李亮，王利，王鑫，苗志远

(1.吉林市林业调查规划院，吉林 吉林 132000；2.白城市林业科学研究院，吉林 白城 137000)



浅析海拔梯度对植物生长发育的影响

李亮1，王利2，王鑫1，苗志远1

(1.吉林市林业调查规划院，吉林 吉林 132000；2.白城市林业科学研究院，吉林 白城 137000)

文章简单介绍了海拔梯度对植物生长发育的影响，通过对国内外相关文献资料进行汇总、分析，阐述了在海拔梯度上的主要环境因子如：温度、水分等的变化对植物生长发育的影响，以期今后为植物选择适宜的海拔高度种植提供有价值参考。

海拔梯度；植物生长；紫外线辐射

自然界中，影响植物分布的原因有很多种，其中海拔作为主要的一个地形因子，使处在海拔梯度的各种环境因子(包括温度、湿度、光照、气压等)也表现出梯度性变化，海拔变化引起的温度、湿度和土壤肥力等变化可以影响植物的物质代谢、结构和功能等诸多方面，从而影响植物的生理生态、适应性等发生变化。平均气温随海拔上升而下降、光照强度随其上升而增强、CO2分压和大气压随其上升而降低[1]，空气温度下降和紫外辐射增强等原因均对植物生长有一定的影响[2]。本文通过对国内外相关文献资料进行汇总、分析，并阐述了在海拔梯度上的主要环境因子如：温度、水分等的变化及其对植物生长发育的影响，以期今后为植物选择适宜海拔的高度种植提供有价值参考。

1　海拔梯度对植物生长发育的影响

海拔梯度对于植物的分布及生长发育具有显著的影响，海拔梯度的变化导致气象、土壤和地形等生态环境条件发生明显变化，这些可直接对植物的物质代谢、结构和功能等诸多方面造成影响。对于植物而言，适宜的生态环境条件对其生长发育尤为重要，随着海拔的升高，植物通常会表现出矮化、生育期延长的特点。植物对不同生态环境条件的适应主要是通过改变植株的外部形态结构、调节其内部生理及代谢方式，从而使其能够在自然界中得以完成生命循环史。同一植物在不同环境中受到不同环境因子的影响，植物为了适应环境的变化会在内部结构和外部形态上发生不同程度(或情况)的有规律的变化，进而表现出其多样性。植物随海拔梯度的改变而产生的一系列生理生态变化，是植物对海拔逆境的一种适应表现，无论哪种变化都是向着与环境相适应的方面发展。

2　环境因子随海拔梯度的变化及其对植物生长的影响

2.1光照强度变化及其对植物生长的影响

光是太阳的辐射能以电磁波的形式投射到地球表面上辐射线的综合，它是自然界中所有生命的能量来源，是植物所有能够正常代谢的唯一能源。光因子作为一种外部信号来调节植物的生长发育，植物对太阳能的利用主要是通过光合作用来完成的，光照对植物的生长有一定的促进作用。随海拔梯度的升高，光照强度呈现逐渐增强的变化趋势，研究发现在不同光照强度下，各种植物的表现型也发生了变化[3]。作为植物光合作用的主要器官叶绿体，随着海拔的升高，植物叶片中叶绿体结构有明显差异。有研究表明，生长在青藏高原的火绒草，在低海拔叶绿体呈扁船形，沿细胞壁分布，基粒片层排列整齐，且片层最多；在高海拔叶绿体呈圆形，处在细胞中央，基粒片层则严重扭曲，片层仅有几层[4]。不同光照强度对植物生物量也有影响，通过对樟树的研究表明[5]：强光水平下，整株植株根的生物量分配增加；弱光水平下，叶的生物量分配增加；中度光水平下，整棵植株对叶和根的生物量分配处于中间。叶片作为植物光合作用最主要的器官，受环境因子影响也最为灵敏，它的外部形态、解剖结构的特征可以作为植物对环境因子的适应性的最好表现，通常情况下遮阴会导致叶片厚度变薄，叶片面积增加。

