青藏高原矮火绒草(Leontopodium nanum)叶片性状对海拔高度变化的响应

植物叶片对环境变化十分敏感,能反映植物适应环境所形成的生存策略。为揭示高寒植物叶片性状对海拔高度变化的响应,对位于青藏高原东北部的冷龙岭3400—4200 m之间5个不同海拔高度的矮火绒草(Leontopodium nanum)叶片进行取样,采用常规石蜡制片技术和显微观察方法测定叶片外部形态、表皮气孔特征和解剖结构,探讨其叶片性状随海拔的变化,结果表明：（1）随海拔高度升高,叶面积呈减小的趋势,而比叶重和叶干物质含量增加;（2）叶片下表皮气孔密度随海拔升高呈先增加后下降的趋势,且气孔密度、气孔器面积、长度、宽度和潜在气孔导度指数等气孔特征之间存在显著相关性;（3）叶厚、栅栏组织和海绵组织厚度随海拔升高呈显著增厚的趋势;（4）叶片解剖结构可塑性和相关性分析显示,上、下角质层厚度的可塑性指数最大,而部分解剖结构指标间存在极显著的相关性。研究表明,矮火绒草为适应沿海拔上升温度降低的环境,主要采取叶片变小、变厚的对策,使植物趋于保温、保水和抗机械损伤的方向发展,并将资源最大化地投入到自身生长发育中。     

近70年黄土高原3种植物叶片气孔特征参数比较

以黄土高原地区3种典型植物辽东栎(Quercus liaotungensis Koidz.)、虎榛子(Ostryopsis davidiana Decne.)和酸枣[Ziziphusjujuba Mill.var.spinosa(Bunge)Hu ex H.F.Chow]标本为材料,利用数码图像显微处理系统,研究了从20世纪30年代至2002年近70 a中植物叶片气孔长度、宽度、面积与密度的变化状况及其相关性.结果表明,气候变化对3种植物气孔性状并无一致的影响.辽东栎叶片气孔长度、宽度、面积和密度变化总体上均呈上升趋势,升高率分别为11.62%、3.17%、18.01%和1.32%.酸枣叶片气孔长度、宽度和面积呈上升趋势,升高率分别为21.90%、13.60%和35.61%;而气孔密度下降,降低率为-27.86%.虎榛子叶片气孔长度、面积和密度均呈下降趋势,降低率分别为-7.91%、-1.43%和-9.73%;而气孔宽度升高率为2.56%.酸枣叶片气孔4个特征参数的变化率均明显大于辽东栎和虎榛子,虎榛子叶片气孔性状的3个参数(除密度外)变化率最小.3种植物叶片气孔长度的变幅均大于气孔宽度,证实气孔宽度是相对比较稳定的性状.     

七种热带雨林树苗叶片气孔特征及其可塑性对不同光照强度的响应

对生长在荫棚3种不同光照条件下和全自然光下的热带雨林4个冠层种(望天树、绒毛番龙眼、团花、红厚壳)和3个中层种(玉蕊、藤黄、滇南风吹楠)树苗叶片气孔特征以及它们的可塑性进行了研究、结果表明,这些植物的气孔全部着生在远轴面．7种植物中,玉蕊和绒毛番龙眼的气孔密度较大,滇南红厚壳和团花的保卫细胞最长．随光强的增大,气孔密度和气孔指数增大,单位叶气孔数在低光强下较大．除团花外,其它植物叶片气孔导度在50％光强处最大,而光强对保卫细胞的长度影响不显著．相关分析表明,气孔密度与植物单位叶的面积呈负相关。而与气孔导度的相关性不显著、尽管两种不同生活型植物气孔指数和单位叶气孔数在不同光强下的可塑性差异较小,但冠层树种气孔密度和气孔导度的可塑性显著高于中层树种．     

