黔中喀斯特9种木质藤本叶功能性状研究

为揭示喀斯特生境中藤本植物的生态策略,对中国科学院普定喀斯特生态系统观测研究站的陈旗流域中9种木质藤本的叶片功能性状及其相关性进行了研究.结果表明,叶面积、叶厚度、叶绿素含量、比叶面积、叶组织密度和叶干物质含量6个叶功能性状均存在不同程度的变异,性状的种间变异为9.24％～98.18％,种内变异为0.64％～39.71...     

植物叶片水力与经济性状权衡关系的研究进展

叶片既是植物光合产物形成的主要场所, 又是整株植物的水力瓶颈、应对灾难性水力失调的安全阀门, 是植物碳水耦合权衡的重要器官。叶经济型谱反映了叶片经济性状“投资-收益”的权衡, 为验证植物进化过程中形成的物种对策提供了适用的理论框架。叶片水力性状变化会影响叶片经济性状及植物存活和生长。因此, 探索植物叶片水力与经济性状的权衡关系, 对建立植物碳-水耦合模型、揭示植物水-碳投资机理、扩展植物性状型谱等均有重要意义。该文首先综述了叶片水力性状、经济性状及两者之间的权衡关系, 分析了叶片导水率与水力脆弱性、失膨点水势、水容、安全阈值等水力性状以及与叶片的形态、结构和气体交换功能性状之间的关系。然后, 从叶片形态、解剖和叶脉网络结构以及气孔功能方面探讨了叶片水力性状与经济性状的调节机制。最后, 提出今后应加强三方面的研究: (1)探索建立植物根-茎-叶水力输导系统的碳-氮-水资源的整株经济型谱, 以揭示植物功能结构耦合、高效固碳用水的生理生态学机制; (2)探索叶片水力安全、水力效率和固碳效率之间的普适性权衡关系, 以深入理解抗旱植物叶片构建的生物物理结构与生理代谢的关系; (3)探索个体水平碳水代谢关系、水分运输与生长速率的耦合, 为代谢推演理论和植物群落尺度预测提供基础。     

叶脉网络功能性状及其生态学意义

叶脉网络结构是叶脉系统在叶片里的分布和排列样式。早期叶脉网络结构研究主要集中在其分类学意义上; 近年来叶脉网络功能性状及其在植物水分利用上的意义已成为植物生态学研究的热点。该文介绍了叶脉网络功能性状的指标体系(包括叶脉密度、叶脉直径、叶脉之间的距离、叶脉闭合度等), 综述了叶脉网络功能性状与叶脉系统功能(包括水分、养分和光合产物等物质运输、机械支撑和虫害防御等)的关系, 叶脉网络功能性状与叶片其他功能性状(包括比叶重、叶寿命、光合速率、叶片大小、气孔密度等)的协同变异和权衡关系, 以及叶脉网络功能性状随环境因子(包括水分、温度、光照等)的变化规律等方面的最新研究进展。此外, 叶脉网络功能性状的研究成果也被应用于古环境重建、城市交通规划、流域规划及全球变化研究中。由于叶脉网络功能性状是环境因子与系统发育共同作用的结果, 未来开展分子—叶片—植物—生态系统等多尺度的叶脉网络功能性状研究, 理清叶脉网络功能性状与气孔失水—茎干导水—根系吸水等植物水分利用的关系, 将为预测植物及生态系统对全球变化的响应提供新的启示。     

广东省木质藤本植物地理成分及园林应用潜力分析

在对广东省木质藤本植物资源进行分析的基础上,结合对广州公园和校园的调查、统计,从区系地理学角度分析木质藤本的地理成分以及在园林应用中的潜力。结果显示,广东省木质藤本共有578种（含亚种、变种、栽培种和变型）,隶属于59科161属。其中,热带性科占总科数的71.12%,热带性属占总属数的81.99%,表明木质藤本的地理成分具有典型的热带性,这与广东省地处东亚季风气候特点相一致。乡土种531种,占91.87%,外来种47种,仅占8.13%,说明广东省木质藤本乡土植物种质资源非常丰富;但应用于广州园林中的木质藤本仅28科46属61种,其中乡土植物34种,外来植物27种,应用种类较少,园林应用潜力较大。建议在园林建设中通过增加优良种类的应用数量和提高应用频率,以及驯化观赏价值高的乡土种等途径来提高木质藤本的种类多样性和景观多样性。     

