不同坡位胡枝子光合特性及其影响因子研究

采用Li-6400光合分析仪,在自然条件下对不同坡位胡枝子叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)及其相关环境因子的日进程进行了观测。结果表明:在5月份晴天条件下,不同坡位胡枝子叶片Pn、Tr日变化均呈单峰曲线,而水分利用效率(WUE)表现出早晚高、中午低的变化趋势。它们的叶片Pn峰值不同坡位均出现在11:00,而且上坡位峰值和日平均值略高于下坡位和平地(P>0.05);Tr峰值上坡位出现在11:00,下坡位和平地均出现在13:00,且上坡位峰值和日平均值显著低于下坡位和平地(P<0.01);上坡和平地WUE均在15:00达到最大值,但下坡位推迟到17:00,而且上坡位峰值和日平均值略高于下坡和平地(P>0.05)。胡枝子叶片Pn与PAR、Ca、RH等生态因子间的拟合方程分别为:Y上pn=-26.148 0.002 3xPAR 0.11xCa-0.84xRH,Y平pn=-19.148 0.001 9xPAR 0.106xCa 0.86xRH,Y下pn=-27.148 0.002xPAR-1.16xRH,其主要生态影响因子及其大小顺序为XPAR>XRH>XCa。研究发现,不同坡位胡枝子叶片主要光合指标日变化趋势相似,但其峰值出现时间和高低有别,其主要生态影响因子为光合有效辐射、大气相对湿度和大气二氧化碳浓度。     

大小龄红松木质部解剖特征的年龄效应及其对气候变化的响应差异

树龄是影响树木生长的最重要因素之一。在气候变暖背景下,利用树干木质部解剖特征,分析不同树龄生长-气候关系,对准确评估树木对气候变化的响应和适应策略、预测气候变化下的森林动态至关重要。利用木材解剖学方法,比较了小兴安岭溪水地区针阔混交林内大、小龄红松(Pinus koraiensis)木质部解剖特征及其对气候变化的响应异同。结果表明:大龄红松主要管胞特征值随年龄增加而呈上升趋势,但小龄红松的变化趋势并不明显,两者均在1840-1890年和1980-2010年间出现剧烈的波动。大、小年龄红松部分管胞特征与气候因子的关系具有一致性,管胞数量和理论导水率分别与月最高温度负相关和正相关;总管胞面积(负相关)、理论导水率(正相关)、平均水力直径(正相关)与月最低温度的关系一致;理论导水率与月总降水正相关;管胞占比、平均管胞面积、理论导水率、平均水力直径均与平均相对湿度正相关,且大龄红松相关性更强。大、小年龄红松管胞特征与气候因子的关系的不一致表现在,大龄红松管胞占比、平均管胞面积、总管胞面积和平均水力直径与月最高温度正相关,而这些关系在小龄红松则表现为负相关。大龄红松管胞数量与7-9月最低温度正相关,而在小龄红松表现为显著负相关;大、小龄红松除理论导水率外其他管胞特征与降水关系基本相反,其中管胞数量的相关性更强;大龄红松与7月、9月、年总降水量显著正相关,而小龄红松与6月和年总降水显著负相关;与月平均相对湿度的相关关系大龄红松表现为正相关或不显著,而小龄红松呈负相关关系。温度是限制大、小龄红松管胞特征生长的主要气候因子,降水的影响相对较弱,平均相对湿度对大小龄红松的影响差异不大。近几十年,小兴安岭地区气候暖干化趋势逐渐增强,这种暖干化会造成大、小龄红松生长的响应差异。若气候持续变暖或加剧,小龄红松会出现严重生长衰退。     

巨尾桉生长量与不同坡向、坡位关系的研究

对福建寿宁县3年生巨尾桉不同坡向、坡位与生长量的关系进行研究,通过对比分析,结果表明：不同坡向、坡位的生长量差异显著。阳坡能显著促进巨尾桉生长,不同坡位之间差异显著,阳坡中下部对生长最有利。     

