树木叶片稳定碳同位素分馏对环境梯度的响应

除了自身的遗传因素外,植物对稳定碳同位素的分馏还受温度、水分状况、光照等多种环境因素的影响。通过对生长在中国北热带、亚热带和温带的13个气候区树木的稳定碳同位素分馏与环境要素的关系的研究得出,不同气候条件下树木叶片稳定碳同位素比率(δ13C)和稳定碳同位素分辨率(Δ)差异明显,分别在-23.759‰--33.914‰和14.581‰-24.354‰的范围内。且由南向北,δ13C值呈现逐渐加重的趋势、而Δ值逐渐减小。年均温度、相对湿度、降雨量及无霜期等与δ13C值呈显著负相关、与Δ值显著正相关;年均日照时数、气温年较差、蒸发量、纬度及海拔等与δ13C值呈显著正相关、而与Δ值显著负相关;而经度、年极端最高气温等与δ13C和Δ值的相关性较弱。δ13C和Δ值的变化幅度和趋势在年均温度、年较差、无霜期、活动积温分别达到约19℃、23℃、309d、6000℃出现转折,这些指标在此基础上继续增加反而使叶片δ13C值增大、Δ值减小。而当年均降雨量和相对湿度分别超过1105mm、75%以及蒸发量小于约1700mm后,δ13C和Δ值随之变化的幅度也变小。结果表明在亚热带和温带的分界线以南,水热条件均能满足植物正常生理活动的需要,环境条件的相对改变对植物生理活动及叶片稳定碳同位素分馏的影响较小;而在北方,干旱、低温等极端的外界环境条件加剧了对植物生长和生理指标的影响、造成了不同环境梯度下叶片稳定碳同位素分馏的差异。     

C的开度与方位差异

受太阳活动的影响, 树冠不同方位以及内外部的叶片接受到的光照存在差异, 造成温度、湿度等小气候因子也存在差异。叶片的形态解剖结构和生理特性等会对外界环境条件的改变发生响应。为了更好地了解树木生长的局部小环境条件差异对树木生长的影响, 该文选择国槐(Sophora japonica)、悬铃木(Platanus orientalis)、银杏(Ginkgo biloba)、榕树(Ficus microcarpa)和黄葛榕(F. lacor)5种冠幅较大的树种, 通过测定树冠内外部及4个方位上的比叶重(leaf mass per area, LMA)、叶绿素a (chlorophyll a, Chl a)、叶绿素b (chlorophyll b, Chl b)及类胡萝卜素(carotenoid, Car)的含量及碳稳定同位素比率(carbon isotope ratio, δ¹³C)等指标, 研究叶片形态、生理指标等随树冠开度的变化以及方位差异。结果表明, 叶片LMA和δ¹³C均随树冠开度增加而增大, 光合色素含量则相反; 叶片LMA和δ¹³C的方位变化则是南向>西向>北向>东向, 与叶片所接受到的光强变化规律一致, 而光合色素含量的方位差异较复杂、且因树种而异, 总的来说, 以受光最弱的东向含量最高。上述结果表明, 树冠外围和南向、西向的叶片由于接受到的光能较多、温度高、相对湿度小等, 其叶片会增大单位面积的重量、减小气孔开度和光合色素含量, 从而减少对光能的吸收, 也使光合作用降低、δ¹³C增大, 而不同方位光照对光合色素含量的影响机制较为复杂, 这些都表明了叶片对周围小气候的形态和生理上的适应。     

基于稳定碳同位素技术的华北低丘山区核桃-小麦复合系统种间水分利用研究

农林复合系统的林木和作物会充分利用水肥光热等资源、而在资源亏缺时也可能产生竞争,在华北低丘山区等水资源紧缺地区,种间水分竞争尤为突出。在冬小麦返青期、拔节期、灌浆期和成熟期4个生育期,测算了该地区核桃-小麦间作系统和单作小麦不同组分的稳定碳同位素组成(Stable carbon isotope ratio,δ13C)和核桃树干液流,结合生物量和气象数据资料计算出水分利用效率(water use efficiency,WUE)和耗水量(Water use,WU)。结果表明,间作核桃树、间作小麦和单作小麦的WUE分别为10.771—21.233、9.946—19.149和9.878—18.431 mmol C/mol H2O。单作小麦WUE在拔节期显著小于间作小麦。间作系统总耗水量为1755.19 t/hm2,比单作系统的2538.13 t/hm2少30.85%。核桃-小麦间作系统中,核桃耗水量占系统总耗水量的36.34%,在小麦的生长前期所占比例最多、在小麦旺盛生长期所占比重较小,而小麦越往生长后期需水越多。核桃与间作小麦的需水期错开,在时间上避免水分竞争。距离核桃树越近浅层土土壤含水量越高、而深层土越低,表明核桃主要吸收深层水,而间作小麦主要吸收浅层水,从位置上避免水分竞争。单作小麦产量、总生物量和总耗水量分别比核桃间作小麦的高26.79%、27.12%、36.30%(P=0.001、P=0.033、P=0.050)。间作核桃和单作核桃的单株果实产量平均分别为0.88和0.94 kg(P=0.829)。然而,核桃-小麦间作系统的产量土地当量比(Land equivalent ratio,LER)和产值水分利用效率(WUE ofeconomics,WUEe)却分别达到1.67和25.92元.mm-.1hm-2,比单作系统明显提高、水资源获得高效利用,同时具备生产优势和经济优势。     

