Spatial patterns of species diversity in the herb layer of early post-fire regeneration in mixed Pinus yunnanensis forests

Herb layer plays an important role in maintaining ecosystem functioning of forests. The aims of this study were to determine the pattern of species diversity in early post-fire regeneration of the herb layer in mixed Yunnan pine forests and to identify the effects of topography, fire severity, pre-fire vegetation and herb species life-history feature on post-fire regeneration.     

不同水分处理下喀斯特土层厚度异质性对两种草本叶片解剖结构和光合特性的影响

为了探究不同水分处理下草本植物对喀斯特土层厚度变化的叶片形态建成和光合生理响应,以黑麦草(Lolium perenne L.)和苇状羊茅(Festuca arundinacea Schreb.)为研究对象,通过盆栽水分受控试验,研究了3种水分处理[正常供水(W_(ck)),减水1组(D1)和减水2组(D2)]下3种土层厚度[浅土组(S_S)、对照组(S_(CK))和深土组(S_D)]对两种草本叶片解剖结构和光合特性的影响。结果表明:(1)正常供水下(W_(ck)),黑麦草和苇状羊茅在浅土组(S_S)的气孔密度和气孔限制值(Ls)均显著高于对照组(S_(CK)),净光合速率(Pn)、胞间CO_2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)降低;在深土组(S_D),两种植物的气孔密度都有所下降,黑麦草的叶脉密度、Pn和Tr均低于对照组,而苇状羊茅的叶脉密度和Pn表现出增加;(2)D1水分条件下,黑麦草在浅土组的气孔密度较对照组增加,叶脉密度、Pn和Tr均降低,而苇状羊茅的气孔密度有所降低,叶脉密度、Pn和Tr未受到显著影响;在深土组中,黑麦草的气孔密度不变,叶脉密度增加,而Pn和Tr均降低;苇状羊茅的气孔密度降低,但叶脉密度、Pn和Tr均升高;(3)D2水分条件下,两种植物在浅土组的叶脉密度较对照组均增加,气孔密度、Pn和Tr均受到抑制;在深土组,黑麦草的远轴面气孔密度较对照组下降,两种植物的其他指标未受到明显影响。可见,在不同水分条件下,植物的叶片解剖结构和光合特性对不同土层厚度的响应不一,且不同物种间也有差异。总体上随着水分减少,土层厚度降低对植物的光合抑制作用增强,而厚度增加对深根植物的光合促进作用和对浅根植物的光合抑制作用先增强后减弱。植物气孔和叶脉性状特征随水分条件的变化在一定程度上与叶面积和叶片宽度的变化有关。     

黄波罗不同根序的解剖结构及其功能异质性

 细根是树木吸收水分养分的主要器官, 其生长与周转对森林生产力及生态系统物质循环具有重要的影响。为了更好地认识细根的结构特征与功能及其在根序中的分布, 采用石蜡切片方法对黄波罗(Phellodendron amurense) 1～5级根解剖结构(直径、皮层组织、通道细胞数目、维管束发育和菌根侵染等)进行了观察统计。研究表明: 细根直径、维管束直径以及维管束在根中所占的比例随根序增加而增加。1~3级根皮层层数、皮层薄壁细胞直径相近, 但总体呈减少趋势, 部分4级根有少量残留的皮层, 而成熟的5级根已经没有表皮及皮层组织。1~3级根具有通道细胞, 菌丝侵染率均较高; 4、5级根无通道细胞, 也无菌丝侵染。1、2级根是初生根, 无木栓层; 4、5级根是次生根, 具有完整的木栓层; 3级根中既有初生根, 也有次生根, 并逐渐形成木栓层。说明随根序升高, 细根吸收能力减弱, 输导能力增加, 抵御环境胁迫的能力增加, 有利于延长寿命。根据解剖结构、直径和根序的关系, 将黄波罗前3级根中直径小于0.8 mm、未形成连续木栓形成层、具有通道细胞的根定义为细根。     

