锡林浩特多年生草本根部导管性状与植株生态策略的相关特征

干旱半干旱区植物的木质部输水系统对维持植物生长发育有重要作用。以中国干旱半干旱区的草本植物为研究对象,旨在探究草本物种根系导管解剖结构与植物生长之间的关系。用石蜡切片法,将在锡林浩特草原采集的草本物种的主根样品制作成切片,得到固定面积内导管解剖结构参量(导管数量、导管分数、平均导管面积、平均水力传导率和水力直径),然后用逐步回归法和Pearson相关分析各导管解剖性状与植物生长特征(年龄、生长速率和平均高度)之间的关系。结果发现(1)生长速率与导管数量(R=-0.494,P<0.01)和导管分数(R=-0.255,P<0.05)显著负相关,与平均导管面积(R=0.274,P<0.05)、平均水力传导率(R=0.263,P<0.05)和水力直径(R=0.245,P<0.05)显著正相关,表明生长快的草本具有大而少的导管,需要较高的水分传输能力,而生长慢的草本具有小而多的导管,水力安全性较高;(2)植株的高度与导管数量(R=-0.354,P<0.01)显著负相关,与平均导管面积(R=0.293,P<0.05)、平均水力传导率(R=0.289,P&l...     

黄土高原多年生草本根部导水策略空间异质性特征

根据多年生草本根部导管解剖结构特征,分析了黄土高原两个气候区草本物种导水结构特征及导水策略对干旱气候条件的适应性特征。结果表明,黄土高原半干旱区(年降雨量小于400 mm)草本物种平均年龄较大(7年),理论导管直径(33μm)、导管面积(680μm²)和导水效率(1.56 kg m^-1 MPa^-1 s^-1)数值较高,而导管数量(65个)和导管分量(6.2%)数值较低;黄土高原半湿润区(年降雨量大于400 mm)草本物种平均年龄较小(5年),理论导管直径(27μm)、导管面积(550μm²)和导水效率(1.12 kg m^-1 MPa^-1 s^-1)数值较低,而导管数量(85个)和导管分量(7.5%)数值较高。黄土高原半干旱区草本物种的导管直径较大、单位面积内的导管数量较少,因而导水效率较高,在干旱胁迫条件下趋向于采取效率优先的导水策略;黄土高原半湿润区草本物种的导管直径较小、单位面积内的导管数量较多,因而导水效率较低...     

Drought effects on the plasticity in vessel traits of two endemic Magnolia species in the tropical montane cloud forests of eastern Mexico

本文旨在探讨气候变化如何影响两种特有墨西哥木兰的导管性状可塑性和其每年的年轮宽度。尽管如此，很少有研究评估干旱对墨西哥东部热带山地云林导管性状的影响。通过生长年轮的数字图像，我们对所研究的墨西哥木兰树种的径向生长率、树龄和导管性状可塑性进行了评估，比较了两种墨西哥木兰树种在干旱年和非干旱年的导管密度、水力直径和传导面积百分比。本研究首次对墨西哥两个热带山地云林中的两个濒危木兰树种(Magnolia vovidesii 和M. schiedeana)的多孔木质部导管性状对长期气候变化的可塑性进行了分析。结果发现，当比较干旱和非干旱年份时，温度和降水量与年轮宽度的差异密切相关。扩散型多孔木质导管解剖结构具有很高的可塑性，这与所研究的两种木兰树种的温度和/或水的有效性有关。我们的结论是，与非干旱年份相比，对干旱年份的解剖学适应导致了导管性状的大量减少；这些可塑的适应性在植物长期环境胁迫下的水分运输以及生存的安全性方面起着重要的作用。     

