不同海拔云南黄连生物量和主要有效成分变化

研究了不同海拔(2 100～2 700 m)下,野生和人工栽培云南黄连的生物量、主要有效成分含量及产量.结果表明:野生云南黄连根茎和根生物量沿海拔梯度呈上升趋势,但无显著性差异(P>0.05);人工栽培云南黄连根茎生物量平均值在海拔2 600 m和2 700 m处分别为87.5 kg·hm^-2和97.0 kg·hm^-2,显著高于海拔2 300 m处(34.8 kg·hm^-2,P<0.05),且海拔2 300、2 600和2 700 m的人工栽培云南黄连根茎和根生物量均大于野生云南黄连,但无显著性差异(P>0.05). 野生云南黄连的根茎和根生物量均与全株生物量呈显著正相关. 野生云南黄连根茎和根小檗碱含量在海拔2 700 m处最高,分别为4.60%和1.93%; 根茎巴马汀和药根碱含量、根药根碱含量在海拔2 600～2 700 m处最高;根巴马汀含量在2 300 m处最高.人工云南黄连根茎和根小檗碱含量在海拔2 600 m处最高,分别为4.41%和1.90%; 根茎巴马汀含量,根小檗碱、巴马汀和药根碱含量在海拔2 600～2 700 m处最高;根茎药根碱含量在海拔2 300 m处最高.海拔2 600～2 700 m处野生云南黄连根茎和根中各有效成分产量显著高于海拔2 100和2 300 m处(P<0.05). 野生云南黄连分株的根茎生物量、根生物量、叶生物量、总生物量、高度和冠幅沿海拔梯度呈先升后降趋势.增大种植密度和加强人工管理可以提高云南黄连生物量和主要有效成分产量.     

不同海拔地区种植的水稻叶片光合作用特征的比较

本实验于1983—1985年在云南元江(海拔400米)、大理(海拔2000米)和丽江(海拔2400米)三地进行,主要结果如下: 1.低海拔地区种植的水稻,其叶片光合速率每日有两个峰值(10点——主峰;16点——次峰)。高海拔地区的11点出现峰值,无次峰;一日间较平稳。 2.不同生育期叶片光合作用速率三地均由分蘖期开始增加,在抽穗期达到峰值而后下降。唯有大理的由于病害在抽穗期即开始下降,但总的看却有最高水平。元江次之,丽江最低。 3.低海拔地区种植的水稻其叶片光合作用的光补偿点和光饱和点比高海拔地区的低。 4.CO_2补偿点和光呼吸速率均随海拔升高而减低。 5.增施N素化肥(底肥或追肥)均增加其光合作用速率。追肥明显地提高其抽穗后的光合作用速率。而且生长在海拔越高的水稻对N素反应越强。 结合三地环境条件的差异讨论了上述结果。     

西双版纳橡胶林生物量随海拔梯度的变化

对西双版纳低(550~600 m)、中(750~800 m)、高(950~1050 m)3个海拔梯度上橡胶林地上及各器官的生物量进行了测定。结果表明,海拔从低到高,地上生物量和干生物量都呈降低趋势,干生物量占地上生物量的70%以上;海拔间的地上生物量和干生物量差异显著(P<0.05)。枝和叶生物量为中海拔最高,低海拔次之,高海拔最低,二者分别占地上生物量20%和5%左右,仅高海拔和低海拔间差异显著(P<0.05)。气温的海拔间差异可能是引起生物量海拔间差异的重要原因之一。3个海拔上各器官生物量大小顺序为:干>枝>叶。橡胶林低海拔模型用于中海拔和高海拔、混合模型用于各海拔的生物量计算会导致不同程度的误差。     