干热河谷区不同坡位土壤水分对降雨的响应特征

研究干热河谷地区土壤水分在降雨过程中的短时动态变化,有助于揭示该地区的土壤水文功能。本研究选取贵州花江干热河谷作为研究区,运用原位监测法,获取不同坡位的高频土壤水分监测数据,分析土壤水分对降雨的短时动态响应特征。结果表明: 在整个监测期间,无论是坡上还是坡中,研究区各层土壤水分均为中等变异水平(15.2%≤变异系数CV≤29.7%),坡上土壤水分的波动幅度(CV=21.1%)大于坡中(CV=19.1%),0～5 cm土层(CV=26.2%)大于20～40 cm土层(CV=16.5%)。与坡中相比,坡上土壤水分对降雨的响应速度更快,降雨对土壤水分的补给量大、补给速率快;坡上的土壤水分补给速率与消退速率之差(2.3%·h^-1)大于坡中(1.8%·h^-1)。随土层深度增加,下层土壤水分对降雨的响应早于或同步于上层,降雨对土壤水分的补给量减少、补给速率减慢,土壤水分的消退速率也减慢。与坡中相比,坡上土壤水分入渗能力更强,保水能力更优。干热河谷的微观环境和小气候影响土壤水分对降雨的响应特征,而岩-土界面优先流的快速补给则会加快下层土壤水分对降雨的响应速度,使得该地区的坡面更容易形成混合产流机制。     

扁担木叶片和次生木质部解剖和水分生理特征的可塑性

基于叶片和次生木质部解剖特征及水分生理指标观测,研究了淮北相山不同群落中扁担木的表型可塑性.结果表明,扁担木叶片结构表现出中生特点：叶为异面叶,较薄,角质层不甚发达,气孔密度较小.次生木质部表现出旱生特点：导管频率和复孔率较高,导管分子短而窄,纤维很短,射线很低.扁担木叶片、次生木质部的解剖和水分生理特征均表现出一定的可塑性,其可塑性指数高低顺序为次生木质部解剖特征（0.24）＞水分生理特征（0.19）＞叶片解剖特征（0.18）.与侧柏林和混交林相比,灌丛中扁担木个体对干旱生境有一定的适应能力,表现在次生木质部导管分子短,导管频率高,单孔率低,木纤维短,射线矮小,具有较大的相对输导率和较小的脆性指数;叶片水势、组织含水量、自由水含量较低,叶面积、比叶面积较小,而束缚水含量、束缚水自由水比值较高.扁担木的解剖和生理可塑性,使之能忍受群落演替早期的干旱生境,更好地适应演替后期的中生环境,从而成为广布种和混交林中的优势种.     

模拟水分胁迫对水曲柳光合速率及水分利用效率的影响

经过3年人工模拟水分胁迫,研究了不同水分处理下水曲柳光合特征及其水分利用效率的变化.结果表明,在中度水分胁迫(MW)下,水曲柳的光合速率和水分利用效率比对照组均有所提高,而在重度水分胁迫(LW)下则分别降低了7.26%和1.13%.长期的中度水分胁迫使水曲柳的光合潜力得到充分发挥,其适应性也好于重度水分胁迫.对照组水曲柳的光合速率日变化呈单峰曲线,MW组和LW组则均呈"双峰"曲线;对照组水曲柳水分利用率的日变化呈现双峰曲线,而MW组和LW组则呈现波动趋势,无明显的波峰和波谷.这与水曲柳在不同水分处理下的生理特性和环境因子的日进程密切相关.     

