摘 要:气候变化引发的干旱频度和强度严重影响植物生长发育,在全球气候变化背景下,量化植物木质部抗栓塞的能力对评估植物耐旱性尤为重要.为评价杜鹃品种间的耐旱性及筛选强抗旱性品种,该文以锦绣杜鹃'紫鹤'(Rhododendron × pulchrum'zihe')、西洋杜鹃'杨梅红'(Rhododendron × hybridum'yangmeihong')、映山红(R.simsii)3种灌木杜鹃为材料,利用光学技术构建花瓣和叶片栓塞脆弱性曲线,测定花瓣和叶片解剖结构性状,并分析木质部水力功能和解剖结构性状的相关性.结果表明:(1)锦绣杜鹃'紫鹤'、西洋杜鹃'杨梅红'、映山红3种杜鹃花瓣的P12、P50和P88值(分别发生12％、50％和88％栓塞时对应的水势值)大于叶片.(2)3种杜鹃的花瓣和叶片栓塞脆弱性存在一定的变异,花瓣和叶片发生栓塞的快慢不一致,这种变异可能是杂交园艺花卉植物的重要特征.(3)P50值与其形态特征相关性分析显示,叶片P50值与叶片栅栏组织厚度呈负相关,花瓣P50值与花瓣厚度呈正相关.综上认为,3种杜鹃花瓣栓塞脆弱性高于叶片,干旱胁迫下植物优先牺牲花瓣从而保护叶片,栓塞脆弱性可能与叶片栅栏组织厚度和花瓣厚度相关.该研究为干旱地区筛选、培育抗旱性强的杜鹃品种及园林杜鹃植物选择和树种配置提供了科学依据.

目的:基于Kaiser模型对某院围术期护理管理进行灾害脆弱性分析,并制定改进措施.方法:组建围术期护理风险管理研究小组,确定需应对的进展事件,通过Kaiser模型对紧急事件进行评估,对排名靠前的紧急事件做出分析,制定相应管理措施.结果:围术期护理管理的紧急突发事件排名前10位的是围术期病人病情突发变化、纠纷事故、术后病人躁动谵妄、围术期治疗方案改变、术后大出血、舆情危机、围术期发生肺栓塞、围术期发生误吸、药物差错、转运途中发生病情变化.结论:对围术期护理管理开展灾害脆弱性分析,可以建立相应的应急措施,保障人民健康及医院安全发展.

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(P50leaf-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P50leaf-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P50leaf-stem范围为-1.28-4.63 MPa,平均值为1.32 MPa,其中49种植物的P50leaf-stem为正值(正向脆弱性分割);(2)灌木的P50leaf-stem显著大于乔木,喀斯特山脊植物的P50leaf-stem显著大于山谷植物,但是常绿和落叶植物之间的P50leaf-stem差异不显著;(3)在旱季时期,P50leaf-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.

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.

了解和量化城市树木耐旱性的变异性和潜在的驱动机制对于预测和管理全球气候变化下的城市生态系统稳定性至关重要.该研究以北京市常见行道树绒毛梣(Fraxinus velutina)为研究对象,选取6个不同不透水表面比例(用归一化建筑指数(NDBI)反映)的实验地点.利用遥感数据提取各地的NDBI和月地表平均温度(Ts)参数,并实地测定了空气水汽压亏缺(VPD)和黎明前水势(Ψpd),在生长季采用自然干燥法拟合各地点绒毛梣枝条木质部脆弱性曲线,并计算得到木质部栓塞脆弱性,测定各地点凌晨和中午枝条的自然栓塞化程度以获取不同地点木质部栓塞的恢复程度;同时测定了比导率(ks)和叶比导率(LSC)、气孔导度(Gs)和最大光化学量子效率(Fv/Fm).研究了不同不透水表面比例下树木栓塞脆弱性(耐旱性)的适应性,以及耐旱性与其他水力性状之间的相关性.结果表明:1)不透水表面比例与50％导水率损失对应的水势值(Ψ50)显著负相关,不透水表面比例越高耐旱性越高;2)Ψ50与Ψpd及VPD显著相关;3)ks与Ψ50间有显著权衡,但LSC与Ψ50相关关系不明显;4)栓塞修复能力与Ψpd呈正相关关系;5)处于不同不透水表面比例地区的绒毛梣的Fv/Fm无显著差异;6)随不透水表面比例的增加,绒毛梣光合速率下降.该研究结果表明,不透水表面比例是影响绒毛梣耐旱性的关键城市环境指标之一,不透水表面比例提高导致绒毛梣耐旱性的提高,同时绒毛梣白天出现的栓塞可以在夜晚进行积极的修复,这两个特征均说明城市树木对于城市环境表现出水力结构的适应性,但这种适应性以光合速率下降为代价.该研究结果为快速城市化和全球气候变化场景下北京城市生态系统健康程度、弹性和稳定性评价提供了重要研究数据,并为决策者制定切实可行的北京城市树木管理策略提供了理论依据.

