C4荒漠植物猪毛菜与木本猪毛菜的叶片解剖结构及光合生理特征

为了比较C₄荒漠植物猪毛菜(Salsola collina)和木本猪毛菜(S. arbuscula)的抗旱结构和适应环境的光合作用特征, 在二者混生的群落中, 选择代表性植株, 采集叶片进行叶片解剖结构分析, 在自然条件下测定了二者叶片的气体交换参数。研究结果表明：猪毛菜叶片具表皮毛, 具有更发达的薄壁贮水组织;木本猪毛菜叶片具有更厚的角质层, 表皮下有1层下皮细胞, 其栅栏组织细胞较长, 排列更紧密。猪毛菜的净光合速率明显高于木本猪毛菜, 日平均值分别为21.5和15.7 μmol CO₂·m^-2·s^-1。猪毛菜的蒸腾速率也明显高于木本猪毛菜, 日平均值分别为14.9和10.2 mmol·m^-2·s^-1。猪毛菜和木本猪毛菜的水分利用效率的日平均值分别为1.39和1.53 μmol CO₂·mmol^-1H₂O, 特别是在14:00时分别为1.61和2.30 μmol CO₂·mmol^-1H₂O, 木本猪毛菜高出猪毛菜约42%。猪毛菜的光补偿点低于木本猪毛菜, 而光饱和点和光量子效率较高, 具有更低的CO₂补偿点。这表明：二者的旱生结构不同, 木本猪毛菜具有更显著的荒漠植物特征;在适于二者混生的环境下, 猪毛菜比木本猪毛菜的光合能力更强, 而木本猪毛菜的水分利用效率更高。     

浑善达克沙地典型灌木和草本植物对模拟降雨的不同反应(英文)

To assess the ecophysiological responses and adaptive strategies to rainfall exhibited by different plant functional types, we compared gas exchange, leaf water potential (ψleaf) and PS photochemical efficiency (Fv/Fm) between Hedysarum fruticosum Pall. (shrub) and Salsola collina Y. L. Chang(herb) under a series of simulated rainfalls. The experiment was conducted in Hunshandak Sandy Land, North China. The values of net photosynthetic rate (Pn), transpiration rate (E), stomatal conductance (gs), Fv/Fm and ψleaf always elevated with the increasing amount of simulated rainfall. Whereas water useefficiency (WUE) maintained constant in H. fruticosum while always decreased in S.collina. Both speciesfully recovered their Pn and Fv/Fm 3d after rainfall, while gs and ψleaf recovered only within 2 d. However, the response patterns were obviously different. H.fruticosu promote its physiological traits within 5-15 mm rainfall but no further positive enhancement was noted when rainfall was larger than 15 mm. In S.collina, however, the enhancement continued with more water applied. We inferred that H.fruticosum and S.collina responded similarly to rainfall in time courses but differential to simulated precipitation change. S.collina was likely to be physiologically sensitive to instant increasing soil water, that can be regarded as a prodigal water use type; whilst H.fruticosum was a conservative water user.     

秦岭佛坪国家级自然保护区亚高山草甸30种草本植物的光合生理特征

秦岭是我国陆地生物多样性保护关键区域之一,其亚高山草甸植被对环境变化具有良好的指示作用。为了探索草甸植物对高山环境的适应策略,对陕西佛坪秦岭亚高山草甸30种草本植物的光合速率、蒸腾速率、气孔导度、水分利用效率和胞间CO2浓度特征进行分析。结果表明:30种草木植物的光合生理特征表现各异。净光合速率最大者为细茎橐吾(18.75μmol.m-2.s-1),最小者为轮叶马先蒿(0.73μmol.m-2.s-1);气孔导度最大者为卵叶银莲花(2.99 mol.m-2.s-1),最小者为湖北大戟(0.04 mol.m-2.s-1);蒸腾速率最大者为东方草莓(6.14 mmol.m-2.s-1),最小者为紫苞鸢尾(0.44 mmol.m-2.s-1)。Pearson相关分析表明净光合速率与气孔导度、蒸腾速率之间表现出极显著的正相关(p<0.01)。对各物种的光合特征进行聚类分析,结果将30个物种划分为4个组群,各物种间光合特征的差异反映了不同物种在生态系统中的相对重要性。     