不同坡位对火力楠生长的影响

对广东高明云勇林场的火力楠Michelia macclurei纯林及其混交林2004～2007年的生长状况进行调查。运用多重比较方法分析上、中、下坡位的火力楠地径、树高、冠幅。结果表明,4年间(林分当年至3年生)所有样地的火力楠幼树平均地径、树高和冠幅均有显著增长。坡位对火力楠的地径生长具有显著影响,各坡位的火力楠平均地径为上坡>中坡>下坡,而坡位对树高和冠幅的影响不明显。     

鼎湖山锥栗木质部形成及其对气候的响应

为了解鼎湖山锥栗(Castaneahenryi)木质部的年内生长动态及其对气候因子的响应,利用微树芯采样技术对锥栗木质部进行连续监测,采用广义可加模型拟合生长过程,并利用混合效应模型分析木质部形成与气候因子的关系。结果表明,鼎湖山锥栗木质部在2015年几乎保持全年生长,呈现显著的季节性差异。在doy200 (200 days of year)之前木质部快速生长(生长季前期),doy300之后(生长季后期)生长速率出现下降趋势。生长季前期的木质部生长速率与温度、光合有效辐射存在显著正相关关系,生长季后期木质部生长速率与气候因子之间的相关关系并不显著。这说明中国南亚热带阔叶树种锥栗木质部形成及其调节机制具有季节性差异,反映了木质部形成对环境的适应性。     

树轮木质部解剖特征及其与环境变化的关系

树轮木质部解剖特征是树轮在细胞、亚细胞尺度上的表征,其往往能从微观尺度解释树轮宽度等宏观结构的变化。因此,探讨木质部解剖特征与环境变化的关系,可为年轮气候学统计结果提供生理解释,为研究树木生长对气候变化的适应过程与响应策略提供新视野。该文以树轮木质部解剖特征与气候关系为主线,概述了木质部解剖特征记录环境信号的基本原理和机制,阐述了木质部解剖过程中涉及的基本方法,探讨了木质部解剖特征与气候因子的关系,就现有研究中存在的问题指出今后可能的研究方向:(1)探寻径向和切向上木质部解剖特征的时空变异及其与环境变化的关系;(2)探索植物对环境塑性响应的阈值及其响应策略及适应过程;(3)探寻各树轮代用指标间的协同与拮抗作用及气候响应差异的形成机理,确定各时期主要气候因子对树轮形成的具体作用及贡献量。     

水曲柳幼苗根系吸收不同形态氮的动力学特征

采用常规耗竭法研究水曲柳幼苗根系吸收不同形态氮素特征的结果表明:二年生水曲柳幼苗根系对NO3-和NH4 离子的亲和力比一年生幼苗要小许多,二年生幼苗对氮素的吸收优势比较明显;苗木根系吸收NH4 离子的最大吸收速率(Imax)均大于对N03一的吸收,而米氏常数(Km)则相反;在低浓度范围内随着NO3-浓度的增加,根系吸收NO3-的速率增大并趋稳定:NH4 的存在明显抑制根系对NO3-吸收,其对一年生幼苗的影响大于二年生幼苗.     

微立地土壤水分—物理性质差异及对水曲柳幼林生长的影响

采用较小立地尺度对土壤水分物理性质的变化及与水曲柳生长的关系进行研究。结果表明,除传统尺度立地上土壤水分－物理性质存在较大差异外,该尺度立地内部微立地间亦存在较大的变化,一些指标如非毛管孔隙度、土壤通气度和土壤渗透系数等在微立地间的变化甚至超出立地间的变化,土壤水分－物理性质的差异,使得不同微立地间水曲柳生长存在较大差异,同一立地内不同微立地间林木生长差异明显高于不同立地间的差异,土壤水分－物理性质及林木生长受到局部地段微立地的影响,微立地的研究对进一步实现适地适树具有重要意义。     

