中国热带珊瑚岛优势木本植物抗风桐和草海桐的水分适应策略解析

植物水力性状能够反映植物对不同水分条件的适应能力,研究热带珊瑚岛特殊生境下优势植物的水力功能特征对深入理解热带珊瑚岛植物的水分适应策略,从而选择热带珊瑚岛植被构建和恢复的适生物种具有重要意义。该研究以中国热带珊瑚岛生境中2种优势适生木本植物:抗风桐(Pisonia grandis)和草海桐(Scaevola sericea)为研究对象,比较了其叶片和枝条的水力性状,并分析了其水分适应策略。结果表明,抗风桐的叶片栓塞抗性、枝条边材比导水率和叶片膨压丧失点显著高于草海桐,而枝条栓塞抗性、叶片导水率、边材密度和叶面积边材面积比均显著低于草海桐。抗风桐的叶片具有比枝条更强的抗栓塞能力,对水分胁迫敏感,但同时选择以高效的枝干水分运输来满足叶片高蒸腾需求的充足供水。草海桐枝条与叶片则存在水力脆弱性分区,在面临水分胁迫时叶片充当“安全阀”以保证枝干木质部的水力安全。抗风桐与草海桐能够通过协调叶片与枝条水力性状采取不同的水分适应策略,从而更好地适应热带珊瑚岛的特殊生境。

入侵植物飞机草和南美蟛蜞菊种子萌发特征对热带珊瑚岛生境的响应

入侵植物对热带珊瑚岛植被及生态系统产生严重威胁,研究热带珊瑚岛生境下入侵植物的种子萌发特征,可为预判入侵植物在热带珊瑚岛的扩张潜力提供科学依据。该研究以入侵植物飞机草(Eupatorium odoratum)、南美蟛蜞菊(Sphagneticola trilobata)和原生植物林泽兰(E. lindleyanum)种子为对象,通过“人为增温3℃+海砂基质+水”模拟热带珊瑚岛生境,测定种子萌发性状。结果表明:飞机草种子萌发性状主要受海砂基质和增温的影响;南美蟛蜞菊和林泽兰种子萌发性状则主要受海砂基质的影响。在热带珊瑚岛生境下,3种植物的繁殖潜力均显著低于大陆生境,飞机草和南美蟛蜞菊繁殖潜力降幅尤为显著。飞机草种子扩张潜力与林泽兰相当,但南美蟛蜞菊种子扩张潜力显著高于林泽兰。虽然飞机草和南美蟛蜞菊被人为带入热带珊瑚岛后的繁殖潜力有所下降,但其种子萌发特征对珊瑚岛生境的适应性和高于原生物种的扩张潜力均表明这2种入侵植物将对珊瑚岛植被生态系统造成威胁,在今后的研究中应当着重关注热带珊瑚岛生境入侵植物的防控工作。

4种木本植物对热带珊瑚岛极端环境的适应策略解析

为探索适生木本植物对热带珊瑚岛极端环境的适应策略,从海南文昌移栽夹竹桃(Nerium indicum)、黄金香柳(Melaleuca bracteata)、桑树(Morus alba)和银叶树(Heritiera littoralis)到热带珊瑚岛,对两地植物的叶片形态解剖学特性和抗性生理特征进行比较研究。结果表明,与文昌相比,热带珊瑚岛桑树的比叶面积显著增高;夹竹桃的栅栏海绵组织比无显著差异,而其他3种植物则显著降低;夹竹桃和桑树的叶绿素含量显著增高,黄金香柳和银叶树则显著降低;桑树的总抗氧化能力显著降低,其他3种植物则显著升高;夹竹桃的脯氨酸含量显著降低,其他3种植物则显著升高。因此,4种木本植物为适应热带珊瑚岛生境,夹竹桃和桑树呈现出“提高碳同化潜力-承受更高伤害”策略;而黄金香柳和银叶树呈现为“提高抵抗力-降低碳同化潜力”策略。