干旱对浑善达克沙地榆叶片解剖结构的影响

采用石蜡切片法对浑善达克沙地流动沙丘顶部、丘间草地处的浑善达克沙地榆及呼和浩特市白榆叶的解剖结构进行了对比观察和分析,以期探讨浑善达克沙地榆在解剖学方面适应干旱的机理。结果表明,虽然属同种植物,但由于环境条件的不同,叶片的解剖结构表现出明显的差异。生境条件最差的流动沙丘顶部的浑善达克沙地榆的抗旱性最强,具体表现为:叶片厚,表皮细胞大,具有较厚的表皮细胞外壁与角质层;栅栏组织发达,细胞缩小,排列紧密。     

8种绿化树种光合特性及叶片解剖结构比较

城市绿化不仅包含了园林绿化的美化作用,还具有重要的生态功能,其生态功能是通过植物的生理活动实现的。光合能力在种间和基因型间的变化很大,这些差异通常与代谢和(或)叶片的解剖结构的性质有关。本研究选择8种哈尔滨常见树种,采用Li-6400便携式光合测定系统对叶净光合速率(P_n)、呼吸速率(R_d)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、胞间CO_2浓度(C_i)等进行测定,并利用显微镜观察测定叶片厚度、表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度,从而探讨叶片结构对光合生理的影响。结果表明:8个树种间叶片最大光合速率、气孔导度、胞间CO_2浓度、蒸腾速率、光饱和点差异显著(P <0.05);表皮厚度、栅栏组织厚度、上表皮气孔密度和下表皮气孔密度差异显著(P <0.05)。虽然8个树种间光合能力和叶片解剖结构的差异较大,但分析发现其间也存在一定的相关性。其中,光饱和点与叶表皮厚度显著正相关(P <0.01),相关系数为0.78。胞间CO_2浓度与上表皮气孔密度显著负相关(P <0.05),相关系数为-0.65。而最大光合速率、呼吸速率、蒸腾速率和光补偿点与表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、上表皮气孔密度和下表皮气孔密度相关均不显著(P> 0.05)。胞间CO_2浓度与表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度和下表皮气孔密度相关均不显著(P> 0.05)。光饱和点与栅栏组织厚度、海绵组织厚度、上表皮气孔密度和下表皮气孔密度相关均不显著(P> 0.05)。虽然对叶片结构对生理过程的影响的机理还需要进一步研究,但是我们认为叶片解剖结构的研究可以更好地理解生理指标的变化。     

遮阴对猫爪草光合特性及叶片解剖结构的影响

【目的】探究不同遮阴度对野生植物猫爪草（Ranunculus ternatus Thunb）光合特性和叶片解剖结构的影响,为深入了解其耐阴性以及开展规模化栽植提供理论基础。【方法】采用控制变量法,以盆栽猫爪草为试验材料,设置全光照（CK）、30%遮阴（T1）、50%遮阴（T2）、70%遮阴（T3）和90%遮阴（T4）5个处理,对不同遮阴处理下的光合特性及叶片解剖结构进行分析。【结果】（1）随着遮阴程度增加,叶面积在T3环境下达到最大值,株高和茎粗逐渐降低。（2）随遮阴程度的增加,叶片表观量子效率（AQE）先升后降,在T4处理下显著低于其他处理,而光饱和点（LSP）、光补偿点（LCP）、暗呼吸速率（Rd）和最大净光合速率（Pnmax）逐渐降低;最大荧光（Fm）、可变荧光（Fv）、最大化学效率（Fv/Fm）和PSⅡ潜在活性（Fv/F0）先升后降,初始荧光（F0）热耗散的电子比率（φDo）则先降后升。（3）随着遮阴程度的增加,叶片气孔密度先减后增,并在T3处理达到最小值,上下表皮厚度和海绵组织厚度逐渐降低,组织结构紧密度（CTR）先降后升,组织结构疏松度（SR）先升后降。（4）叶片栅栏组织、海绵组织、叶片厚度及上、下表皮厚度与Rd呈极显著或显著正相关关系;海绵组织厚度、CTR和SR与Pnmax ,以及栅海比（P/S）、SR与AQE均呈显著正相关关系;海绵组织厚度和SR与F0呈显著负相关关系。【结论】猫爪草可以通过降低光合速率和改变叶片结构来提高耐阴性,在全光照下生长良好,也能较好地适应30%-70%遮阴环境。     