降水和温度变化对长白山地区水曲柳幼苗生长和光合参数的影响

以我国温带主要阔叶树种水曲柳幼苗为对象,在长白山自然保护区海拔740 m和1200 m布设两处试验地,分别进行增水30％(+W)、减水30％(-W)和自然降水(CK)处理试验,分析植株生长和叶片光合作用参数、可溶性蛋白和光合色素含量,以及降水和温度变化对水曲柳光合作用的影响.结果表明:温度变化对水曲柳幼苗生长和光合生理指标的影响显著,与海拔1200 m样地相比,海拔740 m样地3个处理水曲柳幼苗的基径、株高、叶片叶绿素含量和可溶性蛋白含量显著增加,胡萝卜素含量降低;叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和气孔限制值均显著升高,而胞间CO2浓度和叶片水分利用效率显著降低.水曲柳幼苗光合能力的下降归因于非气孔因素限制.降水变化对水曲柳幼苗生长及光合作用的影响均不显著.     

西双版纳热带山地雨林生物量研究

观测了西双版纳山地气候,建立了山地雨林生物量回归方程,调查了海拔1 100~1 820 m范围5块样地(面积0.16~0.25 hm2)的热带山地雨林生物量。结果表明,海拔1 105和1 610 m的年平均温度分别为20.1和16.6℃,年降雨量分别为1 659和2 011 mm,旱季(11~4月)降雨量分别为295和283mm,年平均相对湿度分别为81%和84%;5块样地生物量变化为256.4~368.6 t.hm-2,平均为312.6t.hm-2,其中乔木占97.1%、木质藤本占1.2%、幼树和灌木占1.3%、草本和幼苗占0.4%;采用热带季节雨林生物量回归方程估计山地雨林生物量,会使得总生物量以及树干和树根生物量高估38.3%~61.5%,树枝生物量低估7.6%~30.8%。可见,西双版纳山地海拔增加导致雨季降雨量增加,山地雨林生物量较热带季节雨林降低32.6%,季节雨林生物量方程不适用于山地雨林。     

不同海拔华北落叶松针叶三种抗氧化酶活性与光合色素含量

通过分析庞泉沟国家级自然保护区不同海拔(1 600～2 800 m)梯度华北落叶松针叶中3种抗氧化酶及光合色素含量的变化,探讨了高山林木适应环境的生理机制.结果表明,华北落叶松针叶中超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶的活性随海拔梯度的变化规律相一致,即中海拔区(1 900～2 400 m)的3种抗氧化酶活性相对较低,而低海拔区(1 600～1 800 m)和高海拔区(2 500～2 800 m)活性相对较高.低海拔区3种酶活性分别比中海拔区提高62.79%、42.13% 和 7.87%,高海拔区分别提高75.20%、14.49% 和 63.38%,但临近森林垂直分布上限活性降低.膜脂过氧化产物丙二醛含量在低海拔区和高海拔区分别达9.27和14.06 μmol·g^-1 FM,而在中海拔区平均含量为5.58 μmol·g^-1 FM.叶绿素和类胡萝卜素含量随海拔梯度升高而降低,相关系数分别为-0.969和-0.986;但叶绿素a/b比值及Car的相对含量(Car/Chl)随海拔梯度升高而增加,相关系数分别为0.962和0.877.     

不同海拔高度矮嵩草的光合响应差异

高海拔地区具有强光辐射、低CO2 分压和低温等环境特征。长期生长在高海拔地区的植物各自形成了其独特的适应特性。为了揭示矮嵩草(Kobresia humilis)对不同海拔的光合生理适应机制, 使用Li-6400 便携式光合作用测量系统观测了大阪山阴坡生长于3 个不同海拔高度(3000 m、3400 m、3800 m)矮嵩草光响应和CO2 响应曲线。结果显示,在测量温度下, 矮嵩草的最大净光合速率和光合能力随海拔梯度升高而逐渐提高; 高海拔地区生长的矮嵩草具有较高的羧化效率, 而低海拔地区生长的矮嵩草具有较高的表观量子效率。高海拔地区生长的矮嵩草具较高的光饱和点, 较低的CO2 补偿点和饱和点, 而不同海拔间的光呼吸速率无显著差异。研究结果表明, 矮嵩草表现出对高海拔地区环境积极的适应方式。     