不同生活型绿化植物叶片碳同位素组成的季节特征

通过测定北京地区不同生活型绿化植物叶片的碳同位素组成(δ13C值),从植物种和生活型两个方面研究植物水分利用效率的自然可变性。结果表明:所测定的75种植物(隶属于35科65属)的叶片的δ13C值变幅,春季为-30.7‰--23.4‰,夏季为-31.5‰--25.1‰,秋季为-31.4‰--23.9‰;落叶灌木种间差异不显著(p=0.114),而常绿乔木(p=0.005)、落叶乔木(p0.001)、常绿灌木(p=0.022)、草本植物(p0.001)和藤本植物(p=0.001)的种间差异显著或极显著;同一生活型植物叶片的δ13C季节差异显著,春季叶片的δ13C值显著大于夏秋两季(常绿乔木除外),不同生活型植物叶片的δ13C值在春、夏、秋3个季节差异都达到了极显著水平(春季p=0.001、夏季p0.001、秋季p0.001),且叶片的δ13C值表现出乔木树种灌木树种藤本植物草本植物、常绿植物落叶植物的规律。因此,植物种和生活型均会引起植物叶片δ13C值的变化,但δ13C受生活型变化的影响较大,表明不同生活型植物的水分利用效率具有明显差异。     

大叶补血草资源综合开发利用

大叶补血草是维吾尔族和哈萨克族的传统用药,综述了大叶补血草的栽培技术、耐盐性研究、化学成分和药理作用,并分析了其综合开发利用的前景,为其开发和利用提供参考。     

树木树液上升机理研究进展

水分在植物体内的运输一直是很多植物生理生态学家所关注的一个重要问题。介绍了内聚力学说的基本假设和其存在争议,总结了近年来这一研究领域的几个热点问题,主要包括：（1）木质部栓塞及其恢复机理;（2）木质部压力探针和压力室法测定的木质部张力值不一致的现象及其可能原因;（3）补偿压学说;（4）不同界面层张力以及输水管道的毛细作用力、薄壁细胞膨压和木质部渗透压、逆向蒸腾等在树木汁液上升中的贡献;（5）最近发现的存在于木质部导管伴胞和韧皮部薄壁细胞等质膜中的水孔蛋白在植物水分运输中的调控作用等。这些方面在解释树木的树液上升中都起着重要的作用。     

5种绿化树种叶片比叶重、光合色素含量和δ~(13)C的开度与方位差异

受太阳活动的影响,树冠不同方位以及内外部的叶片接受到的光照存在差异,造成温度、湿度等小气候因子也存在差异。叶片的形态解剖结构和生理特性等会对外界环境条件的改变发生响应。为了更好地了解树木生长的局部小环境条件差异对树木生长的影响,该文选择国槐(Sophora japonica)、悬铃木(Platanus orientalis)、银杏(Ginkgo biloba)、榕树(Ficus mi-crocarpa)和黄葛榕(F.lacor)5种冠幅较大的树种,通过测定树冠内外部及4个方位上的比叶重(leaf mass per area,LMA)、叶绿素a(chlorophyll a,Chl a)、叶绿素b(chlorophyll b,Chl b)及类胡萝卜素(carotenoid,Car)的含量及碳稳定同位素比率(carbon isotope ratio,δ13C)等指标,研究叶片形态、生理指标等随树冠开度的变化以及方位差异。结果表明,叶片LMA和δ13C均随树冠开度增加而增大,光合色素含量则相反;叶片LMA和δ13C的方位变化则是南向西向北向东向,与叶片所接受到的光强变化规律一致,而光合色素含量的方位差异较复杂、且因树种而异,总的来说,以受光最弱的东向含量最高。上述结果表明,树冠外围和南向、西向的叶片由于接受到的光能较多、温度高、相对湿度小等,其叶片会增大单位面积的重量、减小气孔开度和光合色素含量,从而减少对光能的吸收,也使光合作用降低、δ13C增大,而不同方位光照对光合色素含量的影响机制较为复杂,这些都表明了叶片对周围小气候的形态和生理上的适应。     

