而增加;根质量比在浅而宽土壤生境中呈先增后减的趋势,而在深而窄土壤生境中呈增加趋势。（2）两种生境中三叶鬼针草的地上生物量与地下根系生物量、叶面积与根长、叶面积与各层根系生长均呈显著正相关关系。但在浅而宽土壤生境中,三叶鬼针草的地上生物量与各土层根系生物量均呈显著正相关,而在深而窄土壤生境中,地上生物量仅与中上土层根系生物量呈显著正相关。研究表明三叶鬼针草在不同生境中均具有较好的地上地下协同生长对策,在增强对地下资源获取的同时也增强了对地上资源的获取。在浅而宽土壤生境中,三叶鬼针草通过协调根系的横向拓展能力与植物叶片的生长来应对快速的干旱缺水;在深而窄土壤生境中,植株能较好地协调根系向下拓展能力与地上叶面积的生长,更好地利用土壤深层的水分资源。     

模拟喀斯特不同土壤生境下黑麦草对水分胁迫的生长和光合生理响应

以多年生草本黑麦草为对象,模拟喀斯特生境土壤特征设置浅而宽(Shallow and wide, SW:30×30×5 cm~3)和深而窄(Deep and narrow, DN:10×10×45 cm~3)两种土壤容器,以正常降水量为对照供水(W100%),设减水50%(W50%)和减水70%(W30%)共3种水分处理进行盆栽实验,探究了两种不同土壤生境中土壤水分变化对黑麦草生长及光合生理的影响,以进一步理解喀斯特地区植物的适应对策。结果显示:(1)SW生境对水分变化敏感,随供水减少土壤含水量显著下降。轻度减水下植物叶面积增大,光合速率提高,地上部分生长得到促进,但水分严重减少对其生长和光合生理有抑制作用,但地上质量分数和水分利用效率却显著升高;(2)DN生境保水能力较好,随供水减少土壤水分含量下降较为平缓。叶片相对含水量、气孔导度和比叶面积在各水分处理之间差异不显著,但严重减水条件下总生物量、地上质量分数和水分利用效率均有回升。研究表明:浅而宽生境中植物倾向于通过提高地上部分的生长,保持较高的光合速率,并向地上部分分配较多生物量来应对水分胁迫;而深而窄生境中植物会充分利用土壤空间条件,促进根系的生长来提高对水分的吸收,从而维持植物的生长。     

模拟不同降雨时间格局下喀斯特垂直异质生境对桢楠幼苗光合和生长的影响

由于岩石裸露、地表破碎、坡度陡峻、洼地土壤堆积等因素的共同作用,喀斯特区域土壤具有明显的不连续性和高度异质性,土壤侵蚀往往较为严重。喀斯特地区高度异质性的生境为植物提供了不同的水分、肥料、空气和空间,对植物的生长和生理具有显著影响。在全球气候变化下,降雨时间格局的改变可能将进一步加剧喀斯特的生境异质性。桢楠是我国特有的国家二级保护树种,虽然它只零星分布在喀斯特地区,但由于它能在岩石间生长得很好,仍被认为是一种可能的适宜树种。以二年生桢楠（Phoebe zhennan S.Lee）幼苗为研究对象,研究总降水量相同条件下两种降雨时间格局（I_2d：2 d降雨间隔;I_19d：：19 d降雨间隔处理）和三种垂直异质小生境（S₀：无石全土,S_1/2：半石半土,S_3/4：多石少土）对其光合生理和生长的影响。结果显示：（1）在I_2d条件下,桢楠幼苗的光合速率在半石半土生境（S_1/2）下最大,且有较大的地径和株高;而在I_19d条件下,桢楠的光合和生长（株高和地径）均随着岩溶裂隙层的增厚逐渐减小。（2）在全土生境（S₀）下,降雨时间格局的改变并不影响桢楠的光合和株高,而在有岩溶裂隙层的生境下（S_1/2和S_3/4）,降雨时间间隔的延长会抑制桢楠的光合和株高及地径的生长,提高气孔密度,且这种抑制或促进作用会随着岩溶裂隙层的增厚而加剧。研究表明,在降雨间隔时间短,降雨均匀充足时,有少量的岩溶裂隙能够促进桢楠的生长和光合,但降雨间隔时间延长后,这种作用丧失。另一方面,在土壤相对较厚时,降雨时间间隔的改变对桢楠的光合和生长影响不显著,但岩溶裂隙层的增加,加剧了降雨时间间隔增大对桢楠光合的负面影响。     

重庆喀斯特生境中桢楠种群结构与动态特征

桢楠是我国珍稀渐危树种,国家二级保护植物,野生多散生于海拔1500 m以下的亚热带常绿阔叶林中。而喀斯特生境岩石裸露、土壤浅薄贫瘠、岩溶干旱频发,理论上并不适合喜湿耐荫且喜酸性土壤的桢楠生长及幼苗更新。因此重庆市大足区和永川区喀斯特生境中的天然桢楠种群可能存在一定的更新困难。为明确这两个桢楠种群的生存现状及动态特征,采用野外调查法,从径级结构、静态生命表、存活曲线、结构动态及分布格局等方面分析桢楠种群结构及其数量动态规律,以期预测种群未来发展趋势,为喀斯特地区桢楠种群的保护、群落更新及植被恢复提供理论基础。结果表明：(1)大足区桢楠种群的年龄结构趋于稳定型,而永川区桢楠种群的年龄结构为增长型。两地区幼苗充足但死亡率高。(2)静态生命表及相关曲线分析显示,两个桢楠种群存活数量总体上随径级增大而减少;两个桢楠种群的生存期望值在不同径级间存在波动,大足区桢楠种群在第Ⅱ径级而永川区则是第Ⅳ径级期望值最高。(3)两个种群的存活曲线均为Deevey-Ⅲ型,即幼树死亡率较高,并且种群的增长速度较为缓慢。(4)大足区种群为随机分布,永川区种群为集群分布;种群各生长发育阶段均为集群分布,但聚集强度随着龄...     

