祁连山青海云杉叶片氮、磷含量随海拔变化特征

于2005年9月在祁连山北坡沿海拔梯度测定了青海云杉(Picea crassifolia)叶片氮、磷含量.结果表明,青海云杉叶氮、磷平均含量分别为9.75和0.97 mg·g-1.在种间水平上,青海云杉叶片氮、磷含量明显低于全球松科其它针叶树种;在种内水平上,随着海拔的增加,青海云杉叶片氮含量表现出降低的趋势,叶片磷含量变化趋势不明显.叶片氮含量与年均气温呈显著正相关关系(r=0.616**),与土壤水分呈显著负相关关系(r=-0.640**),与土壤有机质、全氮均呈显著负相关关系(r=-0.591**,r=-0.564**);叶片磷含量与年均温、土壤水分之间的关系不显著;叶片氮、磷之间的比率为10.2.表明温度和水分对青海云杉叶片氮、磷含量的影响主要是通过影响土壤生物化学过程(如养分有效性、根系对养分的吸收等)来实现的,青海云杉生长更多的受到氮素限制.     

祁连山青海云杉物候对水热驱动的响应

祁连山是西北地区重要的生态屏障,青海云杉是祁连山中段森林生态系统的主要乔木建群种,对维系祁连山生态安全有着重要战略意义。物候是森林响应环境变化的指示器,准确分析流域尺度上森林对气候变化的物候响应是研究全球变化对生态系统影响的关键,也是当前环境变化条件下评价森林生态系统养分、水分、能量以及碳循环等的关键。对林木物候与气候的关系进行深入研究、精确分析,可以为准确描述森林的结构、功能和生态水文过程提供科学依据,也可为水源涵养林可持续经营提供理论指导。对青海云杉展叶和球果成熟物进行了连续两年（2015-2016年）观测,分析了青海云杉展叶和球果成熟物候变化动态,研究了它们与空气温度、降雨、土壤温度以及土壤含水量的关系,得到以下结论：研究区海拔2700m处2016年平均气温比2015年升高了0.37℃,2016年青海云杉展叶期开始日期比2015年提前了3d,2016年青海云杉球果成熟期开始日期比2015年提前了2d。积温增加是物候持续期增加的原因,积温达到一定值时,青海云杉的物候变化就会发生。青海云杉展叶期持续日数与上个月的降雨呈极显著正相关（P < 0.01）,球果成熟期持续日数与上个月的降雨呈极显著负相关（P < 0.01）,展叶期和球果成熟期持续日数都受上一月降雨的影响显著,降雨对青海云杉展叶期和球果成熟期物候的影响具有一定程度的滞后性。青海云杉展叶期持续日数与展叶期开始月的土壤温度极显著正相关（P < 0.01）,即土壤温度升高展叶物候持续期延长。球果成熟期持续日数与展叶期开始月的土壤温度极显著负相关（P < 0.01）,即土壤温度升高球果成熟期物候持续期缩短。青海云杉展叶期和球果成熟期物候都受上一月土壤含水量的影响显著,土壤含水量也对青海云杉展叶期物候和球果成熟期物候的影响具有一定程度的滞后性。     

祁连山青海云杉低液流特征及其影响因素

植被蒸腾作为林区生态水文的重要组成部分,是分析林区水分循环及其植被健康生长的基础,对林区保护和科学管理至关重要。本研究于2017—2018年运用热扩散探针对祁连山青海云杉树干液流进行连续监测,探究祁连山青海云杉蒸腾耗水特征,并分析影响云杉生长和蒸腾过程的主控因素。结果表明: 青海云杉树干液流的瞬时变化在晴天呈单峰曲线,在阴天呈多峰或双峰型曲线,在雨天基本无明显规律。青海云杉液流密度与太阳辐射变化趋势一致,晴天液流启动较早,结束较晚,液流历时12～14 h。因该地区海拔较高(2700 m),空气温度较低,饱和水汽压差(VPD)较低,导致液流密度整体偏低,平均为(0.86±0.49) kg·d^-1。在小时尺度上,液流瞬时速率受太阳辐射和VPD的显著影响,而在日尺度下,0～40 cm土层土壤温度和土壤水分含量与液流密度显著相关。云杉液流密度随着太阳辐射、空气温度和VPD的降低而降低,在祁连山高海拔林区,较低的土壤和空气温度以及较低的VPD和太阳辐射是导致该地区青海云杉液流偏低的主要原因。     

