木质部正压力(根压)在长期被低估之后,作为一种潜在的重要过程引起了人们的新兴趣,其可以恢复组织的水分,保持植物液压系统的功能和相互连接,并有助于细胞和组织的生长.该研究以株高60-80 cm水培龙舌兰科富贵竹(Dracaena sanderiana)为研究对象,将压力传感器连接到茎干上端测量其根压,研究其昼夜节律变化以及温度、矿质元素(氮)、分蘖和去根等对其的影响,从而揭示根压在木质部水分向上运输中的重要作用.结果表明:(1)富贵竹的正根压全天存在,实验中测到的最大值为103 kPa,具有较明显的昼高夜低变化规律;(2)根压随水培温度下降而下降,水温为0 ℃时,根压几乎降低为0,根压的昼夜节律也随之改变;(3)不同浓度的硝酸盐(KNO3)处理均增加根压,但未改变昼夜节律;(4)具有分蘖的富贵竹茎干根压值比无分蘖的小,但也为正值;(5)剪掉全部须根后,根压迅速降为负值,但下降速率低于降温处理.综上所述,相较于其株高,大部分水培富贵竹全天存在的根部正压完全能够提供蒸腾耗水向上运输需要的动力,可以排除掉蒸腾拉力的影响.同时,水培富贵竹根压呈现出较稳定的节律变化,即昼高夜低,且受温度、氮含量、分蘖和去根等因素影响较为显著.

叶片温度是植物能量交换和生理过程发生的重要微环境参数.叶片热力性状能够在一定程度上调控叶片温度,避免极端温度对叶片的伤害.但目前针对叶片热力性状的研究还很少.该研究选择云南省从热带到温带具有明显水热梯度的4种典型植被类型:干热河谷植被、热带雨林、亚热带常绿阔叶林、温带针阔混交林,对其冠层优势树种的叶片热力性状进行了系统地研究.这些性状包括了可能影响叶片温度的形态、光学、材料特性、解剖和生理的23个性状.研究结果表明:干热河谷植被的植物主要依靠蒸腾降温,叶片薄,叶寿命短,主要为"快速投资-收益"型植物;热带雨林植物叶片大,蒸腾速率不高,不利于降温,较厚的叶片、较高的含水量能在一定程度上缓解高温,采取"慢速投资-收益"策略;亚热带常绿阔叶林很少发生极端温度,叶片没有明显的热适应性状,叶片厚,叶寿命长,采取"慢速投资-收益"策略;温带针阔混交林植被的叶片小而厚,多成簇状生长,有一定保温作用.温带针阔混交林的冠层常绿植物光合速率较低,偏"慢速投资-收益"型;而落叶植物的光合速率较高,偏"快速投资-收益"型.该研究系统地研究了热力性状与植物适应策略沿水热梯度的变化,为深入认识植物对环境适应策略提供了理论基础.

开展城市中不同树种植被遮荫与蒸腾降温效应的量化研究是科学优化植被温度调控服务的重要基础.以南京市栖霞区某小型绿地单元为研究区,对高温晴朗天气下不同树种典型植株树干液流进行了观测,采用“单位叶面积上的平均液流速率×叶面积指数”的扩展方法实现了由单株到林分尺度上冠层蒸腾量与蒸腾降温效应的估算,并根据林上、林下太阳辐射值计算了不同树种与整个绿地单元的遮荫降温效应,进而阐明了蒸腾与遮荫降温对总降温效应贡献率的变化特征.研究结果表明:1)3个树种树干液流均呈现昼高夜低的变化趋势,树干液流通常在6:00左右启动,正午前后达到峰值,且存在明显的“午休”现象,而在同一树种内树干液流会随着胸径的增大而显著增大;2)林分尺度上的冠层蒸腾量与蒸腾降温效应均为杨树＞雪松＞香樟,杨树峰或谷出现的时间(11:00-19:00)均明显晚于雪松(10:00-15:00)和香樟(9:00-16:00);3)3个树种遮荫降温效应总体上与太阳辐射的日变化规律基本一致,但树种间日平均降温效应的差异较小;4)3个树种与整个小型绿地单元的总降温效应在夜间均非常微弱,且全部为蒸腾降温,而在白天遮荫对总降温的贡献率(60％-75％)则明显高于蒸腾降温(25％-40％).

研究尝试将高灵敏度热电偶用于植物径流测定,特别是用于常规茎流计难以测定的托里阿魏(Ferula krylovii)叶片的蒸腾流和蒸腾降温的测定.采用高灵敏度热电偶记录并分析比较了茎流热信号和叶片及大气温度的温度信号.结果表明:托里阿魏的茎流可以用热信号峰值或热信号峰下面积的积分表示,且后者所表示的茎流速度变化灵敏度更高;以茎流代表的托里阿魏叶片的蒸腾作用随着光强和气温的升高一直在快速增加,直到光强和温度下降时才开始下降,没有表现出对蒸腾作用的调节现象,说明托里阿魏是一种高耗水植物;托里阿魏叶片通过高蒸腾作用降温使叶片的温度始终低于(最低低于大气温度6℃)或等于大气温度,有效防止了叶片大量吸收太阳辐射可能导致的高温伤害,但也伴随着水分的大量消耗;用高灵敏度热电偶能够测定植物茎流,而且能够测定用普通茎流计难以测定的植物,且费用很低.