多年生黑麦草对干旱胁迫下喀斯特异质生境的生长响应策略

在喀斯特地区异质性生境中,土壤水分含量、植物生存空间和养分状况等的综合作用共同影响植物的生理功能和生长发育。以多年生黑麦草(Lolium perenne L.)为研究材料,通过模拟同质(S-S:浅土-浅土)和异质(S-D:浅土-深土)两种小生境,探究3种施水量(对照:W_0、中度干旱:W_1、重度干旱:W_2)条件下植物对异质生境的适应,主要解决以下问题:异质生境下植物是否会主动寻求高水分、厚土壤、或者更宽阔的生长空间来提高其对异质性生境的适应?降雨量的改变是否会导致植物的适应策略发生改变?主要结果如下:(1)只有在重度干旱(W_2)条件下,异质性生境中黑麦草的株高、分蘖数以及地上、地下生物量和地上、根质量分数显著高于同质生境,而在对照(W_0)和中度干旱(W_1)条件下两种生境均无明显差异。(2)在对照降水(W_0)条件下,异质生境中黑麦草浅土区根系生物量、根组织密度较深土区少,比根长、比根面积较深土区大;随着施水量的减少,浅土区根系生物量占整个植株根系生物量的比例呈现先减小、后增大的趋势,深土区的比根长、比根面积逐渐增大,根组织密度逐渐减小。以上结果表明,在异质性生境中黑麦草表现出更强的抵御干旱胁迫能力,且随着干旱程度的加重这种优势更加明显:异质性生境中黑麦草通过将有限的生物量更多的分配在深土区,同时增大深土区根系的根组织密度,使得根系在生长环境好的斑块中大量增生和下扎,使植株获得大量的水分和养分,而浅土区则充分利用较少的资源,通过增大比根长和比根面积、减小根组织密度的方式发展根系,尽可能多地利用浅土区的水分和养分。随着干旱程度的加重,植物在维持浅土区正常生理活动的基础上有限度地增大深土区的生物量;当浅土区比根长、比根面积增大到一定限度时,植物会通过逐渐增大深土区的比根长和比根面积、减小根组织密度的策略来应对干旱胁迫。     

桢楠幼苗适应喀斯特岩溶裂隙生境及降雨时间格局变化的方式

喀斯特生态系统是全球陆地生态系统的重要组成部分，生态环境极为脆弱。由于碳酸盐岩长期强烈的化学溶蚀作用，其基本特征体现为地表土壤和地下岩溶裂隙及洞穴的二元结构。近年来，在全球气候变化下，我国西南地区降雨格局呈现降雨频次减少且单次降雨量增加的趋势。因此，岩溶裂隙和区域降雨时间格局改变将对喀斯特地区的植物生长产生重要影响。通过模拟不同岩溶裂隙生境(S₀:24 cm土壤；S_1/2:12 cm土壤层+12 cm裂隙层；S_3/4:6 cm土壤层+18 cm裂隙层)和不同降雨时间格局(I_2d:2 d降雨间隔；I_19d:19 d降雨间隔),探究二年生桢楠(Phoebe zhennan S. Lee)幼苗是否通过生物量分配及根系分布的调整来适应变化环境。结果显示：(1)短时间降雨格局下，相比全土生境，少量岩溶裂隙存在并不影响桢楠幼苗生物量的积累，然而随着岩溶裂隙层进一步增厚和降雨时间间隔延长，桢楠降低了总生物量，减少了茎且增大了根和叶的生物量分配。(2)桢楠幼苗的根系垂直分布随着深度增加而下降，...     

基于含量测定和指纹图谱的远志药效物质累积规律研究CSCD

收集不同产地、不同生长年份的远志12批,对其水分、醇浸出物含量进行测定;基于HPLC测定远志■酮Ⅲ(polygalaxanthoneⅢ,PXⅢ)、3,6′-二芥子酰基蔗糖(3,6′-disinapoylsucrose, DISS)和细叶远志皂苷(tenuifolin, TEN)含量并建立指纹图谱,研究其药效物质累积规律。结果表明:随着生长年份的增加,远志根长度和直径增加,直径增加趋势更加显著;不同产地远志水分含量有明显的区别,汾阳产远志药材水分含量约4.0%,新绛产水分含量高于汾阳产约8.2%,12批药材水分检查均低于12%;浸出物含量介于38%~48%;PXⅢ含量介于0.11%~0.18%,DISS的含量介于0.50%~0.94%,TEN的含量介于1.37%~2.40%;PXⅢ、DISS累积规律较为相似;TEN在第二年和第四年的含量接近;新绛产药材指标成分总含量积累明显,在生长3年出现最大值;12批样品指纹图谱相似度介于0.823~0.962,共有35个共有峰,指认出2个共有峰,汾阳产样品指纹图谱相似度与新绛产没有明显差异,春采相似度高于秋采。本研究结果为远志栽培种植、采收时间提供参考;三种有效成分的含量测定结合指纹图谱可为远志药材的质量控制和评价提供参考。