基部被子植物气孔性状与叶脉密度的关联进化

植物叶片通过气孔的水分蒸腾散失和叶脉的水分供应达到水分平衡,而基部被子植物在进化过程中叶片水分供应和蒸腾散失是否达到平衡或关联进化还缺乏了解。本研究以11种基部被子植物为材料,测定了气孔密度、气孔长度、叶脉密度和叶片厚度4个叶片性状,并结合系统发育树,利用系统发育独立对比的方法分析这些性状之间的关联进化。结果显示：沿进化方向,气孔密度和叶脉密度逐渐增加,而气孔长度和叶片厚度有减小的趋势;无论是否考虑系统发育的影响,气孔密度都与叶脉密度呈显著正相关关系,说明二者之间存在关联进化,并证实了基部被子植物叶片水分平衡假说;气孔密度和长度、叶脉密度均与叶片厚度呈显著线性相关,但在去除系统发育的影响后这种线性相关关系不再显著,说明叶片厚度与其它三个叶片性状不存在关联进化。本研究结果还表明,叶片的水分供应和散失乃至CO2通透性的平衡主导着基部被子植物叶片结构和功能的进化。     

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．     

冬小麦品种(系)旗叶叶脉性状及其与气孔性状间的关联性

植物叶脉结构决定着叶水分运输能力,而气孔特性则与水分散失有关,研究二者间的关联性对认识与植物水分利用有关的生理功能间关系及其调控有重要理论价值。本研究以冬小麦为例,系统研究了15个小麦品种(系)旗叶的叶脉性状及其与气孔性状间的关联性。结果表明:在小麦3种类型叶脉中,小纵向脉的密度占叶脉密度的65.8%;小纵向脉间距与大纵向脉间距及横向脉间距均呈显著正相关,大、小纵向脉密度与其间距呈极显著负相关;供试小麦品种(系)叶片上、下表面的气孔大小相差不大,但上表面气孔密度显著高于下表面,上、下表面的气孔长、气孔宽与气孔密度存在显著正相关,但气孔长与气孔密度之间存在显著负相关;3种类型叶脉中,大纵向脉与气孔特征间并无显著相关关系,而小纵向脉、横向脉和气孔特征间存在一定的相关性,小麦品种(系)叶脉密度与下表面气孔密度和总气孔密度呈显著正相关,但与上表面气孔长呈显著负相关,从而揭示了小麦品种(系)水分供给和需求存在协调性的结构基础。     

东亚温带藤本植物多样性及其格局

藤本植物的组成及其地理分布是藤本植物生态学研究的重要内容之一,但对温带藤本植物的相关研究相对缺乏.本文对包括中国东北、日本、朝鲜半岛和蒙古在内的东亚温带9个分区种子植物区系中藤本植物的科属组成、区系成分、生活型和攀援方式及其地理格局进行了比较研究.结果表明:研究范围内总计有藤本304种(含变种、亚种),分属38科96属...     