2.2温度变化及其对植物生长的影响

通常情况下温度主要通过影响植物的呼吸、光合、蒸腾等生理代谢过程来影响其自身的生存和生长发育，除此之外，温度对于土壤蒸散发、N的矿化、有机物分解等方面起着积极的作用。研究表明，只有在适宜的温度条件下植物才能够完成其正常的生长发育生活史，温度过低或过高均会导致植物细胞膜系统破坏，细胞脱水，参与代谢活动的酶活性紊乱，对其生长产生抑制，甚至死亡。随海拔的升高，温度呈逐渐降低的趋势，在不同海拔梯度上，同一植物受到不同温度的影响，其生长情况也存在差异[6]。研究表明，温度的降低会导致植物叶片长度和叶面积逐渐减小，而叶片和栅栏组织的厚度会随着温度的降低逐渐增大[7]。为使植物适应高海拔的寒冷，植物常常会通过减小叶片面积，从而减少因蒸腾作用散失的水分。

2.3水分变化及其对植物生长的影响

植物的光合、呼吸、蒸腾作用及有机物合成与分解均都离不开水分子的参与，水分是影响植物生长的重要因素，通常对植物的分布和生产力有着重要的影响。在全球气候变化的影响下，不同海拔梯度上植物生存环境的水分条件，主要包括降水、土壤水分的可获得性等也发生了相应的变化[8]。土壤中的水分缺乏或过量对植物的生长都有影响，土壤水分严重缺乏时，植物会出现萎蔫现象，萎蔫时间持续过久则引起旱害，严重时植株枯死；土壤水分严重过量时，会引起植物缺氧，从而产生营养失调、代谢紊乱等一系列危害。通常情况下，随着海拔的升高，年降水量增多，降水会导致高海拔地区的土壤温度急剧下降，特别是出现积雪后，土壤温度可降至零度以下。尽管土壤水分充足但由于土壤温度较低使植物根系吸水困难，较高的气温导致植株地上部分在发生蒸腾作用过程中失水过度导致叶片发黄，枝条受损，造成植物的生理干旱(physiologicaldrought)。

2.4紫外线(UV-B)辐射变化及其对植物生长的影响

自然界中存在的UV-B辐射，不仅是重要的环境胁迫因子，而且还是植物能够适应环境进化的重要调控因子[9]。有许多国内外学者对受UV-B辐射胁迫的植物进行研究，发现不同的UV-B辐射强度造成植物生长发育、形态结构及光合能力等均有不同的变化[10]。兰春剑[11]等对UV-B辐射胁迫下的杨桐幼苗生长情况的研究发现，杨桐幼苗叶片中叶绿素的含量随着UV-B辐射的增强而降低，降低辐射后，会显著增加，增强或降低UV-B辐射都会对杨桐幼苗的地径生长有抑制的影响，降低辐射的强度会促进幼苗株高的生长。强维亚[12]等对高山植物歪头菜的研究发现，长时间强UV-B辐射条件下植物歪头菜的内源生长激素(吲哚乙酸、赤霉素等)的含量和其生长状况均发生了变化，最初阶段内源生长激素显著升高，生长也相应升高，随时间的延长，内源生长激素含量开始迅速降低，生长也受到抑制。也有研究显示[13]：增强UV-B辐射会使植物地上部分的生物量减少，使对UV-B具有吸收作用的物质和类胡萝卜素含量降低，会增加叶片表皮层和栅栏组织的厚度。

3　小结

随着海拔的升高，环境因子会随之发生相应的变化，在一定的区域范围内对植物的生长发育有着直接的影响。中国地大物博、幅员辽阔、植被丰富，植物的生长范围更是遍布各地，因此研究海拔梯度上的环境因子对植物生长发育的影响是必要的，有助于选择适宜植物生长的环境。

[1]OreauM,NAEEMP.Biodiversityandecosystemfunctioning:Currentknowledgeandfuturechallenges[J].Science,2001,294:804-808

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[3] 李芳兰,包维楷,刘俊华.岷江上游干旱河谷海拔梯度上四川黄栌叶片特征及其与环境因子的关系[J].西北植物学报,2005,25(11):2277-2284

[4] 何涛,吴学明,张改娜,等.不同海拔火绒草叶绿体超微结构的比较[J].云南植物研究,2005,27(6):639-643

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[10]LiuAQ,MaXQ.TheeffectofenhancedUltraviolet-Bradiationonxylophyte[J].ChineseJournalofEco-Agriculture,2004,12(4):36-39

[11] 兰春剑,江洪,黄梅玲,等.UV-B辐射胁迫对杨桐幼苗生长及光合生理的影响[J].生态学报,2011,31 (24):7516-7525

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1005-5215(2016)05-0067-02

2016-03-11

李亮(1989-),男,吉林扶余人,硕士,助理工程师,主要从事森林经理学方面研究.

Q945

Adoi:10.13601/j.issn.1005-5215.2016.05.025