我国北方树种水力结构特征与木质部栓塞日变化规律研究

在北京林业大学校园内选取侧柏、刺槐等11个针阔叶树种为研究对象,用改良的冲冼法测定各树种1a生枝条小枝水势、水力结构参数及木质部栓塞的日变化。结果表明：各树种1a生枝务导水率与比导率的日变化趋势相似,均表现为早晚高,上下午低。而各树种木质部栓塞程度的日变化情况与水力结构参数的日变化趋势相反,表现出早晚低．上下午高的单峰型变化趋势。从材性上看,针阔叶树种导水率和比导率的日变幅大小为：环孔材树种〉散孔材树种〉无孔材树种,而木质部栓塞的脆弱性大小也依次为：环孔材树种〉散孔材树种〉无孔材树种。     

北京城市绿化树种的水力结构特征

为了更好地了解城市绿化树种的水分生理特性,在北京林业大学校园内,选择8个正常管理、正常生长的乔木和灌木树种为研究对象,在夏、秋季(5—10月)选择天气晴朗之日,用压力室法和改良的冲洗法测定小枝的水势和水力结构参数.实验结果表明:阔叶树种的水势和导水率变幅大于针叶树种,水势和比导率的日变化趋势并非完全一致.所测树种中导水率变幅的大小为国槐>女贞>黄栌>旱柳>油松>侧柏>沙地柏>小叶黄杨.木质部栓塞程度大小和树种有关,环孔材树种比导率的昼夜变幅高于散孔材,其大小为黄栌>国槐>旱柳>小叶黄杨,月均木质部栓塞程度为环孔材树种>散孔材树种>针叶树种,即无孔材.阔叶树木质部栓塞季节变化规律明显:夏季>秋季,最小的木质部栓塞出现在秋季降水最多的月份.     

亚热带植物水力性状与木质部解剖结构的关系

  目的  植物水力系统需要对不断变化的水分环境做出适应性调整,因此,量化植物水力性状与木质部解剖结构在不同水分状况下的关系,将有助于理解植物的适应策略。  方法  以亚热带7种裸子植物和7种被子植物为研究材料,对比分析不同生境中(自然生境和人工生境)植物的栓塞抗性(植物导水率损失50%的水势)、输水效率和解剖结构的性状差异,探究植物水力性状与木质部解剖结构的关系。  结果  ① 在不同生境下,自然生境植物的输水效率(K_s)较大,栓塞抗性(P₅₀)较小,且植物解剖结构性状对不同生境植物水力性状具有一定指示性。② 相关性分析表明:被子植物的导管水力直径、导管密度与K_s、P₅₀呈显著相关(P＜0.05),但相关性在不同生境下呈相反趋势;裸子植物的管胞水力直径、管胞密度与K_s、P₅₀之间的相关性在不同生境中具有相同趋势。  结论  在湿润区内,植物通过增加输水效率以适应相对干旱环境的生存策略可能较为普遍。木质部结构与功能的差异可能是同一生境下植物水分策略存在差异的原因。图6表2参43     

元宝枫栓皮栎苗木水力结构特征的对比研究

元宝枫(Acer truncatum)是散孔材树种,栓皮栎(Quercus variabilis)是环孔材树种,为了解二者在水分运输和耐旱机理方面的特点,该文应用水力结构的基本理论,在正常水分条件下,用改良的冲洗法测定4年生元宝枫、栓皮栎苗木各部位的水力结构参数. 实验和模拟的结果表明,元宝枫和栓皮栎苗木都存在限速区;在非限速区,二者各部分木质部的导水率、比导率、叶比导率和胡伯尔值都随功能木质部直径的增加而增大,但表现出不同的变化趋势,这些变化较好地说明元宝枫和栓皮栎苗木耐旱的生态策略. 在功能木质部直径相同的情况下,栓皮栎苗木的各水力结构参数均较元宝枫苗木大.     