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。     

喜马拉雅地区藤本植物多样性及其地理格局

喜马拉雅山地是生物地理学研究的热点地区之一。本文对喜马拉雅地区的藤本植物多样性及其与毗邻地区的联系进行了统计分析, 并对该地区与印度河-恒河平原地区藤本植物多样性的地理格局及其成因进行了研究。结果显示: (1)喜马拉雅地区总计有1,083种藤本植物, 分属72科309属; 其中木质藤本725种, 草质藤本358种; 攀援方式主要为缠绕攀援(51.3%)。(2)该区域的藤本植物组成受相邻区域植物区系的显著影响, 其1,083种藤本植物中有74.1% (802种)在东南亚地区有分布, 50.6% (548种)在南亚有分布, 48.9% (530种)在中国西南地区有分布。本区藤本植物缺乏特有性, 仅125种(11.5%)为本区所特有, 没有特有含藤属。(3)藤本植物多样性及其在植物区系中的比例均自东向西逐渐降低; 木质藤本比例和缠绕攀援藤本比例均自东向西略呈上升趋势; 大多数含藤属的藤本多样性由东往西递减, 仅极少数含藤属由东往西逐渐增加, 如野豌豆属(Vicia)和菟丝子属(Cuscuta)。(4)藤本植物多样性在喜马拉雅和印度河-恒河平原地区呈现出自东向西递减的相似格局, 由东往西方向上含藤属递减率分别为8.4属/100 km和6.3属/100 km, 但喜马拉雅地区藤本植物多样性更高。喜马拉雅和印度河-恒河平原地区均有分布的272个含藤属中有196属在中亚及伊朗高原不再有分布, 其中31.1% (61属)在喜马拉雅地区的分布显著更偏西, 仅4.1% (8属)在印度河-恒河平原的分布显著更偏西。综合分析表明, 喜马拉雅地区藤本植物的多样性及其地理格局的特点与其特殊的地理位置、气候条件和生境的梯度变化以及毗邻地区植物区系的多元化有关; 水分条件的东西向梯度变化可能是藤本植物在喜马拉雅和印度河-恒河平原地区形成相似格局的主要原因。     

西双版纳热带季节雨林145个树种繁殖体特征

分析了西双版纳热带季节雨林20公顷动态监测样地中145个树种的繁殖体特征。结果表明：雨季散布的种类最多（71.03%）,在雾凉季及干热季散布的种类相对较少;果实类型以核果,蒴果,浆果居多,黑色、黄色、褐色果实最为常见;动物散布的种类最多（56.55%）,其次为机械散布,独立散布,风力散布;大种子树种（种子最大长度〉10mm）较占优势（53.10%）;树种单粒种子重量从2.3×10^-5～22.29g不等,但76.55%的种子的重量集中在0.01～10g之间;干热季散布的种子平均重量显著高于雨季和雾凉季;独立散布的种子重量最大,风力散布的种子重量最小,而机械弹射的种子重量和动物散布的种子重量之间差异不显著;树种的成年个体最大胸径与种子重量之间存在显著正相关。     

四种热带雨林树种光合和形态解剖特征对不同生长光强的适应

研究了西双版纳热带雨林2种喜光树种中平树(Macaranga denticulata)、倒樱木(Pnravallaris macrophylla)和2种耐荫树种云南肉豆蔻(Myristica yunnanensis)、金丝李(Garcinia paucinervis)幼苗叶片光合和形态解剖特征对3种不同生长光强(5％、25%和50％相对光强)的适应。研究结果表明,与强光下相比,弱光下生长的4种植物最大净光合速率、光饱和点、光补偿点、暗呼吸速率、叶绿素a／b、叶片和栅栏组织厚度、气孔密度和比叶重都降低,而海绵组织／栅栏组织和叶绿素含量升高。在相同光强下,与2种耐荫树种相比,2种喜光树种有较大的最大净光合速率、暗呼吸速率、气孔密度和较低的叶绿素含量。在不同光强下,4种植物均表现出了对光适应有利的生理和形态解剖可塑性,而喜光树种比耐荫树种有较大的生理和形态可塑性,表明喜光树种具有比耐荫树种对强光有更强的适应能力。4种植物的生理指标的可塑性均大于叶片解剖结构的可塑性。     

