攀援植物绞股蓝幼苗对光照强度的形态和生长反应

 利用遮阳网产生光照强度梯度,以研究攀援植物绞股蓝(Gynostemma pentaphyllum)幼苗对光梯度的形态和生长反应。结果表明：1)相对生长速率、净同化速率和总生物量随光照强度减弱而降低,总叶面积、比茎长、株高、分枝角度、叶面积率和比叶面积却增加;2)株高生长与相对生长速率成负相关;3)幼苗生物量分配对光梯度的反应不敏感。这些结果意味着绞股蓝幼苗的形态和生长反应对不同光环境具有可塑性,比茎长和株高随光照减弱而增加有利于绞股蓝幼苗“寻找”到外界支持物。     

披针叶茴香对变化光环境的表型可塑性

植物对变化光环境的表型可塑性大小影响其在林下生境中分布、生长和更新。为探讨披针叶茴香在不同光环境下的整体表型可塑性及其适应机制,采用遮荫试验模拟5种光照条件(100%、52%、33%、15%和6%相对光照强度),研究了不同光环境下披针叶茴香叶片形态、生理、解剖结构、根系形态以及生物量分配等的变化。结果表明:叶生物量在5种光照处理之间差异不显著,但叶面积和比叶面积均随光照强度减弱显著增加。遮荫处理增加了叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量,但叶绿素a/b比值随光照强度减弱而降低。遮荫降低了非结构性碳水化合物(淀粉和可溶性糖)和可溶性蛋白的含量,增加了叶片氮和磷含量,对叶片氮/磷比影响较小。在52%和33%相对光照处理下,叶片中硝酸盐含量最低,而在100%和6%相对光照处理下硝酸盐积累较多。根生物量、细根和粗根的长度、表面积以及比根长和比根表面积在5种光照处理之间均没有显著差异,根系氮含量在低光环境(15%和6%相对光照处理)中显著降低。随光照强度减弱,披针叶茴香采取保守生存策略,并没有增加叶生物量的分配,而是分配较多的生物量给枝条和树干,储存能量。综合来看,披针叶茴香具有较宽的光生态幅,在6%—100%光照强度下均能正常生长,遮荫有利于披针叶茴香地上和总生物量的积累,52%的相对光照条件下生长最佳。变化光环境下根系性状和整体结构的可塑性相对较低,叶片生理性状的可塑性在披针叶茴香适应光环境变化过程中发挥了主要作用。     

营养和光照对不同生态幅风毛菊属植物幼苗形态可塑性的影响

以青藏高原东部4种不同生态幅的风毛菊属植物为试验对象,研究了不同营养和光照条件对风毛菊幼苗相对生长率、根冠比和比叶面积的可塑性影响.结果表明: 营养和光照条件对4个物种幼苗的3个形态特征变化呈现显著影响并存在一定的交互作用.这些形态特征的可塑性及其对营养和光照变化的响应模式存在一定的种间差异.物种与营养、光照的交互作用对风毛菊属幼苗的根冠比和比叶面积(P<0.001)存在一定的显著影响.4种植物幼苗的平均形态表型可塑性指数的大小与其生态分布相关,风毛菊幼苗的平均表型可塑性指数最大(0.71),是分布生境最多的一个物种.风毛菊属植物形态可塑性与其分布生态幅呈一定正相关关系.     