遮光对红果榆幼苗光合作用及叶片解剖结构的影响

为揭示不同光照条件下红果榆幼苗光合生理及叶片结构的变化,推测其耐荫性,设置L_(0)(辐射光强100%)、L1(辐射光强45%)、L_(2)(辐射光强25%)和L_(3)(辐射光强18%)4种不同的光环境,研究了遮光对红果榆幼苗光合作用参数、叶片形态及解剖结构的影响。结果表明:不同遮光处理下P_(n)呈现出不对称的凸型变化。L_(1)处理下P_(n)变幅较大,最大值出现在午时,午后P_(n)开始急剧下降。而遮光处理下光合有效辐射(PAR)显著不足,各时点P_(n)绝对值显著减小,峰值降低。相应地,G_(s)表现出先升高后降低,而G_(i)呈现先降后升的凹形变化。不同遮光条件下P_(n)的日均大小序列为L_(0)>L_(1)>L_(2)>L_(3)。遮光显著影响红果榆幼苗的光响应参数。弱光条件下红果榆幼苗LCP、LSP显著降低,P_(nmax)、R_(d)均明显变小。遮光影响叶片的形态发育。随着遮光强度的加大,单叶面积(SLA)增加,比叶重(LMA)减小,比叶面积(LAM)增大,并与对照相比呈现显著差异(P<0.05)。遮光条件下红果榆叶片厚度变小,表皮细胞(EP)厚度变薄,栅栏组织(PT)和海绵组织(ST)厚度均明显降低。红果榆苗期表现出一定的喜光性,对弱光具有一定的生理调节能力,但是重度郁闭将导致幼苗营养不良。光照条件不足可能是影响红果榆种实成苗、种群更新的重要外因。生产实践中,建议对密度过大的自然林实施适度疏伐,增进通风透光,适度清理林内凋落物,为野生种群的更新繁衍创造条件。     

不同地区青檀叶片的解剖及表皮特征的比较研究

采用石蜡切片技术和叶表皮离析法,对我国8个省共15个居群的青檀(Pteroceltis tatarinowii Maxim.)叶片特征进行了比较和分析.研究发现:各居群的栅栏组织细胞层数多数为2层,显示出一定的稳定性,但不同居群的叶片横切面解剖特征存在显著性差异.叶片上表皮细胞有多边形和不规则形两种类型,而下表皮细胞均为不规则形.上表皮细胞垂周壁为平直形、圆形、浅波形或深波形,差异较明显,下表皮细胞垂周壁则仅有深波形和浅波形两种.叶表皮毛的分布位置在各居群间不同,而表皮毛的类型在居群间稳定,且在多数居群中表皮毛与周围细胞形成花环结构.各居群的气孔器类型均为不规则型且均仅在下表皮随机分布,但气孔器的密度、大小等特征在不同居群间存在显著性差异.生境地的气候因子对青檀叶的特征产生一定的影响.结果表明:青檀叶的解剖特征在不同居群间差异性较大,青檀叶表皮的气孔密度等特征在居群间有一定差异,而气孔器类型和表皮细胞形状等特征较稳定,有一定的分类学价值.     