西双版纳热带雨林下砂仁拔除后的生态恢复

 种植砂仁（Amomum villosum）对西双版纳热带雨林植物多样性的影响引起了人们的关注。通过西双版纳热带雨林下种植的砂仁拔除后的生态恢复两年的研究工作,结果表明砂仁排除后：1）林下植物数量显著增加,超过同等类型的没种过砂仁的原始热带雨林;植物种类、物种多样性和均匀度都有大幅度增加,与原始热带雨林差别不大;群落组成成分仍向着热带雨林演替,优势种不明显,其中,草本和蕨类植物增加显著;2）林下植物生长速率在旱季与原始林差别不大,但在雨季可有较快生长;生物量在两年内可达到(636.1±43.4) g·m-2,超过原始林,特别是草本和蕨类植物生长较快;3）土壤含水量得到提高,与原始林相比差异不显著,并且,涵养水源的能力有所增加;深层土壤有机质的含量增加显著,速效磷含量需要更长时间的植被恢复才能有所提高,速效钾受淋洗作用的影响,地表有大量损失。文中最后讨论指出,热带林下砂仁实现斑块式的轮歇种植是协调保护与发展的较好方法,这在偏远少数民族地区有着较好的可行性。     

泽米铁科三种植物的叶表皮特征

在光镜下观察了泽米铁科分属于3个属的3种植物叶表皮特征,结果表明：3种植物叶表皮细胞及气孔器差异显著,一定程度上证实了3属是自然的分类群。在鳞秕泽米铁(Zamia furfuracea)中发现了气孔簇。本文还对3种植物之间的系统演化关系及它们对环境的适应性进行了讨论。     

海南铜铁岭热带低地雨林群落特征研究

根据样方调查的结果,分析了海南岛铜铁岭热带低地雨林群落的种类组成、区系成分、外貌特征和年龄结构.结果表明,在2600m2样方中,有维管束植物88科186属258种;优势科为番荔枝科、大戟科、茜草科、樟科、芸香科、桃金娘科等.区系地理成分可分为10种类型,热带分布的属占绝对优势,达94.89%.群落的生活型以高位芽为主,群落外貌主要由革质、单叶和中型叶为主的常绿阔叶林高位芽植物决定.群落成层现象明显,可分为乔木层、灌木层、草本层,乔木层可再划分为2～3个亚层.种群频度分布规律为A>B>C>D>E 按Raunkiaer将频度指数划分 ,属于A级的种类占优势,为总种数的70.54%,大部分种类具有10个以下个体.乔木径级分布呈金字塔形,小径级占优势.     

西双版纳热带季雨林通量分配及能量平衡问题北大核心CSCD

为了探讨我国西双版纳热带季雨林的能量分配和平衡问题,利用涡度相关系统和常规气象仪器的连续监测结果,分析了不同季节的能量通量特征和闭合特点。结果表明,西双版纳热带季雨林全年的净辐射、潜热通量、显热通量、土壤热通量和热储存量分别是4546.07、2453.24、492.22、-10.47和45.93 MJ/m^(2),土壤为热源,潜热年总值占净辐射的54.0%,显热占10.8%,能量以蒸发散为主要的耗损形式。辐射和能量有明显的日变化和季节动态,各能量分量的日变化几乎都呈白天高夜间低的单峰趋势,反照率整体为0.10~0.12,波动不大;波文比季节差异明显,为0~0.8。热带季雨林的全年闭合度为0.67,未考虑热储量时,闭合度为0.51~0.79,考虑热储量为0.53~0.80。可见,在林冠茂密的热带季雨林中,热储量对能量闭合度的贡献不大,忽略热储量并不是导致能量不闭合的主要原因。     