元宝枫栓皮栎苗木水力结构特征的对比研究

元宝枫 (Acertruncatum)是散孔材树种 ,栓皮栎 (Quercusvariabilis)是环孔材树种 ,为了解二者在水分运输和耐旱机理方面的特点 ,该文应用水力结构的基本理论 ,在正常水分条件下 ,用改良的冲洗法测定 4年生元宝枫、栓皮栎苗木各部位的水力结构参数 .实验和模拟的结果表明 ,元宝枫和栓皮栎苗木都存在限速区 ;在非限速区 ,二者各部分木质部的导水率、比导率、叶比导率和胡伯尔值都随功能木质部直径的增加而增大 ,但表现出不同的变化趋势 ,这些变化较好地说明元宝枫和栓皮栎苗木耐旱的生态策略 .在功能木质部直径相同的情况下 ,栓皮栎苗木的各水力结构参数均较元宝枫苗木大 .     

树木水力结构特征的昼夜变化规律

为更好地了解树木的水分生理特性 ,在北京林业大学校园内 ,选择 12个供水充分、生长正常的乔木、灌木和藤本树种为研究对象 ,在 2 0 0 1年 8月份天气晴朗之日 ,用改良的冲洗法测定各树种 1年生小枝导水率的昼夜变化 ,同时测定各树种的小枝水势、最大日净光合速率和蒸腾速率 .结果表明 ,各树种 1年生小枝的比导率和水势均有明显的昼夜变化规律 ;正常水分供给条件下 ,环孔材树种具有蒸腾快、比导率高且昼夜变幅大、光合能力强、小枝水势变化大、容易发生严重的空穴和栓塞等特点 ;与环孔材树种相比 ,无孔材树种的上述变化特点与之刚好相反 ;散孔材树种的特点则居于二者之间 ,但相对无孔材而言 ,更接近环孔材的特征     

从树木水力结构特征探讨植物耐旱性

于 2 0 0 1年 8月下旬在北京林业大学校园内选取油松、元宝枫等 10个树种为研究对象 ,测定 1年生枝条的水势和水力结构参数的昼夜变化 .结果表明 ,1年生枝条水势与水力结构参数的昼夜变化趋势呈明显的“单峰型”变化 .分别建立了水势与导水率、比导率、叶比导率关系的数学模型 :y =axb 和y =ax2 +bx +c ,探讨了模型中各参数的生理生态学意义 ,并比较了各供试树种木质部栓塞脆弱性的大小 ,依次如下 :刺槐 >皂荚 >元宝枫 >山桃 >红瑞木 >侧柏>雪松 >白皮松 >油松 >迎春 .木质部输水效率及空穴和栓塞化程度的大小 ,依次如下 :环孔材树种 >散孔材树种 >无孔材树种 .这说明植物输水结构的有效性和安全性不可完全兼得 .     

杉科植物枝/根木质部水分运输功能、机械强度与解剖结构的关系

  目的  研究湿润地区杉科Taxodiaceae北美红杉Sequoia sempervirens、落羽杉Taxodium distichum、池杉T. distichum var. imbricatum木质部水分运输、解剖结构和机械强度的定量关系,探讨木质部解剖结构与功能在器官和物种水平的权衡。  方法  以浙江省天目山北美红杉、落羽杉、池杉为研究对象,用空气注入法测量3种植物枝/根的比导率(K_s)和栓塞抗性(P₅₀),测量管胞壁厚度(T_t)、纹孔膜面积(A_pm)、纹孔口面积(A_pa)、纹孔膜直径(P_d)、纹孔口直径(A_d)、水力直径(D_h)、管胞密度(N_t)、纹孔开口比(R_ap)、纹孔密度(N_pm)等指标与水分运输有关的解剖结构,以及木质部密度(D_w)、厚度跨度比(T_tob)等与机械强度相关的指标,同时分析了水力功能与结构的关系。  结果  3种植物根的输水效率高于枝,栓塞抗性低于枝;北美红杉枝和根、落羽杉根以及池杉枝和根的K_s与P₅₀均为正相关,落羽杉枝的K_s与P₅₀有微弱的负相关,差异不显著(R2=0.03,P=0.35),因此,3种植物在种内水平上没有效率-安全权衡;在跨物种间,K_s与P₅₀存在权衡,遵循指数为?2.23的负幂函数关系(R2=0.91,P＜0.001);北美红杉枝的K_s与D_w(R2=0.37,P＜0.01)、K_s与T_tob (R2=0.20,P＜0.01)、P₅₀与T_tob(R2=0.20,P＜0.01)均有显著的负相关关系。  结论  3种植物枝与根的木质部安全性和效率均较低,在种内水平上没有效率-安全权衡,这是因为3种植物对高安全性和高效率的结构需求不同,即效率-安全权衡的结构基础并不存在。图7表1参48     

