城鄉(xiāng)環(huán)境梯度對樟樹的生態(tài)效應及其氣孔調(diào)控基礎研究.pdf

1、快速城市化過程導致城鄉(xiāng)區(qū)域環(huán)境差異，進而影響植物的生長和發(fā)育。葉片氣孔是植物與外界環(huán)境進行物質(zhì)、信號交流的門戶，調(diào)控著光合和蒸騰等生理過程，進而影響植物生物量積累。目前，城市環(huán)境對植物生長影響方面的研究結(jié)果還存在很大分歧，具體調(diào)控基礎和機制還不清楚。本研究以快速城市化的中等城市杭州為研究區(qū)域，亞熱帶常綠闊葉喬木樟樹為研究對象，利用年輪寬度指數(shù)分析法研究了時間尺度上不同城市化階段對植物生長量的影響，同時對葉片氣孔分布格局、發(fā)育途徑及其生態(tài)

2、功能等進行了初步探討。得到如下主要結(jié)論： 1.城市化在時間尺度上對香樟生物量積累的生態(tài)效應表現(xiàn)為由抑制轉(zhuǎn)變?yōu)榇龠M。在研究時段內(nèi)，以農(nóng)村區(qū)域作對照，計算時間序列上城市化對樟樹的生態(tài)效應值，結(jié)果顯示1994年以前，城市化對樹木生長的影響主要是負效應，生態(tài)效應值為-0.10左右，1998年以后，城市化對樟樹的生長表現(xiàn)出明顯的促進效應，生態(tài)效應值在0.13左右。另外，物候期的觀測結(jié)果表明城區(qū)樟樹物候期提高20天和總生長季增加約2個月。

3、 2.樟樹葉片鄰體氣孔在葉片較早成熟部位分布較多，主要有聚群分布的氣孔前體直接發(fā)育形成、新產(chǎn)生氣孔與已有氣孔相鄰及氣孔間表皮細胞分裂并被保衛(wèi)細胞推開而間接形成三種發(fā)育途徑。其中前兩種途徑已有相關報道，而第三種途徑是我們所提出的假說，用來解釋樟樹葉片鄰體氣孔數(shù)量與總?cè)~片氣孔數(shù)量變化趨勢不同步現(xiàn)象。 3.樟樹葉片鄰體氣孔具有局部“增濕保水”的生態(tài)功能，有利于提高植物葉片的水分利用效率。與單獨分散分布的氣孔相比，鄰體氣孔表觀直徑

4、增加，葉片外部水分擴散殼的總表面積減小，在葉片表皮氣孔外圍局部小范圍內(nèi)形成較高空氣濕度，降低通過氣孔的水分擴散速率。同時由于氣孔導度的變化對水分蒸發(fā)的影響遠大于對CO2吸收的影響，所以鄰體氣孔結(jié)構(gòu)在大幅度降低水分蒸發(fā)散失的同時，對吸收CO2的抑制作用并不明顯，從而可以提高植物葉片水平的水分利用效率。這被稱為葉片鄰體氣孔的局部“增濕保水”假說。試驗結(jié)果也表明鄰體氣孔密度的增加可以顯著提高葉片水分利用效率。另外，鄰體氣孔密度與土壤濕度也呈現(xiàn)

5、出顯著的負相關關系，說明鄰體氣孔的出現(xiàn)及其量的多少與植物保水性能有一定的相關關系。 不同城市化階段對植物生物量積累影響的不同，可以用來解釋城市環(huán)境對植物生長影響不同的分歧。而鄰體氣孔形成途徑假說是在我們試驗結(jié)果基礎上提出的，具體途徑如何還需要更加精確的氣孔發(fā)育跟蹤觀測加以修證。鄰體氣孔分布格局生態(tài)功能的局部“增濕保水”假說則需要更多相關試驗予以證實或證偽。若得以證實，不僅揭示了自然界氣孔聚集分布的生理機制，還可以為生物節(jié)水提供一