[目的]深入研究温室栽培条件下软枣猕猴桃叶片的形态与叶绿素荧光特性,探明温室与露地栽培环境下叶片光形态建成的差异.[方法]以软枣猕猴桃品种'佳绿'和'魁绿'的5年生植株为试材,测定温室及露地栽培条件下不同叶龄叶片的叶绿素相对含量及叶绿素荧光参数,分析这些参数在温室与露地栽培条件下的差异.[结果]温室与露地栽培软枣猕猴桃的光形态建成均处于1～40 d叶龄间,不同栽培条件下的同一品种荧光特性趋于一致;花期后,不同栽培条件下的同一品种荧光特性差异较大.温室栽培的软枣猕猴桃叶片叶面积较大,叶绿素b含量较高,趋于阴生叶特性,以吸收光能为基础的性能指数等显著低于露地栽培,对光能的吸收捕获能力较强,但热耗散较高,用于电子传递的能量低于露地栽培,叶绿素荧光参数表现出对环境的适应性变化.[结论]软枣猕猴桃叶片的光形态建成时间为展叶后1～40 d,即在花期之前完成,不同栽培环境无明显差异;温室栽培软枣猕猴桃叶片的光形态建成与露地栽培具显著差异,叶面积明显增大;温室栽培在一定程度上改变了叶片的叶绿素荧光特性,降低了光合性能.

在掌握典型荒漠植物油蒿化学计量学特征沿随降水量变化的响应特征,并从叶片间的养分协调分配的角度阐明油蒿维持生产力的生物学机制,为气候变化背景下荒漠植被的演变预测提供依据.通过野外降水控制实验的方法,设置 6 个降水量梯度(减雨 70%、减雨 50%、减雨 30%、自然降水、增雨 30%和增雨 50%),分别测定不同降水量下油蒿群落生产力及叶片、土壤的化学计量参数.结果表明:1)降水量增加的情况下,油蒿群落土壤TP含量由于淋溶作用而显著降低;降水量减少情况下,油蒿林地土壤SOC、TN、TP含量并未改变.油蒿叶片的SOC、TN含量在降水增加时无显著变化、降水减少时含量增加,降水过多或过少都会降低叶片TP含量.2)不同成熟度的叶片养分元素含量对降水变化具有差异响应.成熟叶片养分含量容易受到环境的影响,幼叶养分元素含量较为稳定,在降水减少的情况下,油蒿优先将C、P分配给了幼叶,选择牺牲成熟叶以维持幼叶的生长.3)油蒿的生产力随降水量的增加而升高,油蒿ANPP在增雨 30%处理组达到最大值,但在增雨 50%时ANPP降低,这与过量的降水引发土壤养分流失有关.ANPP与幼叶TP含量相关性极显著,与成熟叶各元素含量相关性均不显著,由此可以推测,在降水变化的情境下,油蒿存在养分内在生物学调节机制以实现植株最优生产效率.

叶片光合能力直接决定着植物生产力的高低,它既受外界环境条件的影响,也受叶片内部因素的制约.本文以“日”为单位对叶龄进行度量,从爆芽日开始,对蒙古栎光合作用参数随叶龄的变化及其与叶片功能性状的关系进行了分析.结果如下:(1)蒙古栎叶片生长季初期(爆芽后3日内)其呼吸速率大于光合速率,净光合速率为负值;生长季中期,光合参数Pmax(最大净光合速率)、Jmax(CO2饱和时最大净光合速率)、Vcmax(最大Rubisco催化反应速率)的变化主要受环境因子(降雨、土壤含水率)的影响.(2)整个生长季初期,光合参数与叶绿素含量及叶面积呈极显著正相关(P＜0.01);生长季初期爆芽阶段光合参数与比叶重呈负相关,生长季初期展叶阶段光合参数与比叶重呈正相关,在生长季初期叶片完全展开后,光合参数与比叶重呈负相关;生长季中期,所有的光合参数与叶片功能性状无显著相关性;生长季后期,光合参数与叶片功能性状均呈显著正相关(P＜0.05).建议今后研究中,考虑根据叶片的生长过程分阶段探讨其光合能力及其生理生化影响机制,以增加森林生态系统碳收支估算的准确性.