树木水力结构特征昼夜变化规律

为更好地了解树木的水分生理特性，在北京林业大学校园内，选择12个供水充分、生长正常的乔木、灌木和藤本树种为研究对象，在2001年8月份天气晴朗之日，用改良的冲洗法测定各权种1年生小枝导水率的昼夜变化，同时测定各树种的小枝水势、最大日净光合速度和蒸腾速率。结果表明，各树种1年生小枝的比导率和水势均有明显的昼夜变化规律；正常水分供给条件下，环孔材树种具有蒸腾快、比导率高且昼夜变幅大、光合能力强、小枝水势变化大、容易发生严重的空穴和栓塞等特点；与环孔材树种相比，无孔材树种的上述变化特点与之刚好相反；散孔材树种的特点则居于二者之间，但相对无孔材而言，更接近环孔材的特征。     

楸树木质部水分输导组织构造特征的轴向变化

目的本文拟探究楸树木质部边材解剖结构的轴向变化规律，为深入理解阔叶树种的水分传导机制提供参考，并为楸树人工林的栽培、中国特有温带珍贵优质用材树种的保护及木材利用提供理论依据。方法以3株楸树为研究对象，自基部向上采集树干0、1.3、3.8、6.3、8.8、11.3 m共6个高度处的边材样品，分别测量边材面积、制备横向及弦向显微切片，并利用光学显微镜观察测量导管腔直径、导管密度等木质部解剖结构特征，利用相关性分析、方差分析研究木质部解剖特征间的相互关系，利用线性回归分析研究木质部解剖特征的轴向变化规律。结果（1）早材导管腔直径、早晚材导管密度随高度变化不显著，但早材导管腔直径随取样高度增加有减小趋势，导管密度则有相反趋势。最大早晚材导管腔直径、晚材导管腔直径、纹孔膜直径随树高增加而显著减小。（2）随树高增加，边材面积与导管水力直径均显著减小。（3）边材面积、纹孔膜直径均与导管水力直径呈显著正相关。结论楸树木质部水分疏导组织构造特征的轴向变化主要表现在边材面积、导管特征和纹孔膜特征3个方面。楸树生长轮明显，早晚材导管腔直径差异较大，早材比晚材变异幅度更大。最大导管腔直径的轴向变化显著，导管密度的轴向变化不显著，边材面积和纹孔膜直径的轴向变化显著。综合来看，楸树基部导管相对大而疏，边材面积大，上部导管相对小而多，边材面积小。这是楸树木质部结构适应长距离输水功能的一种优化设计，以降低树木栓塞化风险，提高水分运输的效率和安全性。      

华北高唐地区4种常见树木叶片水力学和等水特性分析

[目的]研究相同环境中不同树种采取的水分适应策略多样性,为适地适树造林提供参考.[方法]在山东省高唐地区选取分别在根系分布深度、材性和生长速度方面有着较大差异的4个典型适生树种,元宝枫、紫叶李、毛白杨和刺槐.比较了4个树种叶片的水力学特性和等水评价,其中水力学特性包括栓塞脆弱性参数,压力?容积(PV)曲线参数,水力结构...     

