树木高生长限制的几个假说

树木生长到一定年龄后高生长停滞, 对这一现象的解释存在很多争议。成熟假说认为树木顶端分生组织分裂活性下降导致树木高生长减慢。营养限制假说认为土壤中营养元素(特别是氮素)在植物活体或枯落物中积累使土壤中可利用的养分含量降低, 细根生物量增加和叶片光合能力下降导致了地上部分生长的减缓。呼吸假说认为边材呼吸消耗随个体发育的增加使投入到高生长的碳减少。水力限制假说认为水分运输阻力随高度增加而增加导致了叶片总光合碳同化下降, 分配到高生长的生物量减少。树木发展假说认为植物用多种调节机制克服随个体发育增加的水力阻力, 包括叶片结构和生理特征的变化, 叶/边材面积比降低, 边材渗透性和树干储水能力的增加等。水力限制假说得到了较多的关注, 对不同高度树木的叶比导率、光合特征和树干生长量等测定结果支持这一假说。但对这一假说 也存在很多的争议, 主要表现在: 水力阻力是否确实随高度的增加而增加, 水力阻力的分布, 补偿机制的作用和生物量分配转变等。本文综述了树木高生长限制的4个假说以及争论的焦点, 并总结了目前研究的热点问题和今后的研究方向。     

干热河谷9种造林树种在旱季的水分关系和气孔导度

 对元谋干热河谷人工混交林中9个树种叶片的水势、饱和渗透势、气孔导度、渗透调节和季节变化进行了测定,同时对树高和胸径也进行了比较。水分生理特征表明: 1)随着旱季的深入,除刺槐（Robinia pseudoacacia）、黄荆（Vitex negundo）、滇榄仁（Terminalia franchetii）落叶外,其余常绿树种叶片的气孔导度、水势和饱和渗透势都呈下降的趋势,在最旱的三、四月份,它们适应干旱的方式有4种：①低水势、气孔导度近似关闭的厚荚相思（Acacia leptocarpa）、大叶相思（A. auriculiformis）和肯氏相思（A. cunninghamii）;②低水势、低气孔导度的赤桉（Eucalyptus dulebsis）、娟毛相思（A. holosericea）和车桑子（Dodonaea wiscosa）loserice气孔导度的柠檬桉（Eucalyptus citriodora）和新银合欢（Leucaena leucocephala）;④较高水势、气孔导度近似关闭的马占相思（Acacia mangium）。2)在干旱胁迫过程中,主要渗透调节物质出现的先后顺序是K+、游离脯氨酸、游离氨基酸和可溶性糖, K+和可溶性糖贡献最大,分别在干旱的前后期起渗透调节作用,游离脯氨酸和游离氨基酸在干旱的中期起渗透调节作用。大多数树种适应干热河谷生境的主要抗旱途径是有效的吸水能力和完善的保水机制。     

夜间低温对不同光强下生长的两种沟谷雨林树苗荧光参数的影响

 于雾凉季测定了叶片叶绿素荧光参数,探讨了4～6 ℃夜间低温对4种相对光强下生长的两种西双版纳沟谷雨林树苗光系统Ⅱ（PSⅡ）活性的影响及雾对植物的可能保护机制。随夜间低温处理时间延长,不同光强下生长的团花树（Anthocephalus chinensis）和玉蕊（Barringtonia macrostachya）叶片日间和长期光抑制,以及PSⅡ反应中心的可逆失活或破坏加剧,生长环境光越强夜间低温的效应越明显,弱光下其效应不显著。间接表明雾使光强减弱利于缓解自然夜温降低对本区热带植物的影响。中光强下玉蕊对照植株发生了胁迫诱导的光抑制;相同处理条件下玉蕊的光抑制程度均比团花树重,表明玉蕊对夜间低温引起的光抑制更敏感。夜间低温处理后,中等和低光强下团花树的热耗散多于玉蕊,表明其光保护作用较强。夜间低温处理期间两种植物的光抑制与热耗散增多和PSⅡ反应中心的可逆失活或破坏的加剧有关。     

