桂西南喀斯特季雨林木本植物的水力安全

桂西南喀斯特地区生物多样性丰富、特有种多, 同时也是石漠化问题较为严重的区域。由于该喀斯特地区土层浅薄、岩石裸露、表层储水能力差, 植物在干旱季节经常会受到水分胁迫。植物水力学特征不仅是探讨喀斯特地区植物的生理生态适应性的关键, 还能够为石漠化地区的植被恢复提供重要参考。该研究测定了桂西南喀斯特季雨林17种代表性木本植物(包括不同生活型、叶片习性和生境)的木质部脆弱性曲线、最低水势、叶片膨压丧失点和边材密度等水力性状, 结果发现: (1)喀斯特植物木质部导水率丧失50%时的水势值(P₅₀)的种间差异较大(-0.51- -2.51 MPa), 其中常绿种的抗栓塞能力比落叶种强; (2)喀斯特植物的木质部水力安全边界值(最低水势与P₅₀之间的差值)的均值为0.36 MPa, 说明喀斯特森林植物在自然最低水势状况下木质部发生栓塞的程度较高; 但是不同植物种间存在显著差异, 这可能与喀斯特峰丛洼地生境的复杂性以及物种不同的抗旱策略有关; (3)由于喀斯特植物水分适应机制的多样化, 导致木质部水力安全边界与叶片膨压丧失点、边材密度的相关性并不显著。在区域气候干热化的背景下, 结合喀斯特植物的栓塞脆弱性和长期水势监测(尤其极端干旱事件)分析它们的水力安全, 对预测未来喀斯特森林物种分布和群落动态具有重要的指示作用。     

热带亚热带26种蕨类植物的吸收根解剖特征

植物吸收根的生理功能是从土壤中吸收水分和营养物质, 研究其解剖结构有助于揭示植物的环境适应策略。热带亚热带地区蕨类植物丰富, 生态和经济价值较高, 但目前对这一重要植物类群的吸收根解剖特征的研究仍然缺乏。该研究测定了分布在热带亚热带地区4种典型森林的共26种蕨类植物吸收根的解剖特征, 分析它们的种间差异, 结合系统发育与全球自然分布区的气候因子解释根系性状的变异。同时, 通过收集亚热带木本被子植物和温带蕨类植物相关的已发表数据, 比较不同类群的根系性状相关关系的差异。结果表明: (1)这些蕨类植物吸收根特征的种间差异显著, 8个根系性状的种间变异系数范围为20.61%-41.75%。(2)除皮层厚度外根系性状无显著的系统发育信号, 说明性状变异受系统发育的影响较小; 气候因子显著影响根系特征, 根直径和皮层厚度随着最干月(季)降水量减少而增大。(3)随着吸收根直径的减小, 亚热带木本被子植物趋于具有更低的皮层厚度/中柱直径比值, 而蕨类植物则相反; 与温带蕨类相比, 该研究中蕨类植物具有更大的根直径、皮层厚度和管胞直径。该研究有助于提高对热带亚热带蕨类植物根系生理生态适应性的认识。     

南亚热带10种造林树种的水力结构和水力安全

南亚热带地区人工纯林面积大, 但是结构简单, 对气候变化响应敏感。在区域气候干旱化的背景下, 造林树种的生理生态策略及其对季节性干旱的响应亟待研究。该研究选择南亚热带地区10种造林树种(包括6种乡土种和4种外来种), 测定这些树种的平均生长速率、水力学性状以及经济学性状, 分析性状与生长速率之间的相关关系, 并比较水力安全边际和气孔安全边际的种间差异。结果发现: (1)造林树种的生长速率与木质部导水率显著正相关, 但与木材密度、比叶面积以及水力安全性指标无显著相关性。(2)造林树种的水分传导效率性和安全性之间没有权衡关系, 外来树种Acacia crassicarpa和Eucalyptus grandis × urophylla同时具有较高的木质部导水率和较强的抗栓塞能力。(3)造林树种的水力安全边际和气孔安全边际的种间差异显著, 大叶相思(Acacia auriculiformis)、红锥(Castanopsis hystrix)、壳菜果(Mytilaria laosensis)和阴香(Cinnamomum burmannii)在干季发生水力失败的风险较高。建议南亚热带人工林的生态监测指标体系中应包括树木水力学性状, 进而为人工林的可持续经营管理提供重要参考。     