西双版纳热带山地雨林枯落物及其土壤水文功能

研究了云南西双版纳热带不同海拔梯度山地雨林枯落物层及土壤层水文功能.结果表明: 土壤容重随着海拔的增加而降低,土壤总孔隙度、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、土壤最大持水率、最大持水量、有效持水量和土壤含水量随海拔的增加而增加,局部有所波动;雨季前期含水量、饱和含水量和有效调蓄水空间随海拔的增加而增加,其中,饱和含水量和土壤有效调蓄水空间在不同海拔区差异均显著(P<0.05).土壤渗透性能与总孔隙度和非毛管孔隙度均呈极显著正相关关系(P<0.01),其中,非毛管孔隙对土壤渗透性的影响更为显著.不同海拔枯落物未分解层厚度均占总厚度的一半以上,枯落物厚度均表现为未分解层＞半分解层;枯落物总蓄积量和半分解层蓄积量占枯落物总蓄积量的比例均随海拔的增加而增加,说明低海拔枯落物分解速度较慢,高海拔枯落物分解速度较快.不同海拔枯落物半分解层和未分解层最大持水量、最大持水率、自然含水率、有效拦蓄率和有效拦蓄量均随海拔的增加而增加,并且各海拔未分解层均高于半分解层,而有效拦蓄量深度随海拔的增加而降低,局部有所波动.综合未分解层和半分解层的变化规律可知,高海拔拦蓄能力较强,低海拔较弱.不同海拔枯落物持水量随着浸泡时间增加而增加;枯落物吸水速率随着浸泡时间增加而降低,12 h后枯落物吸水速率逐渐趋于饱和.不同海拔枯落物持水量与浸水时间可用对数方程表示;吸水速率与浸泡时间可用冥函数方程表示.综合分析各项因子,低海拔热带山地雨林水源涵养能力普遍低于高海拔.     

秋茄(Kandelia candel)幼苗对菲和荧蒽污染的生理生态效应

通过盆栽实验,研究了5种不同浓度的菲(1、5、10、50 mg · kg-1和100 mg · kg-1)和荧蒽(2、20、40、80 mg · kg-1和100 mg · kg-1)对红树植物秋茄幼苗的生长量、叶片的叶绿素含量、光合作用和根系活力等生理生态指标的影响.结果表明: (1)随着PAHs浓度增加和处理时间延长,秋茄根受毒害越严重,表现为肿大、变黑、腐烂.(2)根系活力随着处理浓度的增加而增强,随着处理时间的延长呈先增加后降低的趋势.(3)PAHs浓度和处理时间对植株含水量和根冠比几乎无影响,却明显降低了红树幼苗的根、茎、叶重,因而总生长量较对照低,干物质积累量减少.(4)增加PAHs浓度和处理时间使叶气孔阻力增加,细胞间隙CO2浓度减少,叶绿素a、b的含量减少,从而降低了红树幼苗的净光合速率和蒸腾速率.如菲各浓度处理的第6周,幼苗叶片净光合速率与第3、9周的状况存在着显著性差异;而荧蒽各浓度处理的第6周,幼苗叶片净光合速率与第3周的状况不存在着显著性差异,到了第9周才对幼苗叶片净光合速率有明显影响.(5)菲浓度处理对秋茄幼苗生长及光合作用的影响大于荧蒽,说明荧蒽是一类更加稳定的化合物.总体来看,秋茄幼苗对不同类型PAHs有不同的耐受性.     