遮光对连香树幼苗光合特性及其叶片解剖结构的影响

以2年生连香树实生苗为材料,在田间通过黑色遮阳网设置全光照(L₀)及透光率55%(L₁)、25%(L₂)和10%(L₃)4种光环境,研究遮光对连香树幼苗光合作用及叶片解剖结构的影响。结果表明：(1)连香树幼苗叶片P_n在全光和L₁处理下呈非典型的“乁”形变化,未出现“午休”现象,中午14:00出现极值,而在L₂和L₃处理下变化相对缓和,极值出现在中午12:00;叶片G_s呈现与P_n类似的变化趋势,而C_i则呈基本一致的凹形变化。(2)各处理P_n、G_s和T_r的日均值均表现为L₀＞L₁＞L₂＞L₃,而C_i的日均值则呈相反的顺序;P_n与G_s、T_r、气温和光合有效辐射均呈极显著正相关关系(P＜0.01)。(3)全光照连香树幼苗的光补偿点(LCP)、光饱和点(LSP)、暗呼吸速率(R_d)均显著高于遮光处理,并维持较高的P_n而未出现明显的光抑制;遮光导致幼苗的LCP、LSP、R_d显著降低,有利于充分利用弱光,以满足低光环境下植株的正常生长。(4)与全光照相比,遮光下连香树叶片气孔密度显著变小,但气孔器长度、气孔器宽度、单个气孔器面积显著增加,气孔器面积百分比减少,影响幼苗细胞内外的水分和气体传递。(5)遮光条件下,连香树叶片明显变薄,表皮细胞厚度减小,栅栏组织(PT)厚度降低,排列变得疏松,海绵组织(ST)厚度增加,PT/ST相应减小。(6)与全光照相比,强度遮光下(L₂和L₃)连香树幼苗生长受阻,苗高(H)和基径(D)明显减小,生物量模型D²H下降;而轻度遮光(L₁)下幼苗H和D、H/D和D₂H均未出现显著变化。研究发现,连香树具有一定的光忍耐性和喜光性,对光照条件的生态幅较宽,轻度遮光影响较小,但强度遮光对连香树幼苗气体交换参数和光合响应特征产生了显著影响,同时影响了叶片的解剖结构和气孔分布特征,从而影响连香树幼苗的生长形态。在育苗生产中,适度遮光有利于降低气温、减小蒸腾,但遮光后田间有效辐射强度应保持在自然光强的55%以上。     

遮光对香果树幼苗光合特性及叶片解剖结构的影响

设置了全光照(L0)、透光率60%(L1)、透光率25%(L2)、透光率10%(L3)4种光环境,研究了不同遮光处理对香果树幼苗光合作用及叶片解剖结构的影响。结果表明:(1)遮光对香果树幼苗净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、气孔限制值(L_s)、胞间CO_2浓度(C_i)、蒸汽压亏缺(V_(pdl))均产生了显著影响。全光和L1处理下Pn和Tr日变化呈明显的双峰曲线,中午出现了明显的"午休",其余处理的变化相对缓和,双峰和"午休"现象不明显;G_s的日变化规律与Pn基本一致;C_i的日变化整体呈先期缓慢降低后期抬升的趋势,与对照相比遮光显著提高了叶片胞间CO_2浓度;Ls和V_(pdl)呈现出先升后降的弧形变化,并且遮光下L_s和V_(pdl)日均值显著低于全光照。一天中P_n和T_r的日均值大小排序为L1L0L2L3。(2)不同光环境下香果树幼苗的光合响应特征明显不同。全光下,香果树幼苗能够维持较高的净光合作用速率而未呈现明显的光抑制,表现出一定的光忍耐和喜光性。L1处理下的最大净光合速率(P_(max))、暗呼吸速率(R_d)和表观量子效率(AQY)显著增加,说明香果树对光强具有一定的可塑性,轻度遮光有利于光合效率提高;强度遮光(L2、L3)导致光补偿点(LCP)和光饱和点(LSP)显著降低,有利于充分利用弱光,但P_(max)、R_d明显下降,光合效率受到抑制。(3)遮光显著影响了香果树叶片的气孔分布。遮光条件下香果树叶片的气孔密度显著减小,气孔器长度、宽度与单个气孔器面积也呈现类似的变化。(4)遮光条件下香果树叶片厚度减小,上表皮增厚,下表/ST增加;维管束内单列导管数目和导管直径均有明显增大,促进了叶片水分传导运输。(5)在育苗生产中,为了适应香果树幼苗生长发育的需求,建议有效辐射强度保持在自然光强的60%以上。     