南亚热带四种不同演化程度禾本科植物夏季光能利用策略差异分析

为了探究甘蔗、地毯草、芦苇、佛肚竹这四种禾本科植物的光能利用策略,该文以大田或原生境植株为材料,于炎夏伏天最热时节活体监测其叶绿素荧光和光合气体交换特性,并分析其色素含量.结果表明:(1)C4甘蔗和C4地毯草具有高净光合速率(Pn),是消耗利用光能的主要手段,并且高Pn和高水分利用效率(WUE)、高量子效率(Φi)耦合...     

润楠属广布种和狭域种幼苗生理生态特征

润楠属植物属于基部被子植物类群,大部分物种局限分布于热带亚热带森林的潮湿生境,但也有些物种分布范围较广。本研究以润楠属11个物种的幼苗为材料,测定了一系列植物叶片水力学性状和解剖结构,包括:比叶重、叶片密度、气孔密度、叶脉密度、膨压丧失点水势、栅栏组织和海绵组织厚度等。结果表明:与其它分布在热带亚热带地区的被子植物相比,润楠属植物的叶脉密度较低,推测叶脉密度受强烈的进化限制;该属植物叶脉密度与气孔密度、栅栏和海绵组织的比值呈显著的正相关,表明该属植物能够维持叶片水平的水分供需平衡;广布种比狭域种具有更低的叶片膨压丧失点和更高的叶片密度,耐旱能力更强,但是比叶重差异不显著;叶片的膨压丧失点与物种的最大树高呈反比,即更高的物种叶片耐失水能力更强,说明植物叶片耐旱性与植物本身的遗传特性有关。本研究结果显示,叶片水力学性状可以较好地用于解释润楠属植物的地理分布。     

鼎湖山季风常绿阔叶林不同生境蕨类植物的叶片功能性状研究

为了解不同生境中蕨类植物的叶片功能,对鼎湖山季风常绿阔叶林中的6种优势蕨类植物的比叶面积、光合速率、元素含量、构建成本和水分利用效率等叶片性状进行了测定,研究了它们对环境的适应性。研究结果表明,两种附生蕨类(江南星蕨和崖姜蕨)的叶片具有较低的比叶面积(SLA)和光合速率(Aarea),较高的构建成本(CCarea)和碳同位素比率(?13C)。而两种林下土生蕨类(扇叶铁线蕨、桫椤)具有较高的Aarea和较低的?13C。生长在岩石基质上的中华里白具有最高的养分利用效率和较高的?13C。生长在溪流边的薄叶卷柏具有最高的SLA,最低的CCarea和?13C。这些揭示了蕨类植物叶片性状与生境之间具有紧密的相关性。由于附生蕨类的叶片具有高的能量投资和低的光合速率,对环境变化的适应能力弱,附生蕨类可能面临较大的生存压力。     

红树林植物叶片形态和解剖特征对叶肉导度、叶片导水率的影响

叶肉导度和叶片导水率是影响光合作用的两个重要过程,叶肉导度通过影响从气孔下腔到Rubisco酶位点的二氧化碳浓度梯度直接影响光合作用,而叶片导水率则通过影响水分供应或气孔行为来影响光合作用,然而对这两个生理过程之间的协同性研究较少。本研究选择9种红树林植物为研究对象,探讨盐生环境下植物叶肉导度和叶片导水率的协同性及其与叶片解剖结构特征之间的相关性。结果表明,9种红树林植物叶片导水率(0.78~5.83 mmol·m~(-2)·s~(-1)·MPa-1)、叶肉导度(0.06~0.36 mol·m~(-2)·s~(-1))、最大光合速率(7.23~23.71μmol·m~(-2)·s~(-1))等特征的差别较大;叶肉导度与最大光合速率呈显著正相关,而与比叶重无显著相关性,其原因是由于比叶重与叶片厚度、叶片密度不存在相关性;叶脉密度与气孔密度呈较强的相关性,说明红树林植物叶片水分运输与散失相关的叶片结构之间存在协同关系;叶片导水率不受叶脉密度影响,并且与叶肉导度、最大光合速率也不存在相关性,这很可能与红树林植物叶片的肉质化、有发达的储水组织有关,体现了红树林植物叶片结构和功能的特殊性。     