基于功能性状评价5种植物对热带珊瑚岛环境的适应性

植被新建是保护和改善热带珊瑚岛生态系统的关键环节,热带珊瑚岛极端干旱生境是影响植物存活和定居的主要限制因子之一,因此选取适生植物对热带珊瑚岛植被新建至关重要。通过测定在海南省文昌市苗圃和热带珊瑚岛上的草海桐(Scaevola taccada)、厚藤(Ipomoea pescaprae)、木麻黄(Casuarina equisetifolia)、花生(Arachis hypogaea)、椰子(Cocos nucifera)5种植物的光合/水力相关功能性状,探讨植物对热带珊瑚岛生境的适应性。研究发现:与对照(文昌苗圃)相比,热带珊瑚岛上的草海桐、厚藤、木麻黄最大光合速率(A_(max))均显著升高;除椰子外,其余4种植物的比叶面积(SLA)降低,长期水分利用效率升高(其中木麻黄和花生升高显著);5种植物的叶片碳含量(LC)均有不同程度降低。此外,厚藤、木麻黄、椰子的叶片导水率(K_(leaf))显著升高;厚藤和花生的叶片膨压丧失点(Ψ_(tlp))显著降低;厚藤和木麻黄的气孔导度(g_s)显著升高。研究结果表明草海桐、椰子、花生主要通过非气孔调节方式(提高K_(leaf),降低Ψ_(tlp)、SLA等)适应热带珊瑚岛干旱环境;而厚藤和木麻黄同时通过气孔调节(降低g_s)及非气孔调节(提高K_(leaf),降低Ψ_(tlp)、SLA等)两种方式促进植物碳同化和水分利用。综上所述,草海桐、厚藤、木麻黄具有更高的光合能力和水分利用效率,能有效协调碳同化和水分利用,表现出良好的适应能力,适合用于热带珊瑚岛的植被新建。

三种适生植物对热带珊瑚岛胁迫生境的生理生化响应

为了解热带珊瑚岛对植物生长的影响,对狗牙根(Cynodon dactylon)、大叶相思(Acacia auriculaeformis)和木麻黄(Casuarina equisetifolia)在热带珊瑚岛的生态适应性进行了研究。结果表明,与海南文昌苗木基地的同种植物相比,珊瑚岛胁迫生境下3种植物叶片中的抗氧化酶活性(SOD、CAT和POD)和脯氨酸含量均显著提高(P<0.05);大叶相思和狗牙根的丙二醛含量也极显著提高(P<0.01),但木麻黄则没有显著变化。这表明这些植物可以通过提高抗氧化酶活性和渗透调节物质含量来适应珊瑚岛的胁迫生境。

长春花(Catharanthus roseus)对热带珊瑚岛生理生态适应性研究

长春花(Catharanthus roseus)是夹竹桃科的一种亚灌木植物,具有重要的药用价值和观赏价值,在前期的试验性种植中,发现长春花对热带珊瑚岛环境有很强的适应性。为了探讨长春花对热带珊瑚岛环境的生理生态适应性,该文以移植到热带珊瑚岛的长春花和生长于海南省文昌市苗圃的长春花为研究对象,对其叶片的形态解剖结构、生理学特征、营养元素含量等进行了分析。结果表明:(1)与苗圃生长的长春花和其他耐胁迫的植物相比,移植到热带珊瑚岛上的长春花具有叶片厚、栅栏组织发达、比叶面积小等形态解剖特征,这些特征有利于其光能吸收、水分储存和对环境资源的利用。(2)长春花的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性较高,表现出较强的抗氧化性和抗胁迫能力。(3)长春花的叶绿素a和叶绿素b含量较低,可以减少过多的光能进入叶绿体光合系统,防止过剩的光能对光合系统产生伤害。(4)热带珊瑚岛土壤养分含量低,但生长在岛上的长春花叶片的营养元素含量高,表现出很强的养分吸收和利用能力。因此,长春花对干旱、贫瘠等恶劣生境具有很好的适应能力,可以作为热带珊瑚岛植被恢复工具种。