西藏东达山3种嵩草属植物气孔特征沿海拔的变化

嵩草属(Kobresia)植物是藏东南高山草甸的优势种和建群种,对该区畜牧业发展和维持生态系统平衡起着重要作用。选择西藏左贡县东达山为研究地点,从林线开始,海拔每升高约100m设置1个样带直至高山草甸分布边缘,共8个样带,调查各样带中物种的组成及盖度,并依据相对盖度和相对频度计算3种嵩草植物矮生嵩草(K.humilis)、线叶嵩草(K.capillifolia)和大花嵩草(K.macrantha)在群落中的重要值,同时取样观察它们叶片远、近轴面表皮细胞形态,测量气孔长度及保卫细胞宽度,计算气孔密度,探讨嵩草属植物对海拔梯度的适应性。结果表明:(1)3种嵩草属植物叶表皮细胞均呈波浪状,气孔器仅分布于远轴面,近轴面无气孔器分布。(2)3种嵩草属植物气孔密度沿海拔梯度的变化均呈单峰曲线分布格局,且在海拔4 537m样带处达到最大值,并表现为矮生嵩草(777.6个/mm2)线叶嵩草(476.4个/mm2)大花嵩草(414.3个/mm2)。(3)随海拔的增加,矮生嵩草和线叶嵩草气孔长度显著增大(P0.05),而保卫细胞宽度显著减小;但大花嵩草气孔长度随海拔的升高而显著减小,保卫细胞宽度基本保持不变。(4)矮生嵩草和线叶嵩草气孔密度、长度和保卫细胞宽度与海拔梯度均显著相关,气孔特征对海拔梯度变化的敏感程度高,与其在群落中重要值高的分布特征一致;而大花嵩草仅气孔密度和长度与海拔梯度显著相关,气孔特征对海拔梯度变化的敏感性低,与其在群落中重要值低的分布特征一致;嵩草属植物气孔密度、长度和保护细胞宽度与海拔梯度之间的相关性,反映出它们在海拔梯度上对生境的适应程度。可见,3种嵩草属植物气孔特征对海拔梯度上生境变化的适应性不同,从而影响它们在群落中的分布范围和物种优势度,其中矮生嵩草和线叶嵩草对环境变化敏感,而大花嵩草对环境变化相对不敏感;保卫细胞宽度与气孔长度同样对植物适应环境变化起重要作用。     

秦岭3种优势栎树叶脉性状与生态因子的关系

本研究以秦岭地区东部的牛背梁自然保护区(亚热带湿润气候)和西部的桃花沟自然保护区(暖温带半湿润气候)2个生境中的3个优势种辽东栎、锐齿槲栎和栓皮栎为对象,研究一级叶脉宽度、二级叶脉宽度、细脉平均宽度、一级叶脉密度、细脉密度、网眼直径、网眼密度、细脉三维表面积和细脉体积9个叶脉性状的种间、种内差异,以及生物和非生物因子对叶脉性状的影响机制与调控路径。结果表明：树种对除细脉三维表面积外的8个叶脉性状均影响显著;生境对一级叶脉宽度、二级叶脉宽度、网眼直径、细脉密度和网眼密度影响显著;海拔对一级叶脉密度、细脉平均宽度、网眼直径、细脉密度和网眼密度影响显著。树种、生境和海拔的交互作用对一级叶脉密度、细脉三维表面积和细脉体积影响显著。辽东栎的一级叶脉宽度、细脉平均宽度、网眼密度、细脉三维表面积、细脉体积和一级叶脉密度在不同生境间存在显著差异,而锐齿槲栎和栓皮栎的二级叶脉宽度、网眼密度在不同生境间存在显著差异。叶脉性状受生物因子和非生物因子影响且其相对影响率不同：在生物因子中,叶柄长和叶片长宽比对叶脉性状的相对影响率最高;在非生物因子中,叶脉性状主要受气候和土壤因子的影响,且气候因子的影响高于土壤因...     

