热带喀斯特森林常绿和落叶榕树的水力特征和水分关系与抗旱策略

以热带喀斯特地区的直脉榕(Ficus orthoneura)和豆果榕(F.pisocarpa)为实验材料,研究了常绿和落叶树木枝条和叶片的解剖结构特征、光合水分特征和耐旱性的差异,目的在于探讨不同生活型榕树适应干旱生境的策略.直脉榕和豆果榕的叶片都有两层栅栏组织、游离状的海绵组织和钟乳体等旱生结构,同时叶片角质层蒸腾速率(gmin)和气孔导度(gs)相对较低.但与落叶的豆果榕相比,常绿的直脉榕的枝条木质部失去50％传导率的水势(P50)和gmin更低,表现出更保守的水分利用策略.总体上,两种榕树都表现出了对喀斯特干旱生境的良好适应,但是它们的适应策略表现出一定的差别.豆果榕通过落叶度过旱期,而直脉榕在结构和功能上比豆果榕更耐旱.抗旱策略和水分利用策略的不同导致两种榕树的生态位分异,减少了彼此间的水分竞争,有利于它们在喀斯特生境中共存.     

热带季节性湿润林苦楝(Melia azedarach)径向生长季节动态及其对环境因子的响应

气候变化导致的温度升高和降水格局改变可能会影响到树木的生长速率和季节物候。西双版纳热带季节性湿润林分布在石灰岩山中部,属于热带喀斯特生境。由于土层浅薄,土壤保水能力极差,植物生长更容易遭到受到季节性干旱气候的影响。为探究热带季节性湿润林的树木径向生长季节动态及其对环境因子的响应,利用高精度树木生长仪连续两年监测了云南西双版纳热带季节性湿润林中落叶树种苦楝（Melia azedarach）的树干径向变化,并与同步监测的环境因子进行相关分析。结果表明,苦楝径向生长开始、结束以及持续生长的时间在年际间存在差异。与2018年相比,2019年苦楝生长开始和结束的时间较晚,且年生长量较小,这可能是与2019年雨季开始较晚且在生长季早期经历了严重的高温干旱有关。苦楝的径向日生长量与日降水量和相对湿度呈正相关关系,与光合有效辐射、水汽压亏缺和风速呈负相关关系,表明了在苦楝的径向生长主要受水分条件限制。在干旱年份（2019年）,苦楝的日生长量与降水和相对湿度的相关性更强。研究结果有助于进一步了解热带喀斯特生境树木生长对气候变化的敏感性以及树木适应季节性干旱气候的策略。     

普达措国家公园四种针叶树径向生长对气候因子的响应

运用树木年代学的原理和方法,对普达措国家公园大果红杉、长苞冷杉、高山松和麦吊云杉4个优势针叶树种的年轮宽度进行测量,建立年轮宽度差值年表。分析年表与香格里拉气象站的日、月气候数据的相关性,研究4个优势针叶树种的径向生长对气候因子的响应。结果表明: 大果红杉的年生长速率最高,长苞冷杉的年生长速率最低;4种针叶树径向生长对气候因子的响应存在物种特异性,大果红杉与气候因子的相关性最强,麦吊云杉的径向生长对气候因子的响应不敏感;长苞冷杉树轮宽度年表与上年冬季(11、12月)和当年夏季(7月)的平均温度呈显著正相关;大果红杉树轮宽度年表与生长季早期(6月)温度呈显著正相关,与同期降水量和相对湿度呈显著负相关;而高山松树轮宽度年表与生长季早期(5月)的降水量和相对湿度呈显著正相关,与同期最高温度呈显著负相关,表明高山松的径向生长主要受生长季早期水分可利用性的影响。     