莲叶桐对热带珊瑚岛环境的生理生态适应性

为探究莲叶桐(Hernandia nymphaeifolia)对热带珊瑚岛季节性干旱、强光、盐碱等环境的生理生态适应性,该文对海南省文昌市试验苗圃(以下简称文昌苗圃)和移栽到热带珊瑚岛的莲叶桐的叶片形态解剖结构、抗氧化能力、抗逆渗透物质含量和光合色素等进行了研究。结果表明:(1)与文昌苗圃相比,莲叶桐在移栽到热带珊瑚岛后,比叶面积减小33%,气孔密度下降15%,叶片厚度增加36%,而海绵组织更发达且栅栏组织排列更紧密(厚度分别增加24%和80%),使其能在珊瑚岛环境中更有效地利用光照和水分资源,从而提高光合作用和减少蒸腾作用。(2)移栽到热带珊瑚岛后,莲叶桐的叶绿素含量显著降低86%,而脯氨酸含量、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶活性却显著升高(分别升高了130%、615%、209%和369%),使其能更好地保护自身光合系统,从而避免岛礁恶劣环境对植物细胞膜透性的破坏。以上结果表明,莲叶桐对热带珊瑚岛干旱、强光、盐碱等环境具有良好的生理生态适应性,可以作为热带珊瑚岛和海滨地区植被恢复的工具种。

飞机草对热带珊瑚岛的生理生态适应性

入侵植物对环境的适应性是探究其入侵性的基础。西沙群岛为热带珊瑚岛,具有高盐、强碱、高温、强光、干旱等恶劣环境特点。近年来,西沙群岛的一些原生植物群落中出现了飞机草(Chromolaena odorata)入侵现象,可能会对当地脆弱的生态系统造成严重的危害。该文研究了西沙群岛原生植物群落林窗中和文昌市郊飞机草的叶片形态解剖结构、生理学特征、叶片营养元素含量等,拟探讨飞机草对热带珊瑚岛特殊生境的适应性。结果表明:与生长在文昌市的飞机草植株相比,生长在热带珊瑚岛的飞机草叶片较厚、气孔密度较低、叶绿素a及丙二醛含量较低、超氧化物歧化酶活性和过氧化氢酶活性较高,有利于其适应热带珊瑚岛的强光和季节性干旱等环境,并造成较大的潜在入侵性。因此,在热带珊瑚岛植被的保护与恢复过程中,加强对飞机草的监测及防控非常必要。

阿维菌素防制热带珊瑚岛地里纤恙螨成虫试验

目的 :观察生物杀螨剂阿维菌素在热带珊瑚岛上对地里纤恙螨成虫杀灭效果。方法 :室内试验采用浸液法和沙盆饲养喷药法 ,野外试验采用定区喷药法。结果 :1.8%阿维菌素LC50 为 0 .0 0 0 36 1,其 95 %可信限为0 .0 0 0 2 6 3～ 0 .0 0 0 496。选用 0 .0 0 18%和 0 .0 0 3 6 %两种浓度的阿维菌素进行地里纤恙螨成虫杀灭试验 ,室内沙盆饲养法药后 15d其校正死亡率分别为 85 .4%、90 .2 % ;野外现场试验其平均灭效分别为 80 .5 %、81.9%。结论 :阿维菌素在热带珊瑚岛上对地里纤恙螨成虫有很好的杀灭效果 ,建议用 0 .0 0

热带珊瑚岛地里纤恙螨的生态分布

目的 :查清热带珊瑚岛地里纤恙螨的生态分布 ,制定防制措施。方法 :用漂浮法采集具有代表性生境土壤里的地里纤恙螨成虫 ;笼日法捕小兽 ,收集地里纤恙螨幼虫。结果 :土壤里地里纤恙螨阳性率为 42 .2 %,恙螨平均数2 .8;小兽带螨率和带螨指数分别为 70 .0 %、82 .2 ;以黄胸鼠最高 ,分别为 98.0 %和 14 6 .8;生境以房舍周围的小兽带螨指数和土壤中恙螨数最高 ,分别为 99.8和 4.8。结论 :综合防制应抓住重点。

干旱胁迫下蒭雷草的生理响应

为探讨蒭雷草(Thuarea involuta)在热带珊瑚岛干旱环境下的适应能力,对干旱胁迫下蒭雷草叶片抗逆生理指标的变化进行了研究。结果表明,干旱胁迫初期,叶片的丙二醛(MDA)含量随胁迫程度增加的差异不显著;随胁迫时间的延长,除重度胁迫下先迅速增加后急速下降外,其余处理的变化较小。超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性随干旱胁迫程度增加而升高;随时间延长,SOD活性不断上升,POD活性基本稳定,CAT活性则先下降后上升。除轻度胁迫下可溶性蛋白(SP)含量低于对照外,其余处理均随干旱胁迫程度增加而增加;干旱胁迫下的脯氨酸(Pro)含量随时间延长呈先上升后下降的变化趋势,但在处理第18天时不同胁迫程度间均差异不显著。因此,蒭雷草具有较强的抗旱能力,可用于南海诸岛的人工植物群落构建和植被恢复以营造良好生态环境。