浑善达克沙地三种生境中不同植物的水分生理生态特征

对浑善达克沙地固定沙丘、丘间低地和湿地 3种生境中 83种植物的叶片渗透势 (Ψs)和含水量 (L WC)进行了对比研究 ,结果表明 :各生境下植物Ψs之间差异显著 (P<0 .0 1 )。固定沙丘的小叶锦鸡儿 (Caragana microphylla)Ψs最低 ,为 - 6 .5 4 MPa;湿地的湿车前 (Plantago cornuti)最高 ,为 - 0 .6 3MPa。 4 3%的植物 Ψs变化于 - 1 .0 0至 - 1 .99MPa之间 ,33%的植物变化范围为 - 2 .0 0至 - 2 .99MPa。 L WC变化也很大 ,小叶锦鸡儿最低 ,为 2 6 % ;而碱蓬 (Suaeda glauca)和钝叶瓦松 (Orostachysmalacophyllus)的则很高 ,分别为 98%和 97%。统计表明 ,85 %植物 L WC变化于 6 0 %至 89%之间。就生活型而言 ,灌木 Ψs最低 ,乔木次之 ,草本植物最高。在不同生境中 ,植物Ψs随生境土壤水势 (Ψsoil)升高而增加 ,其中乔木和灌木Ψs变化趋势为 :固定沙丘 <丘间低地 (P<0 .0 1 ) ;草本植物为 :固定沙丘 <丘间低地 <湿地 (P<0 .0 1 )。叶片含水量随生活型及生境的变化与渗透势相似。植物叶片渗透势与根系分布深度呈极显著负相关 (P<0 .0 0 1 ) ,而叶片渗透势与含水量呈显著正相关 (P<0 .0 1 )。     

C_3植物的C_4光合途径

人类主要的粮食作物小麦、水稻、大豆等均为C_3植物,由于C_4光合途径显著优于C_3途径,因此,优化C_3作物拥有C_4光合途径特征的研究一直在探究中。综述了C_3植物的C_4光舍碳途径的发现、运行机制、诱发因素等,总结了改造C_3植物光合效率的方法并做了简单展望。     

几种C4和CAM植物光合亚途径的鉴别

C_4.植物鼠尾粟(Sporobolus indicus),金色狗尾草(Setaria glauca)、细叶结缕草(zoysia tenuifolia)、千金子(Leptochloa chinensis)和 CAM 植物芦荟(Aloe vera)属PEP 羧激酶亚型。C_4双子叶植物飞扬草(Euphorbia hirta)则为 NAD 苹果酸亚型。前面4种 PEP 羧激酶型的 C_4草本植物的维管束鞘细胞叶绿体呈均匀分布,与已知的该型的离心排列不同。认为这可为 C_4植物三种光合亚型的演化关系提供新的证据。     

毛乌素沙地若干植物光合作用,蒸腾作用和水分利用效率种间及生境间差异

报道了内蒙古毛乌素沙地不同生境下66种不同科属植物的光合作用、蒸腾作用和水分利用效率特征。这几种生境包括流动沙丘、固定沙丘、滩地和湿地,所分布的植物与表现的生理生态特征不同。研究结果表明:藜科、禾本科、豆科等具有C4光合碳同化途径或具固氮能力的植物具有较高的光合能力,其净光合速率20～30μmolCO2·m-2·s-1;而松柏科的常绿植物具最低的光合速率,0～5μmolCO2·m-2·s-1。菊科、玄参科、禾本科等具C3途径和无固氮能力的植物蒸腾作用最高,为20～30mmolH2O·m-2·s-1;松柏科、杨柳科和菊科的个别植物蒸腾速率很低,为0～5mmolH2O·m-2·s-1。豆科、禾本科和藜科中具C4光合途径或固氮能力的一些植物(灌木或草本植物)具有较高的水分利用效率。然而,植物的这些生理生态指标随不同季节和生境表现出不同的特点,在晚夏季所测的净光合速率、蒸腾速率分别比初夏季高26%和40%,而水分利用效率下降12%。从总体趋势来看,随着生境沿着由湿到干的不同水分供应等级,如从湿地、滩地、固定沙丘至流动沙丘,光合作用和蒸腾作用呈现减弱的趋势,而水分利用效率则呈现升高的趋势     