毛乌素沙地降水格局变化对油蒿木质部解剖特征的影响

探究不同降水处理对荒漠植物木质部解剖特征的影响,可以为理解未来降水格局变化下荒漠植物适应性和预测荒漠植被演替趋势提供理论依据。以毛乌素油蒿灌丛植被为对象,通过野外人工控制降水的方法,模拟半干旱气候区降水格局变化趋势,设置3个降水量梯度（减水30%、自然降水、增水30%）以及2个降水间隔梯度（降水间隔5d、降水间隔15d）开展双因素完全随机试验,监测油蒿木质部各个解剖特征参数对不同降水处理的响应。结果表明：（1）随着降水量减少,油蒿的导管数量显著增多,导管密度、导管壁厚度显著增大（P<0.05）。降水间隔时间延长将显著增加油蒿的导管数量、导管密度和平均导管直径（P<0.05）。降水量与降水间隔期对油蒿木质部解剖学特征影响的交互效应不显著。（2）降水量减少和降水间隔时间延长弱化了油蒿潜在最大导水率对导管直径的响应敏感度。（3）在降水量减少和延长降水间隔时间的背景下,油蒿可以通过调整木质部导管参数兼顾水分运输的安全与效率。本研究表明,通过改变木质部解剖学特征参数来适应降水格局改变是油蒿的重要耐旱策略,未来气候变化的大背景下,荒漠植物的水力特征变化需要综合考量降水量和降水间隔的双重影响。     

大小龄红松木质部解剖特征的年龄效应及其对气候变化的响应差异

树龄是影响树木生长的最重要因素之一。在气候变暖背景下,利用树干木质部解剖特征,分析不同树龄生长-气候关系,对准确评估树木对气候变化的响应和适应策略、预测气候变化下的森林动态至关重要。利用木材解剖学方法,比较了小兴安岭溪水地区针阔混交林内大、小龄红松(Pinus koraiensis)木质部解剖特征及其对气候变化的响应异同。结果表明:大龄红松主要管胞特征值随年龄增加而呈上升趋势,但小龄红松的变化趋势并不明显,两者均在1840-1890年和1980-2010年间出现剧烈的波动。大、小年龄红松部分管胞特征与气候因子的关系具有一致性,管胞数量和理论导水率分别与月最高温度负相关和正相关;总管胞面积(负相关)、理论导水率(正相关)、平均水力直径(正相关)与月最低温度的关系一致;理论导水率与月总降水正相关;管胞占比、平均管胞面积、理论导水率、平均水力直径均与平均相对湿度正相关,且大龄红松相关性更强。大、小年龄红松管胞特征与气候因子的关系的不一致表现在,大龄红松管胞占比、平均管胞面积、总管胞面积和平均水力直径与月最高温度正相关,而这些关系在小龄红松则表现为负相关。大龄红松管胞数量与7-9月最低温度正相关,而在小龄红松表现为显著负相关;大、小龄红松除理论导水率外其他管胞特征与降水关系基本相反,其中管胞数量的相关性更强;大龄红松与7月、9月、年总降水量显著正相关,而小龄红松与6月和年总降水显著负相关;与月平均相对湿度的相关关系大龄红松表现为正相关或不显著,而小龄红松呈负相关关系。温度是限制大、小龄红松管胞特征生长的主要气候因子,降水的影响相对较弱,平均相对湿度对大小龄红松的影响差异不大。近几十年,小兴安岭地区气候暖干化趋势逐渐增强,这种暖干化会造成大、小龄红松生长的响应差异。若气候持续变暖或加剧,小龄红松会出现严重生长衰退。     

黄土高原多年生草本物种根部导水结构及空间分异特征

植物茎干导水系统起着植株水分长距离输导功能,深入了解植物导水解剖结构和功能对于认识植物水分、养分输导和分配策略具有重要意义,然而相关研究还是主要集中在木本乔、灌木物种上,而对于多年生草本物种的相关研究还未引起人们的重视。以黄土高原多年生草本物种为研究对象,在黄土高原沿降雨梯度(250—530 mm)布设12个采样点,采集了30种多年生草本物种的主根解剖材料,并分析了该地区草本物种根部导管解剖结构及空间分异特征。研究结果表明1)多年生草本物种根部导管特征参量具有较大的变异性,在固定测量范围内导管数量、导管直径、导管分数、总水分传导效率的变化范围分别为25—295个、24.46—54.58μm、2.42%—33.16%、0.034—25.357 kg m~(-1) MPa~(-1) s~(-1)。2)多年生草本根部导管直径、导管分数和导水效率均沿降雨量的增加呈不断下降趋势,其中以导水效率下降趋势最为明显(R=-0.3—-0.362,P0.05),这表明水分条件是限制黄土高原草本物种根部导水特征空间变异的主要因素。3)多年生草本根部导管直径和导水效率以半荒漠分布为主的蒺藜科草本物种中数值最高,其次是人工种植为主的豆科草本物种,而以自然分布为主的菊科草本物种的导管参量数值最低,这表明黄土高原不同类群草本物种的导水特征和输水策略存在较大差异性。     