采用TPS-2便携式光合仪对淮南市9种园林绿化灌木树种的夏季光合特性进行了测定.结果表明,各树种光合生理参数(Pn、Ci、Tr、Gs、Ls、WUEt)日均值差异显著,日变化趋势不尽相同,且金边黄杨和腊梅的Pn日变化曲线为双峰曲线,桂花的Pn日变化曲线为三峰曲线,皆出现了"光合午休"现象.根据Pn、Tr、WUEt 3个指标的日均值进行聚类分析,可将供试树种分为3个类群.Ⅰ类为低光合、低水分利用型(桂花、红檵木、金边黄杨、腊梅、紫荆、紫叶李),Ⅱ类为低蒸腾、高水分利用型(栀子),Ⅲ类为高光合、高蒸腾型(海桐、紫薇).从生态效益的角度出发,海桐和紫薇的固碳释氧、降温增湿能力俱佳,节水降耗效果处于中等水平,可作为淮南市生态园林建设的优先树种.

生态系统可通过植被蒸腾与土壤蒸发作用调节区域温度与湿度.三北工程黄土高原丘陵沟壑区属于干旱和半干旱区,森林降温增湿功能有助于改善区域生存环境.在分析研究区森林覆被变化基础上,利用Penman-Monteith公式模拟了森林实际蒸散量,研究了森林增湿与降温效果.研究结果显示:(1) 1980--2015年研究区森林面积增加了2.25％,主要来自荒草地、耕地和荒漠;(2)1980-2015年研究区森林6-9月实际蒸散总量为1.19× 1010—1.40× 1010 t/a,平均实际蒸散量为219-257 mm,可使区域6-9月绝对湿度每日增加0.47-0.55 g/m3,相对湿度每日增加2.87％-3.32％;(3)森林通过蒸散作用吸热量为29.15×1015-34.26× 1015 kJ/a,单位面积蒸散吸热量为53.72× 108-63.13× 108 kJ hm-2a-1,通过蒸散吸热日降温量为0.92-1.08℃/d;(4)研究区森林蒸散量在1980-2010年逐渐增加,但在2015年明显下降,这主要是由降水减少导致;森林面积较大的山西和陕西森林蒸散降温增湿效果较好.通过对比相同年份不同土地覆被发现,森林实际蒸散量显著高于其他土地覆被类型.因此,未来研究区可在水资源承载能力范围内适当增加森林面积,充分发挥森林调节区域气候的作用.

为了评估热扩散式探针法中的间断加热模式在侧柏树干液流速率测定中的适用性,提高树木蒸腾耗水测定的准确性,本研究选取侧柏为对象,以整树容器称重法测定值为基准,采用热扩散树干液流测定技术,设置3种不同的加热模式:60 min/0 min(持续加热模式)、30min/30 min(30 min加热30 min冷却的间断加热模式)、10 min/50 min(10 min加热50 min冷却的间断加热模式),分析不同加热模式处理下温差的梯度特征.同时构建间断加热模式下Granier校正公式,并进行有效性验证分析其误差大小.结果 表明:间断加热模式计算的液流速率与整树容器称重法测定的蒸腾速率日变化规律一致,且间断加热模式能够迅速升温、降温并趋于稳定.Granier原始公式计算的液流量较小,与称重法相比,降低了61.3％;经拟合后,10 min/50 min校正液流速率公式:Fd =0.0177K0.9457(R2=0.88),30 min/30 min校正液流速率公式:Fd=0.0378K1.3146(R2=0.85).利用新的公式重新计算的侧柏液流速率较称重法测定的蒸腾速率差异较小,且10 min/50 min校正公式计算的液流速率较蒸腾速率的误差更小,降低了5.9％,可以表达出真实的液流速率.在实际应用中,采用10min/50 min的间断加热模式能够降低自然温差的影响,减少功耗,准确反映侧柏的真实液流速率.