不同水分处理下几种柽柳属植物幼株木质部栓塞及其解剖结构特征

本研究借助木质部导水率及栓塞测量系统,分别对多枝柽柳、刚毛柽柳和紫杆柽柳扦插幼株的木质部水力特性对不同土壤水分处理的响应进行分析。以光学、扫描电子显微镜技术,对各柽柳幼株茎和根(2.5 mmd < 4 mm)木质部导管、纹孔解剖特征进行测量观察;对木质部导水效率与其解剖特征之间的关系进行讨论。结果表明:1)各柽柳植物幼株茎木质部自然栓塞度(PLC值,%)与土壤质量含水率之间有显著负相关关系(r=-0.796, P=0.01),即随着土壤含水率的下降,其木质部PLC值增大,导水率均有降低;水分条件充足的情况下,各柽柳植物茎木质部PLC值仍然较高(33%~52%),其中刚毛柽柳的PLC值(33%)显著低于其他2种柽柳(P < 0.05),但随着干旱胁迫程度的加剧其PLC值显著提高(P < 0.05);严重干旱胁迫处理下,紫杆柽柳茎的PLC值达到84%,明显高于多枝柽柳和刚毛柽柳(P < 0.05);3种柽柳植物幼株茎木质部栓塞对土壤干旱处理的敏感程度依次为紫杆柽柳、刚毛柽柳、多枝柽柳。2)各柽柳植物幼株茎、根木质部导管及纹孔数量特征之间有不同程度的体内和种间差异性(P < 0.05),而其纹孔膜结构上没有明显的差异,纹孔膜上未见微孔。3)各柽柳植物幼株木质部K_s(max)值与导管水力直径(D_h),导管表面积(V_a)之间具有显著正相关关系(r=0.848, P=0.033; r=0.814, P=0.049),而与单导管指数(V_s)之间有极显著负相关关系(r=-0.925, P=0.008)。4)紫杆柽柳茎具有导管直径大、导管连接度高、导水率和自然栓塞度高等抗栓塞能力较低植物的木质部特征,但它同时具窄纹孔口等抗栓塞能力强植物的某些解剖特征。研究结果为柽柳属植物抗旱性能或生态适应机理的研究提供新的基础数据。      

文冠果不同种质资源的叶片解剖结构分析及抗旱性评价

  目的  评价文冠果Xanthoceras sorbifolium不同种质资源在干旱地区的适应能力，为干旱、半干旱地区筛选抗旱文冠果种质提供依据。  方法  以内蒙古自治区通辽市文冠果种质资源圃内前期筛选的200份丰产型文冠果种质资源的叶片为材料，通过制作石蜡切片对叶片解剖结构进行观测，测定了叶片厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、蜡质层厚度等13个与文冠果抗旱性相关的指标，并基于因子分析、聚类分析和隶属函数分析的方法评价不同文冠果种质资源的抗旱性。  结果  文冠果叶片解剖结构指标之间具有显著的相关性，基于因子分析法提取了4个公因子，对变异的累计贡献率达89.99%，涵盖了13个指标的大部分信息，对文冠果抗旱性的影响程度依次为:F₁ (厚度指数因子)＞F₂ (组织指数因子)＞F₃ (表皮占比因子)＞F₄ (蜡质层占比因子)。  结论  F₁公因子中载荷较大的上/下表皮厚度、栅栏组织厚度和导管直径可作为评价文冠果抗旱性的主要指标。筛选出的90份抗旱型种质资源能兼顾丰产和节水抗旱的优点，可为干旱地区提供适宜的种质材料。图1表6参32     

干旱胁迫及复水后84K杨栓塞修复及其他水力学特性的研究

  目的  研究植物遭受不同程度干旱胁迫时,其水力学特性的变化及响应,以及复水后植物栓塞修复能力,为植物应对干旱环境的能力提供水力学依据。  方法  以84K杨扦插苗为研究对象,进行渐进的控水处理,根据植株形态特征的变化,分别控水至植株叶面积停止生长、整株萎蔫、50%的叶片死亡及全部叶片死亡4个阶段,而后各阶段植株均进行复水至新生叶片长出。分别在控水和复水处理完成后,测定各阶段植株的木质部水势、叶水势、栓塞脆弱性、枝条导水率及栓塞程度(PLC)等水力学特征,同时测定导管直径、导管连接度及导管抗垮塌能力等木质部解剖结构特征。  结果  随着干旱胁迫程度加剧,84K杨叶水势及木质部水势均降低,栓塞加剧,栓塞脆弱性减小,木质部导管直径较对照组显著减小,导管连接度及导管抗垮塌能力显著增大。当植株有50%的叶片死亡时,茎的PLC为44%,当叶片全部死亡时,茎的PLC达65%。复水10 ~ 24 d后,各干旱阶段植株木质部水势及叶水势均恢复至对照组水平,茎的导水率均有所增加,栓塞程度均降低,当茎的PLC恢复至28% ~ 37%时,植株顶端重新展开了3片新叶。叶片全部死亡的植株复水至长出新叶时,茎的PLC显著减少,但植株直径并未增大,即复水阶段没有新生导管参与导水过程,表明茎导水率的恢复是由于发生了栓塞修复。  结论  干旱胁迫会对植物水力特性造成不利影响,但植物也会通过改变木质部结构特征来适应环境。植物在维持叶片存活与茎导水能力之间存在一定的权衡,干旱胁迫下会牺牲叶片来维持茎的导水率。但当干旱胁迫解除后,植物的水力学特性也能得到恢复,即使整株叶片死亡的植物,复水后仍能恢复生长,叶片死亡并不能作为判断植物死亡的指标。植物恢复生长与茎导水率恢复之间存在很强的相关性,栓塞能否修复是植物经历干旱后能否存活的主要因素。      

