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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