滇西北白马雪山长苞冷杉和大果红杉年内径向生长动态及其对环境因子的响应

以滇西北白马雪山亚高山寒温性针叶林的常绿树种长苞冷杉和落叶树种大果红杉为对象,采用高精度生长仪监测了2个树种的年内径向生长动态,分析其径向生长的季节动态特征及其对环境因子的响应。结果表明: 大果红杉和长苞冷杉的径向生长主要发生在4—8月,6月是生长最快的时期。与长苞冷杉相比,大果红杉径向生长的开始时间较早,停止生长时间稍晚,其生长季持续时间明显长于长苞冷杉。大果红杉最大生长速率和年生长量均略高于长苞冷杉。长苞冷杉日生长量与降水量呈显著正相关,与饱和水汽压亏缺、空气温度呈显著负相关;而大果红杉的日径向生长量与降水量呈显著正相关,与土壤体积含水量和饱和水汽压亏缺呈显著负相关。长苞冷杉和大果红杉的径向生长均受到水分的限制,大果红杉对水分条件更敏感。在全球变暖的背景下,植物蒸腾作用和土壤蒸发散的增加,可能进一步加剧土壤水分丧失和植物可利用水分下降,进而导致长苞冷杉和大果红杉更易受到干旱胁迫。     

中国南方生长于不同基质的天然林植物叶片元素含量特征比较

对比中国南方两个热带喀斯特森林、一个热带红树林和来自文献的一个亚热带常绿阔叶林植物叶片元素含量和计量特点。结果表明,受碳酸盐岩的影响,西双版纳和弄岗喀斯特森林植物叶片普遍富含Ca、Mg元素,因岩性差异,含有一定白云岩的弄岗地区的植物富集更多的Mg。西双版纳喀斯特森林存在K、Fe、Na、Zn元素的缺乏状况;由于白云岩矿物成分的特殊性和缓慢的风化速度,弄岗喀斯特植物有更高的叶片K、Zn、S含量。红树林植物富集P、Ca、Mg、Na、S元素,海水环境中大量的离子进入土壤被植物吸收利用,提高了红树的养分含量,并且在高盐环境下Na在叶片中大量富集。但是,红树植物表现缺乏Fe、Si、Zn。亚热带常绿阔叶林植物受酸性土影响大,Mn元素大量富集,P与Na的含量缺乏,并且相比其他生境,常绿阔叶林的N、P、Ca、Mg含量较低。西双版纳和弄岗的喀斯特森林植物叶片N/P比分别为14.27和18.26,说明前者受到N、P的共同限制,后者主要为P限制;红树植物N/P比为13.12,受N限制;常绿阔叶林植物本身严重缺P,N/P比为26.27,表现出明显的P限制。所研究的不同基质上的植物,叶片N与P元素之间均呈显著正相关,这种稳定的协同关系是植物适应环境的普遍规律。Ca与Mg两个二价阳离子元素在喀斯特森林和常绿阔叶林中为协同关系,而在红树林中则不存在相关性,分析表明Na盐胁迫下增加了Mg的吸收,改变了Ca、Mg的平衡关系。N与K元素在红树林和常绿阔叶林中为协同关系,而由于喀斯特环境中Ca、Mg协同影响了K的吸收,改变了N、K的协同关系。P与Zn在喀斯特森林和红树林中都表现出协同关系,这与两种元素在植物代谢过程中都参与了酶的合成有关。红树植物表现K和Mn的拮抗关系,而在喀斯特森林和常绿阔叶林中均未有相关性。S与P元素在弄岗喀斯特森林中表现出正相关,这种协同性可以帮助喀斯特植物缓解缺P的症状,而在高P的红树植物中没有相关性。研究结果对于森林生态系统的生物地球化学循环模拟和生态系统管理有重要参考意义。     

热带季节雨林多花白头树年内径向生长动态及其对环境因子的响应

为了解热带地区树木的季节性生长动态和规律,在西双版纳热带季节雨林利用高精度生长仪和微树芯法对落叶树种多花白头树的径向生长季节动态进行监测。结合木质部非结构性碳水化合物和环境因子的监测,分析其形成层活动和径向季节动态的生理生态驱动因子。结果表明: 在2020年,生长仪的监测显示,多花白头树于5月底(儒略日DOY:149.3±7.2)开始生长,8月底(DOY:241.0±14.7)生长结束,年生长量为3.12 mm,最大生长速率为0.04 mm·d^-1。而微树芯法显示,扩大细胞3月9日(DOY:69.2±6.2)开始出现,9月19日(DOY:262.8±2.8)细胞加厚结束,木质部生长量为1.76 mm,最大生长速率为0.009 mm·d^-1。多花白头树径向日生长量与生长季的降水、相对湿度、日最低气温、深度为20 cm的土壤含水量和温度呈显著正相关,而与日最高气温、水汽压亏缺、最大风速和水汽压呈显著负相关。多花白头树边材淀粉含量和可溶性糖含量均在生长季开始之前保持较高水平,淀粉含量在3月底达到最低,而可溶性糖含量5月中旬达到最低,随着生长季的结束淀粉和可溶性糖的含量分别在10月中旬和12月底达到最高。     

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.     