濒危植物绵刺光合的生理生态学特征

使用Li-6200便携式光合测定仪,测定了自然状况下绵刺的净光合速率,蒸腾速率,水分利用效率以及气象因子在9：00-19：00的日进程,以白刺等旱生植物为对照。进行了对比研究。研究结果表明,绵刺的日平均净光合速率为8.832μmol·m^-2·s^-1,小于白刺的日平均净光合速率9.449μmol·m^-2·s^-1;绵刺的水分利用效率大于白刺,在13：00之前差异最为明显;同其它沙旱生植物相比,其净光合速率和水分利用效率均介于多种旱生植物之间;绵刺的净光合速率同各个气象因子的相关均不显,水分利用效率同气温以及相对温度之间呈极显相关,与气温,相对温度以及大气CO2浓度之间存在的多元线性关系。相关方程为YWUE=6.306 0.633XRH-0.178XTA 0.0164Xco2。     

贵州玉舍国家森林公园三种造林植物光合生理特征研究

该研究以贵州省玉舍国家森林公园三种造林植物水榆花楸(Sorbus alnifolia)、近轮叶木姜子(Litsea elongata var.subverticillata)、山杨(Populus davidiana)为对象,测定其光合作用日变化和叶绿素荧光、叶片碳酸酐酶活力以及叶绿素含量和稳定碳同位素组成,并测定了植物生长地土壤理化性质,综合分析了三种植物的喀斯特生态适生能力。结果表明:水榆花楸和山杨的净光合速率明显高于近轮叶木姜子,这与其较高的气孔导度和光化学效率有关;而山杨因具有较高碳酸酐酶活力和叶绿素含量,表现出较高的水分利用效率。水榆花楸和山杨的光合生产能力较高,且受光强和温度限制,可在光照较好的地区大范围种植,作为速生植物来加快经济收入并改造当地脆弱生境的优选植物;近轮叶木姜子作为中药型植物,且在低光强下能够保持最大生长能力,可在光照条件不好的地区优先种植,既增加植被覆盖率又增加经济收入。该研究结果为山地森林资源的保护和开发利用提供了科学依据。     

四种荒漠植物的光合响应

研究了胡杨（Populus euphratica Oliv）、疏叶骆驼刺（Alhagi sparsifolia B.Keller et Shap)、多枝柽柳（Tamarix ramosissima Lbd)和头状沙拐枣（Calligonum caput-medusae Schrenk)等四种塔克拉玛干荒漠植物的光合响应曲线,结果表明：（1）四种植物中,疏叶骆驼刺光呼吸（Rp)和CO2补偿点（Г）最高,净光合速率（An）以及水分利用效率（WUE）最低;而C4植物头状沙拐枣无论Rp还是Г都最低,它的An、光补偿点（LCP）及光饱和点（LSP）都显著高于其它3种植物（P≤0．05）,而且因为非常低的蒸腾速率（E）,沙拐枣的WUE也较高。（2）4种植物都为喜光植物,但仍然表现出一定的差异。根据它们光曲线中LCP以及暗呼吸速率（Rd),4种喜光植物的喜光顺序为：头状沙拐枣,疏叶骆驼枣刺,多枝柽柳,胡杨。（3）柽柳光合响应曲线与日变化中的An,gs等值差异较大,可能是该植物的温度生态位较其它三种植物范围较窄,设置的25℃不在其最适温度范围内,或者是在这个温度下气孔对光强变化的不敏感。（4）综合前人的结果表明,在特定的环境条件,发育阶段以及经过一定的诱导处理,胡杨可以因诱导而表现出一些C4植物特征。     