锐齿栎水力结构和生长对降雨减少的响应

为探究气候变化背景下降雨减少对森林的影响,2013年在宝天曼锐齿栎天然次生林原位建立了3块降水减少(截雨)样地,研究降雨减少对锐齿栎水碳关系和生长的影响。结果表明:降雨减少后锐齿栎枝条水势显著低于对照,最低水势为(-1.36±0.11)MPa,但锐齿栎木质部栓塞88%的水势值为-3.19MPa,叶片气孔关闭时的水势值为-2.5MPa,故降雨减少在这一地区没有对锐齿栎水力结构造成严重的干扰。降雨减少后,锐齿栎的叶片、韧皮部和木质部的总非结构性碳浓度与对照没有显著差异。木质部导管密度和叶片气孔密度变大,而导管直径和气孔长度变小。在天气较为干旱时,降雨减少处理的锐齿栎气孔导度日变化呈"双峰"曲线,而在湿润天气时呈"单峰"曲线且中午峰值显著大于对照。降雨减少处理的锐齿栎木材密度、Huber值、比叶面积和胸径生长与对照没有显著差异。降雨减少后锐齿栎树木没有遭受水力失衡或碳饥饿的危害,生长也没有受到显著影响,但是水力输导系统发生了适应性调节。     

兰州市主要绿化植物气孔性状特征

气孔是植物叶片与外界环境进行水汽交换的门户, 利用气孔特征反映植物对环境变化的响应与适应有助于了解干旱区绿化植物的适应策略。于2019年7月通过气孔印迹法对兰州市40种主要绿化植物气孔性状进行观察与测定。采用标准化主轴估计和系统独立比较分析建立气孔性状间的相关关系; 通过计算Blomgerg’sK值以检验系统发育信号; 利用聚类分析和主成分分析对气孔性状特征进行功能群划分。结果表明: (1)在所研究的植物中, 气孔性状特征在个体间差异显著, 植物生长型(乔木、小乔木、灌木和草本)会显著影响气孔长度、宽度、开度和密度, 叶习性(落叶和常绿)仅对气孔开度有显著影响; (2)气孔长度与宽度、气孔开度与面积间均为显著的异速生长关系, 气孔密度与面积和开度间为负异速生长关系; (3)系统发育会对气孔性状的相关关系产生显著影响, 虽然气孔性状的系统发育保守性不强(K < 1), 但气孔开度和气孔开张比具有显著的系统发育信号; 4)依据气孔性状特征可以将绿化植物划分为: 低密度-大面积、高密度-小面积和中等密度-适中面积共3种功能群。结合系统发育和异速生长理论能更好地解释气孔性状变异及适应策略。     

增温与放牧对矮嵩草草甸4种植物气孔密度和气孔长度的影响

设计增温和放牧耦合试验研究增温和放牧对高寒植物气孔密度和气孔长度的影响,选择矮嵩草（Kobresia humilis）、高山唐松草（Thalictrum aplinum）、垂穗披碱草（Elymus nutans Griseb.）和麻花艽（Gentiana straminea）作为试验材料。结果表明增温与放牧分别影响这4个物种气孔形态参数的不同方面：温度使4个物种气孔长度一致性地变小（P<005）,放牧使气孔密度和潜在气孔导度指数（PCI）一致性地上升（P<0.05）。气孔密度对增温的响应趋势和气孔长度对放牧的响应趋势在不同物种间存在差异。气孔长度减小可能是对增温引起的水分胁迫的响应,气孔密度和潜在气孔导度指数上升反映出四种植物在本研究相应的放牧强度下存在补偿性生长的可能。     

黄龙山林区不同演替时期典型树种光诱导的气孔动力学研究

光诱导的气孔动力学响应快慢是影响植物叶水分利用效率的重要因素,为探索黄土高原不同演替阶段树种水分利用效率差异的生理机制,该研究以黄龙山林区典型树种(演替早期种山杨和白桦、演替后期种辽东栎)的幼龄实生苗为材料,采用盆栽试验,研究了叶片光诱导的气孔导度动力学参数差异及其与气孔特征、叶长期水分利用效率的关系。结果表明：(1)山杨和白桦气孔开放过程中气孔导度(g_s)增加的时间常数(K_i)小于辽东栎,但气孔关闭过程中气孔导度降低的时间常数(K_d)则大于辽东栎,表明山杨和白桦气孔开放更快,而辽东栎的气孔关闭更快。同时,气孔开放过程中山杨和白桦的g_s响应幅度均大于辽东栎,气孔关闭过程中山杨的g_s响应幅度亦大于辽东栎。(2)3种树种中,辽东栎的气孔密度最大,气孔最小,气孔指数最大,辽东栎气孔特征无法解释其慢速的气孔开放过程。 (3)山杨和白桦具有高的光合速率、最大羧化效率和最大电子传递速率,3种树种碳同位素比率(δ¹³C)表征的长期水分利用效率表现为山杨>白桦>辽东栎。研究认为,演替早期种山杨和白桦的高水分利用效率与其快速的气孔开放有关,而演替后期种辽东栎快速的气孔关闭并未增加其水分利用效率,且长期水分利用效率低于山杨和白桦,可能与辽东栎慢速的气孔开放限制了其光合速率有关。     

