红树植物水分关系研究进展

红树林生长于受潮汐影响的海滨特殊生境,具有重要的生态功能及应用价值。红树植物的水分利用特点一直是研究热点。由于受环境盐分影响,红树植物水势普遍较低;水分运输系统抗气穴化能力极强;水分利用保守,用水量处于同径级的热带陆生树木用水量的低值范围;表型可塑性大,可通过耐旱、耐盐和多样的水分管理策略适应潮间带环境;水分运输效率不低,能在环境条件适宜时进行高效的光合合成。本文通过大量的文献分析,综述了红树植物的水分关系特点、水分和盐分管理策略,对未来从多角度、结合新研究技术的红树植物水分关系研究进行了展望。     

红树植物盐分含量及其调节

本文分析了海南岛东北部15种红树植物不同叶龄叶片水分与盐分含量,探讨了红树植物的盐分调节方式。结果初步表明:红树植物是高度聚盐生植物,其叶内水溶性盐离子浓度多倍于海水;随着叶片衰老,硫酸盐均发生显著积累,但氯化物、钠盐和钾盐依种不同而呈现积累、稳定或减少;在衰老过程中,叶片多汁性通常保持稳定。红树植物主要调盐方式包括根系拒盐、盐腺泌盐、叶片中的盐分转移和富盐老叶脱落。     

东南沿海潮间带防护林主要树种的光合特性及水分利用策略

为了比较中国东南沿海防护林主要树种的光合特性及水分利用策略,利用LI-6400便携式光合作用仪和PAM-2100叶绿素荧光仪对福建沿海防护林5个主要树种的光合特性以及荧光特性进行测定,并采用稳定同位素技术量化这些植物的水分来源利用比例以及水分利用效率.4种红树植物的光合同化速率、气孔导度、蒸腾速率显著高于木麻黄(Casuarina equisetifolia);外来红树植物无瓣海桑(Sonneratia apetala)光合同化速率显著高于3个乡土红树植物.无瓣海桑叶片的最大相对电子传递速率(rETRmax)、半饱和光强(Ek)、Fv/Fm均显著大于乡土红树植物,表明无瓣海桑光合能力大于其他红树植物.植物茎木质部水稳定同位素的测定表明,外来种木麻黄和无瓣海桑主要利用地下水,而未利用海水和雨水;3种乡土红树植物主要利用地下水,但也利用海水和雨水的混合水.木麻黄的瞬时水分利用效率显著低于4种红树植物,但4种红树植物间的瞬时水分利用效率无显著差异.秋茄(Kandelia obovata)和无瓣海桑的长期水分利用效率无显著差异,但二者显著高于桐花树(Aegiceras corniculatum)、白骨壤(Avicennia marina)及木麻黄,说明前二者对水分的利用优于后三者,更适应于水分成为植物生长与存活限制因子的高盐环境.     

中国南方生长于不同基质的天然林植物叶片元素含量特征比较

对比中国南方两个热带喀斯特森林、一个热带红树林和来自文献的一个亚热带常绿阔叶林植物叶片元素含量和计量特点。结果表明,受碳酸盐岩的影响,西双版纳和弄岗喀斯特森林植物叶片普遍富含Ca、Mg元素,因岩性差异,含有一定白云岩的弄岗地区的植物富集更多的Mg。西双版纳喀斯特森林存在K、Fe、Na、Zn元素的缺乏状况;由于白云岩矿物成分的特殊性和缓慢的风化速度,弄岗喀斯特植物有更高的叶片K、Zn、S含量。红树林植物富集P、Ca、Mg、Na、S元素,海水环境中大量的离子进入土壤被植物吸收利用,提高了红树的养分含量,并且在高盐环境下Na在叶片中大量富集。但是,红树植物表现缺乏Fe、Si、Zn。亚热带常绿阔叶林植物受酸性土影响大,Mn元素大量富集,P与Na的含量缺乏,并且相比其他生境,常绿阔叶林的N、P、Ca、Mg含量较低。西双版纳和弄岗的喀斯特森林植物叶片N/P比分别为14.27和18.26,说明前者受到N、P的共同限制,后者主要为P限制;红树植物N/P比为13.12,受N限制;常绿阔叶林植物本身严重缺P,N/P比为26.27,表现出明显的P限制。所研究的不同基质上的植物,叶片N与P元素之间均呈显著正相关,这种稳定的协同关系是植物适应环境的普遍规律。Ca与Mg两个二价阳离子元素在喀斯特森林和常绿阔叶林中为协同关系,而在红树林中则不存在相关性,分析表明Na盐胁迫下增加了Mg的吸收,改变了Ca、Mg的平衡关系。N与K元素在红树林和常绿阔叶林中为协同关系,而由于喀斯特环境中Ca、Mg协同影响了K的吸收,改变了N、K的协同关系。P与Zn在喀斯特森林和红树林中都表现出协同关系,这与两种元素在植物代谢过程中都参与了酶的合成有关。红树植物表现K和Mn的拮抗关系,而在喀斯特森林和常绿阔叶林中均未有相关性。S与P元素在弄岗喀斯特森林中表现出正相关,这种协同性可以帮助喀斯特植物缓解缺P的症状,而在高P的红树植物中没有相关性。研究结果对于森林生态系统的生物地球化学循环模拟和生态系统管理有重要参考意义。     