热带珊瑚岛不同生活型植物叶片性状及其生态适应性意义

为探究热带珊瑚岛植物对高温、高光照、土壤贫瘠生境的适应性,对热带珊瑚岛不同生活型植物叶片功能性状及其生态适应策略差异进行研究。结果表明,不同生活型植物叶片全N、纤维素含量,C/N、水分利用效率和比叶面积存在显著差异;叶片功能性状间的显著相关性表明植物在资源分配和生长投资间存在权衡;不同物种在珊瑚岛生境中采取不同的生态策略,且呈现明显趋异性。在热带珊瑚岛植被恢复实践中,可优先选择的乔木树种为抗风桐(Pisonia grandis),灌木为银毛树(Tournefortia argentea),但同时要防范飞机草(Chromolaena odorata)、孪花蟛蜞菊(Wollastonia biflora)和南美蟛蜞菊(Sphagne- ticola trilobata)的扩张。     

中国柴胡属植物叶表皮特征及系统学意义

利用光学显微镜和扫描电镜对我国柴胡属（Bupleurum L．）13种（含1变种）植物的叶表皮进行了观察,首次报道了它们的微形态特征。结果表明：除了大叶柴胡（B．longiradiatum Turczaninow）气孔器仅存在于下表皮,其余12种柴胡的上、下表皮都存在气孔器,气孔器类型包括不规则型和不等型两种。叶表皮细胞形状为多边形或不规则型,垂周壁式样可区分为平直一弓形、浅波状。保卫细胞壁加厚明显,极端联合形成极层结构。在扫描电镜下,气孔器内陷于表皮细胞间。角质膜条纹状,有的条纹隆起,有的条纹上附有蜡质胶状分泌物和鳞片。光镜和电镜下叶表皮柴胡属微形态表现出相当高的多态性;而在特定的分类群中,又表现为高度的一致性,为种间分类提供了新的证据。     

Leaf photosynthetic traits scale with hydraulic conductivity and wood density in Panamanian forest canopy trees

We investigated how water transport capacity, wood density and wood anatomy were related to leaf photosynthetic traits in two lowland forests in Panama. Leaf-specific hydraulic conductivity (k_L) of upper branches was positively correlated with maximum rates of net CO₂ assimilation per unit leaf area (A_area) and stomatal conductance (g_s) across 20 species of canopy trees. Maximum k_L showed stronger correlation with A_area than initial k_L suggesting that allocation to photosynthetic potential is proportional to maximum water transport capacity. Terminal branch k_L was negatively correlated with A_area/g_s and positively correlated with photosynthesis per unit N, indicating a trade-off of efficient use of water against efficient use of N in photosynthesis as water transport efficiency varied. Specific hydraulic conductivity calculated from xylem anatomical characteristics (k_theoretical) was positively related to A_area and k_L, consistent with relationships among physiological measurements. Branch wood density was negatively correlated with wood water storage at saturation, k_L, A_area, net CO₂ assimilation per unit leaf mass (A_mass), and minimum leaf water potential measured on covered leaves, suggesting that wood density constrains physiological function to specific operating ranges. Kinetic and static indices of branch water transport capacity thus exhibit considerable co-ordination with allocation to potential carbon gain. Our results indicate that understanding tree hydraulic architecture provides added insights to comparisons of leaf level measurements among species, and links photosynthetic allocation patterns with branch hydraulic processes.     

两种热带雨林树苗对环境光强变化的生理响应和适应机制

干季末雨季初以西双版纳热带雨林中木奶果和玉蕊2种树苗为材料,研究了将生长于12.5%自然光（相当于小林窗的光强）和36%自然光（相当于大林窗的光强）下的这2种树苗分别移至36%自然光和12.5%自然光下之后各自叶片最大净光合速率（Pmax）、叶绿素荧光参数、光合色素含量、比叶重（LMA）以及叶片悬挂角（MA）的变化过程,探讨了2种植物幼苗在生长环境光强改变后其形态和生理生态特性做出的相应调整以适应新的光环境的过程与机制。结果表明,这2种树苗均不适宜生长在大林窗的强光环境下,但木奶果对光环境的增强表现出一定的耐受力,光合适应潜力强于玉蕊,2种树苗对低光环境都能较好地适应;新叶的生成在整株植物对生长光环境变化的适应过程中也起到至关重要的作用。