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不同材性阔叶树种木质部解剖特征与水力学功能性状关系

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木质部的解剖结构特征是植物体水力效率和水力安全的基础,影响树木的存活、生长、竞争和分布。环孔材和散孔材树种木质部结构(导管组织结构和空间分布、薄壁组织和纤维组织比例)存在显著差异,并与水力功能性状密切相关。对2种材性树种枝条木质部解剖结构和水力功能的关系进行比较,有助于理解它们在暖温带半湿润半干旱地区的水分适应机制和生长策略差异。基于此,本文选取8种北京市城区常见耐旱阔叶乔木(绿化树种),5个环孔材树种:臭椿(Ailanthusaltissima)、黄栌(Cotinuscoggygria)、绒毛白蜡(Fraxinusvelutina)、栾树(Koelreuteriapaniculata)、国槐(Sophorajaponica),3个散孔材树种:一球悬铃木(Platanusoccidentalis)、毛白杨(Popilustomentosa)、旱柳(Salixmatsudana),通过制备木质部石蜡切片,研究不同材性树种枝条的解剖结构和水力学功能性状的关系,主要结论如下: 1.不同材性树种的解剖性状及水力功能性状均存在显著差异,其15个木质部性状均具有较大的变异性。环孔材树种的水力直径、潜在最大导水率、脆弱性指数、导管平均直径、最大导管直径、相邻导管壁厚度和轴向薄壁组织比例均显著大于散孔材树种;散孔材树种的导管密度、单导管指数、导管组织比例均显著大于环孔材树种。其中导管结构对植物导水系统起决定性作用。 2.导管组织比例、纤维组织比例与薄壁组织比例存在显著权衡关系,薄壁组织主要由轴向薄壁组织主导。木质部水分运输能力需要同时考虑导管结构及空间分布、薄壁和纤维组织的生理作用。 3.仅散孔材树种存在水分效率-安全权衡,而在环孔材树种中未发现这种权衡关系。环孔材树种主要通过调节输水性状和对不同组织类型投资以适应环境,而散孔材树种主要通过调节水力安全性状来适应环境。相较于环孔材树种的高效水分利用策略,散孔材树种选择了更为保守的策略。 4.不同材性树种呈现两种水力学策略:环孔材树种对水分需求较高,倾向于形成面积较大的导管,通过增大导管水力直径,增加轴向薄壁组织比例来提升输水效率,同时增加导管壁厚度提升抗内爆能力以兼顾安全性;散孔材树种更易形成的面积较小的导管,倾向于形成独立导管分布格局,通过增大导管密度、导管组织比例以保障水力安全。 植物导水系统是一个三维立体的复杂结构系统,输送水分的效率性和安全性由导管结构特征、空间分布和不同功能组织的资源分配共同参与决定。

杨蕴蕊

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阔叶树种 木质部 解剖结构 环孔材 散孔材

硕士

林业

徐程扬

2023

北京林业大学

中文

S7