乳白花黄耆(豆科)的一些新异名

通过对模式标本和模式产地标本以及大量腊叶标本的研究,结合野外居群生物学观察,认为科布尔黄耆(Astragalus koburensis Bunge)、宁夏黄耆(A.ningxiaensis Podlech et L.R.Xu)、河套盐生黄耆(Astragalus salsugineus Kar.et Kir.var.hetaoensis H.C.Fu)、德令哈黄耆(Astragalus acceptus Podlech et L.R.Xu)均为乳白花黄耆(Astragalus galactites Pall.)的异名,该文对其进行了订正。     

不同林龄刺槐解剖结构及生理特性

全球变暖导致干旱强度增大、频率增加，探究黄土高原不同林龄刺槐林对干旱的响应机制对于理解该区人工林生产力稳定性具有重要意义。本研究以黄土高原半干旱区刺槐幼龄林、中龄林和成熟林为对象，探究不同林龄木质部解剖特征、水力特征和非结构性碳水化合物含量及其之间的相关关系。结果表明：幼龄林、中龄林的导管直径、纹孔总面积、纹孔面积、附着物面积和附着比例均显著大于成熟林，而纹孔密度显著小于成熟林。导管直径、纹孔面积和附着物面积与导水率之间存在显著相关性。幼龄、中龄和成熟林枝条导水率分别为2.30、2.12和0.76 kg·m^-1·s^-1·MPa^-1,栓塞程度分别为54.5%、53.8%和45.1%。导水率与可溶性糖和淀粉含量之间存在显著相关性。幼龄、中龄和成熟林枝条木质部可溶性糖含量分别为4.9%、4.2%和3.8%。成熟林刺槐木质部生长力下降，形成具有较多较小纹孔的小导管，在维持水力安全的同时降低了水分运输效率，组织内维持生长代谢的非结构性碳水化合物含量显著降低。本研究解释了不同林龄刺槐人工林对干旱的响应机制，为黄土高原不同林龄刺槐人工...     

华北低山丘陵区常用树种木质部解剖特征及水其力学抗旱性

木本植物木质部解剖特征与水分运输和干旱适应策略密切相关,但目前对华北低山丘陵区常用树种这方面的研究仍然不足。为研究这一地区植物木质部解剖特征与抗旱性的关系,研究以抗旱树种和非抗旱树种各5种为研究对象,通过测定与木质部横截面导管、薄壁组织相关的大量解剖学性状和非结构性碳浓度,比较两类树种木质部解剖特征的差异和解剖性状间的关联,以探究这些树种水力学的干旱适应策略差异。结果显示:1)10个树种的16个木质部性状均有较大变异性;2)两类树种间的平均导管直径和导管密度无显著差异,但抗旱树种导管壁厚度、最大导管直径、旁管薄壁组织比例和轴向薄壁组织比例以及非结构性碳(NSC)浓度显著大于非抗旱树种;3)抗旱树种的导管壁厚度与平均导管直径、最大导管直径和潜在最大导水率均呈显著正相关关系,最大导管直径与潜在最大导水率呈显著正相关关系,但非抗旱树种不存在这些关系。本研究抗旱树种同时具有较大的最大导管直径和较厚的导管壁,在保证较高的水分运输效率的同时又具备一定的抗栓塞能力,较多的旁管薄壁组织和NSC也为抗旱树种提供了更大的木质部水储存和栓塞修复能力。     