两种南亚热带林下灌木叶片水分特性的比较研究

鼎湖山南亚热带针叶—阔叶混交林下灌木桃金娘和三叉苦叶片气孔导度的日进程多为单峰形。一天中出现气孔导度高值的时间随季节而异,从3月到10月逐渐提前。夏季气孔导度最大,冬季最小。8月份生长于坡顶群落中的两种灌木叶片气孔出现“午睡”现象。不同生长地点中,桃金娘的气孔导度均明显高于三叉苦。叶片水势从早晨起逐渐降低,中午达最低值,随后有所回升。 3月和8月的水势较高,12月水势最低。水势与气孔导度间呈双曲线关系。压力—体积曲线的测定表明叶片水势低值时仍能维持正膨压。     

C3植物中C4途径的研究进展

综述了Ｃ３植物中Ｃ４途径的发现及研究现状：阐述了Ｃ３植物中Ｃ４途径的几种作用机理;根据Ｃ３植物中Ｃ４途径的存在,探讨了改造Ｃ３植物的遗传特性;并展望了这一领域的研究前景。     

NATURAL SELECTION ON FLORAL TRAITS IN TWO SPECIES OF LOBELIA WITH DIFFERENT POLLINATORS

Using both multivariate and univariate regression techniques, I measured selection acting through female reproductive success in two hermaphroditic species with precise pollen placement but different pollinators: hummingbird-pollinated Lobelia cardinalis and bumblebee-pollinated L. siphilitica. Six traits were analyzed in two populations of L. cardinalis and one population of L. siphilitica: flower number, mean number of flowers open per day, inflorescence height, number of days in flower, median-flower date and nectar-stigma distance. In another study it was found that female reproductive success in one population of L. cardinalis was much less pollen limited than in the other two populations, and it was therefore expected that selection of female reproductive traits in this population would be weaker. In the univariate analyses correlations caused nearly all traits to have significant directional selection coefficients. However, in the multivariate analyses no traits in L. siphilitica experienced directional or quadratic selection. Selection acted differently in the two L. cardinalis populations. The less pollen-limited population experienced positive directional selection on flower number and median-flower date, while in the other L. cardinalis population there was positive directional selection on flower number and nectar-stigma distance and both positive directional and positive quadratic selection on height. The functional significance of floral traits in these two species and the probable effect of increased sample sizes are discussed.     

三峡库区地方特有维管植物研究

三峡库区位于我国中亚热带北部 ,既是我国植物种类丰富的地区之一 ,又是我国第三纪古老植物的残遗分布中心之一。从中国特有属的分布来看 ,该区被认为是中国三大特有植物分布中心之一的“川东 -鄂西”的分布中心〔1〕。该区的特有植物是在长期的自然历史发展过程中形成的 ,它们的存在与分布在科研上具有重要价值 ,而且较多的种类又是重要的资源植物 ,在开发利用上亦至关重要。因此 ,作者根据近年来在三峡库区实地调查的结果 ,结合有关文献 ,对三峡库区的地方特有维管植物的种类及分布特点进行了分析与探讨 ,为有效地保护三峡库区特有植物资…     

不同植物类群物种丰富度垂直格局分形特征的比较

格局和过程一直是生态学的核心问题,该文应用“非布朗运动随机分形”模型,在北京东灵山远离人为干扰地区的阴坡设置了两条宽2 m的样带,描述和比较了暖温带落叶阔叶林区乔木、灌木、草本以及总的植物物种丰富度在不同尺度上沿海拔梯度变异特征,以及相关的生态过程。研究结果表明:1)直接梯度法刻画了植物物种丰富度在海拔梯度上的总体变化趋势,并不能从中获得更多的信息。“非布朗运动随机分形”模型揭示了不同尺度上物种丰富度的空间变化并能和生态过程相联系,研究表明该模型适合对乔木、灌木和草本植物物种丰富度的垂直梯度格局特征进行描述,但对总的植物物种丰富度有一定的局限性。2)乔木物种丰富度在海拔梯度上的变化主要受两种生态过程的控制,小尺度上分形维数接近于2,主要受独立的不具有长程相关的生态过程控制,呈近随机分布;大尺度上分形维数接近于1,主要受自相关范围大、具有长程关联特性的生态过程控制,随海拔上升呈近似单调下降的趋势。灌木和草本物种丰富度在海拔梯度上的变化主要受3种生态过程的控制,小尺度和大尺度上的特征与乔木相似;但在中等尺度上,分形维数接近于1.5,它们以近似布朗运动的形式变化。虽然乔木和灌木物种丰富度在海拔梯度上变化的尺度范围相似,但决定它们的主要生态过程完全不同,或相同的生态过程以截然不同的方式作用于两种不同的植物类群。总的植物物种丰富度在整个尺度范围内呈现标度不变性,这可能是由于决定其变化的生态过程作用尺度紧密相关,也可能因为该文研究范围的局限性。     

