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三种苏铁植物呈现出迥异的水力安全边界
1
作者 覃兰丽 庞玉堃 +2 位作者 张天浩 安倚东 蒋国凤 《广西植物》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期1602-1611,共10页
为探究苏铁植物的水力安全边界(hydraulic safety margins,HSM),该试验选用经典的自然干燥法和最新发表的抽气法测定三种同质园苏铁植物抗旱性(即叶轴木质部脆弱性曲线),获得抗旱指标P_(50)和P_(88)(导水率丧失或气体抽取量分别为50%和... 为探究苏铁植物的水力安全边界(hydraulic safety margins,HSM),该试验选用经典的自然干燥法和最新发表的抽气法测定三种同质园苏铁植物抗旱性(即叶轴木质部脆弱性曲线),获得抗旱指标P_(50)和P_(88)(导水率丧失或气体抽取量分别为50%和88%时的木质部水势),与叶片正午水势计算HSM,结合管胞性状分析。结果表明:(1)苏铁(Cycas revoluta)、越南篦齿苏铁(C.elongata)、摩瑞大泽米苏铁(Macrozamia moorei)的管胞长度分别为(4413±378)、(5146±730)、(6954±862)μm,苏铁、越南篦齿苏铁与摩瑞大泽米苏铁差异显著(P<0.05)。(2)两种方法测定的脆弱性曲线都呈典型的“S”型,苏铁、越南篦齿苏铁、摩瑞大泽米苏铁的P_(50H)(导水率丧失50%时的木质部水势)和P_(50P)(气体抽取量为50%时的木质部水势)分别为-2.5、(-2.4±0.5)MPa,-2.3、(-3.6±0.7)MPa,-1.5、(-1.8±0.2)MPa,在已发表的裸子植物数值范围内。P_(50)和P_(88)具有显著一致性(除了越南篦齿苏铁的P_(50P)比P_(50H)更低,表示更强抗旱性),与已发表的其他木质部管胞物种通过水力学法和抽气法获得的P_(50)和P_(88)比较分析,具有显著相关性(R^(2)=0.72,P=0.0081;R^(2)=0.87,P=0.0007)。(3)自然干燥法和抽气法计算的HSMs具有相同的趋势,摩瑞大泽米苏铁为负值,而苏铁和越南篦齿苏铁为正值。综上所述,三种苏铁植物的抗旱性均在已发表的裸子植物范围内,两种方法都适于测定木质部管胞结构的苏铁类植物脆弱性曲线,苏铁、越南篦齿苏铁与摩瑞大泽米苏铁具有不同的水力安全边界。利用脆弱性曲线和正午水势探讨苏铁植物的水力安全边界,为苏铁植物的水分监测、管理和保育提供依据。 展开更多
关键词 气穴化 水力安全边界 苏铁植物类群 抽气法 自然干燥法 导水率 抗旱性
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科尔沁沙地刺榆水力结构特征对土壤水分环境的响应 被引量：4
2
作者 曹宇 巢林 +4 位作者 安宇宁 吴德东 张学利 李红 刘艳艳 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期32-42,共11页
【目的】比较科尔沁沙地典型生境上生长的刺榆木质部水力结构特征、叶片水分关系与光合气体交换特征,探讨刺榆适应不同土壤水分环境的内在生理机制,为科尔沁沙地防风固沙造林和植被修复的适地适树提供理论依据。【方法】以生长在科尔沁... 【目的】比较科尔沁沙地典型生境上生长的刺榆木质部水力结构特征、叶片水分关系与光合气体交换特征,探讨刺榆适应不同土壤水分环境的内在生理机制,为科尔沁沙地防风固沙造林和植被修复的适地适树提供理论依据。【方法】以生长在科尔沁沙地丘间低地和沙丘上部2种土壤水分环境中的刺榆为研究对象,从树木水力结构角度,分析不同生境刺榆枝条水分传输效率与安全性的差异,结合叶片水分关系、光合生理特性以及木质部解剖结构等进行对比研究。【结果】与沙丘上部相比,丘间低地土壤水分条件较好,刺榆枝条木质部导管直径较大、水分传输效率(Ks)更高(P<0.05),叶片和枝条水势均更高(P<0.05)。尽管2种生境上生长的刺榆叶片光合碳同化速率无明显差异,但气孔导度(g_(s))和水分利用效率(WUE_(i))明显不同,沙丘上部刺榆的g_(s)更低(P<0.05),WUEi更高(P<0.05)。丘间低地刺榆枝条末端叶面积和边材面积的比值(LA/SA)显著高于沙丘上部(P<0.05),地径、树高和地上生物量等指标也显著高于沙丘上部(P<0.05);但沙丘上部刺榆木材密度更高,抗气穴化栓塞能力更强,水力安全边界(HSM)也较宽(Ψ_(S-md)-P_(50)和Ψ_(S-md)-P_(80)较大)。【结论】在土壤水分条件较好的丘间低地生长的刺榆,导管直径较大,水分传输效率更高,可保证较高的生长速率和竞争力;而在土壤水分条件较差的沙丘上部生长的刺榆,木质部导管直径变小,虽然水分传输效率降低,但有助于获得更强的木质部抗气穴化栓塞能力,从而保证植株能在水分胁迫较严重的生境中长期存活。刺榆水力结构特征随水分生境变化而调整的策略,反映出其较强的抗旱性和适应性。 展开更多