两种光照下木质藤本和树木幼苗的生理生态学特征

对比研究生长在两种光照环境（4％和35％）下的7种热带木质藤本和5种常见的雨林冠层树种幼苗叶片的光合能力、色素含量和形态解剖特征。结果表明：（1）与树木相比,低光下木质藤本光合能力（Pmax）较弱,光强升高,木质藤本光合能力提高86．4％,树木提高61．5％,且木质藤本具有更高的光合能力。其光合作用光补偿点（LCP）和饱和点（LSP）较高。（2）木质藤本和树木正午光化学效率（Fv／Fm）下降,非光化学耗散（NPQ）升高。相同处理条件下,木质藤本光化学效率高于树木,正午光系统Ⅱ受到光抑制的程度较小。（3）光强升高,木质藤本和树木单位叶面积叶绿素含量减少。木质藤本比树木单位面积均具有更高的叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量和类胡萝卜素含量,以及更高的叶绿素a／b的比值。（4）与研究树木相比,木质藤本具有更大的叶片厚度,并且具有更大的比叶面积（SLA）,反映出其较低的叶片密度。     

中亚热带喀斯特常绿落叶阔叶混交林典型树种的木质部解剖与功能特征分析

树木木质部主要由导管、纤维和薄壁组织组成, 分别具有运输、支撑和贮存的生理功能。由于木质部空间限制, 一种组织比例的增加会导致其他组织比例的降低, 因而可能表现出权衡关系。分析木质部组织比例和权衡关系有助于了解植物的生理生态适应性。该研究选择中亚热带喀斯特常绿落叶阔叶混交林21种典型树种(10种落叶树种, 11种常绿树种), 测定枝条木质部各组织比例, 计算水力相关指标并分析性状之间的相关性。结果表明: (1)与全球木质部解剖数据对比分析, 喀斯特树种木质部趋向具有较高比例的薄壁组织; (2)喀斯特树种导管组织比例与薄壁和纤维组织比例之间没有显著的相关性, 但是薄壁和纤维组织比例之间有显著的权衡关系; (3)常绿和落叶树种的木质部水力运输安全性(导管壁加固系数)和效率性(理论导水率)均具有显著的权衡关系, 但是这两个类群线性回归的截距存在显著差异, 即在相同的理论导水率条件下, 落叶树种比常绿树种具有较高的导管壁加固系数(安全性), 可能与常绿树种具有更多的轴向薄壁组织有关。喀斯特树种木质部解剖特征表明薄壁组织的贮存功能对喀斯特树种(尤其是常绿树种)的干旱适应具有重要作用。     

间作对桑树和谷子生长和光合日变化的影响

以桑树和谷子为研究材料,探讨了大田条件下,桑树-谷子间作对桑树和谷子的干物质生产、土地利用率和光合日变化的影响.结果表明:桑树-谷子间作条件下,间作桑树的株高、地茎、根长和枝条数分别比单作桑树增加了6.0％、13.7％、6.8％和14.8％,且间作桑树的产叶量比单作桑树增加了31.3％;间作谷子与单作比较,其株高和根长的变化不大.桑树-谷子间作增加了土地当量比,提高了土地利用率.单作、间作桑树和谷子叶片在12:00时均表现出明显的光合午休现象,且单作桑树的光合午休现象比间作桑树严重.桑树-谷子间作提高了中午时桑树叶片气孔导度和水分利用率,增加了桑树光合碳同化能力,抑制了桑树叶片实际光化学效率、电子传递速率和最大光化学效率的下降,从而减缓了桑树的“光合午休”现象.桑树-谷子间作能明显提高桑树叶片的光合生产能力.