西双版纳雾凉季低温对3种热带植物光合作用和抗氧化酶活性的影响

在西双版纳热带雨林条件下测定了3种热带经济植物灯台树(Alstonia scholaris)、瓜拉那(Paullinia cu-pana)和海巴戟(Morinda citrifolia)雨季和雾凉季的光合作用、叶绿素荧光、抗氧化酶活性及膜脂过氧化等指标变化.结果表明:雨季灯台树、海巴戟和瓜拉那的最大净光合速率(Amax)分别为18.9、23.2和11.7μmol?m-2?s-1.雾凉季3种植物的Amax、气孔导度、羧化效率和光系统Ⅱ的最大光化学效率都比雨季显著降低,并以灯台树降低的幅度最小;3种植物的非光化学焠灭(NPQ)在雾凉季比雨季都升高,其中灯台树的NPQ上升的幅度最大.雾凉季低温还导致了3种植物的抗氧化酶(CAT、SOD、APX、POD和GR)活性和丙二醛(MDA)含量都升高,并以灯台树抗氧化酶的活性更强或上升幅度最大,而MDA含量增加幅度最小.研究发现,与灯台树相比,海巴戟和瓜拉那对西双版纳雾凉季低温很敏感,雾凉季时其光合系统都受到一定程度的伤害,需要采取适当的防寒措施以缓解低温伤害.     

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.     

季节性干旱胁迫对石灰山三种常绿优势树种的水分和光合生理的影响

以西双版纳地区石灰山季节雨林三种优势常绿树种油朴(Celtis wightii)、尖叶闭花木(Cleistanthus sumatranus)和轮叶戟(Lasiococca comberi var.pseudoverticillata)为材料,研究了季节性干旱对树木枝条水分传导、最大光合速率(Amax)和渗透调节相关的叶片的生理生态特征等的影响.结果表明,与雨季相比三种植物的叶片凌晨水势在旱季都有显著的降低,说明该生境的植物在旱季遭受较为严重的土壤干旱胁迫.除油朴的枝条边材比导率(Ks)在旱季和雨季没有显著性差异外,尖叶闭花木和轮叶戟的Ks在旱季都有显著的降低;而枝条的叶比导率(Kl)三树种在两个季节间均无显著变化.Kl在旱季没有显著性降低,可能是常绿树种在旱季通过脱落部分叶片以调整其水力结构来保持较高的单位叶面积的水分供应.在旱季三树种Amax都有显著减小.Ks和Kl都和Amax呈正相关关系,说明了枝条木质部的水分传导对叶片光合作用有较直接的影响.三树种叶片膨压丧失点的水势和饱和渗透势在旱季也均显著降低,表明三树种都通过较强的渗透调节来适应季节性的干旱.与同一生境中两种常见落叶树种相比较,三树种木质部导管抵抗空穴化的能力较强,能在较低的木质部水势下保持其水分传导,以在旱季仍能维持叶片较为正常的生理功能.这些结果初步揭示了石灰山常绿优势树种通过水力结构的调整和渗透调节等来适应季节性干旱的策略.