关键词 刺榆 水分传输 抗气穴化栓塞 脆弱性 水力安全边界 水分利用效率
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桂西南喀斯特季雨林木本植物的水力安全 被引量：10
3
作者 谭凤森 宋慧清 +2 位作者 李忠国 张启伟 朱师丹 《植物生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期227-237,共11页
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... 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。 展开更多
关键词 栓塞 水力特征 水力安全边界 最低水势 膨压丧失点
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热带亚热带喀斯特森林木本植物的水力脆弱性分割
4
作者 余俊瑞 万春燕 朱师丹 《植物生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1576-1584,共9页
脆弱性分割是树木抗旱生理机制之一,但是关于喀斯特干旱生境植物的脆弱性分割情况及其生理意义尚不明确。该研究以热带、亚热带喀斯特森林共57种典型木本植物为研究材料,测定叶、茎脆弱性曲线以及最低水势,计算叶和茎的脆弱性分割(P50_(... 脆弱性分割是树木抗旱生理机制之一,但是关于喀斯特干旱生境植物的脆弱性分割情况及其生理意义尚不明确。该研究以热带、亚热带喀斯特森林共57种典型木本植物为研究材料,测定叶、茎脆弱性曲线以及最低水势,计算叶和茎的脆弱性分割(P50_(leaf-stem);数值越大代表脆弱性分割越强)以及水力安全边界,比较不同类群P50_(leaf-stem)的差异并分析其与水力安全边界的相关关系。结果表明:(1)该研究木本植物的P50_(leaf-stem)范围为-1.28-4.63 MPa,平均值为1.32 MPa,其中49种植物的P50_(leaf-stem)为正值(正向脆弱性分割);(2)灌木的P50_(leaf-stem)显著大于乔木,喀斯特山脊植物的P50_(leaf-stem)显著大于山谷植物,但是常绿和落叶植物之间的P50_(leaf-stem)差异不显著;(3)在旱季时期,P50_(leaf-stem)越大的植物,其叶水力安全边界越小,茎水力安全边界越大,说明叶片发生栓塞有助于降低茎干木质部的水力风险。该研究证实脆弱性分割是大部分热带亚热带喀斯特木本植物应对干旱胁迫的重要水力机制。 展开更多
关键词 栓塞 干旱适应 水力安全边界 最低水势 植物类群
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热带岩溶植物生理生态适应性对于南方石漠化土地生态重建的启示 被引量：33
5
作者 曹坤芳 付培立 +2 位作者 陈亚军 姜艳娟 朱师丹 《中国科学：生命科学》 CSCD 北大核心 2014年第3期238-247,共10页
岩溶地质在我国分布广泛,特别是西南地区连片分布着世界上面积最大的岩溶地貌.由于长期人为活动的影响,目前我国南方地区岩溶石漠化土地面积已达1.2×105 km2,导致当地生态条件恶化,经济、社会发展面临严重困难.南方岩溶山地土层薄... 岩溶地质在我国分布广泛,特别是西南地区连片分布着世界上面积最大的岩溶地貌.由于长期人为活动的影响,目前我国南方地区岩溶石漠化土地面积已达1.2×105 km2,导致当地生态条件恶化,经济、社会发展面临严重困难.南方岩溶山地土层薄,养分贫瘠,保水性能差.对热带岩溶森林开展了一系列生理生态研究,研究结果对南方岩溶石漠化山地生态重建有启发意义.研究结果暗示,岩溶生境常绿、落叶木本植物和木质藤本植物共存对于维持生态系统水分平衡有重要意义.常绿植物枝条木质部耐气穴化能力强,叶片耐失水性能强.落叶植物采取避旱策略,通过落叶减少旱季蒸腾和水分消耗.岩溶山地大部分植物具有很深的根系,藤本植物根系更深,旱季能利用地下深层岩石下和缝隙水.有些植物如木棉、董棕利用树干储存水保持旱季必要的生理代谢.岩溶山地木本植物叶片和枝条木质部结构和生理功能的密切关联对于适应水分胁迫起重要作用.热带岩溶植物可能普遍缺乏锌、钾元素,这方面问题需引起重视和研究.藤蔓植物可以利用石漠化岩溶山地局部水土资源和丰富的生长空间和光照资源,并且大多数藤蔓植物气孔调节能力强,对强光的适应和利用能力强,是石漠化山地生态重建的理想植物材料.目前中国科学院西双版纳植物园正在推广的一种珍贵的油料植物—星油藤,可以作为南方热区石漠化山地生态重建的理想植物材料.石漠化土地的重建要合理利用不同功能类群植物,特别是岩溶生境的乡土植物,最好构建多层复合群落. 展开更多
关键词 水力特征 耐旱性 植物功能群 植物水力学安全边界 养分缺乏 碳酸盐岩 喀斯特
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