陕北沙地3种典型灌木根木质部解剖结构及水力特性

比较了陕北沙地沙柳、柠条和沙棘3种典型灌木不同土壤深度(0～20和30～50 cm)根木质部解剖结构和水力特性.结果表明： 沙柳具有较高的叶水势,根木质部导管平均最大直径(d_max)、平均最小直径(d_min)、平均导管面积(A_lum)以及导管面积占木质部面积比例(A_ves/A_xyl)显著高于柠条和沙棘,根导管密度(VD)与沙棘相当但显著高于柠条;沙柳根的比导水率分别为柠条和沙棘的5.0和2.8倍;沙柳根栓塞脆弱性指数与柠条根相当,但显著高于沙棘根.表明沙柳属耗水型水分利用策略,而柠条和沙棘属节水型水分利用策略,且柠条更耐旱.3种灌木在2个土层深度的d_max、d_min和A_lum无显著差异,但30～50 cm土层根VD和A_ves/A_xyl显著高于表层;30～50 cm土层根比导水率显著高于表层根,但脆弱性指数小于表层根,深层根具有高的水分传输效率和低的水力脆弱性.     

叶片水力性状研究进展

叶片水力性状表征了叶片为适应外在环境而形成的水分传输方面的生存策略。叶片水力性状会限制整个植株的水分传输,并影响植物的气体交换及其对干旱的响应,因此关于叶片水力性状的研究已成为植物水分关系领域的研究热点之一。本文概括了叶片水力性状的基本指标(包括叶片整体水力导度(Kleaf)、叶片木质部水力导度(Kxylem)、叶片木质部外水力导度(Kout-xylem)等)和叶片水力导度的5种主要测量方法;总结了叶脉网络结构和环境因素对叶片水力性状的影响、叶片水力性状与叶片功能指标(气孔导度、叶片水势、叶片最大光合速率)的匹配与权衡关系,以及叶片水力性状与植物抗旱性关系的最新研究进展;对今后叶片水力性状的研究提出了两点建议:1)将叶片水力性状与气体交换和叶解剖结构等相结合,构建叶片碳-水耦合模型,揭示叶片应对外界环境变化而采取的生态策略,以及植物的水-碳投资机理;2)开展植株各部分(根-茎-叶)间水分传输的交互作用研究,筛选出水力系统高效安全的物种。     

豆科植物上单胞锈菌属—新变种和—中国新记录种（英文）

报道了豆科植物上单胞锈菌属1新变种和中国1新记录种。达乌里黄耆Astragalus dahuricus上的斑点单胞锈菌达乌里黄耆变种Uromyces punctatus var.dahuricus为新变种;山岩黄耆Hedysarum alpinum上的八岳山单胞锈菌Uromyces yatsugatakensis为中国新记录种。提供了详细的形态描述和线条图。研究标本保存在赤峰学院菌物标本室(CFSZ)和中国科学院菌物标本馆(HMAS)。     

三种锦鸡儿属植物水力结构特征及其干旱适应策略

水分胁迫是干旱半干旱区限制植物生长的主要因素。以干旱半干旱区的3种锦鸡儿属植物为研究对象,从生态适应策略角度来分析3种锦鸡儿植物产生生态分离的原因。对三种锦鸡儿属植物茎干叶片的显微结构、生理功能(导水率、光合速率以及水分利用效率)进行测定,并统计了3种锦鸡儿植株的形态特征,如一、二级枝的直径、长度、末端叶面积。结果表明:三种锦鸡儿属植物都能形成较小的导管直径来适应旱生环境,但是在导水结构上又表现出一定的差异性。中间锦鸡儿的导管直径最小,次脉密度和最大净光合速率最大;柠条锦鸡儿的导管直径、叶片厚度和比叶重(LMA)最大。小叶锦鸡儿在导水率下降50%时的水势(P_(50))最大,水分胁迫时极易发生栓塞,但正是由于导管的栓塞降低了水分运输效率,使其在旱生环境中能够通过减少水分的供应来降低水分的丧失,从而保证自身生长的水分需求;而中间锦鸡儿则主要通过减小导管直径来适应旱生环境;柠条锦鸡儿的水分利用效率最高,抗栓塞能力最强,抗旱性最好,同时柠条锦鸡儿可以通过减少蒸腾面积来减少水分的丧失。植物的导管直径大小、叶片厚度、LMA、叶脉密度对植物导水速率、光合速率等生理功能都有一定的影响。     