海拔梯度上青海云杉径向生长与气候关系稳定性研究

以祁连山北坡海拔2 700m(分布下限)、3 000m(中部)和3 300m(分布上限)的青海云杉为研究对象,采用长短两种不同步长的样条函数去趋势对1952～1980年和1981～2009年两个时段青海云杉径向生长与气候的关系进行对比分析,以揭示青海云杉年轮中包含的不同频率生长趋势与气候之间的关系及其在海拔梯度上的差异,探讨海拔梯度上气候变化对树木径向生长的影响。结果显示:(1)随着海拔升高,限制青海云杉径向生长的气候因子从降水转变为温度,不同时期的限制因子也发生变化。(2)在海拔2 700m处,上一年12月份平均温度与青海云杉生长的关系发生了分异,小步长的样条函数得到的年表中保留了较多降水信号;海拔3 000m处青海云杉径向生长与上年9月份降水量、平均温度表现出显著正相关关系;海拔3 300m处青海云杉生长与当年夏季降水量呈显著正相关关系,而在后一时段相关关系不显著,与当年春季、夏季的平均温度相关关系不稳定,大步长的样条函数得到的年表中表现出温度与生长关系的分异,且不同海拔青海云杉径向生长的降水量制约趋势变得明显。研究表明,祁连山北坡青海云杉与气候的关系在海拔梯度上存在差异,其对气候变化的响应也存在差异,水分的限制作用随着温度的逐年升高逐渐突出;采用不同步长的样条函数去趋势可以在年表中保留不同的气候信息,从而对分异现象分析结果产生影响,选择合理步长的样条函数进行去趋势才能得到合理准确的分析结果。     

海拔梯度对长白山北坡岳桦水分利用效率的影响

以分布于长白山北坡海拔1800～2050 m的岳桦林为对象,以叶片碳稳定同位素(δ13C)值作为岳桦长期水分利用效率指示值,探讨海拔梯度对岳桦林水分利用效率的影响.结果表明:随海拔升高,岳桦林土壤体积含水量、比叶质量极显著增加,而叶片含水量和土壤温度显著降低;岳桦叶片δ13C值与海拔呈极显著正相关,增幅为1.013‰·(100 m)-1,与土壤体积含水量、比叶质量呈显著正相关,与生长季土壤平均温度、叶片含水量呈显著负相关.温度不是长白山林线的唯一限制性因子,海拔梯度上水热条件的差异及其交互作用可能造成岳桦生长期间的生理干旱.     

不同海拔天山云杉叶功能性状及其与土壤因子的关系

植物功能性状反映了植物对生长环境的响应和适应,将环境、植物个体和生态系统结构、过程与功能联系在一起。为阐明天山北坡1420-2300m天山云杉(Picea schrenkiana var.tianschanica)的叶片功能性状对环境的适应性变化,研究了天山云杉10种叶片功能性状的变化规律以及与土壤因子的关系。结果表明叶长宽比(LL/LW)、叶面积(LA)、气孔密度(SD)、单位干重的叶磷(LPC)和叶钾(LKC)含量沿海拔梯度呈上升趋势。单位干重的叶氮(LNC)含量、叶绿素含量(Chla+b)、叶片饱和含水量(LWC)、叶片干物质含量(LDMC)和比叶重(LMA)随海拔的升高呈现非线性变化,前3项在海拔约2100m处达到最大值,分别为(15.42±0.38)mg/g、(2.44±0.37)mg/g和(55.01±0.48)%,后两项在海拔约2100m处达到最小值,分别为(451.80±6.28)mg/g、(252.33±3.60)g/m2。逐步回归分析结果显示,海拔梯度上影响LPC的主要土壤因子是土壤pH值和SWC,影响LNC、LKC、Chla+b、LDMC、LMA和LWC的主要土壤因子是TN,影响LA、SD和LL/LW的主要土壤因子是SWC,可见SWC和TN是天山云杉叶片功能特征沿海拔梯度变化的主要驱动因子。在优越的环境中植物叶片虽然具有较高的光合能力和较高的相对生长速率,但是对资源的利用能力往往较低,在2100m附近LNC、Chla+b、LA最大,LMA、LDMC最小,因此判断此海拔附近为天山云杉最适宜的生长范围。     