4种高大树木的叶片性状及WUE随树高的变化

为了解西双版纳北热带雨林高大树木树顶叶片性状对通道阻力增长引起的水力限制增强及高光和季节性干旱等气候条件的响应,对该区乔木浆果乌桕(Sapium baccatum Roxb)、思茅木姜子(Litsea pierrei var. szemois liou)、小叶藤黄(Garcinia cowa Roxb)及共生木质藤本黑风藤(Fissisfigma polyanthum (Hook. f. et Thoms.)Merr.)的叶片形态解剖结构、光合色素、水分利用效率(WUE)等随冠层高度的变化及种间差异进行了研究。结果表明:小叶藤黄和思茅木姜子的叶片(310.14、319.73 μm)和角质层(6.06、5.13 μm)都较厚、细胞较大(21.48、27.09 μm),光合色素含量则较低;黑风藤栅栏组织所占的比例最大、光合色素含量也最高,但叶片薄、WUE最低;浆果乌桕的WUE最高。随着冠层高度的增加,4种树木的叶厚、栅栏组织及角质层厚度、LMA、P/S和TPM/LT均增加、细胞变小,其中黑风藤的变幅最大。4树种的叶绿素和类胡萝卜素含量均随冠层的增高而减少,δ¹³C和WUE则随树冠增高而增大(黑风藤的变幅小于3种乔木);Δ则相反。上述结果表明4种树木冠层上部叶片偏向旱生结构和水分利用效率增加,暗示树顶叶片可能受到了水分胁迫,从而在结构上偏向于减少水分散失、功能上提高对水分的利用效率以适应水分亏缺;同时,随冠层增加光合色素含量减少,暗示其光合碳同化能力也降低。上述结果支持了水力限制假说中由于通道阻力增大引起树顶水力限制增强,大树可能会通过减少光和碳的获得而减慢树高生长的假设。     

AB-8大孔树脂纯化欧洲鳞毛蕨总黄酮的研究

目的:对AB-8大孔吸附树脂对欧洲鳞毛蕨总黄酮的纯化工艺条件进行了系统的研究。方法:采用静态和动态的吸附-解吸实验,利用紫外可见分光光度计测量欧洲鳞毛蕨总黄酮的含量,研究不同的工艺条件对总黄酮纯化的影响。结果:AB-8大孔树脂对欧洲鳞毛蕨总黄酮的饱和吸附量是25.53mg/g,洗脱率达到98.3%,提取液的pH值对树脂的吸附能力有很大的影响,当pH值为4.08(原液pH值)时树脂吸附能力达到最大。采用0.5mg/mL流速上样,1.2BV 30%和1BV 50%乙醇1.0 mg/mL流速洗脱可较好的分离纯化欧洲鳞毛蕨总黄酮。结论:AB-8大孔树脂是欧洲鳞毛蕨总黄酮纯化的理想吸附剂。     

4种乔木叶片光合特性和水分利用效率随树高的变化

叶片是植物主要的光合器官并对外界环境条件的改变最为敏感.水分亏缺对叶片的生理特性的影响尤为显著,主要表现在叶片的光合特性以及水分利用效率的改变.由于木质部通道增长引起的重力作用和通道阻力的增大,高大乔木叶片的生理指标随树高增加而发生变化.通过测定北京地区4种高大乔木悬铃木(Platanus hispanica)、刺槐(Robinia pseudoacacia)、白腊(Fraxinus chinensis)和银杏(Ginkgo biloba)的叶片的光合特性和碳稳定同位素比率(δ13C)等随树高的变化,得出叶片的光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Cond)和胞间CO2浓度(Ci)等均随着树高的增大而降低,而叶片的δ13C等则随着树高的增大而增大,其中悬铃木、刺槐、白腊、以及银杏的树冠上部比树冠下部的δ13C值分别增加了1.126‰、2.310‰、2.290‰和2 276‰.方差分析和多重比较结果表明,除个别指标外,4种乔木上下部叶片的光合特性和δ13C等指标均差异明显(P<0 05).光合能力随树高下降而δ13C值随树高增加表明树顶叶片确实受到水分胁迫的影响,支持了树高极限的水分限制假说.