沙柳和柠条茎水力学特性对模拟降雨改变的响应

利用模拟降雨控制试验(对照、降雨增加45%和减少50%),研究了黄土高原水蚀风蚀交错带典型灌木沙柳和柠条茎水力学特性对模拟降雨改变的响应,以揭示两种灌木对未来降雨改变的适应性.结果表明: 沙柳茎比导水率(K_s)、比叶导水率(K_l)和Huber值对增水有显著响应,而对干旱无显著响应;柠条黎明前和正午叶水势、水分传输效率(K_s及K_l)对干旱有显著响应,但对增水无响应.两种灌木不同处理间抵抗栓塞能力无显著差异,沙柳不同处理间正午原位栓塞程度亦无显著差异,而柠条干旱处理正午原位栓塞程度显著增大.沙柳增水处理导管直径和导管面积占边材面积的比例显著增加,干旱导致沙柳导管密度显著增大,水力直径变小;柠条增水处理的木质部结构无明显改变,干旱导致其导管密度和木材密度显著增加.说明增水提升了沙柳的水力功能,而长期干旱显著降低了柠条水力功能,预测在未来气候旱化条件下,柠条的水力适应性可能不如沙柳.     

极端干旱环境下的胡杨木质部水力特征

胡杨作为我国西北干旱区重要的乔木树种,研究其木质部水力特征对了解此树种适应极端干旱环境的生物学背景具有较重要的意义。本研究以塔里木河下游的胡杨成株和2年生胡杨幼苗为研究材料,对其木质部最大导水能力（ks(max)）和自然栓塞程度（PLC）等木质部水力特征及其水力特征有关的木质部导管(或管饱)数量特征进行研究。结果表明,成株胡杨多年生枝条和侧根（2≤d<5 mm）木质部自然栓塞程度均较高,PLC均值高于50%,其中多年生枝条栓塞程度具有一定的日变化规律,清晨的PLC均值（58%）小于正午的（67%）;河道边上成株胡杨侧根的均ks(max)和PLC均值都小于距河道200 m处的。随着土壤干旱程度的加剧,幼苗胡杨侧根的自然栓塞程度随之增加,而叶片气孔导度随之降低,土壤含水率与侧根自然栓塞程度,叶片气孔导度之间分别存在显著负相关关系（R =-0.9、R =-0.811）。在统一直径范围内(2≤d<5 mm),成株胡杨侧根均导管直径（dmean）和水力直径均大于（d95%、dh）胡杨幼苗,而导管密度胡杨幼苗高于成株胡杨;胡杨侧根木质部最大导水能力与均导管直径、水力直径之间具有显著正相关关系（R>0.9）.     

国产6种黄耆属植物的核型研究

报道了国产黄耆属(Astragalus)6种植物的染色体数目和核型。结果表明,这6种黄耆属植物均为二倍体,其核型公式分别为：甘青黄耆(A．tangutlcus),2n=16=6m 8sm 2t,“3A”核型;悬垂黄耆(A．dependens),2n=16=10m 6sm,“2A”核型;四川黄耆(A．sutchuenensis),2n=16=8m 8sm,“2A”核型;萨雷古拉黄耆(A.pavlovlanus),2n=16=12m 4sm,“1A”核型;喜石黄耆(A.petraeus),2n=16=14m 2sm,“1A”核型;拟糙叶黄耆(A.pseudoscaberrimus),2n=16=14m 2sm,“1A”核型。这6种黄耆属植物的染色体数目和核型均为首次报道。     