气孔特征与叶片功能性状之间关联性沿海拔梯度的变化规律——以长白山为例

气孔是陆生植物与外界环境进行水分和气体交换的主要通道,控制着植物的光合作用和蒸腾过程。植物往往通过多种性状的组合来适应变化的环境,叶片功能性状之间的紧密关系已经在不同尺度得到证实。然而,植物气孔特征与叶片其它功能性状是否存在关联性以及这种关联性是否会受到环境变化梯度的影响仍鲜少报道。沿长白山北坡6个海拔梯度,测定了150种植物的气孔特征和叶片功能性状。结果发现,气孔密度(SD)与比叶面积(SLA)负相关,与单位面积的叶氮含量(N_(area))正相关;除了SLA和N_(area)外,气孔长度(SL)与SLA、叶片厚度(LT)和单位质量的叶氮含量(N_(mass))均存在显著的相关性(P0.05)。然而,气孔特征与叶片功能性状的相关性只在部分海拔梯度存在。此外,发现SD与SL之间存在稳定一致的负相关关系。这些结果表明,植物气孔特征与叶片形态和化学特征对环境变化的适应存在一定的协同变异性,但这种关系不具有普适性,主要与气孔特征和叶片功能性状的选择压力存在差异以及物种分布范围相关。未来仍需要在更多物种和不同区域内来验证气孔特征与植物功能性状之间的关联关系。     

秦岭南坡锐齿栎次生林空间结构特征分析

该研究采用坐标定位方法对秦岭南坡不同坡向锐齿栎次生林样地内胸径DBH≥5cm的乔木进行调查,记录树种名称、坐标、胸径、高度、冠幅、生长状况等因子,运用角尺度、大小比数和混交度3个指数分析不同坡向锐齿栎次生林的空间结构,探寻不同坡向锐齿栎林空间结构的形成和差异。结果显示:(1)调查样地内物种多样性丰富,锐齿栎重要值最大,长势良好,占据主要生态空间。(2)两种坡向中,角尺度取值为0.5的个体数均过半,表明随机分布是锐齿栎次生林的主要分布方式。(3)优势木、亚优势木、中庸木、劣态木和绝对劣态木所占比重均为20%左右,表明林木大小差异不明显,在空间结构单元中,林木较稳定,阳坡优势木个体数高于阴坡。(4)两种坡向中,混交度取值大于0.5林木个体分别为84%和73%,表明多数林木个体处于中度、强度和极强度混交状态。研究表明,秦岭南坡锐齿栎次生林聚集度不高、混交良好、分化程度较高,锐齿栎种群优势度明显,林分整体暂时处于相对稳定状态。     

7年穿透雨减少对锐齿槲栎光合固碳及生物量碳储量的影响

气候变化背景下不断加剧的干旱事件对树木的生长及碳积累产生显著影响。然而,树木光合固碳能力及生物量碳储量对相对长期干旱的连续响应机制的研究仍然有限。选择70年生的天然锐齿槲栎(Quercus aliena var.acuteserrata)林,探究长期模拟穿透雨减少对锐齿槲栎光合固碳潜力和生物量碳储量的影响。研究结果表明,连续7年的穿透雨减少处理显著降低了锐齿槲栎的光合固碳能力,其叶片净光合速率(A)、最大羧化速率(V_cmax)、最大电子传递速率(J_max)、最大光化学效率(F_v/F_m)均明显降低,且穿透雨减少处理增强了A与气孔导度(g_s)、J_max、F_v/F_m之间的相关性。在适应长期干旱过程中,锐齿槲栎通过增加比叶面积(SLA)、叶片栅栏组织与海绵组织的比值、气孔密度等叶片形态及结构特性变化,降低冠层叶面积(LAI)指数和蒸腾水分散失及提高水分利用效率(WUE)缓解和适应干旱胁迫的不利影响。但是,长期穿透雨减少仍...     