祁连山排露沟流域青海云杉天然更新与土壤水热的关系

青海云杉是祁连山区森林生态系统的建群种,其天然更新对维持祁连山森林生态系统功能具有重要意义。以祁连山排露沟流域青海云杉林天然更新为研究对象,于2021年6-9月测定海拔2700-3300m的0-40cm土层土壤温度和水分数据,并于7月中旬对样地天然更新进行每木检尺,将天然更新划分为幼苗(第一龄级)阶段和幼树(第二龄级)阶段,通过方差分析探究不同海拔更新苗胸径、株高的差异,再进一步建立回归模型拟合更新苗胸径、株高与各层土壤水热的关系,探讨更新苗胸径、株高对土壤水热的响应。结果表明:(1)更新苗胸径、株高随海拔升高而降低,海拔2700m幼苗胸径与3300m幼苗胸径存在显著性差异(P<0.05),海拔2700m、2800m幼苗、幼树株高与3300m幼苗、幼树株高存在显著性差异(P<0.05),幼树胸径在各海拔均不存在显著性差异,表明更新苗胸径对海拔的敏感性要低于更新苗株高。(2)更新苗胸径、株高与土壤温度呈正相关,与土壤水分呈负相关,幼苗胸径与20cm土壤温度和土壤水分的相关系数最大,幼树胸径与40cm土壤温度和土壤水分相关系数最大,幼树株高与40cm土壤温度及20cm土壤水分相关系数最大。(3)回归模型显示幼苗胸径和株高对土壤水热的利用模式相同,而幼树胸径和株高对土壤水热的利用模式存在差异。(4)青海云杉天然更新随着龄级的增加,影响生长的主要因素由土壤温度逐渐变为土壤水分,更新苗胸径对土壤水热的响应也随着龄级的增加在逐渐减弱。     

祁连山优势树木碳水化合物资源分配的海拔和树种效应

海拔梯度造成的温度、水分和土壤肥力等环境异质性会影响树木的生长, 但是不同树木的生理差异也决定了树木资源分配权衡还存在很多不确定性。为探明祁连山地区青海云杉(Picea crassifolia)和祁连圆柏(Juniperus przewalskii)非结构碳水化合物(NSC)含量的海拔和树种效应差异, 该研究以祁连山两个优势针叶树种青海云杉和祁连圆柏为研究对象, 分别设置了高海拔(3 300 m)和低海拔(2 850 m)两个采样高度, 采用t检验和多因素方差分析比较了不同海拔两个树种NSC及其组分(可溶性糖、淀粉)含量的差异, 分析叶、树干、粗根和细根间的NSC及其组分含量的资源分配权衡特征, 明晰不同海拔青海云杉和祁连圆柏生长限制因素和生理生态适应机理。结果表明: (1)低海拔青海云杉整株和各器官NSC及其组分含量均显著高于高海拔青海云杉; 而低海拔祁连圆柏整株和各器官NSC及其组分含量均显著低于高海拔祁连圆柏; (2)不同海拔两个优势针叶树种可溶性糖主要投资在叶, 而淀粉主要投资在粗根和树干; (3)高海拔青海云杉的可溶性糖与淀粉的比值显著高于低海拔青海云杉, 说明高海拔青海云杉将更多的碳用于生长, 而低海拔青海云杉将更多的碳用于储存; (4)海拔、树种、器官以及它们的交互作用显著地影响NSC及其组分含量及可溶性糖:淀粉, 其中树种分别解释了NSC、淀粉总变异的38%和37%; 器官分别解释了可溶性糖、可溶性糖:淀粉总变异的68%和42%。该研究结果阐明了不同海拔青海云杉和祁连圆柏的生长限制因素及其资源分配权衡, 为理解不同海拔和不同树种的生态适应机理以及祁连山森林生态系统的保护提供了科学参考。     

共生期土壤水分对麦棉套种冬小麦比叶重、WUE和产量的影响

在麦棉套种的条件下,研究了共生期土壤水分对冬小麦旗叶比叶重(LSW)、水分利用效率(WUE)和产量的影响,并对旗叶干物质衰减速率(DM DR)、叶绿素含量和旗叶的籽粒贡献率做了测定.试验结果表明,共生期土壤水分条件明显影响了比叶重的下降速度,土壤水分高时比叶重的下降速度较小.不同土壤水分条件的旗叶水分利用效率(LWUE)在共生期均经历了先上升后下降,接近成熟期又上升3个阶段.在共生后期,土壤含水量高的冬小麦具有较高的比叶重和叶绿素含量,但其产量和产量水平水分利用效率(YWUE)则显著下降(P<0.01).     