不同形态N素对水曲柳幼苗生长的影响

在温室内用砂培的方法研究了ＮＯ＾－３－Ｎ、ＮＨ＾＋４－Ｎ及其不同配比对水曲柳（Ｆｒａｘｉｎｕｓ ｍａｎｄｓｈｕｒｉｃａ）幼苗生长的影响。结果表明，水曲柳幼苗在营养液ＮＯ＾－３－Ｎ：ＮＨ＾＋４－Ｎ为７５：２５时生长最好，营养液中ＮＨ＾＋４－Ｎ比例继续增加则生长下降。过量的ＮＨ＾＋４－Ｎ可抑制水曲柳幼苗根系生长，降低幼苗的地下／地上比。营养液中ＮＨ＾＋４－Ｎ比例增加，水曲柳幼苗的净光合速率下降，体内Ｐ     

水曲柳种子次生休眠的预防和解除

以解除休眠和经高温诱导产生次生休眠的水曲柳种子为材料,探讨预防和解除水曲柳种子次生休眠的方法。结果表明：GA3和乙烯利不能阻止已解除休眠水曲柳种子在25℃下萌发时诱导的次生休眠。干燥和短时间低温解除水曲柳种子次生休眠的效果不明显,较长时间（大于2周）的低温对解除水曲柳种子的次生休眠有一定的效果。综合来看,10^-3mol&#183;L^-1的乙烯利或GA4＋7解除水曲柳种子次生休眠的效果较好。     

水曲柳腋芽离体快繁研究初报

以水曲柳带顶芽、腋芽茎段为外植体进行离体培养,研究其适宜的灭菌方法、基本培养基种类和激素对腋芽萌发、丛芽产生、芽苗增殖的影响。结果表明,水曲柳的腋芽茎段为快繁的适宜外植体,茎段灭菌以用0.05%HgCl₂处理2 min最好。在萌芽培养中,BA和2ip均可促进腋芽萌发,但以8 mg·L^-1 BA处理时萌发效果最好,萌发率达100％;将腋芽萌发后长成的新枝转入添加ZT的培养基中,出现丛芽,在添加1.0 mg·L^-1的ZT的培养基中增殖效果最好,增殖系数达到3.0。无论在萌芽培养还是增殖培养中均发现WPM培养基最适合水曲柳腋芽的离体快繁。     

水曲柳FmMUR5基因的克隆及表达模式的分析

在核苷糖合成途径中,尿苷二磷酸-阿拉伯吡喃糖变位酶（MUR5）可以催化UDP-阿拉伯吡喃糖和UDP-阿拉伯呋喃糖之间的相互转化。本研究分析了水曲柳FmMUR5基因的时空表达模式及其在非生物胁迫和植物激素诱导下的表达特征。结果表明,水曲柳FmMUR5编码区全长为1 080 bp,编码359个氨基酸。FmMUR5蛋白为稳定的亲水性蛋白,不存在信号肽和跨膜结构。FmMUR5基因与樟子松、大麦等物种的MUR5遗传距离比较近,说明它们亲缘关系比较近。FmMUR5基因在新生枝中表达最高,具有组织特异性,各个部位在八月份表达量相对较高。非生物胁迫和激素诱导下,FmMUR5基因的表达量随处理时间而改变,但其变化趋势不尽相同。在低温（4℃）、盐（NaCl）以及甘露醇3种非生物胁迫下,FmMUR5基因在处理1 h后表达量最高,分别为对照组的1.5、1.4和6.3倍;在4℃和甘露醇处理24 h后,FmMUR5基因表达量最低,而在盐（NaCl）处理12 h后表达量最低。FmMUR5基因在脱落酸（ABA）和生长素（IAA）处理1 h后表达量最高,分别为对照组的2.5和3.8倍,在赤霉素（GA）处理12 h后表达量最高,为对照组的1.1倍;而FmMUR5基因在脱落酸（ABA）处理24 h后表达量最低,在生长素（IAA）和赤霉素（GA）处理6 h后表达量最低。本研究结果表明FmMUR5基因参与非生物胁迫以及植物激素信号诱导。     