沉香叶解剖结构的研究

通过石蜡切片法,光学显微镜观察,研究了沉香叶的解剖结构。结果表明,沉香叶为典型的异面叶,但具有许多旱生特征。表皮由一层排列紧密的形状不规则的表皮细胞组成,细胞外壁角质膜较厚,上表皮角质膜较下表皮的厚3.48μm,下表皮上零星分布着单细胞表皮毛,气孔类型为无规则型,仅分布在下表皮上,微下陷;叶肉组织发达,其间分布着较多的长方晶体,其长轴与表皮垂直;栅栏组织由1～2层圆柱形细胞组成,其外层细胞转化为异细胞,栅栏组织∶海面组织为1∶3.5,下表皮内具有1～2层由异细胞组成的下皮层;主脉发达,有异细胞组成的维管束鞘,具内生韧皮部;叶内具有发达的木质部外纤维。以上特征反映出植物结构与环境的统一性。     

桂花叶解剖结构的研究

通过石蜡切片法制片,光学显微镜观察,研究了桂花叶的形态解剖结构。结果表明,桂花叶为典型的异面叶,表皮由1层排列紧密的形状不规则的表皮细胞构成,细胞外壁角质膜较厚,气孔只分布于下表皮。表皮上被有腺毛,腺毛及其周围排列整齐的表皮细胞形成环式结构。叶肉组织发达,栅栏组织由2～4层排列整齐的圆柱形细胞构成。叶肉中分布有少分枝或不分枝的石细胞,其细胞长轴与表皮垂直。叶脉结构较为复杂,主脉发达。上述特征与复杂多变的环境条件相适应。     

不同光环境下枫香幼苗的叶片解剖结构

落叶阔叶树种枫香是常绿阔叶林的优势种之一。对比研究了重庆丰都世坪林场不同光环境下枫香幼苗叶片的解剖特征,结果表明:1)旷地枫香叶片的厚度大,气孔个体较大且排列紧密,栅栏组织发达,具有明显的旱生叶特征;而林下的枫香叶片明显变薄,气孔小且排列稀疏,海绵组织发达,具有一定的阴生叶特征;2)不同光环境下,气孔密度、栅栏组织的厚度和层数、栅栏细胞长度以及栅栏组织与海绵组织厚度比(P/S)等具有较高的可塑性,表明这些因素对于枫香适应不同光环境具有较大的作用;3)从叶片解剖特征与功能的统一来看,阳性树种枫香幼苗更适合生长在旷地等高光生境中,而不易生长在郁闭的林下;4)落叶阔叶树种在中亚热带常绿阔叶林群落恢复与演替中具有重要作用。     

遮阴对高山杜鹃叶片解剖和光合特性的影响

为了解高山杜鹃对光能的需求和适应性,该研究以盆栽3 a生高山杜鹃品种cv. Furnivall's Daughter为材料,探讨了遮阴对高山杜鹃叶片解剖结构和光合特性的影响。结果表明:光照强度对高山杜鹃品种cv. Furnivall's Daughter叶片的气孔密度没有显著影响,其气孔密度范围在299.70~327.22个·mm~(-2)之间,但光照对气孔开度和单个气孔器的面积影响显著,100%全光照和30%全光照处理植株分别具有最小和最大的叶片气孔开度。在处理的光强范围内,随着光强减弱,叶片厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度以及上、下表皮厚度逐渐降低,有利于提高叶片的光能利用效率。100%全光照处理下,高山杜鹃叶片的光饱和点(LSP)、净光合速率(P_n)、饱和光合速率(P_(max))、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)均较低,遮阴处理有效提高了Pn、P_(max)、G_s、T_r和光能利用效率(LUE),且30%全光照处理植株的叶片光补偿点(LCP)、暗呼吸速率(Rd)最低,而LSP、P_n、P_(max)、G_s、T_r和LUE最高。这表明高山杜鹃在云南昆明地区的最适光照条件是30%左右的全光照,在高山杜鹃的栽培及应用中,应采取适当的遮阴措施以满足其生长的最佳光照条件。     

Characteristics of small-scale heterogeneity in light availability within aMiscanthus sinensis canopy