不同光环境对麻栎和刺槐幼苗生长和光合特征的影响

通过搭建遮阳棚设置3个光照强度,模拟森林幼苗生长的林缘、林窗和林下光环境,研究麻栎和刺槐幼苗形态结构、光合特性、生物量积累及其分配对不同光照强度的响应。结果表明,极度弱光环境限制了幼苗的株高、基径、总叶面积、冠面积、叶面积指数和总叶数等形态指标的增长,与全光环境相比,适度遮荫有利于幼苗的形态生长,光照对麻栎形态的异速生长曲线影响较小,刺槐较麻栎的曲线变化更明显一些,弱光降低了异速生长指数。随遮荫程度的增加,麻栎的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度逐渐降低,刺槐的净光合速率则在适度遮荫下最大,两者的光能利用效率均显著增大,水分利用效率先升后降。随光照强度的减弱,麻栎各器官的生物量积累降低,叶面积比率的增加和根冠比的减少有利于增加光能的捕获,而刺槐的生物量积累和分配则在适度遮荫下达到最优;各叶绿素含量均显著上升,而叶绿素a/b则逐渐下降。麻栎和刺槐显示出不同的生存策略和光利用策略,在一定程度上可以揭示它们在阔叶林群落中不同的演替地位。     

朱砂根幼苗在不同光照强度下的形态和生理响应

通过人工遮荫模拟不同生境光强(100%、52%、33%、15%和6%的相对光照)的方法,对朱砂根(Ardisia crenata Sims)幼苗形态、生物量和生理指标的变化特征进行了分析。研究结果显示,朱砂根单株生物量在52%相对光照处理下显著高于其他光照处理,在15%～52%相对光照处理下分配给叶片的生物量比例高于全光照(100%)和极弱(6%)光照处理,但根冠比不受光强影响,其结构可塑性相对较低。硝酸盐含量随遮荫强度的增加而增大,且在6%相对光照处理下显著增加,硝酸盐还原酶的活性同硝酸盐含量变化规律一致,表明朱砂根主要通过改变叶面积和比叶面积等形态指标,以及调整生物量的分配和光合色素含量来适应不同的光环境。叶绿体超微结构分析结果显示,在15%～52%相对光照处理下,叶绿体数量较多且细胞结构较完整,而100%和6%光照处理下的叶绿体数量明显减少,且细胞结构严重受损发生质壁分离现象。因此,朱砂根适宜生长的光照条件为15%～52%,尤其是33%～52%的相对光照条件更佳。     

光强对杉木幼苗形态特征和叶片非结构性碳含量的影响

选取南方重要的造林树种杉木(Cunninghamia lanceolata(Lamb.)Hook)幼苗为研究对象,通过搭建遮荫棚设置5个光照强度(分别为自然光照的100%、60%、40%、15%和5%),研究了幼苗在不同光照强度下的生长形态、生物量积累及分配、叶片的非结构性碳含量(NSC)特征。结果显示:(1)叶长、叶宽和叶面积在40%光照强度下最大,而比叶面积和叶片相对含水量随着光照强度的降低呈递增趋势;(2)随着光照强度的降低,杉木幼苗各器官生物量下降,根生物量比和根冠比降低,茎和叶生物量比增加;(3)杉木幼苗在60%光照强度下叶片非结构性碳含量最高,5%光照强度下含量最低;(4)杉木幼苗比叶面积与叶生物量以及与非结构性碳含量之间存在极显著的负相关关系(P0.01),叶生物量与非结构性碳含量之间存在极显著的正相关关系(P0.01)。杉木幼苗能够通过形态学上的可塑性来适应不同的光强环境,提高光竞争能力和生存适合度,但在5%光照强度下,由于较难维持碳收支平衡而不利于其生长和存活。     

三种高寒植物幼苗生物量分配及性状特征对光照和养分的响应

为了解高寒植物幼苗对生境资源异质性的适应策略,以高寒草甸中常见的3种草本植物大耳叶风毛菊(Saussurea macrota)、甘西鼠尾草(Salvia przewalskii)和千里光(Senecio scandens)为材料,比较研究了这3种植物幼苗对不同光照和养分资源的响应。结果表明:光照和养分异质性显著影响了3种植物幼苗的性状特征和生物量分配,并存在一定的交互影响。随着光照的降低,3个物种的幼苗的生物量和根分配呈现降低趋势,但是其株高、比叶面积、叶分配、茎分配却逐渐升高。在低养分条件下,3个物种幼苗的总生物量、株高、比叶面积和叶分配均降低,而根分配均却显著增加。对于光照和养分资源异质性而言,光照异质性对高寒植物生物量分配和性状特征的改变具有更大的影响。喜阴物种大耳叶风毛菊和喜光物种甘西鼠尾草比中性生境物种千里光表现出了较大的性状特征和生物量分配的可塑性指数。     