红树植物抗重金属污染研究进展

综述了重金属污染对红树植物生长的影响,红树植物吸收重金属并在其体内分布以及在这种污染环境下红树植物可能存在的抗性机制。红树植物是通过根部吸收重金属的,进入其体内的重金属除少量分布在叶表面的各种腺体组织中外,主要富集在根部;对吸收到体内的重金属红树植物通过细胞壁沉淀,液泡的区域化等有效方式以降低其毒性;红树植物还可通过渗透作用把重金属排除到体外以减少对自身的毒害;另外,生长在此环境下的红树植物以增强自身抗氧化系统来加强其抗重金属的能力。对今后有关这方面的研究趋势提出了一些看法。     

滨海盐生植物叶片δ13C与主要养分元素化学计量的关系

高盐环境与土壤贫瘠成为限制滨海湿地植被生长的主要因素,盐分稀释(salt-dilution)与盐分抵御(salt-exclusion)为盐生植物普遍的两种适生策略,这些策略影响植物水分与养分利用效率的权衡过程。以江苏盐城滨海湿地常见稀盐盐生植物、拒盐盐生植物为研究对象,通过探讨滨海湿地不同盐生植物叶片δ~(13)C(水分利用效率的直接反映参数),与主要养分元素(N、P、K)及化学计量特征的关系,以揭示不同盐生植物养分利用策略及养分利用效率与水分利用效率之间的权衡关系。研究结果表明:滨海湿地盐生植物叶片N/P为15.3,较全球陆生植物平均值低,表现出N、P共同限制特征。两种盐生植物叶片δ~(13)C与N、P含量显著正相关,表明盐生植物采取N、P光合相关型策略适应不良环境。拒盐盐生植物叶片δ~(13)C与K~+正相关,采取K~+渗透调节相关型策略,以减小细胞渗透势、增加水分吸收,减轻植物体内盐分毒害。两种不同耐盐型植物δ~(13)C与C/N成反比,表明植物采取扩大水分利用效率以代偿减小的N利用率策略。稀盐盐生植物δ~(13)C与C/P成反比,且叶片P含量较高,表明植物可以提高P利用率以增大低水分利用率环境下的C合成和生物量。研究可为滨海湿地生态系统恢复与重建提供理论依据。     

塔克拉玛干沙漠南缘防护林和自然群落中多枝柽柳的光合特征及水分利用效率

干旱区植物的生长和生存主要受水分限制,采用滴灌方式对防护林植物进行水分补给是维持人工生态屏障稳定性的重要手段.本研究通过测定塔克拉玛干沙漠南缘防护林和自然群落多枝柽柳的气体交换参数和稳定性碳同位素值,研究不同水分来源多枝柽柳的光合特征和水分利用效率.结果表明: 滴灌群落多枝柽柳受灌溉和土壤盐分的影响水势普遍较低;自然群落多枝柽柳清晨和正午水势较其他植物低,表明其遭受到严重的水分胁迫;滴灌群落多枝柽柳叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(g_s)、胞间CO₂浓度(C_i)和最大光合速率(P_{n max})均明显低于自然群落多枝柽柳,表明滴灌群落多枝柽柳光合能力弱于自然群落多枝柽柳;灌溉造成的盐分胁迫导致滴灌群落多枝柽柳比自然群落拥有较高的长期水分利用效率.总之,现行的灌溉模式虽能提供防护林植物生长所需水分,但技术的缺陷和土壤盐分的积累可能会影响防护林体系的长期稳定性.     