Stomatal Conductance, Photosynthetic Rate, and Pigment Content in Ruellia Tuberosa Leaves as Affected by Coal-Smoke Pollution

Study of the effects of air pollution caused by thermal power plant emissions on some foliar traits of Ruellia tuberosa L. has shown that length and width of stomata, length of stomatal pore, stomatal density, photosynthetic rate, stomatal conductance and chlerophyll content were reduced in the polluted plants in pre-flowering, flowering as well as post-flowering phases of plant growth. Intercellular carbon dioxide concentration in the palisade tissue was increased at each stage of plant development. Stomatal index remained almost unchanged at the polluted site, except on the adaxial surface during the preflowering stage where it was higher as compared to the non-polluted plants.     

啮齿动物对秦岭松栎混交林建群种种子扩散格局的影响

森林群落中的啮齿动物对林木种子存在着一定的取食偏好性,这种偏好性会使啮齿动物形成不同的捕食和贮藏策略,从而导致林木种子形成不同的扩散格局。以秦岭中段松栎混交林建群种锐齿槲栎、油松、华山松为研究对象,采用塑料标签标记种子方法,研究啮齿动物对种子传播和扩散格局的影响。结果表明:(1)种子特征是影响啮齿动物对其进行扩散的重要因子,油松种子以其质量小、种皮薄等特点吸引啮齿动物大量捕食,其原地取食率达到83.33%,显著高于华山松和锐齿槲栎种子。(2)锐齿槲栎和华山松种子大部分被搬运一定距离后再被取食和埋藏,其中,扩散距离在1 m以内、1—3 m和5—8 m的锐齿槲栎种子分别占59.12%、18.23%和13.26%,最远扩散距离达12 m处;华山松种子扩散距离主要介于在1—3 m(37.85%)和3—5 m(23.73%),在距离5—8 m(13.56%)、8—10 m(11.86%)和大于10 m(11.30%)区间也有一定的分布,最大扩散距离为12 m。(3)啮齿动物倾向于将锐齿槲栎种子搬运至松林内取食,而将华山松种子搬运至栎林内埋藏,说明不同林分类型及其环境因素对林木种子扩散后的分布格局具有重要影响。(4)3种类型种子被啮齿动物捕食的比例以油松最大(96.90%),锐齿槲栎次之(73.57%),华山松最小(50%);次年调查时,未被捕食的种子大部分已经被取食,仅有极少数锐齿槲栎种子萌发成幼苗(1.67%)。啮齿动物的捕食和贮藏行为对林木种子扩散及其成功更新都至关重要。     

Comparative water relations of four Mediterranean oak species

The water relations and responses of two evergreen (Quercus ilex L. and Q. suber L.) and two deciduous (S. afares Pomel. and Q. faginea Will.) Quercus species were studied under experimental conditions. Two-year old seedlings grown in 30 l. pots were subjected to a drying period during which stomatal conductance, pre-dawn potential and minimum foliar potential were measured.The results shows that, for all species, the daily course of stomatal conductance agrees with the patterns proposed by Hinckley et al. (1978 & 1983). Concurrent with the species responses to short-term variation in water availability, it was found that pre-dawn leaf water potential controlled the maximum daily leaf conductance. There was a strong correlation between pre-dawn leaf potential and maximum daily conductance as described by the reciprocal function g_{srmax for}=(-0.47+2.61._p)^-1 the evergreen oaks and g_{srmax for}=(-1.94+7.39._p)^-1 for the deciduous species. These differences between the two groups may partialy explain their geograhic distributions, and suggest general questions concerning the mechanisms which optimize water-use efficiency in Mediterranean oak species.     