西双版纳楝径向生长和木质部发生季节动态及其对环境因子的响应

热带森林在全球碳循环过程中起着重要的作用，研究热带树木的生长动态及其对环境因子的响应，有助于预测全球变化下热带森林固碳能力的变化。目前对热带树木径向生长以及木质部发生季节动态的研究相对较少。利用微树芯和生长环法对西双版纳热带植物园内的落叶树种楝(Melia azedarach)2021年的年内径向生长和木质部发生季节动态进行监测，结合环境因子的监测，分析了楝的径向生长过程的驱动因子。结果表明：2021年楝的扩大细胞在3月1日(年积日(DOY):60.2±1.6)开始出现，细胞壁加厚在12月11日(DOY:345.4±3.1)结束，年生长量为7.76 mm,最大生长速率为0.039 mm/d。生长环监测显示，楝在3月18日(DOY:76.6±8.6)左右开始生长，10月13日(DOY:286.4±6.8)生长结束，年径向生长量为(6.25±2.35)mm,最大生长速率为(0.056±0.02)mm/d。楝的径向生长速率与降水(r=0.77,P<0.001)、平均温度(r=0.61,P<0.05)和最低温度(r=0.67,P<0.001)均呈显著正相关，与风速(r=-0....     

热带喀斯特森林多花白头树木质部年内生长动态及其对环境因子的响应

多花白头树(Garuga floribunda var.gamblei)是西双版纳热带喀斯特森林中常见的落叶树种，容易受水分亏缺的影响。为探究热带喀斯特森林树木年内生长动态及其对环境因子的响应，该研究利用生长环和微树芯两种方法监测了多花白头树在2020—2021年的树干径向变化和木质部生长动态，并分析了树干径向变化和木质部生长与环境因子的相关性。微树芯法的监测表明，在2020年，多花白头树在3月底开始出现扩大细胞，9月底细胞壁加厚结束；在2021年，多花白头树在4月中旬开始出现扩大细胞，10月中旬细胞壁加厚结束。生长环的监测表明，2020年和2021年的径向生长开始时间均晚于扩大细胞出现时间，径向生长结束时间均早于细胞壁加厚结束时间。多花白头树在2020年和2021年的木质部生长持续时间大致相同，2020年的木质部生长量((2.87±1.46)mm)也与2021年((2.98±1.02)mm)几乎一致。多花白头树的月径向生长量、扩大细胞区域宽度和细胞壁加厚区域宽度均与降水呈显著正相关，这表明水分状况在多花白头树的木质部生长过程中发挥了重要作用；扩大细胞区域宽度还与日平均气温和日最低温显...     

滇西北白马雪山高山松(Pinus densata)径向生长对气候因子的响应

滇西北是我国西南地区气候变化最为显著的地区之一，过去几十年来气候呈现快速变暖趋势。高山松(Pinus densata)是该地区主要的针叶树种，研究高山松径向生长对气候因子的响应，有助于深入认识该地区亚高山针叶林对气候变化的适应能力。在滇西北白马雪山1 hm²永久性样地内采集了161棵高山松树木样芯(322个),运用传统树木年轮学原理及方法，建立高山松年轮宽度差值年表，分析年表与样地附近气象站1957—2020年气候因子的相关性。结果表明：1)高山松的径向生长与冬季及春季(前一年11月至当年4月)温度呈正相关关系，与当年5月份最高温度和平均温度呈负相关；2)高山松径向生长与当年4—6月降水量显著正相关，与5月相对湿度呈正相关，与5—8月标准化降水蒸散指数(SPEI6)呈正相关；3)滑动相关分析表明，白马雪山高山松径向生长-气候关系不稳定，冬季温度对高山松生长的限制作用在减弱，说明冬季低温限制在一定程度上解除；而夏秋季温度对高山松径向生长的相关性由弱的负相关转为近年来的显著正相关；对夏季相对湿度和标准化降水蒸散指数的敏感性降低。研究结果可为探讨气候变化下高山松自然林的...