热带雨林冠层树种绒毛番龙眼两种发育阶段叶片的光抑制

 通过测定西双版纳热带雨林冠层树种绒毛番龙眼(Pometia tomentosa)完全伸展嫩叶和成熟叶的叶片解剖、生理特征和雨季晴天自然条件下叶绿素a荧光以及午间强光对部分保护酶活性和膜脂过氧化作用的影响,探讨了两种不同发育阶段叶片光合作用的光抑制与强光和温度的关系。结果表明：绒毛番龙眼全展嫩叶和成熟叶表现出明显的解剖和生理特征差异。与全展嫩叶相比,成熟叶的叶片较厚、叶绿素含量高、气孔导度大、羧化效率高、最大净光合速率和光饱和点高,而气孔密度和保卫细胞长度没有显著差别。在雨季晴天自然条件下,午间最高光强可达2 200 μmol·m-2·s-1以上,最高叶温比气温高7～8 ℃,而成熟叶片的最高温度比全展嫩叶高1.5～2 ℃。上午随光强的增大,两种叶片的非光化学猝灭系数（NPQ）增大,PSⅡ原初光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率［(Fm′_Fs)/Fm′］逐渐减小,在15∶30左右达最小。下午随着光强的减弱,Fv/Fm逐渐恢复,在傍晚基本恢复到清晨值。初始荧光(F0)在一天中变化很小。这表明绒毛番龙眼叶片光抑制是非辐射能量耗散增加引起的保护光合机构免受光破坏的保护性反应,而非光破坏。全展嫩叶比成熟叶有较低的光化学效率和非辐射耗散能力,对强光和高温处理的敏感性也较强,但在自然条件下一天中的光抑制程度与成熟叶没有显著差别。田间午间强光导致两种叶片的保护酶活性(超氧化物歧化酶,SOD;抗坏血酸过氧化物酶,APX)升高,而H2O2含量变化较小。其中,全展嫩叶的保护酶活性高,丙二醛(MDA)含量低。这表明自然条件下,与成熟叶相比,绒毛番龙眼全展嫩叶通过较低的光能利用效率、较低的叶温和高的保护酶活性减轻了强光高温的光抑制程度。     

夜间低温胁迫对两种生长光强下藤黄幼苗叶片荧光特征和活性氧代谢的影响

对两种不同生长光强下（自然光的8％和50％）西双版纳热带雨林木本植物藤黄（Garcinia han-buryi）幼苗经夜间低温（4℃）处理后荧光特性和活性氧代谢的研究结果表明,低温使藤黄叶片光合机构PSⅡ原初光能转化效率（Fv/Fm）、PSⅡ非环式电子传递的量子效率（ФPSⅡ）、非光化学猝灭系数（NPQ）下降,原初荧光（F0）上升。低温胁迫消除后,生长在50％光强下藤黄叶片的Fv/Fm和F0在3d后仍不能完全恢复,而生长在8％光强下藤黄叶片的Fv/Fm和F0基本恢复,说明低温使生长在8％光强下藤黄的光合机构PSⅡ反应中心受到可逆失活,而生长在50％光强下藤黄的光合机构受到氧化伤害。随着低温胁迫时间的延长,两种生长光强藤黄叶片活性氧保护酶（SOD,CAT,APX）的活性虽升高,但O2^-的生成速率、H2O2和MDA含量积累增加。而在恢复阶段,生长在8％光强比生长在50％光强下藤黄叶片的活性氧含量下降得快,进一步说明生长在高光强的植物比生长在低光强的植物受低温伤害大。     

未来气候变化对四种木姜子地理分布的影响

该文利用最大墒模型(Maxent)和地理信息系统(ArcGIS 10.3)软件对中国木姜子属(Litsea)四种资源植物在我国当代、未来(2061年—2080年)气候条件下的潜在分布区进行预测,并对其适宜区进行分析和划分。结果表明:山鸡椒(Litsea cubeba)适宜区广泛分布在长江以南区域,在未来时段2061年—2080年两种(RCP2.6、RCP8.5)二氧化碳浓度情景下适宜区面积分别减少4.9%和0.5%; 毛豹皮樟(L. coreana)适宜区主要分布在中亚热带及北亚热带区域,分布相对偏北,其在未来2061年—2080年两种二氧化碳浓度情景下适宜区面积分别增加5.6%和4.5%; 华南木姜子(L. greenmaniana)适宜区主要分布在我国南亚热带区域; 毛叶木姜子(L. mollis)适宜区广泛分布在亚热带区域。这两种树种在未来气候RCP2.6情景下适生面积减少1.0%和3.3%,在RCP8.5情景下减少5.6%和8.3%。上述结果说明木姜子属不同种由于生态习性差异对未来的气候变化的响应不尽相同,对这些植物引种栽培须考虑气候变化的影响。     