基于液流和叶片水势测定的沙柳水分利用特征分析

目的干旱半干旱区植物的水分传输过程依赖于一套有效的调控机制,研究典型沙生植物对土壤干旱的响应机制有助于预测未来气候条件下荒漠生态系统的结构和功能变化。方法采用包裹式茎流仪于2017年5—10月对毛乌素沙地沙柳液流进行长期连续观测,期间选择天气晴朗的19 d测得黎明前叶水势与正午叶水势,同步连续监测林冠上方太阳辐射、气温、空气相对湿度与土壤含水量。结果（1）短期内土壤水势与枝条液流具有较好的相关性（5—6月、7—9月）,整个生长季内液流密度与土壤叶片水势差（Ψ_L－Ψ_S）呈正相关。（2）叶片水势（Ψ_L）、大气水汽压亏缺（VPD）均对叶片蒸腾速率（E_L）有调控作用,小于阈值呈正相关,大于阈值呈负相关。VPD对E_L调控阈值为1.9 kPa,Ψ_L对E_L调控阈值为?3.7 MPa。VPD对叶片导度（g_L）有显著调控作用,调控阈值为0.9 kPa,小于阈值呈正相关,大于阈值呈负相关。（3）沙柳木质部栓塞脆弱性曲线呈“r”形,引起枝条50%导水率损失的压力值（P₅₀）为0.73 MPa。（4）整体上看,正午木质部传导度（K_s）与正午叶片传导度（g_L）是正相关的。K_s与黎明前叶水势（Ψ_S）呈现正相关关系,而g_L受VPD影响较大导致其与Ψ_S相关性弱。g_L与K_s对于土壤干旱（Ψ_S降低）的相对敏感性（?）为 1.035 。结论以上结果表明,随着水分胁迫加重,木质部在水势较高时便通过降低导水率来减少水分丧失,木质部栓塞到一定程度也不关闭气孔,而是能保持一定的气孔开度。这些适应策略在一定程度上反映了沙柳最大化蒸腾和同化速率的一种机制,对正确认识干旱地区沙柳的水分利用特征有明显的理论意义,为深入研究沙柳的水力限制补偿机理奠定基础。      

北京西山侧柏林可燃物调控措施的影响评价

  目的  针对北京西山侧柏Platycladus orientalis林可燃物分布特征，实施不同强度可燃物调控措施，并依据调控后林下植被的生物多样性和光合特性的变化，对可燃物调控措施的影响进行评价。  方法  在北京西山试验林场，选取华北地区针叶林—侧柏林，通过对林分可燃物分布特征的调查和分析，制定以修枝、割灌为主的调控措施，分别为未调控(ck)、修枝高度2.5 m并适当清理地表凋落物(P₁)、修枝高度3.0 m和割灌并适当清理地表凋落物(P₂)、修枝高度3.5 m和割灌并适当清理地表凋落物(P₃)，每个处理设置3块20 m×20 m的标准地，对比调控与未调控林分的林下植物多样性和优势灌木的光合特性变化。  结果  不同强度可燃物调控措施均改变了林下植被的生物多样性，其中P₂调控下灌木层和草本层的物种优势度和多样性及灌木层的物种均匀度显著高于对照；调控林分的林下优势灌木(主要是孩儿拳头Grewia biloba var. parviflora和构树Broussonetia papyrifera)的最大净光合速率、光饱和点、光补偿点、暗呼吸速率均比对照增加，而表观量子效率则减小，其中P₂调控措施下的林下植物光合产物的积累更明显。  结论  调控措施改变了林分结构，使林下光照强度增加。不同调控强度对植被生物多样性和光合特性的影响存在差异，P₂调控最有利于研究区域的林分恢复。图2表4参26