生物量分配影响三种不同海拔起源的松树生长

松属的思茅松（Pinus kesiya var. langbianensis）、云南松（P. yunnanensis）和高山松（P. densata）是组成中国西南不同海拔针叶森林的主要树种,然而这三个树种在发育速度尤其是高生长方面表现出明显的差异。为了弄清引起这些变异的生理和形态学原因,本文将三种松树种植于同一环境下,对其光合作用、生物量分配、生长速率和叶片性状进行了研究。研究发现,与来源于高海拔的树种相比,低海拔的树种有更高的株高、以及更大的干物质重量、相对生长速率、叶质比、茎质比和比叶面积,但叶片氮含量、碳含量和根质比较低。高海拔树种的光合速率并不明显低于低海拔树种。相对生长速率和树高均与叶质比呈显著正相关,与根质比负相关,但与最大光合速率没有显著关系。这些结果表明,生物量的分配式样和长期的形态特性能够更好地预测不同海拔松树的生长表现。     

不同环境条件下沙生植物的CO2气体交换研究

对腾格里沙坡头地区两种沙生植物：油蒿（ＡｒｔｅｍｉｓｉｓａｏｒｄｏｓｉｃａＫｒａｓｃｈ．）和柠条（ＣａｒａｇａｎａｋｏｒｓｈｉｎｓｋｉｉＫｏｍ）。在旱季和雨季时ＣＯ２气体交换特点及其动态变化进行了研究,结果表明：在干旱条件下,油蒿（Ａ）和柠条（Ｃ）的光合作用均受到严重影响,其光合率率日变化日出后（７：００－９：ａ．ｍ．）有一较小高峰外,基本处于很低水平。降水后,Ａ和Ｃ的光合作用均明显提高,但Ｐｎ     

水分对胡杨幼苗光合及生长特性的影响

采用盆栽控制实验方法对不同水分条件下胡杨幼苗的光合日变化以及生长特性进行分析研究.结果显示:(1)不同水分条件下胡杨幼苗的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)日变化曲线均呈单峰型,峰值时间均在12:00;当土壤含水量为21.6%～24.0%时,幼苗的水分利用效率(WUE)日变化曲线呈不明显的双峰型,峰值时间分别在8:00和18:00,其他处理均为单峰型,但峰值时段有差异;随着土壤含水量的减小,胡杨幼苗的Pn、Gs、Ci和Tr日均值逐渐降低,当土壤含水量为12.0%～19.2%时,幼苗的WUE日均值显著高于其他处理.(2)幼苗的株高、基径、各器官的生物量及总生物量均随土壤含水量的减小而降低,当土壤含水量为12.0%～19.2%时,幼苗地下生物量的降低程度大于地上生物量,且幼苗的根冠比也增大.研究表明,土壤含水量对胡杨幼苗的光合特性及其生长具有显著影响,当土壤含水量大于12.0%时,幼苗能够通过增大水分利用效率,改变根冠比提高抗旱性;当土壤含水量小于9.6%时,幼苗自我调节能力减弱,生长受到抑制.     

海拔对高山栎光合气体交换和叶性状的影响

理解影响植物分布的式样及过程是生态学研究的中心内容之一,但对许多物种而言,限制其分布的原因还不清楚。为了认识高山栎分布与生理生态特性的关系,我们在不同海拔的4个观测点研究了帽斗栎的光合气体交换、叶氮含量、叶绿素含量和比叶重。由于高的水气压亏缺和气温,帽斗栎的光合作用和蒸腾作用在午间表现出明显的降低现象。帽斗栎的饱和光合速率、水分利用效率、最大羧化速率、最大电子传递速率和氮利用效率在海拔中部比低海拔或高海拔处的为高。不同海拔的叶氮含量在5月份有差异,8月份则没有明显不同。叶片厚度随海拔增加,但叶绿素含量及光合最适温度随海拔升高而降低。帽斗栎光合作用的海拔变化与叶片的生化效率和氮含量有关,而与比叶重无关。研究结果说明,温度的海拔变化对高山栎的光合作用和叶性状有明显影响,最适宜帽斗栎光合碳获取及生长的海拔范围是3180～3610m。     