干旱对梭梭水力性状及生理生化特性的影响

以荒漠优势种梭梭(Haloxylon ammodendron)为对象，基于2017年在新疆古尔班通古特沙漠南缘布设的降水量变化(减少100%和对照)的野外原位实验，开展了连续3年干旱处理下梭梭茎的水力特性以及同化枝(叶片)生理生化特性的研究。结果表明：干旱处理对梭梭茎的水分传输效率(比导水率、叶比导水率)、栓塞程度以及枝叶性状并没有产生显著影响。干旱处理下，梭梭通过显著提高同化枝脯氨酸和可溶性蛋白含量来维持其渗透压，提高保水能力；同时，通过显著提高超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性使丙二醛含量维持在较低的水平。相关性分析结果表明，梭梭茎的比导水率与栓塞程度呈显著负相关，与比叶重呈显著正相关；木材横截面积与叶比导水率和栓塞程度呈显著正相关。由此可见，梭梭主要通过增加渗透调节能力和保护酶活性协同抵御干旱胁迫，以维持正常的生理活动，而较高的自然栓塞程度可能也是梭梭长期在荒漠区极端干旱生境中所形成的一种耐旱策略。     

单小叶黄耆——内蒙古豆科一新记录种

报道了内蒙古豆科黄耆属一新记录种--单小叶黄耆(Astragalus vallestris Kamelin).该种隶属于丁字毛类群的糙叶组(Sect.Trachycercis Bunge),最早发现于蒙古,最近的文献记载它在中国新疆有分布,而在内蒙古发现该种使其分布区有了新的扩展.     

降水控制对荒漠植物群落物种多样性和生物量的影响

在全球气候变化背景下,干旱和极端降水事件将对荒漠区植物群落物种多样性和生产力产生深远影响,研究植物群落应对降水变化的响应机制对于荒漠生态系统的科学管理具有重要意义。通过人工增减雨措施利用遮雨棚和滴灌技术对研究区的降水量进行人为调控,探究极端干旱、干旱和降水增加等条件对荒漠植物群落物种多样性和生物量的影响。结果表明:经过一年的降水控制处理,发现灌木和草本层片物种多样性指数在极端干旱、干旱和降水增加等试验处理中差异不显著;灌木的生物量对不同降水控制条件的响应也不显著,而草本层片地上生物量对降水变化的响应最为明显,并随着降水量的增加呈线性增长趋势,极端干旱处理(D1)条件下草本生物量为(10.54±2.36)g/m~2,当降水增加50%(W1)后,草本生物量可达到(105.69±28.60)g/m~2;草本地上生物量与土壤浅表层(40cm)的含水量之间显著相关(P0.05),草本层片生物量与短期(一年)降水波动显著相关。通过定位控制试验进一步探究长时间序列降水变化如何作用于荒漠植物群落特征,研究结果对全球气候变化背景下荒漠生态系统响应机制方面的研究提供数据和理论支撑。     

蒙古高原黄耆属部分争议种亲缘关系的ISSR分析

采用ISSR分子标记技术对蒙古高原黄耆属属下部分争议类群的亲缘关系进行了研究。用11条ISSR引物对8个种的45份材料进行扩增,共获得条带188条,其中多态性条带178条,多态性条带百分率达94.7%。用NTSYSpc2.10e软件对相关数据进行UPGMA聚类分析,在相似性系数为0.73处,45份材料被划分为7大类群,其中,科布尔黄耆(Astragalus koburensis)与乳白花黄耆(A.galactites)聚为一支,表明前者可能仅是后者的生态型,应当处理为后者的异名;不同产区的糙叶黄耆(A.scaberrimus)和变异黄耆(A.variabilis)分别聚为一支,其各自的形态变异得以区分,但均应属于种内变异的范畴;莲山黄耆(A.leansanicus)与长管萼黄耆(A.limprichtii)分别聚为一支,支持将二者处理为两个相互独立的种。在相似性系数为0.66处,45份材料又被划分为4大类,类群的划分与黄耆属属下"组"的划分接近,但又存有差别。PCoA分析的结果与UPGMA聚类分析基本一致。相关分析结果表明,以组为单位划分黄耆属植物具有合理性,但部分组的设立以及部分种的归属仍需调整,准确地揭示黄耆属植物间的系统进化关系,还需要更多的材料采用多种分子标记方法。