了解小城镇主要景观树种光合蒸腾特性及其固碳释氧、降温增湿能力,可为小城镇景观树种的合理配置及其生态环境效益的定量评价提供科学依据.本研究以安徽沿淮地区阜阳市颍州区中原花都·芳香小镇、颍上县八里河旅游风情小镇、太和县马集发艺小镇的19种主要景观树种为对象,采用Li-6400XT光合作用测定仪对其进行光合生理指标测定,分析这些景观树种的固碳释氧与增湿降温效应.结果 表明:(1)除石楠(Photinia serratifolia)和山茶(Camellia japonica)外,其他17个树种各季节的单位叶面积固碳释氧和增湿降温能力均表现为夏季＞春季＞秋季.(2)树种的固碳量和增湿量与净光合速率、蒸腾速率、气孔导度均呈极显著相关.(3)从树种光合与蒸腾作用效率角度,运用主成分分析综合评估树种的固碳释氧和增湿降温能力,依次为悬铃木(Platanus acerifolia)＞月季(Rosa chinensis)＞木槿(Hibiscus syriacus)＞垂柳(Salix babylonica)＞紫叶李(Prunus cerasifera)＞垂丝海棠(Malus halliana)＞香樟(Cinnamomum camphora)＞火棘(Pyracantha fortuneana》朴树(Celtis sinensis)＞珊瑚树(Viburnum odoratissimum)＞石楠＞蜡梅(Chimonanthus praecox)＞日本晚樱(Cerasus serrulata)＞桂花(Osmanthus fragrans)＞大叶黄杨(Buxus megistophylla)＞广玉兰(Magnolia grandiflora)＞白玉兰(Michelia denudata)＞银杏(Ginkgo biloba)＞山茶.研究表明,在安徽沿淮地区小城镇景观树种配置时,可以选用固碳释氧量和增湿降温能力较强的树种,优选乔木为悬铃木、垂柳、紫叶李、香樟,灌木为月季、木槿、垂丝海棠、火棘、珊瑚树.

在气候变化和快速城市化的双重影响下,全球城市面临日益加剧的热岛效应.绿地能够有效改善城市热环境.城市土地资源紧缺,优化绿地布局,使有限面积的绿地发挥更大的降温效果具有重要的理论意义和实践价值.其中,如何设置绿地斑块大小则是优化绿地布局的首要考虑因素之一.从斑块和景观的尺度总结了现有绿地斑块大小对其降温效应影响的研究进展,结果表明:1)在斑块尺度,随着绿地斑块面积增加,绿地的降温效应相应增加,但增加的趋势为非线性变化,表现为温度随绿地斑块面积的增加先下降,后趋于平稳,表明可能存在降温效率(单位面积绿地降温能力)最强的斑块大小;2)在景观尺度,绿地斑块大小在空间上的配置对热环境的影响研究结果存在差异,尚无一致性定论.基于已有研究,本文指出了现有绿地斑块大小对其降温效应影响研究中的问题与不足:1)主要关注绿地斑块大小与温度的统计关系,缺乏对其具体影响过程和内在机制的深入探讨;2)更多关注地表温度,而对与人体舒适度和健康直接相关的其他热环境指标的研究较少;3)研究中缺少对城市中数量巨大,分布最广的小型绿地斑块的考量.未来的研究应加强从遮阴和蒸腾等降温过程深入解析绿地斑块大小对热环境影响的内在机理机制,从降温效率的角度,探讨是否存在最优的斑块大小,并进一步探讨绿地周围建筑环境对绿地斑块大小与其降温效应关系的影响,为优化城市绿地分布,改善城市热环境提供科学依据.

全球变暖背景下,亚热带地区极端气候热浪事件发生频率持续增加.高频热浪及其伴随的高温和干旱复合胁迫将严重影响植物的光合特性,抑制植物的生长,甚至造成死亡.然而,目前亚热带树木光合特性及生长对高频热浪及复合胁迫的响应仍不明确.以亚热带阔叶树种闽楠苗木为研究对象进行了热浪模拟实验,关注了补水和控水处理不同水分环境下连续热浪对闽楠光合特性及生长速率的影响.结果表明,补水处理下闽楠净光合速率(Pn)在单次热浪影响下显著下降了 34％,同时水分利用效率显著(WUE)下降,但蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和叶片水汽压亏缺(Leafvpd)显著上升(P＜0.05).表明水分充沛的高温环境中闽楠可通过增加蒸腾耗水加速水分蒸散来调节叶片的温度,增强植株光合特性对热浪的抗性.而控水处理下单次热浪处理组Tr和Gs未显著上升,以及Tr与Leafvpd在干湿环境下线性拟合的不同斜率,说明水分胁迫会降低叶片降温的效率,加剧热浪对闽楠光合特性的影响.水分和高温的复合胁迫还延长了闽楠光合特性在热浪后的恢复过程,高温胁迫下闽楠Pn在15 d后恢复至未干扰水平,但复合胁迫组未能恢复.此外,连续发生的热浪存在累加效应,表现为降低闽楠对热浪的抗性,其中闽楠Tr、Gs和WUE在连续热浪处理组变化显著(P＜0.05).但连续发生的热浪事件不会显著影响闽楠光合特性在热浪后的恢复过程,且会增加闽楠的高度,补水处理下连续热浪处理组闽楠苗高相对生长率显著高于其它处理组,但地径相对增长率未见显著差异.该研究结果表明,热浪阶段的水分供给可以增强亚热带树种闽楠的热浪抗性,并加速恢复,但控水处理的干环境下闽楠热浪抗性下降,若该环境下连续热浪事件发生可能增加闽楠苗木死亡的概率.因此,植物对气候变化响应的研究应该增强对复合胁迫或极端气候模式变化的关注.