海人树的生态生物学特性

海人树(Suriana maritima)是海人树科的一种滨海观赏植物,目前在中国仅分布于南海诸岛。该文以西沙群岛自然生长的海人树为研究对象,通过调查、采样,分析测定其茎杆及其叶片的形态解剖结构、叶片的抗氧化酶活性和抗逆渗透物质含量,以及叶片与生长土壤的营养元素含量等生态生物学特性。结果表明:(1)海人树的叶片小而厚,角质层明显,栅栏组织发达,气孔密度小(8.64 n·mm^(-2)),易于维持体内水分,能很好地适应干旱和高盐碱的环境;叶片的叶绿素含量低(0.76 mg·g^(-1)),总抗氧化能力高(589.50 U·g^(-1)),脯氨酸含量高(1123.64μg·g^(-1)),表明海人树光合利用效率高,抗氧化能力强。(2)海人树根际土壤的养分含量低,而叶片有机碳、氮、磷含量较高(分别为490.27、18.10、3.81 g·kg^(-1)),表明海人树的土壤养分利用效率高,对贫瘠的土壤具有良好的适应能力。综上表明,海人树对强光、干旱、高盐碱和土壤贫瘠的热带珊瑚岛环境具有良好的适应能力,可作为热带珊瑚岛植被恢复和园林绿化的工具种。该研究结果为其保护及开发利用提供了理论依据。

中国南海诸岛的植物和植被现状

中国南海诸岛包括东沙、西沙、南沙和中沙群岛,它们均属热带海洋珊瑚岛,受热带海洋性季风气候影响。南海诸岛有40多个岛礁有陆生植物405种,其中野生植物260多种,栽培植物100余种。常见乔木有榄仁树(Terminalia catappa)、抗风桐(Ceodes grandis)、海岸桐(Guettarda speciosa)、红厚壳(Calophyllum inophyllum)、橙花破布木(Cordia subcordata)、莲叶桐(Hernandia nymphaeifolia)、海柠檬(Ochrosia oppositifolia)等;灌木主要有草海桐(Scaevola taccada)、银毛树(Tournefortia argentea)、海巴戟(Morinda citrifolia)、假茉莉(Clerodendrum inerme)、海人树(Suriana maritima)等;草藤本植物主要有厚藤(Ipomoea pes-caprae)、海刀豆(Canavalia rosea)、滨豇豆(Vigna marina)、海滨大戟(Euphorbia atoto)、孪花蟛蜞菊(Wollastonia biflora)、蒭雷草(Thuarea involuta)、细穗草(Lepturus repens)、盐地鼠尾粟(Sporobolus virginicus)和沟叶结缕草(Zoysia matrella)等。这些植物在形态、结构和生理生态方面形成了耐盐、耐高温、耐旱、喜钙、阳生、海漂、动物传播等方面的植物功能性状以适应生境。南海诸岛的植被有珊瑚岛热带常绿乔木群落、珊瑚岛热带常绿灌木群落、珊瑚岛热带草本群落、湖沼植被和人工栽培植被5大类21种。影响南海诸岛植被演替的主要因素是土壤质地和水分状况,属于外因演替。南海诸岛的土壤主要有分布于岛中的常绿乔木和常绿灌木林下的石灰质腐殖土以及分布在岛外围沿岸海滨的冲积珊瑚沙。南海诸岛面积小,植被形成极不容易,对各岛的天然植被要进行保护,对填海造陆区域的绿化可参考这些天然植被生态系统进行土壤改良、种类筛选和种类搭配,对野生植物资源可以合理利用,要注意外来种入侵防控、恶性杂草控制和病虫害防治。未来要加强植被生态系统的保护、恢复和科研工作,实现可持续发展。