不同光环境下胡桃楸幼苗的形态可塑性及其响应研究

为了探求不同光环境对胡桃楸幼苗生长的影响,对全光照（100%光照）、中光照（60%光照）、低光照（30%光照）3种光环境下胡桃楸幼苗的生长、形态特征、生物量分配和水分特征开展研究。结果表明：胡桃楸幼苗的形态在不同光环境下存在明显的可塑性变化,生物量分配和水分特征均表现出不同程度的差异。低光照条件下,胡桃楸幼苗生长快,株高、地径分别为全光照的1.14、1.18倍;冠幅大,是全光照的1.40倍;叶片宽大,叶长和叶宽分别是全光照的1.25和1.36倍;分枝数明显少于全光照。3种光环境下胡桃楸幼苗地上部分生物量存在显著差异,地下部分差异不显著。叶片相对含水量随着光照的降低呈现逐渐增加的趋势;全光照条件下叶片饱和持水量与叶片干鲜比明显大于遮阴条件;3种光照条件下叶绿素含量差异显著。胡桃楸幼苗为适应不同光环境,在形态和生理方面都做出适应性调整,适当的遮阴处理有利于胡桃楸幼苗生长。     

杉木和木荷种子萌发及幼苗生长对光梯度的响应

光是影响种子萌发和幼苗生长的关键因素.为理解不同树种种子萌发及幼苗生长对光梯度变化的响应机制,本文研究了不同光照强度(分别为自然光强的100%、60%、40%、15%和5%)对杉木和木荷种子萌发及幼苗生长的影响,探讨了两树种种子萌发和幼苗生长对光照响应的差异性.结果表明: 光照强度对两树种的种子萌发和幼苗生长均具有显著影响. 随着光照强度的减弱, 杉木种子萌发率增大,萌发指数增大,木荷种子萌发率和萌发指数则先增大后减小,在40%光照强度下达到最大值.两树种幼苗存活率在全光照(100%光照)下均为0,在5%～60%光照处理下则随着光照强度的减弱而显著降低.两树种幼苗根长、地径和株高对光梯度变化的响应趋势一致,随着光照强度的减弱,根长显著减小,地径和株高则先增大后减小,在5%光照强度下达到最小.随着光照强度的减弱,杉木幼苗根、茎、叶及总生物量降低,木荷幼苗生物量积累在15%～60%光照强度下较高, 5%光照强度下最小,且相同光照强度下,木荷幼苗各部分生物量均大于杉木.两树种幼苗应对低光环境时,表现出较大的茎和叶的生物量分配比,而根生物量比和根冠比降低.表明杉木苗期生长不耐阴,需要相对较强的光照,而木荷苗期具有较强的耐阴性,对弱光环境的适应性更强,能够在郁闭的林冠下定植和正常生长.     