海拔对高山栎光合气体交换和叶性状的影响

理解影响植物分布的式样及过程是生态学研究的中心内容之一,但对许多物种而言,限制其分布的原因还不清楚。为了认识高山栎分布与生理生态特性的关系,我们在不同海拔的4个观测点研究了帽斗栎的光合气体交换、叶氮含量、叶绿素含量和比叶重。由于高的水气压亏缺和气温,帽斗栎的光合作用和蒸腾作用在午间表现出明显的降低现象。帽斗栎的饱和光合速率、水分利用效率、最大羧化速率、最大电子传递速率和氮利用效率在海拔中部比低海拔或高海拔处的为高。不同海拔的叶氮含量在5月份有差异,8月份则没有明显不同。叶片厚度随海拔增加,但叶绿素含量及光合最适温度随海拔升高而降低。帽斗栎光合作用的海拔变化与叶片的生化效率和氮含量有关,而与比叶重无关。研究结果说明,温度的海拔变化对高山栎的光合作用和叶性状有明显影响,最适宜帽斗栎光合碳获取及生长的海拔范围是3180~3610m。     

西双版纳不同海拔热带雨林凋落量变化研究

在3个海拔梯度(600、1 100和1 600 m)选取8块热带雨林样地,研究了印度季风环境下西双版纳热带季节雨林和山地雨林的凋落动态随海拔的变化及其与气候的关系。在3个梯度上,年平均温度分别为22.1、20.1和16.6 ℃,年平均温度递减率为-0.005 3 ℃·m^-1。随海拔增加,年平均降雨量增加(分别为1 532、1 659和2 011 mm),但旱季的降雨量基本相同(282~295 mm);年蒸发量变化较小(分别为1 369、1 374和1 330 mm);年平均空气相对湿度降低(分别为86%、81%和84%),旱季后期湿度降低更明显;样地土壤含水显著增加。热带季节雨林凋落量(1 072~1 285 g·m^-2·a^-1)显著高于热带山地雨林凋落量(718~1 014 g·m^-2·a^-1)。凋落量和凋落进程变异系数与海拔之间存在线性显著负相关,凋落量与温度线性显著正相关而与降雨量显著负相关。旱季凋落高峰受到空气相对湿度和土壤含水量影响,随海拔增加空气相对湿度降低使得海拔1 105~1 720 m的凋落高峰提前,但土壤含水量继续增加又会使凋落高峰推后。研究结果得出:1)热带季节雨林凋落量与东南亚热带潮湿雨林相近;2)旱季水分限制随海拔增加而变化,影响凋落高峰出现时间;3)随海拔增加,热带山地雨林凋落年进程由季节性向平稳过渡。     

Higher Thermal Acclimation Potential of Respiration but Not Photosynthesis in Two Alpine Picea Taxa in Contrast to Two Lowland Congeners

The members of the genus Picea form a dominant component in many alpine and boreal forests which are the major sink for atmospheric CO₂. However, little is known about the growth response and acclimation of CO₂ exchange characteristics to high temperature stress in Picea taxa from different altitudes. Gas exchange parameters and growth characteristics were recorded from four year old seedlings of two alpine (Picea likiangensis vars. rubescens and linzhiensis) and two lowland (P. koraiensis and P. meyeri) taxa. Seedlings were grown at moderate (25°C/15°C) and high (35°C/25°C) day/night temperatures, for four months. The approximated biomass increment (ΔD²H) for all taxa decreased under high temperature stress, associated with decreased photosynthesis and increased respiration. However, the two alpine taxa exhibited lower photosynthetic acclimation and higher respiratory acclimation than either lowland taxon. Moreover, higher leaf dry mass per unit area (LMA) and leaf nitrogen content per unit area (N_area), and a smaller change in the nitrogen use efficiency of photosynthesis (PNUE) for lowland taxa indicated that these maintained higher homeostasis of photosynthesis than alpine taxa. The higher respiration rates produced more energy for repair and maintenance biomass, especially for higher photosynthetic activity for lowland taxa, which causes lower respiratory acclimation. Thus, the changes of ΔD²H for alpine spruces were larger than that for lowland spruces. These results indicate that long term heat stress negatively impact on the growth of Picea seedlings, and alpine taxa are more affected than low altitude ones by high temperature stress. Hence the altitude ranges of Picea taxa should be taken into account when predicting changes to carbon fluxes in warmer conditions.     