海拔梯度对祁连山青海云杉林乔木层和土壤层碳密度的影响

以祁连山西水林区青海云杉典型林分为研究对象,按照青海云杉分布界限海拔2500—3300 m,采用梯度格局法,研究祁连山青海云杉林乔木层和土壤层碳密度沿海拔梯度的空间分布特征,以期为准确估算祁连山青海云杉林碳储量变化影响因素提供科学依据。结果表明:(1)青海云杉林生物量平均值为115.83 t/hm~2,碳密度平均值为60.23 t/hm~2。生物量整体随海拔梯度增加表现为先增加后波动降低的趋势,在海拔2800 m处达到最高值(197.10 t/hm~2),海拔3300 m处达到最低值(7.66t/hm~2),且不同海拔梯度间差异显著。林分各器官生物量分配格局在各海拔处均表现为干根枝叶。(2)土壤有机碳含量平均值为54.80 g/kg,变化范围为31.49—76.96 g/kg。随着土壤层次的增加,除海拔3200 m和3300 m的土壤有机碳含量未表现出规律变化外,其他海拔梯度则均呈现出逐渐降低趋势。土壤有机碳密度在海拔2900 m最高,为245.40 t/hm~2,在海拔2700 m处最低,为130.24 t/hm~2;海拔2500—2700 m表现为平缓降低趋势,在2800 m处急剧上升,且海拔2800—3200 m呈现无显著性轻度波动变化,在海拔3300 m又急剧降低。(3)青海云杉林生态系统平均总碳密度为255.15 t/hm~2,乔木层和土壤层占总碳密度的比例分别为23.61%和76.39%,且不同海拔梯度间存在极显著差异。土壤有机碳密度与海拔、年均降水量、土壤有机碳含量、土壤全氮呈显著正相关,与年夏季平均气温呈显著负相关;乔木层碳密度与年夏季气温、林分密度、胸高断面积呈显著正相关,与海拔和土壤全氮呈显著负相关。(4)祁连山青海云杉林乔木层和土壤层碳密度均随海拔梯度变化受水热条件组合的改变而呈现规律变化,以中部海拔区段2800—3200 m碳密度较高。     

Leaf Area and Absolute Leaf Water Content

Leaf area was found to be an almost linear function of absoluteleaf water content (that is fresh weight—dry weight) forseveral dicotyledonous genotypes. A closely similar relationshipheld for a given genotype in the same rooting medium despiteincreasing plant size and different treatments which resultedin leaves which were sometimes morphologically dissimilar andoften substantially different in specific leaf water contents(water/dry matter). The usefulness of the linear relationshipfor estimating leaf area in growth studies is noted.     

Bionic Leaf Simulating the Thermal Effect of Natural Leaf Transpiration

We proposed a kind of bionic leaf to simulate the thermal effect of leaf transpiration. The bionic leaf was firstly designed to be composed of a green coating, a water holding layer, a Composite Adsorbent （CS） layer and an adsorption-desorption rate controlling layer. A thermophysical model was established for the bionic leaf, and the dynamic simulation results reveal that the water holding layer is not necessary; a CS of high thermal conductivity should be selected as the CS layer; the adsorp- tion-desorption rate controlling layer could be removed due to the low adsorption-desorption rate of the CS; and when CaC12 mass fraction of the CS reaches 40%; the bionic leaf could simulate the dynamic thermal behavior of the natural leaf. Based on the simulation results, we prepared bionic leaves with different CaC12 content. The thermographies of the bionic leaf and the natural leaf were shot using the Infrared Thermal Imager. The measured average radiative temperature difference between the bionic and natural leaves is less than 1.0 ℃.     

转基因金叶银中杨叶色及生长变异分析

转PaGLK基因银中杨抑制表达株系叶绿素含量显著降低,叶片呈现黄色（命名为金叶银中杨）,以转PaGLK基因的银中杨为材料,测定其叶色参数和叶绿素含量的时序变化规律、分析生长特性。结果显示,转PaGLK基因的银中杨使叶片颜色发生改变,抑制表达株系整个生长期叶绿素含量显著低于WT（P<0.05）,叶色亮度显著高于WT（P<0.05）,并且在生长发育期叶片一直呈现深黄绿色。抑制表达株系中的Y2速生期内苗高日生长量（GD）高于对照株系,苗期株高不受影响。而过表达转基因银中杨的当年高生长都显著低于对照株系 （P<0.05）,其速生期内苗高日生长量均值（GD）也低于对照株系,其均值为对照株系的22.19%。PaGLK抑制表达株系在城市园林绿化具有潜在的应用价值。     