不同光照和水分条件下鬼针草属入侵种与本地种生长、光合特征及表型可塑性的比较

为探讨鬼针草属(Bidens)入侵种的入侵性,利用同质园种植实验比较了该属入侵种三叶鬼针草(Bidens pilosa)和大狼耙草(B.frondosa)与本地种金盏银盘(B.biternata)和狼耙草(B.tripartita)在光照与水分交互作用下的形态、生长、生物量分配、光合特征及其表型可塑性的差异。结果表明:入侵种的株高和生物量在低光低水条件下与本地种相似,在有利的光照和水分条件(高光高水)下显著高于本地种,相对生长速率在高光条件下均高于本地种。入侵种在高光处理下增加了对地下部分的资源投入,在低光处理下增加了对叶的投入,且低光低水条件下比叶面积显著高于本地种。这些特性可能提高了入侵种对资源的捕获和利用能力,使其既能耐受不利的环境,又能在有利的条件下表现最大化。入侵种和本地种的形态、生长和光合生理等参数对水分变化的可塑性指数均较小,对光照变化的可塑性指数均较大。入侵种的多数变量对光照响应的可塑性指数大于本地种,较大的表型可塑性可能促进其成功入侵。另外,入侵种和本地种的光合生理参数无显著差异。相对于光合特征,形态、生长、生物量分配和表型可塑性等可能对鬼针草属入侵种的入侵性更为重要。     

遮阴对地枫皮幼苗生长和生物量分配的影响

为了解光照强度对地枫皮(Illicium difengpi)幼苗生长和生物量分配的影响,对不同等级幼苗在不同遮阴处理下的形态和生物量变化进行了研究。结果表明,遮阴处理下幼苗的株高、冠宽和平均单叶面积均显著高于对照,同时比叶面积均随光强增大而显著降低。除I级苗50%遮阴处理外,全光处理下各等级幼苗的根长均显著高于遮阴处理。随着光照强度的增加,各等级幼苗的根生物量比与根冠比显著增加,叶生物量比显著减少;不同等级幼苗对强光和弱光环境均表现出较强的适应性,但以50%遮阴处理的总生物量最大,全光和85%遮阴处理均较小。遮阴处理的幼苗个体大小与其初始大小呈正相关,其中II级苗与I级苗差别较小,III级苗生长较差。在人工育苗条件下I级苗数量不到10%,较差的种苗质量叠加喀斯特山顶恶劣环境,可能是导致野外幼苗更新限制的重要原因。因此在野外回归和人工栽培过程中宜选用I、II级种苗,光强控制在透光率50%为宜。     

Different responses to shade of evergreen and deciduous oak seedlings and the effect of acorn size

An evergreen oak species, Cyclobalanopsis multinervis, and a deciduous oak species, Quercus aliena var. acuteserrata were grown from acorns under two light levels (full sunlight and shade at about 18 % of full sunlight, simulating the light intensities in forest clearings and gaps, respectively) for one growing season. Three hypotheses were tested: (i) the deciduous species grows faster than the evergreen species in forest gaps and clearings; (ii) the deciduous species responds more strongly in terms of growth and morphology to variation in light climate than the evergreen species; and (iii) seedling size is positively correlated to acorn size. The results showed: (i) at both light levels, the deciduous seedlings gained significantly more growth in biomass and height than the evergreen seedlings; (ii) both species produced significantly more biomass in full sunlight than in shade, without showing any significant difference in height between treatments. Increase in light intensity improved the growth of the deciduous seedlings more strongly; (iii) at a similar age, the deciduous seedlings showed a greater response in leaf morphology and biomass allocation to variation in light levels, but when compared at a similar size, biomass allocation patterns did not differ significantly between species; (iv) bigger acorns tended to produce larger seedlings, larger leaf sizes and more leaf area, between and within species. These differences demonstrate that the deciduous species is gap-dependent and has the advantage over the evergreen species in forest gaps and clearings.     

低磷胁迫对雷公藤幼苗形态指标及生物量的影响

采用土培的方法,研究了磷(P)胁迫对雷公藤(Tripterygium wilfordii Hook.f.)1年生和3年生幼苗在一个生长季内形态指标及生物量的影响。结果表明:低P处理显著抑制了雷公藤幼苗地上部分的增长,而对地下部分的影响较小,导致根冠比的增加,在相同P水平处理下,3年生雷公藤的根冠比高于1年生的;低P胁迫显著影响了雷公藤的生物量积累及分配,雷公藤幼苗总生物量及1年生雷公藤细根生物量占根系生物量的比例下降,根系生物量在总生物量中的比例及3年生雷公藤细根生物量在根系生物量中的比例上升。这表明3年生雷公藤对P逆境有更好的适应机制,对低P林地套种雷公藤的苗龄选择有参考价值;雷公藤幼苗的株高、最长枝均与生物量呈显著的正相关,可作为耐低P雷公藤良种选育中优良性状的指标。中轻度的P胁迫不显著影响根系生物量的积累,维持较大比例的根系是雷公藤适应低P胁迫的主要策略。     