黄土丘陵区不同种植行距下柳枝稷光合生理日变化研究

以引进禾草柳枝稷为材料,在半干旱黄土丘陵区人工梯田设置20cm(L20)、40cm(L40)和60cm(L60)3种种植行距,比较研究了其光合生理参数日变化、地上部分生物量及土壤水分剖面分布特征,探讨其光合生理和水分利用特征与种植行距的关系。结果表明:(1)不同行距下,柳枝稷叶片净光合速率(Pn)日变化均呈双峰曲线,第一峰值均出现在10:00,第二峰值L40出现在14:00,L20和L60出现在16:00,具有明显的光合"午休"现象,且均由非气孔因素限制引起;柳枝稷叶片Pn日均值大小依次为:L60>L40>L20,且两两间差异显著。(2)柳枝稷叶片水分利用效率(WUE)日变化与Pn相似,分别在10:00和14:00达到峰值,日均值大小依次为:L60>L40>L20。(3)不同行距下,土壤体积含水量均随土层深度增加呈先增加后减少再增加的趋势,除0～50cm土层外,其它各土层土壤储水量均存在较大差异,0～380cm土层总土壤储水量表现为:L20>L40>L60。(4)柳枝稷地上生物量大小依次为:L20>L60>L40。研究发现,20cm行距的柳枝稷个体虽光合速率较低,但群体生物量和土壤储水量较高,所以柳枝稷在黄土丘陵区梯田的较优行距为20cm。     

玉米光合性能的杂种优势

以4个不同光合速率的玉米自交系及组配的2个杂交种为材料, 在吐丝期进行了光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、水分利用效率(WUE)等光合性能指标日变化的测定,以探明玉米杂种优势光合性能的日变化规律.结果表明：光合性能中P_n、T_r和G_s 3项指标均呈明显的单峰曲线变化,峰值出现的时间分别为10:00—12:00、12:00和10:00—12:00,其中G_s、P_n早于T_r;WUE日变化规律与其它光合性能指标相反,呈现“V”趋势,低谷值出现在12:00点左右.P_n、T_r的日变化均与G_s密切相关,说明G_s在P_n、T_r日变化中起着重要的调节作用.对光合性能杂种优势率日变化进行分析表明,杂交种P_n、T_r、G_s具有午后优势现象,而WUE杂种优势率表现为上午高于下午,说明午后的环境条件更有利于杂交种抗性的发挥,为筛选高光效品种提供了一项可参考的指标.     

Altitudinal variation in growth, photosynthetic capacity and water use efficiency of Abies faxoniana Rehd. et Wils. seedlings as revealed by reciprocal transplantations

Altitudinal variation in morphological, physiological and biochemical characteristics between two provenances of Abies faxoniana Rehd. et Wils. from contrasting elevations (3,500 and 2,850 m) was investigated by reciprocal transplantations in the eastern Qinghai-Tibetan Plateau. From each altitude, 54 seedlings were selected, of which 27 seedlings were simply transplanted at their original altitude, while the other 27 seedlings were reciprocally transplanted to another altitude. The results showed that there is evident altitudinal variation in growth, photosynthetic capacity and water use efficiency among A. faxoniana seedlings. Transplantation of seedlings to a lower altitude decreased the leaf pigment content, leaf N content and water use efficiency, but increased CE, P _n, LMR and PNUE, consequently promoting NAR, the biomass accumulation and branchlet length increment. Besides, the increase in the C/N ratio reduced the risk of pathogen attack. Based on the substantial plasticity in the responses of the seedlings, we infer that the ongoing climate warming might facilitate the growth of A. faxoniana seedlings at high altitudes.