水曲柳FmWRKY44基因克隆及表达分析

克隆水曲柳FmWRKY44基因,探究其在非生物胁迫和激素胁迫中的作用。利用水曲柳干旱转录组序列设计特异引物,克隆FmWRKY44基因的完整ORF序列,并对该序列及其编码产物进行生物信息学分析,采用qRT-PCR技术分析FmWRKY44表达模式。克隆了一个水曲柳WKRY基因,编码区长1383bp,编码460氨基酸。对其编码蛋白分析发现其为稳定亲水蛋白,亚细胞定位预测主要在细胞核,进行保守域及同源性分析分析,属于WRKYⅠ类家族,命名为FmWRKY44。qRT-PCR分析发现,FmWRKY44在种子中高度表达,并不同程度响应低温、高温、盐和干旱4种非生物胁迫。同时发现FmWRKY44与NAA、ABA、GA3、JA植物激素响应,水曲柳FmWRKY44基因积极响应低温、高温胁迫。     

不同供氮水平对水曲柳苗木生物量、氮分配及其季节变化的影响

在温室内以水曲柳苗木为材料进行砂培试验,探讨了4种不同氮素浓度处理(1、4、8和16mmol·L^-1)下的水曲柳苗木根系和叶片内氮分配以及对苗木生物量的影响．结果表明,氮素供给浓度显著影响苗木根系氮浓度和叶片氮浓度．随着供氮水平提高,苗木体内根系和叶片氮浓度明显提高．在生长初期(6月)和中期(7、8月),叶片中氮浓度分别高于根系9．40、9．55和4．21mg·g^-1,而在生长末期(9月)叶片中氮浓度低于根系;随着水曲柳幼苗生长发展,体内氮贮量呈明显上升趋势．9月份全株氮贮量比6月份平均增加了4倍．不同氮处理下水曲柳体内氮贮量明显不同．高氮处理下氮贮量平均为N1处理下4倍．氮贮量分配在不同部位有很大不同．分配到叶片中的比例在6月份最高,平均为43％．分配到根系中氮贮量比例随生长而增加,9月份根系氮贮量相对值最高,为81％．如果不考虑氮浓度和季节的作用,根系中分配的氮最多,其次为叶片,茎中最少．     

经夏越冬播种水曲柳种子的萌发效应

贮藏的成熟水曲柳种子经夏越冬播种的结果表明,贮藏的成熟种子经夏越冬播种可以萌发,东北地区的播种时间宜在9月之前。用适宜的植物生长调节物质处理可以获得较好的发芽效果,其中以100mg·L^-1激动素浸种1d的效果较好。     

3种抗褐化剂影响水曲柳体胚发生的生理分析

水曲柳体胚发生过程中往往伴随褐化现象的产生,并且大多体胚生长在褐化的外植体上,为解析外植体褐化和体胚发生之间的联系,本研究通过在培养基中添加PVP（聚乙烯毗咯烷酮）、L-Glu（L-谷氨酸）和AgNO₃（硝酸银）,探究其对外植体褐化、体胚发生和生理生化的影响。研究结果表明：（1）低浓度（0.1、0.5 g·L^-1）PVP和100 mg·L^-1 L-Glu处理加剧了外植体褐化,但显著促进了体胚发生,并且体胚发生率高达60%以上（分别比对照组提高了6.59%、24.08%和22.88%）;（2）200 mg·L^-1 L-Glu处理有效降低了外植体褐化,褐化率为68.11%（相比对照组降低了5.83%）,但是体胚发生率降低,其发生率为46.32%（相较于对照组降低了22.8%）;（3）3种抗褐化剂处理后外植体细胞内的多酚氧化酶活性（PPO）和超氧化物歧化酶（SOD）活性均低于对照组,过氧化物酶（POD）活性和丙二醛（MDA）含量均高于对照组。因此,研究表明低浓度的抗褐化剂可以促进体胚发生,在这个过程中涉及到POD活性升高和MDA含量增加。本研究为解析水曲柳体胚发生伴随外植体褐化的生物学机理以及水曲柳体胚高频发生提供理论依据。