竹子水分利用的生态适应性:年龄、夜间液流和根茎补水的效应

基本信息
批准号:31700532
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:赵秀华
学科分类:
依托单位:中国科学院华南植物园
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:朱丽薇,欧阳磊,赵万里,胡彦婷,王茜,陈霞
关键词:
茎秆年龄效应夜间液流适应机制水力结构生理调节
结项摘要

Bamboo species with shallow root system are more sensitive and vulnerable in response to environmental water stress. Water use of bamboo species is more likely to be effected by stem age because they lack of secondary growth and can’t renew the xylem structure after maturity, which lead to gradual reduction of the hydraulic conductivity of the water transport system. Therefore, bamboo faces a contradiction between the strong transpiration required by rapid growth and xylem vulnerability. Developed root rhizome system of bamboo species plays a special role in water and nutrient compensation between culms. Large numbers of parenchyma cells and the cavity structure within culm provide important guarantee for recharging water during nighttime. Bamboo species have excellent competitiveness and adaptability to heterogeneous environment, that might be due to special hydraulic character and water use efficiency. Accordingly, it is suggested that “nighttime sap flow and water compensation between culms through rhizome are distinctive hydraulic adjustment strategy for bamboo species to cope with and to adapt to the heterogeneous habitats”, which would, to a certain extent, avoid hydraulic imbalance and maintain the safety of water transmission. This project will use self-made modified thermal dissipation probe (TDP) to monitor culm transpiration of different types of bamboo species, and to analyze their physiological structure, water use mechanism and hydraulic adaptive strategies in response to changes in the environment and their age effect, in order to explore the water use characteristic of different bamboo species and their influence to the local water cycle. All of these have both theoretical and practical meanings for cultivation resources and sustainable development of bamboo species.

浅根系的竹类植物对环境水分胁迫的响应较为敏感和脆弱,由于缺乏次生生长,竹子成熟后无法更新木质组织而逐渐降低水分传输系统的传导性,水分利用更易受年龄的影响,形成了快速生长而要求旺盛的蒸腾与输水系统脆弱性之间的矛盾。竹子发达的根茎对异株的水分和养分补偿功能发挥了特殊作用,大量的薄壁细胞和空腔结构为夜间补水的储存提供重要保障。竹子对异质性环境出色的竞争力和适应力与特殊的水力特征和水分利用效率有直接的关系,据此,我们认为“夜间液流和根茎补水是竹子水分利用适应异质性生境的特殊水力调节策略”,一定程度上避免水力功能失衡和维持水分传输的安全性。本项目将采用改进的自制式热消散液流探针监测不同根茎类型竹子的水分蒸腾,分析其生理结构特征、夜间液流的补水机制、应对环境变化的水力适应和年龄效应,探索竹林的水分利用规律和对林区水文循环的影响,对竹类植物资源的培育和可持续开发具有重要的理论价值和实践指导意义。

项目摘要

竹类植物旺盛的蒸腾能力是其快速生长和繁殖的有力保障,也是其适应不同环境能力的表现。但与此同时,禾本科竹类植物由于其不同于其他乔木的独特的生物学结构,水分传输系统较为脆弱性。对不同类型的竹种水分利用与环境因子之间的关系,以及它们在应对水分可用性变化时的生理生态特征和适应策略仍未可知。本项目通过对比散生型毛竹和丛生型粉丹竹的液流规律,结合不同年龄段的水力特征、光合能力指标与气象因子的关系等,研究它们的蒸腾耗水规律和生态适应性。研究发现:(1)蒸腾速率、光合能力、整株水力导度和叶片叶绿素含量等生理指标都随着竹龄增加而显著下降,因此老龄竹在面对水分胁迫时(比如空气水分亏缺(VPD)较高或者土壤水分含量减少),水力失效的脆弱性更甚;(2)散生型的毛竹通过相连的根茎系统进行异株间的水分再分配。通过切根实验,我们发现幼竹有更加旺盛的蒸腾能力,更低的叶片水势使得其从其他茎秆中获取额外的水分补充,这有助于水分需求旺盛的幼竹的生长,保证了毛竹种群的繁殖能力;(3)竹类植物旺盛的夜间液流活动补偿了日间过度损失的水分,并为次日的蒸腾活动提供储存水。本项目的研究结果为探讨竹类植物在异质环境下的适应能力提供了理论基础支持。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2016.12.031
发表时间:2016
2

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
3

农超对接模式中利益分配问题研究

农超对接模式中利益分配问题研究

DOI:10.16517/j.cnki.cn12-1034/f.2015.03.030
发表时间:2015
4

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

DOI:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.09.006
发表时间:2021
5

中国参与全球价值链的环境效应分析

中国参与全球价值链的环境效应分析

DOI:10.12062/cpre.20181019
发表时间:2019

赵秀华的其他基金

相似国自然基金

1

不同土壤水分梯度下桉树整树水分利用的年龄效应与水力调节

批准号:31700334
批准年份:2017
负责人:欧阳磊
学科分类:C0303
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

水分胁迫对竹子根际土壤氮素转化利用的影响机理

批准号:40671109
批准年份:2006
负责人:庄舜尧
学科分类:D0710
资助金额:40.00
项目类别:面上项目
3

应用热消散和热平衡的液流测定方法估测竹林的水分利用

批准号:31170673
批准年份:2011
负责人:赵平
学科分类:C1614
资助金额:51.00
项目类别:面上项目
4

竹子开花的生态机理探讨

批准号:30470284
批准年份:2004
负责人:李兆华
学科分类:C0304
资助金额:23.00
项目类别:面上项目