宁夏沙湖几种主要荒漠植物成丛性分析

该文对宁夏沙湖地区几种主要荒漠植物成丛或聚集分布的空间特征进行了研究,提出应用成丛性表征植物丛聚水平,并以丛生植物的丛径或散生植物的聚集分布尺度范围衡量植物成丛性的发育程度。其中散生植物的聚集尺度以Riplay's K点格局法进行计算。结果表明,植物的丛聚水平与生境条件密切相关,强日照、干热风、空旷的立地、较高土壤含水率、强透水蓄水能力等生境条件会促进植物成丛性的发育,而蒸腾胁迫低、土壤供水能力较差的生境条件下植物成丛性发育较弱。荒漠植物通过成丛或聚集分布可以形成局部微生境,减少地上部分的水分胁迫,是植物在群落水平适应环境的重要途径。     

Species- and Habitat-variability of Photosynthesis,Transpiration and Water Use Efficiency of Different Plant Species in Maowusu Sand Area

Photosynthesis ( Pn ), transpiration (E) and water use efficiency (WUE) of more than 66 add sand species from different environmental habitats, shifting sand dune, fixed sand dune, lowland and wetland in the Maowusu Sand Area were analyzed and the relation among these characteristics and the resource utilization efficiency, taxonomic categories and growth forms of the species were assessed. The results showed that species from Chenopodiaceae, Gramineae, keguminosae which possessed the C4 photosynthesis pathway, or C3 pathway and also with nitrogen-fixation capacities had higher or the highest Pa values, i.e., 20 ～30μmol CO2·m－2·s－l, while that of evergreen shrub of Pinaceae had the lowest Pa values, i.e., 0 ～ 5 μunol CO2·m－2·s－1. Those species from Compositae, Scrophuladaceae, and Gramineae with C3 pathway but no N- fixation capacity had the highest E rates, i.e., 20 ～30 mmol H2O· m－2·s－1 and again the evergreen shrub together with some species from Salicaceae and Compositae had the lowest E rates, i.e., 0 ~ 5 mmol H2O·m－2·s－1. Species from kegmninosae, Gramineae and Chenopodiaceae with C4 pathway or Cs pathway with N- fixation capacity, both shrubs and grasses, generally had higher WUE. However, even the physiological traits of the same species were habitat- and season-specific. The values of both Pa and E in late summer were much higher than those in early summer, with average increases of 26%, 40% respectively in the four habitats. WUE in late summer was, however, 12% lower. Generally, when the environments became drier as a result of habitats changed, i.e., in the order of wetland, lowland, fixed sand dune and shifting sand dune, Pn and E decreased but WUE increased.     

树种蒸腾作用、光合作用和蒸腾效率的比较研究

 各树种在年生长季不同测期的蒸腾速率日进程曲线一般呈单峰型。蒸腾速率与环境因子的相关性大小依次为：光照强度、气温、相对湿度和大气水势。蒸腾速率日变化一般可用具有光照因子的优化模型(即光照型、光温型、光湿型和光温湿型)来模拟。年生长季树种蒸腾速率(g·g-1LD·h-1)排序由大到小为：柠条(0.9269±0.2089)(平均值±标准差,以下同)、小叶杨(0.7177±0.2410)、河北杨(0.6256±0.1609)和北京杨(0.6007±0.2749);净光合速率(mgCO2·g-1LD·h-1)排序自高至低为：柠条(14.5949±4.6627)、小叶杨(13.4055±2.9994)、河北杨(13.2569±4.3531)和北京杨(11.6989±2.5884);蒸腾效率(gDM·g-1H2O)排序由高至低为：北京杨(1.41％±0.42％)、河北杨(1.35％±0.36％)、小叶杨(1.26％±0.23％)和柠条(1.00％±0.27％)。