红树植物淹水胁迫响应研究进展

潮汐淹水是红树植物面临的主要环境胁迫之一,也是导致目前红树林造林成活率低的一个关键因子。由于长期适应于水淹生境,红树植物发育出一套适应于潮间带生长的抗淹水机制。综述了与红树植物相关的抗淹水胁迫响应机制,包括了形态结构、生长、水分和光合作用、膜脂过氧化系统和根系脱氢酶系统、内源激素和胁迫多胺等5个方面。提出应用人工潮汐系统研究红树植物的淹水抗性机理是确定不同种类红树植物的耐淹水能力的有效手段。并指出生长的研究是淹水胁迫响应研究的基础,而与分子手段相结合的激素水平的研究将在红树植物抗性胁迫研究中得到重视。     

红树植物耐盐机理研究进展

从形态、生理生化和分子水平综述了红树植物的耐盐机理。红树植物具有盐腺、叶片肉质化等形态特征,通过离子选择性积累、盐分区域化、泌盐和拒盐等机制降低体内的盐分浓度,积累或合成渗透调节物质（主要是松醇和甘露醇）来维持渗透平衡,增强抗氧化系统以清除活性氧。在分子水平上,红树植物的耐盐能力与参与合成渗透调节物质关键酶和抗氧化酶等基因的表达相关。     

艾比湖湿地自然保护区盐生植物的水分利用效率

测定了艾比湖湿地自然保护区3类盐生植物叶片的δ13C及叶片中主要生理指标,结果表明:所调查的3类盐生植物全部属于C3植物;3类盐生植物的δ13C平均值和水分利用效率差异不显著;在3类盐生植物中,稀盐型植物的吸收水分和叶片储水能力最强,而泌盐型植物对盐分胁迫的抗逆能力最大;水分的亏缺导致3种盐生植物叶片的δ13C值、叶片蛋白质、脯氨酸、可溶性糖含量、硝态氮和硝酸还原酶等下降;盐分环境未对泌盐、拒盐类植物产生胁迫性影响,但对于稀盐型植物产生了影响。     

等渗盐分与水分胁迫对三角叶滨藜和玉米光合作用的影响

以溶液培养的三角叶滨藜(Atriplex triangularis)和玉米(Zeamays)为材料,测定了等渗的盐分和水分胁迫对2种植物光合作用的短期影响。结果表明:等渗的水分和盐分胁迫均会造成三角叶滨藜和玉米净光合速率(Pn)的降低,而且随着胁迫程度的增强,水分胁迫引起Pn下降的幅度要明显高于等渗的盐分胁迫;在较低渗透胁迫强度下,2种胁迫导致光合速率下降的主要原因是气孔限制;但在环境溶液渗透势为-1.0MPa时,水分胁迫对光合作用的影响逐渐转化成非气孔限制,而盐胁迫仍然是气孔限制起主要作用;由此可见,等渗透势的水分胁迫对2种植物光合系统的影响要明显大于盐分胁迫。     