林隙对香樟和枫香幼苗早期生长阶段功能性状的影响

探究林隙对不同需光性树种早期生长特征和功能性状的影响,对揭示林隙微生境影响次生林内幼苗更新机制具有重要意义。以亚热带次生林中耐荫常绿树种香樟和阳性落叶树种枫香幼苗为试验对象,研究大林隙(D/H介于1.5—2.0)、中林隙(D/H介于1.0—1.5)和小林隙(D/H介于0.5—1.0)对不同需光树种幼苗早期(1—3年生)生长特征和功能性状的影响。结果表明：(1)林隙大小对两种幼苗的生长均有显著影响。其中,中林隙可显著促进香樟2—3年生幼苗的生长,大林隙对枫香1—3年生幼苗的生长均具有显著促进作用。(2)对林隙环境因子与幼苗功能性状的关系进行冗余分析表明,香樟幼苗功能性状的变化与林隙土壤有机质含量、水解性氮含量、酸碱度和有效磷含量密切相关,而枫香幼苗功能性状则主要受林隙土壤酸碱度、有机质含量、水解性氮含量、土壤含水率、冠层透光率和土壤有效磷含量的影响。(3)维持较高的根重比、细根比根长、叶碳氮比和叶碳磷比是幼苗应对林隙环境影响的重要生理生态调节机制。     

云南干热河谷水库气候效应对车桑子幼苗生长发育的影响及其作用机制

干热河谷地区水电站建设对当地植被的潜在影响是一个值得关注的生态学问题。车桑子是当地植被灌木层的主要成分,开展水库气候效应对车桑子生长、发育影响的研究具有现实价值。以车桑子的实生幼苗为材料,将土壤含水量控制为13%、7%和1.5%,空气湿度控制为50%、65%和75%,从幼苗生长、构件发育、根系发育、生物量分配等方面研究了降水减少和大气湿度增加的气候效应对车桑子的影响,通过叶绿素含量、Fv/Fm、丙二醛(MDA)含量和叶片可溶性糖含量等指标,从光合系统特性、膜质过氧化和渗透调节3个方面研究了车桑子的受损与适应机制。结果表明,土壤干旱能够抑制车桑子幼苗高生长和根系发育的各项指标,并促进生物量向根系分配;当大气湿度增加时,幼苗高生长和根长虽呈增加趋势,但生物量积累、根系发育指标及RMR却具有单峰效应,显示空气湿度过高时对其生长发育具有抑制作用。综合而言,由于大气湿度增加能够部分补偿土壤的干旱效应,干热河谷区水库建设的气候效应不会对车桑子幼苗的生长和发育产生重要影响。结果还表明,土壤干旱和大气湿度变化对叶绿素含量无影响,土壤水分胁迫和空气湿度下降导致Fv/Fm显著下降,说明光合电子传递链受损是车桑子光合抑制的主要原因;土壤水分胁迫导致MDA含量升高,说明细胞膜质过氧化是车桑子幼苗受损的重要机制;而土壤干旱导致叶片可溶性糖含量升高,说明车桑子幼苗具有较好的渗透调节机制。研究结果对评估干热河谷区水电站建设对植被的影响具有参考价值。     