Variation in leaf traits at different altitudes reflects the adaptive strategy of plants to environmental changes

Leaf anatomical traits play key roles in plant functions and display evolutionary adaptive changes to suit the surrounding environment. To reveal the adaptive mode and mechanisms of plants in response to global warming, we analyzed leaf morphology and anatomical structures in three different species, Epilobium amurense Hausskn., Pedicularis densispica Franch., and Potentilla fulgens Wall. ex Hook., growing along an elevational gradient (3,000–4,600 m) in the Yulong Mountains. The results showed leaf length and width decreased, whereas leaf thickness increased with increasing altitude in all three species. Thickness of leaf upper epidermis, lower epidermis, palisade and spongy mesophyll, and main vein increased with rising altitude. Stomatal density in each species increased with rising elevation. These results illustrate that plants can adapt to the environmental changes that accompany high altitudes by decreasing leaf area and increasing leaf thickness, mesophyll tissue thickness, and stomatal density. Such morphological and anatomical plasticity would lead to lower transpiration rates, enhanced internal temperature and water status, and improved photosynthetic capability.     

Differences in stomatal and photosynthetic characteristics of five diploidy wheat species

Five diploidy wheat species were chosen as research materials to determine the differences in stomatal and photosynthetic characteristics. The results of the study showed that species with S genomes (Ae. Sect. Sitopsis) had the largest values in stomatal length, girth and area, and the lowest values in stomatal width, density and index. On the contrary, the species with D genomes (Ae. Tauschii) had the highest values in stomatal width, density and index, and the lowest values in stomatal length, girth and area. The net photosynthetic rate (Pn) and stomatal conductance (Gs) were higher in species with D genomes (Ae. Tauschii) and lower in species with S genomes (Ae. Sect. Sitopsis), respectively. The net photosynthetic rate showed significant correlation with stomatal conductivity, and the changes in intercellular CO₂ content showed the opposite trend to the changes in stomatal limitation, indicating that the stomatal conductivity is the main factor limiting the photosynthetic rate. T. urartu with higher net photosynthetic ability showed higher values in stomatal conductivity and stomatal limitation, and lower values in intercellular CO₂ content. However, T. boeoticum showed the opposite trend. T. urartu had higher values of chlorophyll content in flag leaf area, while T. boeoticum had lower values, indicating that there might be higher chlorophyll content.     

二倍体小麦种间气孔与光合特征差异

选取5个二倍体小麦种为实验材料,利用数码图像显微镜处理系统、气体交换参数测定系统和叶绿素荧光动力学参数测定系统,研究了二倍体小麦种间气孔特征与光合特性的差异.结果表明,二倍体小麦种间气孔和光合特征存在较大的差异:其中S基因型(Ae.Sect.Sitopsis)的气孔长度、周长和面积最大,而其宽度、密度和气孔指数却是最小的;D基因型(Ae.Tauschii)的气孔宽度、密度和气孔指数最大,而其长度、周长和面积却是最小的;D基因型(Ae.Tauschii)的净光合速率最大,而S基因型(Ae.Sect.Sitopsis)的净光合速率最小.气孔周长与气孔面积呈显著正相关关系,而气孔密度与气孔面积呈显著负相关关系.二倍体小麦的净光合速率与气孔导度呈显著正相关关系,同时气孔限制值的变化趋势与细胞间隙CO2浓度的变化趋势相反,说明二倍体小麦的光合能力主要受气孔限制.在几个种中,乌拉尔图小麦(T.urartu)具有较高的净光合速率和气孔导度,同时细胞间隙CO2浓度最低,气孔限制值最大,在光合能力和耐光抑制方面有较明显的优势;而野生一粒小麦(T.boeoticum)则在光合能力和耐光抑制方面不存在优势.同时,乌拉尔图小麦(T.urartu)的叶绿素含量最高,而野生一粒小麦(T.boeoticum)最低,叶绿素含量可能也是造成二倍体种间光合能力差异的原因之一.