叶片生长进程中气孔发育对叶温调节的影响

鉴于气孔发育影响气孔导度和蒸腾速率,推测气孔发育可能影响叶温调节。为验证这一假设并阐述相关规律,在控光和控温条件下研究了冬青卫矛和华北紫丁香气孔发育、气孔导度、蒸腾速率及其与叶温的关系。结果表明,伴随冬青卫矛、华北紫丁香叶片生长气孔逐渐增大,但气孔密度下降;在此过程中,气孔导度和蒸腾速率逐步提高,而叶片温度降低;尽管冬青卫矛和华北紫丁香叶片的气孔密度和大小差异很小,但华北紫丁香近轴侧和远轴侧均有气孔分布,而冬青卫矛则只有远轴侧分布气孔,且相同条件下华北紫丁香的气孔导度和蒸腾速率高、叶温低。因此,气孔发育能够促进气孔导度和蒸腾速率提高,有助于降低叶温;近轴侧气孔可能更有利于蒸腾降温。     

岭南槭叶色表现与色叶性状研究

岭南槭自然分布于泛珠三角低山丘陵区,春季新叶与秋冬变叶期色彩艳丽,可广泛用于岭南地区城镇绿化。选取广东省南岭国家级自然保护区、黑石顶省级自然保护区和深圳大鹏半岛国家地质公园七娘山的岭南槭天然群落为对象,开展其色叶期物候观测,量化其年周期叶片色彩值,比较研究其最佳观赏期,探究影响叶色表达的关键因子。结果显示：（1）不同地区岭南槭色叶期具有差异,南岭最佳观赏期为11月份,黑石顶为11月上旬~12月上旬,七娘山为12月份;（2）岭南槭色叶特征和土壤理化性质不同样地间差异显著（P<0.05）;（3）岭南槭红叶始期与经度、土壤速效K含量显著正相关,最大色差值与速效K呈极显著正相关,最佳观赏期持续时间与海拔、有效Cu显著负相关,最佳观赏期的最大色差值与纬度极显著负相关,红叶期持续时间与全K呈显著负相关,与有效P、有效Cu呈极显著负相关;（4）岭南槭红叶最佳观赏期由北到南逐渐延迟,海拔、经度、纬度较低,土壤中全K、有效P、有效Cu的含量较低,速效K含量较高,有利于岭南槭红叶景观的表达。     

Leaf Alcohol

Successful oxidations with chromic acid-sulfuric acid mixture of synthetic isomeric hex-2-en-l-ols to give trans-hex-2-en-l-al (leaf aldehyde) and the failure of those of synthetic isomeric hex-3-en-l-ols pointed out the probable contamination of the 2-enol isomer in the earlier “leaf alcohol preparation” of plant origin, which might lead the workers to an erroneous conclusion.

In support of the present worker’s opinion, trans-hex-2-en-l-ol was actually isolated from fresh tea leaves and identified in the present investigation and a mechanistic rational was invoked to account for the results of oxidations of isomeric n-hexenols.     

Leaf Alcohol

The diethylamine-catalyzed aldol condensation of E-2-hexenal yielded a mixture of 2-E,4-E,6-E- (IV-a) and 2-E,4-Z,6-E-4-ethyldeca-2,4,6-triene-1-al (IV-b). Structual and geometrical elucidation of both alcohols were made by means of spectral evidence as well as by the catalytic hydrogenation leading to the same 4-ethyldecanol (VI). The “b-peak substance” detected in the leaf alcohol reaction products was proved to be identical with 4-ethyldecanol (VI). The treatment of the trienal containing the central Z-double bond with sodium under the leaf alcohol reaction condition failed to afford ethyl-propyl-benzyl alcohol, but gave 4-ethyldecanol (VI). This result safely excludes the operation of the previously suspected valence tautomerism (Cope rearrangement) in the leaf alcohol reaction, and accounts for the pathway of the formation of (VI).     

毛竹叶片衰老过程的叶重量、叶面积及元素内吸收率的动态

对福建永春毛竹(Phyllostachyspubescens Mazel ex H.de Lehaie)叶片衰老过程的叶重量、叶面积及元素内吸收率的动态进行了研究,并对元素内吸收率RE1(以元素的干重含量为计算单位,mg/g)、RE2(以单位叶片的元素含量为计算单位,mg/leaf)以及RE3(以单位叶面积的元素含量为计算单位,mg/cm2)进行了比较.叶片衰老过程中,平均叶重量、叶面积及比叶重分别下降了19.55%、15.16%和5.07%.叶重量与叶面积下降百分率的季节变化趋势一致,说明毛竹叶片存在一定的重量与面积比率.在不同的元素内吸收率比较中,N和K的元素内吸收率均为正,Ca均为负,表明叶片衰老过程中N和K的元素含量从衰老叶片中转移至植株的其他部位,而Ca在老叶中累积.N、P、K、Ca和Mg5种元素平均的元素内吸收率高低顺序均为RE2＞RE3＞RE1,反映出以元素的干重含量为计算单位和以单位叶面积的元素含量为计算单位的元素内吸收率偏低.