城乡环境梯度对樟树的生态效应及其气孔调控基础研究

论文摘要

快速城市化过程导致城乡区域环境差异,进而影响植物的生长和发育。叶片气孔是植物与外界环境进行物质、信号交流的门户,调控着光合和蒸腾等生理过程,进而影响植物生物量积累。目前,城市环境对植物生长影响方面的研究结果还存在很大分歧,具体调控基础和机制还不清楚。本研究以快速城市化的中等城市杭州为研究区域,亚热带常绿阔叶乔木樟树为研究对象,利用年轮宽度指数分析法研究了时间尺度上不同城市化阶段对植物生长量的影响,同时对叶片气孔分布格局、发育途径及其生态功能等进行了初步探讨。得到如下主要结论: 1.城市化在时间尺度上对香樟生物量积累的生态效应表现为由抑制转变为促进。在研究时段内,以农村区域作对照,计算时间序列上城市化对樟树的生态效应值,结果显示1994年以前,城市化对树木生长的影响主要是负效应,生态效应值为-0.10左右,1998年以后,城市化对樟树的生长表现出明显的促进效应,生态效应值在0.13左右。另外,物候期的观测结果表明城区樟树物候期提高20天和总生长季增加约2个月。 2.樟树叶片邻体气孔在叶片较早成熟部位分布较多,主要有聚群分布的气孔前体直接发育形成、新产生气孔与已有气孔相邻及气孔间表皮细胞分裂并被保卫细胞推开而间接形成三种发育途径。其中前两种途径已有相关报道,而第三种途径是我们所提出的假说,用来解释樟树叶片邻体气孔数量与总叶片气孔数量变化趋势不同步现象。 3.樟树叶片邻体气孔具有局部“增湿保水”的生态功能,有利于提高植物叶片的水分利用效率。与单独分散分布的气孔相比,邻体气孔表观直径增加,叶片外部水分扩散壳的总表面积减小,在叶片表皮气孔外围局部小范围内形成较高空气湿度,降低通过气孔的水分扩散速率。同时由于气孔导度的变化对水分蒸发的影响远大于对CO2吸收的影响,所以邻体气孔结构在大幅度降低水分蒸发散失的同时,对吸收CO2的抑制作用并不明显,从而可以提高植物叶片水平的水分利用效率。这被称为叶片邻体气孔的局部“增湿保水”假说。试验结果也表明邻体气孔密度的增加可以显著提高叶片水分利用效率。另外,邻体气

论文目录

• 中文摘要
• 关键词
• Abstract
• Key Words
• 文献综述
• 1.城乡环境梯度的生态效应
• 1.1 环境梯度
• 1.2 城乡环境梯度
• 1.2.1 城市化
• 1.2.2 城市环境梯度变化
• 2.不同环境因子对植物的生态效应
• 2.1 不同环境因子对植物的影响
• 2.2 城市化对植物的综合效应
• 3.植物对环境响应的气孔基础
• 3.1 气孔对不同环境因子变化的响应
• 3.2 叶片气孔分布格局
• 3.3 叶片气孔发育途径
• 3.4 气孔发育的调节信息
• 3.4.1 受体和酶
• 3.4.2 细胞周期
• 3.4.3 激素
• 3.5 气孔发育与其它器官、组织的关系
• 3.5.1 叶肉细胞
• 3.5.2 植物叶片表层蜡质层
• 3.5.3 成年叶对气孔发育的影响
• 科学问题、理论推测及试验技术路线
• 1.研究问题的提出
• 2.可验证的理论推测
• 3.试验技术路线
• 材料与方法
• 1.研究区域介绍
• 2.试验材料与培养
• 2.1 植物材料
• 2.2 植物培养
• 3.试验取样与测定方法
• 3.1 城乡环境梯度下樟树生长状况调查
• 3.1.1 樟树年轮取样及测定
• 3.1.2 植物物候现象观测
• 3.1.3 樟树叶片生理指标测定
• 3.1.4 城市数据资料调查
• 2浓度升高与土壤水分状况对樟树树苗生长影响的研究方法'>3.2 CO₂浓度升高与土壤水分状况对樟树树苗生长影响的研究方法
• 2浓度升高对樟树树苗生长影响的处理方法'>3.2.1 CO₂浓度升高对樟树树苗生长影响的处理方法
• 3.2.2 植物生长及其含水量的测定
• 3.2.3 主要测定指标及计算方法
• 3.3 叶片气孔指标的观测方法
• 3.3.1 印迹法观察叶片表皮气孔结构
• 3.3.2 气孔指标的计算
• 3.4 樟树叶片气孔分布与发育研究取样方法
• 3.5 樟树叶片气孔功能研究
• 3.5.1 取样
• 3.5.2 具体指标的测定
• 4.数据分析
• 试验结果
• 1.城乡环境梯度对樟树的生态效应
• 1.1 城市化对植物生物量积累的影响
• 1.1.1 城市化对樟树树木生长的影响
• 1.1.2 城乡环境梯度对樟树物候特征的影响
• 2浓度升高对樟树树苗生长的影响'>1.2 不同土壤水分条件下，CO₂浓度升高对樟树树苗生长的影响
• 2浓度升高对樟树树苗地上部生长的影响'>1.2.1 在3个土壤水分水平条件下，CO₂浓度升高对樟树树苗地上部生长的影响
• 2浓度变化及土壤水分水平对樟树树苗地下部生长的影响'>1.2.2 CO₂浓度变化及土壤水分水平对樟树树苗地下部生长的影响
• 2浓度变化及土壤水分含量对樟树树苗根冠比的影响'>1.2.3 CO₂浓度变化及土壤水分含量对樟树树苗根冠比的影响
• 2.樟树叶片气孔调控基础
• 2.1 樟树邻体气孔在叶片表面的分布
• 2.2 樟树叶片表面邻体气孔的发育途径
• 2浓度和土壤水分含量变化对樟树树苗叶片气孔指标的影响'>2.3 空气CO₂浓度和土壤水分含量变化对樟树树苗叶片气孔指标的影响
• 2.4 樟树叶片邻体气孔的生态功能
• 2.4.1 邻体气孔与土壤湿度之间的关系
• 2.4.2 不同环境条件下的邻体气孔指标
• 2.4.3 不同环境条件下樟树叶片的生理指标
• 2.4.4 樟树叶片气孔特性与生理指标的关系
• 讨论
• 1.城乡环境梯度对樟树的生态效应
• 1.1 城市化对樟树生长的影响
• 1.2 城市区域樟树物候特征
• 1.3 人类活动对城市化的植物生态效应的影响
• 2浓度升高及土壤水分含量对樟树树苗根冠生长的影响'>2.CO₂浓度升高及土壤水分含量对樟树树苗根冠生长的影响
• 2浓度升高对樟树形态的影响'>2.1 CO₂浓度升高对樟树形态的影响
• 2浓度与土壤水分对樟树生长的交互作用'>2.2 CO₂浓度与土壤水分对樟树生长的交互作用
• 2.3 城乡环境梯度下植物生长速率变化动态的限制性资源调控的酶分子动力模型解释
• 3.樟树叶片邻体气孔的分布与发育途径
• 3.1 邻体气孔在樟树叶片表皮的分布格局
• 3.2 樟树叶片邻体气孔的发育途径
• 4.樟树叶片邻体气孔的生态功能
• 4.1 叶片邻体气孔的环境适应功能
• 4.2 叶片邻体气孔结构功能的“局部增湿保水”假说及有关试验证据
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 1.缩写词表
• 2.致谢
• 3.研究生期间参与课题及发表论文