宝天曼8种阔叶树木材密度的解剖学决定因素及其与叶性状的协同与权衡

【目的】探究影响木材密度的解剖学机制,揭示茎叶解剖和生理性状的协同与权衡关系,有助于阐明不同树种适应环境的生理生态机制。【方法】选择宝天曼天然林中常见的8种落叶阔叶树,测定木材密度、木质部导管及纤维等解剖性状、叶片压力-容积曲线参数等21个茎叶性状,探究决定木材密度的解剖学性状,分析茎叶性状的协同和权衡关系。【结果】1) 8个树种的木材密度与组成木质部的导管、薄壁组织和纤维组织这3大组织的比例都不相关,更多受到纤维细胞性状的影响。2)对木材密度影响最大的木质部性状是纤维细胞腔占横截面的比例,其次是纤维细胞壁占纤维细胞的比例、纤维细胞壁厚与腔直径比、纤维细胞壁厚度等性状。3)木材密度与叶片单叶面积、失膨压时相对含水量和弹性模量呈负相关。4)失膨压时相对含水量与导管水力直径、最大导管直径、平均导管直径、纤维细胞腔面积、纤维细胞腔直径呈正相关;与导管密度、纤维细胞壁厚与腔直径比、纤维细胞壁占横截面比例呈负相关。【结论】木材密度主要由纤维细胞性状决定,而非导管和薄壁组织性状;高的叶片忍耐失水能力耦合于致密的茎纤维细胞和木材密度。

润楠属广布种和狭域种幼苗生理生态特征

润楠属植物属于基部被子植物类群,大部分物种局限分布于热带亚热带森林的潮湿生境,但也有些物种分布范围较广。本研究以润楠属11个物种的幼苗为材料,测定了一系列植物叶片水力学性状和解剖结构,包括:比叶重、叶片密度、气孔密度、叶脉密度、膨压丧失点水势、栅栏组织和海绵组织厚度等。结果表明:与其它分布在热带亚热带地区的被子植物相比,润楠属植物的叶脉密度较低,推测叶脉密度受强烈的进化限制;该属植物叶脉密度与气孔密度、栅栏和海绵组织的比值呈显著的正相关,表明该属植物能够维持叶片水平的水分供需平衡;广布种比狭域种具有更低的叶片膨压丧失点和更高的叶片密度,耐旱能力更强,但是比叶重差异不显著;叶片的膨压丧失点与物种的最大树高呈反比,即更高的物种叶片耐失水能力更强,说明植物叶片耐旱性与植物本身的遗传特性有关。本研究结果显示,叶片水力学性状可以较好地用于解释润楠属植物的地理分布。

七个甘蔗品种叶片解剖结构特征与光合能力和耐旱性的关联

甘蔗(Saccharum L.)是重要的糖料作物,典型的C4植物。选育抗旱甘蔗品种是当前生产上一个重要任务。本文选择抗旱性不同的7个甘蔗品种,进行桶栽实验,从叶片解剖结构、光合特性和耐旱性方面探讨它们的水碳协调关系。结果表明:(1)叶片厚度、表皮厚度、叶肉细胞厚度表现为强抗旱>中等抗旱>弱抗旱品种;(2)抗旱性强的品种叶脉密度显著高于抗旱性较弱的品种,气孔密度、叶脉密度和净光合速率(P_n)正相关;(3)强抗旱性品种的叶片具有较高的维管束鞘面积比率(BS:M),这种BS:M与Pn、水分利用效率正相关,与叶片膨压丧失点负相关;(4)叶片耐失水能力与P_n正相关。综上可知,抗旱性强的甘蔗品种更具碳水代谢优势,它们的高BS:M既提高了叶片供水能力,又提高了叶片CO_2浓缩能力,进而有利于获得高光合速率;同时,甘蔗的耐旱性与光合能力保持协调。研究结果对甘蔗抗旱栽培和育种具有参考意义,也为解释C_4草本植物高光合效率提供了新证据。

桂西南喀斯特季雨林木本植物的水力安全

桂西南喀斯特地区生物多样性丰富、特有种多,同时也是石漠化问题较为严重的区域。由于该喀斯特地区土层浅薄、岩石裸露、表层储水能力差,植物在干旱季节经常会受到水分胁迫。植物水力学特征不仅是探讨喀斯特地区植物的生理生态适应性的关键,还能够为石漠化地区的植被恢复提供重要参考。该研究测定了桂西南喀斯特季雨林17种代表性木本植物(包括不同生活型、叶片习性和生境)的木质部脆弱性曲线、最低水势、叶片膨压丧失点和边材密度等水力性状,结果发现:(1)喀斯特植物木质部导水率丧失50%时的水势值(P50)的种间差异较大(–0.51––2.51MPa),其中常绿种的抗栓塞能力比落叶种强;(2)喀斯特植物的木质部水力安全边界值(最低水势与P50之间的差值)的均值为0.36 MPa,说明喀斯特森林植物在自然最低水势状况下木质部发生栓塞的程度较高;但是不同植物种间存在显著差异,这可能与喀斯特峰丛洼地生境的复杂性以及物种不同的抗旱策略有关;(3)由于喀斯特植物水分适应机制的多样化,导致木质部水力安全边界与叶片膨压丧失点、边材密度的相关性并不显著。在区域气候干热化的背景下,结合喀斯特植物的栓塞脆弱性和长期水势监测(尤其极端干旱事件)分析它们的水力安全,对预测未来喀斯特森林物种分布和群落动态具有重要的指示作用。

确定P-V曲线中质壁分离点的方法比较

质壁分离渗透势（Ψtlp ）与质壁分离相对含水量（ CRW，tlp ）作为重要的水分生理参数，被认为是衡量树木耐旱性强弱的重要指标。为了验证不同方法确定质壁分离点的差异，笔者对比了Ⅰ型与Ⅱ型标绘P-V曲线类型，采用Ⅱ型标绘方式，利用常见的数学法、图形法和程序法分析了东北东部山区主要树种的Ψtlp和CRW，tlp。结果表明：Ⅰ型8个树种Ψtlp和CRW，tlp平均值分别较Ⅱ型高出0．20 MPa和3．17％。其中两种标绘类型对针叶树兴安落叶松和红松参数求解影响大于阔叶树。不同标绘类型改变了树种间参数的对比关系。Ⅱ型中除了程序法求解春榆Ψtlp显著高于数学法外（P＜0．05），其他树种3种方法求解Ψtlp及CRW，tlp均无显著性差异（P＞0．05）。3种方法求解的同一参数间的线性方程决定系数在0．63～0．90之间（ P＜0．01）。其中，数学法与图形法线性关系最好，数学法与程序法、图形法与程序法线性关系次之。Ⅱ型标绘P-V曲线图形变化平缓，曲线部分与直线部分分界明显，可较好地估计水分参数。图形法在适用性上具有优势。