施氮及不同根系分隔模式对尾叶桉和降香黄檀幼苗生长及叶片生理特性的影响

豆科与非豆科树种混交作为一种人工林培育可持续发展模式,在保证木材产量和维持氮素平衡中发挥了重要作用。该研究通过大棚盆栽试验,设计3个施氮水平(0、3、6g·株-1)及3种根系分隔方式(不隔、网隔、膜隔),分析了不同氮素水平及根系分隔模式对尾叶桉(Eucalyptus urophylla)与降香黄檀(Dalbergia odorifera)植株幼苗生长、叶片生理特性、根系形态及生物量的影响。结果表明:(1)随施氮量的增加,尾叶桉与降香黄檀的苗高、地径均呈递增趋势;不同根系分隔模式下,尾叶桉苗高、地径均在不隔模式下生长最好,降香黄檀则在膜隔模式下生长最好。(2)与不施氮处理相比,施氮3、6g·株-1水平下尾叶桉与降香黄檀叶片的超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性及可溶性蛋白含量均显著升高,而丙二醛(MDA)含量则呈降低趋势。(3)尾叶桉与降香黄檀根系的总长度、总表面积、总体积、平均直径、根尖数和比根长均随氮素水平的增加而增加,且各氮素水平间的差异显著;同一氮素水平下,尾叶桉的根系生长总体表现为不隔网隔膜隔,而降香黄檀根系生长则表现为膜隔不隔网隔,且两树种不同分隔模式间差异显著。(4)尾叶桉与降香黄檀各器官生物量及总生物量均随施氮量的增加而增加,并在6g·株-1施氮水平下生物量最大;各器官生物量分配中,尾叶桉各器官生物量所占比例大小依次为:茎(40.59%)叶(32.37%)根(27.04%),降香黄檀各器官生物量所占比例大小依次为:根(47.67%)茎(40.08%)叶(12.25%)。研究表明,尾叶桉与降香黄檀混交一定程度上扩展了根系横向和纵向水平的养分生态位,扩大了根系吸收土壤养分的空间,同时根系互作提高了降香黄檀的固氮能力,对土壤有效氮的产生有较大影响。     

不同光质及肥料浓度对小报春生长发育的影响

不同光质和肥料浓度对小报春(Primula forbesii)幼苗生长的影响进行了研究。结果表明:蓝光能促进小报春幼苗的光合速率和蒸腾速率,黄光能明显地促进小报春幼苗增高,红光则促进植株开花;肥料浓度EC 2.0 mS cm-1对促进小报春幼苗生长及叶面积增大的效果最佳;交互处理试验以红光/EC 2.0 mS cm-1的效果最明显,对小报春幼苗的营养生长和生殖生长均有促进作用。因此,选择合适的光质和肥料浓度有利于促进植物的生长发育。     

煤矸石山不同种植年限香根草生物量分配及异速生长分析

香根草(Vetiveria zizanioides)是一种良好的矿业废弃地生态修复物种,研究其生物量分配和异速生长关系,有助于深入了解香根草在矿区的生存策略与生态功能。该研究以贵州省六盘水市大河煤矿煤矸石山种植年限为4、5、8和15 a的香根草为对象,采用挖掘法和称重法对不同种植年限香根草的器官生物量、分配比例及异速生长关系进行了对比分析。结果表明:(1)随种植年限的增加,根、茎、叶生物量均呈现先增加后减少的趋势,且均在种植年限为5 a时最大,15 a时最小。(2)茎生物量分配比在种植年限15 a时最大(37.3%),叶生物量分配比在种植年限5 a时最大(36.1%),根生物量分配比不随种植年限的增加而发生变化,基本保持在30%左右。(3)种植年限为4、5、8 a时,地上部总生物量与根生物量、叶生物量呈异速生长关系;种植年限为5 a时,叶面积与根、叶生物量呈异速生长关系,与茎生物量呈等速生长关系。不同种植年限间的生物量分配及异速生长关系虽然没有一致规律,但体现了香根草在煤矸石基质中生物量分配的特点,且显示了其特别的生长方式和资源分配策略,为今后香根草在煤矸石山生态治理方面提供了参考依据。