木质部的解剖结构特征对树木水分传输功能有重要的影响,阔叶树种木质部环孔和散孔结构特征的分化,很可能导致两个功能类群在水力学结构上存在显著差异,但是有关两个功能类群间细致的水力学性状的对比研究还较少,二者整枝水平的导水率及纹孔水平的细致结构差异尚未见报道.本试验以长白山阔叶红松林常见的3个环孔材和4个散孔材乔木树种为研究对象,对比了两个功能类群树种的整枝导水率(Kshoot)、枝条木质部栓塞脆弱性(P50)等重要水力学相关生理功能特征,并分析了两个功能类群间的木质部组织水平和纹孔水平上的解剖结构特征差异.结果表明:与茎段导水率差异一致,环孔材树种的整枝导水率也显著高于散孔材,但枝条木质部气穴化抵抗力显著弱于散孔材,二者的差异反映了整枝水平上木质部导水效率和安全性之间的权衡关系,与两个功能类群的水力学生理特征存在显著差异一致,二者在最大导管长度、导管直径、纹孔开口面积、纹孔开口比例等光学和扫描电镜观测解剖结构特征上都存在显著差异;木质部解剖特征(组织水平、纹孔水平)和Kshoot、P50等生理特征间,以及木质部不同解剖特征之间存在显著的相关,且两个功能类群遵循相同的规律,反映了木质部结构对水分传输功能的重要影响,而导水率和气穴化抵抗力对木质部对立的结构要求,体现了树木水分传输系统构建的生物物理局限性.

在全球变暖的背景下,植物木质部栓塞脆弱性是林木死亡率升高的重要生理学因素.然而不同方法在长导管树种上建立的栓塞脆弱性曲线存在较大差异.该研究以长导管树种刺槐(Robinia pseudoacacia)为研究对象,利用自然干燥法、Cochard Cavitron离心机法以及Sperry离心机法建立了栓塞脆弱性曲线,旨在探讨不同检测方法的合理性.在Sperry离心法中,使用了两种规格的转子,从而对“开口导管假象”学说进行了检验.研究结果表明:自然干燥法建立的栓塞脆弱性曲线为“s”形,而Cochard Cavitron离心机法和Sperry离心机法建立的栓塞脆弱性曲线为“r”形;自然干燥法与离心机法建立的曲线存在显著性差异,且两种离心机法建立的曲线也具有显著性差异.尽管刺槐枝条的导管长度分布表明14.4 cm长的刺槐枝条具有更高比例的开放导管,但用Sperry离心机法在27.4 cm和14.4 cm长茎段上建立的栓塞脆弱性曲线相似,表明Sperry离心机法检测刺槐脆弱性曲线时未产生“开口导管假象”,具有更为可靠的检测结果.

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--2.51 MPa),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.

冻融栓塞在中高纬度地区木本植物中普遍存在.抗冻融栓塞能力对在寒冷环境中木本植物的生长和安全越冬十分关键,这直接决定植物分布范围.冻融栓塞是由于冰中气体溶解度低,木质部水分在低温下冷冻,使之前水中溶解的气体逸出到导管中,随后木质部中的冰融化又使气泡扩张而引发的栓塞现象.木质部解剖结构的差异会影响植物的抗冻融栓塞能力,植物还可以通过调节木质部正压、代谢耗能等方式主动修复冻融栓塞,也可通过增加树液溶质含量等逃避冷冻,以减少低温损伤.然而,与干旱栓塞相比,目前对木质部冻融栓塞的形成以及植物响应和调节机制的理解不足.为此,该文首先综述了木质部冻融栓塞的形成机制和植物的逃避、忍耐、修复等3种冻融栓塞的应对策略,然后总结了木质部抗低温胁迫能力的生理表现、影响因子和评价指标,并在此基础上讨论了低温抗性、干旱抗性和水力效率之间的多元权衡关系,最后提出今后该领域中的5个优先研究问题:(1)不同植物冰冻的最低温度阈值;(2)是否存在应对低温胁迫的水力脆弱性分割机制;(3)冻融栓塞修复与代谢消耗的关系;(4)低温抗性、干旱抗性和水力效率之间的权衡关系;(5)抗冻融栓塞性状是否能够纳入经济性状谱系.

木质藤本是热带森林的重要组成部分,显著影响森林的结构和功能.已有研究发现木质藤本与乔木的水力结构存在显著差异:木质藤本的缠绕或攀缘茎细小,但其木质部具有粗大的长导管,输水效率高,抗栓塞能力低.为降低基因型差异对比较结果的影响,该研究选取热带崖豆藤属(Millettia)和买麻藤属(Gnetum)的乔木和木质藤本,比较同属内不同生长型植物的水力和光合性状的差异,分析水分传导效率与抗栓塞能力之间以及水力与光合性状之间的相关关系.结果 发现:(1)崖豆藤属植物水力性状的种间差异大,与生活型和需光性有关.耐阴的木质藤本反而具有较低的水分传导效率和较高的抗栓塞能力.(2)买麻藤属植物是裸子植物较为进化的类群(具有导管和阔叶),其乔木的水分传导效率很低,但是其木质藤本的水分传导效率高于其他阳生性的被子植物.(3)不论乔木还是木质藤本,水分传导的有效性与安全性在枝条和叶片水平上均没有显著的权衡关系.(4)与同属乔木相比,木质藤本的叶片较枝条的抗栓塞能力更强,在旱季具有更高的最大净光合速率和气孔导度,支持了木质藤本的“旱季生长优势假说”.该研究揭示了热带木质藤本水力性状的多样性和重要性,为阐明环境变化对这一重要植物类群的影响,需要对它们的水力特征进行更广泛的研究.