塔克拉玛干沙漠南缘人工防护林和自然群落多枝柽柳叶片养分特征与水分利用策略

干旱区人工防护林植物采用滴灌的方式补给水分以促进人工生态屏障的建成和稳定性维持,然而持续滴灌导致表层土壤盐分累积,最终威胁人工防护林的生长和生态功能。本研究通过测定塔克拉玛干沙漠南缘防护林和自然群落多枝柽柳(Tamarix ramosissima)的茎水、各潜在水源(土壤水和地下水)的稳定氢(δD)氧(δ~(18)O)同位素值,以及叶片氮(N)、磷(P)含量和稳定碳同位素(δ~(13)C)值,探究滴灌补水对多枝柽柳叶片养分特征和水分利用策略的影响。结果表明:滴灌群落多枝柽柳对中层土壤水(40～100 cm)的利用率高于自然群落,但其主要水分来源仍然是地下水,说明其根系已经深达地下水层;滴灌群落多枝柽柳叶片N、P含量显著高于自然群落,表明水分的补给影响了植物对养分元素的吸收和转移;滴灌群落多枝柽柳长期水分利用效率显著高于自然群落,可能与灌溉造成的盐分胁迫或其叶片N、P含量较高有关,但盐分胁迫尚未对多枝柽柳造成毒害。防护林建成后可以减少灌溉用水量或停止滴灌,从而节约防护林长期建设的用水量和维护防护林生态屏障的稳定性。     

田野菟丝子寄生对五种红树植物叶绿素荧光参数的影响

红树林由于受到入侵植物薇甘菊的危害发生大面积退化,而田野菟丝子寄生是防控薇甘菊的有效途径。为了探讨田野莬丝子寄生对红树植物的影响,该研究通过同质园控制试验,利用PAM-2100便携式调制叶绿素荧光仪,测定了三种真红树植物(老鼠簕、木榄、秋茄)和两种半红树植物(海芒果、银叶树)幼苗在田野菟丝子寄生及对照情况下的叶片叶绿素荧光参数。结果表明:田野菟丝子寄生对红树植物幼苗光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学效率(F_v/F_m)没有显著影响;对更为敏感的红树植物幼苗PSⅡ潜在活性(F_v/F_o)同样也没有显著影响;试验后期发现田野菟丝子对红树植物幼苗无法成功寄生。由此可见,田野菟丝子用于红树林薇甘菊的防治是安全的。     

宁夏头道湖沙地主要植物群落水分状况的研究

本文研究了宁夏阿拉善头道湖荒漠地区沙地植物群落的水分状况。通过对三个植物群落中十三种植物的蒸腾强度、绿色部分产量与环境因子关系的定位研究,得出下列结论: 1.植物蒸腾强度的大小和日进程的规律与植物的形态、生态特征有密切关系。典型旱生植物蒸腾强度很大,日进程变化剧烈,多构成双峰或多峰曲线;肉质旱生植物蒸腾强度最小,日进程变化平缓,多构成单峰曲线;中生植物蒸腾强度中等,日进程变化不甚急剧,多构成单峰或双峰曲线;广中生植物蒸腾强度最大,日进程与中生植物相类似。蒸腾强度的季节变化还受植物物候期的影响。 2.各植物群落和各种植物的蒸腾耗水量不同,这与植物的蒸腾量和绿色部分产量的多寡有关,但主要决定于绿色部分产量的大小。蒸腾耗水量还受土壤湿度、降雨量的影响。 3.从半固定沙地上植物的水分状况看,蒸腾耗水量所支出的水分与土壤湿度所能供给植物利用的水分是平衡的。     

真红树和半红树植物叶片氯含量及叶性状的比较

 依据红树植物在潮间带的分布,将其分为真红树植物和半红树植物两大类。但对一些过渡地带种类的归属问题一直存在争议。该研究选取国内大部分红树植物,比较其成熟叶片中的Cl含量、肉质化程度、比叶面积（SLA）、单位重量叶氮含量（N_mass）和单位面积叶氮含量（N_area）,并对争议树种重新进行界定。结果表明：1）真红树植物叶片中Cl含量和肉质化程度远高于半红树植物;2）真红树植物具有低SLA和高N_area的特点,除水芫花(Pemphis acidula)外半红树植物具有高SLA和低N_area的特点。3）争议的7种红树植物中,银叶树（Heritiera littoralis）、海漆（Excoecaria agallocha）、卤蕨（Acrostichum aureum ）和尖叶卤蕨（Acrostichum speciosum）归为半红树植物更合适;老鼠（Acanthus ilicifolius）和小花老鼠（Acanthus ebrecteatus）归为真红树植物。木果楝（Xylocarpus granatum）有待进一步研究。     

植物根系吸水模型研究进展

植物根系吸水模型是当前生态水文和陆面过程建模领域最为活跃的研究方向,是研究流域水文、生态、环境以及水资源可持续利用等科学问题中最为关键的部分,研究植物根系吸水的物理和生理机制及其影响因素,是建立植物根系吸水模型的基础.本文通过对植物根系吸水模型研究的回顾,讨论了水分和盐分胁迫在根系吸水中的作用、根系吸水的多维模型、根系吸水在陆面过程中的作用等问题,指出植物根系吸水模型发展所面临的问题并展望了未来的发展方向.     