运用蒸气蒸馏法对樟树叶中的樟油进行提取,并比较了不同叶龄及落叶中樟油的含量.结果表明:樟树叶尤其是落叶是提取精油的好材料.本实验的结果可以为高中生物学实验“用蒸气蒸馏法从芳香植物中提取精油”专题提供更多的实验例证.

通过室内和田间对比试验,明确薄膜型叶面水分蒸发抑制剂的性能,及其对枸杞光合作用和农药相容增效作用的影响.以蒸发抑制剂和枸杞为实验材料,分别研究了抑制剂的水分蒸发抑制性能,与农药复配的相容性,并利用叶绿素荧光成像系统测定蒸发抑制剂对枸杞叶片光合作用的影响.结果表明,不同叶龄的枸杞叶片采用蒸发抑制剂处理均表现出显著的抑制水分蒸发的效果;与农药良好相容,可有效提高农药药效;对枸杞叶片的叶绿素荧光参数无显著影响.蒸发抑制剂与农药有良好的相容性,具有显著的抑制水分蒸发效果,可使田间农药减量增效.

以福州市滨海后沿沙地人工营造的湿地松、木麻黄、尾巨桉、肯氏相思和纹荚相思防护林为研究对象,测定不同年龄(新叶、老叶)叶片、表层土壤(0～10 cm)天然稳定碳、氮同位素丰度值(δ13C、δ15N),研究稳定碳、氮同位素丰度值与水分利用效率和土壤氮饱和程度的相互关系,以揭示不同树种水分利用效率、氮饱和程度和碳氮循环速率差异的机理.结果表明:(1)滨海沙地不同树种叶片δ13C变化范围为-31.682‰～-29.323‰,其δ13C大小为:湿地松＞肯氏相思＞木麻黄＞纹荚相思＞尾巨桉,除尾巨桉外各树种δ13C均表现为新叶＞老叶;各树种叶片δ15 N变化范围为-5.548‰～-2.167‰,其δ15N大小为:肯氏相思＞纹荚相思＞木麻黄＞湿地松＞尾巨桉,且各树种均表现为新叶＞老叶.(2)不同树种表层土壤δ15N变化范围为-4.675‰～-2.975‰,表层土壤δ15N大小为:纹荚相思＞肯氏相思＞木麻黄＞尾巨桉＞湿地松,但不同树种表层土壤C含量无显著差异.(3)滨海沙地湿地松、木麻黄、肯氏相思和纹荚相思的水分利用效率随叶龄增加均呈显著递减趋势;不同树种新叶的水分利用效率变化范围为39.09～76.57 μmol·mol-1,其大小依次为:湿地松＞肯氏相思＞木麻黄＞纹荚相思＞尾巨桉;老叶的水分利用效率变化范围为38.56～62.59 μmol·mo[-1,其大小依次为:湿地松＞木麻黄＞肯氏相思＞尾巨桉＞纹荚相思.(4)不同树种人工林水分利用效率与其新叶水分利用效率呈显著正相关关系,说明林分水分利用效率主要体现在新叶的水分利用效率上,同时林分水分利用效率受林分类型的影响.

随着叶片功能性状研究的不断深入,通过简单易测量的叶片指标,同时探究植物生活史权衡对策和估算林分生产力的研究需求日益增长,例如叶干质量比(LDMC)和比叶面积(SLA)的相互转换.杉木(Cunninghamia lanceolata)是亚热带重要的常绿针叶树种,基于LDMC对杉木SLA进行估算,能够为核算SLA提供途径,为机理解释和生产估算构建连接途径,为小区域到大尺度、精算到估算搭建桥梁.该研究在湖南会同和河南信阳两个杉木生长区,对处于不同小生境(坡向、坡位和冠层深度)以及不同生活史(林龄和叶龄)的叶片进行抽样和采集,通过测得不同叶龄的单叶LDMC和SLA,初步探究在不同因子下两个性状值的分布差异,进一步基于LDMC构建SLA估算模型并讨论以叶龄为差分因子对模型的影响.结果表明:1)杉木SLA平均值为(103.15±69.54) cm2.g-1,LDMC为0.39±0.11;2)杉木LDMC和SLA可用非线性模型进行估算,模型符合估算要求;3)其中一年生叶的拟合效果最好,老叶(大于二年生叶)的拟合优度较低,老叶较低的SLA (52.28-75.74 cm2.g-1)可能暗示LDMC的变化保持相对独立性.该研究基于杉木LDMC的SLA估算模型可信且有效,且不同叶龄对LDMC和SLA的影响可能预示着杉木叶片的响应敏感性和生活史权衡策略.