To examine the small-scale variations in light and space availability, photon flux density (PFD) at 20 cm aboveground was measured at 2 cm intervals along each of four 160 cm horizontal transects under an overcast sky condition in aMiscanthus sinensis Anderss grass canopy. Two characteristics were identified for the variation patterns of PFD penetration along transects; the predominant variations of PFD penetration prevailed at the scales usually larger than 10 cm, and the point-to-point fluctuations occurred everywhere. Spatial autocorrelation coefficients of PFD penetration along transects were highly positive (>0.5) over the lag distances from 2 to 6 cm, while those of the point-to-point fluctuations exhibited a random series. Spectrum analysis showed a higher spectrum density at the lower frequency, that is, at the higher periodicity, which indicated that the variation of PFD penetration was mainly due to the patchy distribution of grass canopy. PFD-available spans along the transects and contour maps were examined to evaluate the microsites fulfilling both PFD and space requirements in the growth ofQuercus serrata Thunb. seedlings. More than 75% of the spans with PFD penetration constantly exceeding 0.04 were shorter than 8 cm, which suggests that a large proportion of high PFD spots may not be used byQ. serrata seedlings in the grass canopy because of the limitation of availability in space. The spatial heterogeneity of PFD at small scales may be of great importance in the succession ofM. sinensis grass communities.     

青藏高原东部嵩草属植物叶解剖结构的生态适应研究

利用扫描电镜技术和石蜡切片法对青藏高原东部嵩草属13种植物叶结构进行了研究,对其生态适应特性进行了探讨。结果表明,诸物种在解剖结构方面明显具有耐低温、抗干旱、御强风等适应性特征,其主要特征如植物表皮细胞壁增厚,具有一定程度的角质化,具有厚的角质层,外有蜡质;都具有发达的机械组织;气腔发育良好,多数大而明显;栅栏组织常为多层,有利于物质在水平方向的运输。各物种还有其生态适应上的独特性状,如近轴面有乳突;减小叶片面积;具有下皮层;叶肉薄壁细胞发达等。总之,13种嵩草均具有适应青藏高原独特生态环境的结构特征。     

Effects of light heterogeneity on growth of a submerged clonal macrophyte

Many studies have examined the effects of spatial heterogeneity in light supply on clonal plants in terrestrial environments, but few have examined those in aquatic conditions. In a greenhouse experiment, we grew the rhizomatous submerged macrophyte Vallisneria spiralis L. in containers in three homogeneous light treatments (100%, 65%, and 30% of ambient light coded as high, medium, and low light, respectively) and two heterogeneous ones differing in patch scale (small and large patch). The growth of V. spiralis decreased significantly with decreasing light availability. In the low light conditions, V. spiralis allocated greater biomass to shoots and developed elongated leaves. In the patchy treatments, ramets distributed in the light‐rich patches had significant costs in the large patch treatment, but not in the small patch treatment, while both small and large patch treatments had no significant benefits in the light‐poor patches. We conclude that V. spiralis could escape from adverse habitats and occupy the favorable habitats. Providing the same amount of light, responses of V. spiralis to different patch scales were different at the patch level, but not at the whole clone level. Together, growth of V. spiralis could not benefit from different patch scales in heterogeneous environments at the patch as well as the whole clone level.     

遮荫对两个基因型玉米叶片解剖结构及光合特性的影响

以耐荫性不同的玉米品种郑单958(ZD958,耐荫性较强)和豫玉22(YY22,耐荫性较弱)为材料,研究了苗期50%遮荫对玉米叶片形态结构和光合特性的影响。结果表明:形态结构上,苗期遮荫处理后,玉米叶片变薄,单位面积叶绿体数目减少,基粒数、基粒厚度和片层数增加,但是YY22的叶绿体大部分发育不良,肿胀呈球形,基粒片层和基质片层出现不同程度的松散;而ZD958大部分叶绿体结构良好,各部分发育基本正常。光合特性上,弱光胁迫使玉米叶片叶绿素含量升高,净光合速率(Pn)、PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)和实际光化学效率(Φ_PSⅡ)降低,胞间CO₂浓度(Ci)和非光化学猝灭(NPQ)增加,但是YY22的Pn、Fv/Fm和Φ_PSⅡ显著下降,Ci和NPQ显著升高;而ZD958的Fv/Fm和Φ_PSⅡ下降幅度较小,且NPQ增加亦不显著。研究结果提示,弱光胁迫对玉米叶片形态结构和光合特性影响较大,且存在基因型差异,耐荫性较强的品种对弱光环境的适应性较强。