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杨树木质部导管体积与栓塞脆弱性关系的研究

蔡靖  
【摘要】:以杨属几个树种为研究对象,用Cochard cavitron离心机技术,测定不同种类、不同枝条木质部栓塞脆弱性,建立不同枝条栓塞脆弱曲线,计算P50值;利用低压液流计(LPFM)测定小枝导水率及导水率损失值;运用染色法测定导管直径的大小;利用硅胶注射法测量导管的长度。通过以上方法研究导管体积对植物木质部栓塞脆弱性的影响,量化木质部栓塞脆弱性与导管直径大小的关系,构建一种新的基于导管直径径级的栓塞脆弱曲线;同时探索导管长度与导管直径大小之间的关系,建立一种新的基于导管直径径级的导管长度计算方法;测定在Cochard Cavitron中小枝被诱导后产生栓塞的模式,验证Cochard Cavitron理论。以便为选择抗栓塞树种提供科学依据,为干旱半干旱地区选育耐旱树种提供理论指导。 主要研究结果如下: 1.导管直径大小的分布符合威布尔概率密度函数。同一树种的不同枝条有不同的直径径级概率密度函数分布,其分布的不同可以解释不同小枝P50的差异。 2.栓塞导管的威布尔概率密度函数分布比传导的导管趋向于更大的直径径级。同一个枝条内,导管直径多分布在较大径级内的比分布在较小径级内的更易栓塞。 3.创立了一种基于导管直径径级的栓塞脆弱曲线构建方法;从脆弱曲线可以得出随着导管直径的递减,P50越高(负值),由此证明导管直径越小越不易栓塞;脆弱曲线很好的拟合威布尔累计分布函数(CDF),此函数可以提供一个最适的威布尔常量(c和b)与P50的值;研究显示P50=6.166D-0.3134(R2 = 0.995),且常量b和1/c与直径D呈直线函数关系(R20.95)。由此可以由D来预测bi和ci。 4.建立了基于导管直径径级的导水率损失的离散模型:此方程可以用来构建小枝的脆弱曲线,并可与离心机技术建立的栓塞脆弱曲线进行比较。 5.导管直径大小不能完全解释不同枝条间脆弱曲线的变化,其它两个重要的原因可能是:a被测枝条茎段的长度远远大于此枝条导管长度的中值时所产生的水流的路径冗余。b导管上纹孔面积比率的影响。 6.当导管长度大于3-4cm,使用离心机测定P50时,导管直径是导管上纹孔面积值的代替者,由此推断由离心机技术构建脆弱曲线来测试纹孔面积假说有一定的局限性。 7.构建了一种可以计算出导管长度与导管直径呈线性或幂指数函数关系的方法,这种函数关系显示导管直径越大,导管越长。此关系提供了一些有用的暗指,证明了纹孔面积的假设是正确的。测定数据支持了某些假说,即:导管在水分运输的有效性与木质部栓塞的脆弱性之间有一定的平衡(交易)性,这种平衡(交易)性可能使得较粗导管的长度背离了按导管运输有效性而构建的理想长度值。 8. Cochard cavitron的栓塞模式与所预测的理论模式很相近,结果表明:靠近旋转中心处截断的栓塞程度大于两端截断处,且其PLC值超出由离心机测定到的整个茎的平均值;尽管在茎的最两端截断处压力为零,但仍然测得较高的PLC值,且这个值高于枝条自然的PLC值;大的导管先于小的导管空穴化; PLC值在空间上显示出不对称,即在靠近茎底部的截断比靠近茎顶端截断处产生更多的栓塞。 9.从每个截断按比例计算所得出的PLC值显著不同于(P0.05)用Cochard cavitron离心机测得的值,但最大导水率Kh的值却没有显著不同(P0.05),其原因有待进一步探索。


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