广西天然林中藤本植物区系组成及系统发育多样性

藤本植物是热带和亚热带森林的重要组分,在过去几十年中藤本植物多样性在热带森林增加,有可能导致森林的多样性减少,碳储量等生态系统服务功能降低,引起广泛关注。以《广西植被志要》中共355个样地数据(喀斯特森林、海拔1000 m以下的非喀斯特森林和海拔1000 m以上的非喀斯特森林)为基础,结合气候数据,分析天然林中藤本植物区系组成、不同生境藤本植物物种多样性与系统发育多样性关系、藤本植物物种多样性与年平均温度关系,以及系统发育结构特点。结果表明:(1)广西天然林藤本植物中,热带分布的含藤属占比最大(75.4%),温带分布含藤属占比较低(12.3%),世界广布含藤属和亚洲分布含藤属占比最小,海拔1000 m以下的喀斯特和非喀斯特森林都有一些专有的含藤科属;(2) 3个生境藤本的Gleason物种多样性和系统发育多样性与年均温都不相关,它们的物种多样性差异不显著,但是系统发育多样性有显著差异,海拔1000 m以下的非喀斯特森林中系统发育多样性最高,喀斯特森林系统发育多样性最低;(3)非喀斯特森林藤本植物系统发育结构趋向于离散,暗指竞争排斥作用是藤本植物组合在该生境群落主要构建机制,喀斯特森林藤本植物系统发育结构趋向于聚集,暗指藤本植物组合由生境过滤作用为主形成。这些研究发现对于热带亚热带森林藤本植物的多样性组成及其共存机制提供了新认识。     

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.     

西双版纳热带雨林中两种生态型蕨类植物的光合特性比较研究

通过比较分布于西双版纳热带雨林林下生境中的附生鸟巢蕨（Neottopteris nidus）和地生网脉铁角蕨（Asplenium finlaysonianum）的光合特征和光合诱导特性,来研究不同生态型蕨类植物的光斑利用策略。研究结果表明,2种蕨类植物的最大净光合速率、暗呼吸速率、表观量子效率、光饱和点和光补偿点没有显著差异,但网脉铁角蕨的最大气孔导度远远高于鸟巢蕨,表明后者具有更强的光合水分利用效率。在暗处理3／J＇,时接着光照（光强为20I~mol-m-2,s。‘）30分钟后,网脉铁角蕨的初始气孔导度显著高于鸟巢蕨。连续照射饱和强光后,网脉铁角蕨达到最大净光合速率50％（T50％）和90％的时间（T90%）比鸟巢蕨短：网脉铁角蕨和鸟巢蕨的T50%分别为0．57和5．31分钟,T90％分别为5．85和26．33分钟。诱导过程中,气孔导度对强光的响应明显滞后于净光合速率。鸟巢蕨达到最大气孔导度的时间明显比网脉铁角蕨慢,但在光合诱导消失过程中2种蕨类植物的光合诱导维持能力却没有显著差异。上述结果表明,与大多数地生林下植物（如网脉铁角蕨）相比,附生鸟巢蕨的水分保护比碳获得更重要,但却限制了附生蕨对光斑的利用。     

两种热带木质藤本幼苗形态、生长和光合能力对光强和养分的响应

比较了两种不同攀援习性,卷须缠绕种薄叶羊蹄甲（Bauhinia tenuiflora）和茎缠绕种刺果藤（Byttneria aspera）,木质藤本植物的形态、生长及光合特性对不同光强（4％、35％和全光照）和土壤养分（高和低）的响应。两种藤本植物大部分表型特征主要受光照的影响,而受土壤养分的影响较小。弱光促进地上部分生长,弱光下两种植物均具有较大的比叶面积（specific leaf area,SLA）、茎生物量比（stem mass ratio,SMR）和平均叶面积比（mean leaf area ratio,LARm）。高光强下,两种植物的总生物量和投入到地下部分的比重增加,具有更大的根生物量比（root mass ratio,RMR）、更多的分枝数、更高的光合能力（maximum photosynthetic rate,Pmax）和净同化速率（net assimilation rate,NAR）,综合表现为相对生长速率（relative growth rate,RGR）增加。两种藤本植物的Pmax与叶片含氮量的相关性均未达显著水平,但刺果藤的Pmax与SU志间呈显著的正相关,而薄叶羊蹄甲的Pmax与SLA之间相关性不显著。在相同光照强度和土壤养分条件下,卷须缠绕种薄叶羊蹄甲的RGR显著高于茎缠绕种刺果藤。薄叶羊蹄甲的RGR与NAR呈显著正相关,其RGR与SLA、平均叶面积比（EARm）及Pmax之间相关性不显著。刺果藤的RGR与NAR呈显著的正相关,而与SLA存在显著的负相关。上述结果表明,与土壤养分相比,光照强度可能是决定木质藤本分布更为重要的生态因子。卷须缠绕种薄叶羊蹄甲由于具有特化的攀援器官,在形态上和生理上具有更大的可塑性,这使得卷须缠绕种木质藤本在与其它植物的竞争中更具优势。