大叶苦丁茶(Ilex latifolia Thunb.)含有丰富的咖啡酰奎宁酸.在本研究中,运用胶束电动毛细管色谱法,测定了在不同发育时期的大叶苦丁茶不同器官中的咖啡酰奎宁酸含量.大叶苦丁茶的不同器官在不同发育时期的咖啡酰奎宁酸含量有着显著的变化.在叶片中,10天叶龄的叶的咖啡酰奎宁酸含量是19.78 g/100 g,而当叶龄达到12月时,其中的咖啡酰奎宁酸含量已经降为1.41 g/100 g.随着发育时间的增长,雌花、雄花中的含量变化也有类似的变化.雌花(果)和雄花在发育期为10天时的咖啡酰奎宁酸含量高:分别20.29 g/100 g和18.06 g,/100g,随后在雌花发育成的7个月果实中下降到0.16 g/100 g,而在40天期接近脱落的雄花中其含量降为10.36 g/100 g.大叶苦丁茶的器官中,除了嫩叶,雄花由于高含量的咖啡酰奎宁酸和较多的生物量,也是一种好的咖啡酰奎宁酸来源材料.本文首次报道了大叶苦丁茶的花中含有大量的咖啡酰奎宁酸.MEKC方法也是首次被用于苦丁茶中的咖啡酰奎宁酸类成分的测定,使用这种方法,大叶苦丁茶中的6种咖啡酰奎宁酸成分在40分钟内完全分离.相较于以前文献中报道的高效液相色谱法,本文为苦丁茶中的咖啡酰奎宁酸的质量控制提供了一种新的检测方法.

全球气候变暖对高纬度、高海拔地区的植物形态产生强烈影响.川西林线交错带是青藏高原东部高寒生态系统的重要组成部分,对全球变化极度敏感.以川西林线交错带岷江冷杉(Abies faxoniana)幼苗异龄叶为对象,采用原位开顶式生长室(Open-top chamber,OTCs)模拟增温,研究了长期模拟增温下岷江冷杉幼苗异龄叶片叶长、叶厚等叶形态的响应,采用表型可塑性指数和变异系数对叶形态的可塑性进行分析.结果表明:增温限制岷江冷杉幼苗叶片的增长、增宽和叶面积、体积的扩大,使叶长、叶宽、叶面积、叶体积分别较对照减小12.77％、11.86％、17.76％、11.49％;增温促进叶片厚度的增加,较对照增加7.27％;除叶长宽比外,增温对其余叶形态均产生显著影响(P＜0.05).叶形态对模拟增温的响应具有显著的年龄差异(P＜0.05).温度、叶龄的交互效应对叶长和叶面积影响显著(P＜0.05),对叶宽和叶厚影响不显著(P＞0.05).两种表型可塑性分析结果表明,除1 a叶叶长外,增温不同程度增大各叶形态可塑性.长期增温使冷杉幼苗叶片有旱生倾向且形态值更发散.研究提供了岷江冷杉幼苗叶片对长期增温的差异性响应证据,为评估青藏高原东缘优势植物对响应气候变暖提供了基础数据和理论参考.

为探讨北京松山自然保护区油松固碳机制,对松山不同叶龄油松针叶的光合、蒸腾特性及其与环境因子的关系进行探究.结果显示:(1)油松当年生叶的最大净光合速率、暗呼吸速率及光补偿点均高于往年生叶,但表观量子效率却低于往年生叶;(2)油松当年生和往年生叶的净光合速率和蒸腾速率日变化均呈“双峰”曲线;当年生叶的净光合速率日均值显著高于往年生(P＜0.05);(3)气孔导度和光合有效辐射是影响油松当年生和往年生叶净光合速率的共同生态因子;同时气孔导度和光合有效辐射共同影响不同叶龄针叶的蒸腾速率.结果表明当年生叶光合潜力较大,而往年生叶利用弱光能力较强;当年生叶净光合速率降低主要为非气孔因素,而往年生叶则先后由气孔因素和非气孔因素引起;油松不同叶龄光合特性差异体现了油松不同的生理调节和环境适应策略.