广东番禺红树林造林研究

结合广东番禺红树林造林的现状,对影响红树林幼苗成活率和生长状况的因素进行初步分析,并据此提出提高造林保存率的措施等。影响红树林造林成活及生长的因素为①水深潮水越深,红树幼苗成活率越低,生长越差;②风浪海面风浪越大,红树幼苗受干扰越大,成活和生长越差;③人为活动干扰会严重影响红树幼苗的成活和生长;④造林地的杂草会影响某些红树植物幼苗的光照条件;⑤海滩垃圾废物会挂断和压倒大量红树幼苗;⑥海滩石油污染会阻止红树胚轴的萌发;⑦幼苗种植时越粗壮,种植得越精细,则种植后生长越好。并提出提高造林成效的措施①加强维护和管理包括护理受损伤的红树幼苗,清除塑料袋等垃圾物,制止在红树幼苗区的捕捞活动,造林前清除杂草和固定某些红树植物幼苗;②补植受破坏的红树幼苗和扩大种植。     

稳定同位素技术在植物水分利用研究中的应用

近20a稳定同位素技术在植物生态学研究中的应用得到了长足发展,使得对植物与水分关系也有了更深一步的了解。介绍稳定同位素性碳、氢、氧同位素在研究植物水分关系中的应用及进展,以期能为国内植物水分利用研究提供参考。由于植物根系从土壤中吸收水分时并不发生同位素分馏,对木质部水分同位素分析有助于对植物利用水分来源,生态系统中植物对水分的竞争和利用策略的研究,更好地了解生态系统结构与功能。稳定碳同位素作为植物水分利用效率的一个间接指标,在不同水分梯度环境中,及植物不同代谢产物与水分关系中有着广泛的应用。同位素在土壤-植被-大气连续体水分中的应用,有助于了解生态系统的水分平衡。随着稳定同位素方法的使用,植物与水分关系的研究将取得更大的进展。     

植物光合产物分配及其影响因子研究进展

植物光合产物分配受环境因子和生物因子的共同影响。为增进对植物对全球变化响应的理解, 从植物个体水平与群落/生态系统水平综述了植物光合产物分配的影响因子与影响机理的最新研究进展。植物个体在光照增强及受水分和养分胁迫时, 会将光合产物更多地分配到根系; CO₂浓度升高对植物光合产物分配的影响受土壤氮素的制约, 植物受氮素胁迫时, CO₂浓度升高会促进光合产物更多地分配到根系; 反之, 对植物光合产物分配没有影响。植物群落/生态系统的光合产物分配对环境因子的响应不敏感; 光合产物向根系的分配比例随其生长阶段逐渐降低。功能平衡假说、源汇关系假说和相关生长关系假说分别从环境因子、个体发育和环境因子与个体发育协同作用方面阐述了植物光合产物分配的影响机理。在此基础上,指出了未来拟重点加强的研究方向: 1)生态系统尺度的光合产物向呼吸部分的分配研究; 2)地下净初级生产力(belowground net primary productivity, BNPP)研究; 3)温室和野外条件下及幼苗和成熟林光合产物分配对环境因子响应的比较研究; 4)生态系统尺度的多因子控制试验; 5)整合环境因子和个体发育对植物光合产物分配格局的影响研究。     

碳稳定同位素技术在植物水分胁迫研究中的应用

植物体的碳稳定同位素组成主要由植物本身的生物学特性决定 ,但环境胁迫对其影响也十分明显。综述了碳稳定同位素技术在研究植物水分利用效率、生物量高低及判断历史气候依据等研究领域的进展 ,阐明了植物体的 δ1 3C值对干旱、盐分及其它环境因素的变化所引起的水分胁迫的响应 ,并对碳稳定同位素对水分胁迫的响应机理进行了归纳和推断