荒漠植物叶片化学性状及其经济谱对水盐变化的响应

掌握植物叶功能性状及其经济谱对环境变化的响应规律,有助于从功能生态学角度理解植物对环境的适应机制。本研究分析了高、低土壤水盐环境下荒漠植物群落及物种水平的叶片化学性状差异及叶经济谱响应规律。结果表明,随着土壤水盐下降,(1)群落水平叶片碳(C)和钙(Ca)含量显著下降,氮(N)、磷(P)含量无显著变化,硫(S)、钾(K)、钠(Na)和镁(Mg)含量显著增加(P0.05);(2)植物性状与群落内共生种间的差异(αi)总体呈高水盐环境下高于共存种,而低水盐环境下低于共存种的趋势,αi的变幅总体增加,即性状的种间分化随着土壤水盐降低而加剧;(3)低水盐环境下植物叶片N、S、K、Na和Mg含量的生态位(βi)总体高于高水盐环境,C和Ca反之,土壤水盐显著影响物种化学性状的生态位;βi变幅总体减小,即物种的生态位宽度随着土壤水盐降低而减小;(4)随着土壤水盐下降,荒漠植物叶经济谱呈光捕捉元素C、N和P,与渗透-代谢调节元素S、K、Ca、Na和Mg间权衡加剧的变化趋势。本研究为探索荒漠植物在胁迫环境下的资源利用策略和适应机制提供理论参考。     

荒漠植物功能性状及其多样性对土壤水盐变化的响应

植物功能性状及其多样性对环境变化的响应研究有助于揭示极端环境下植物适应策略和群落构建机制。通过实地调查和实验分析,研究艾比湖荒漠植物形态、生理和化学等8个功能性状的特征,并从多维性状和一维性状角度揭示功能多样性对土壤水分和盐分变化的响应规律。结果表明:高水盐环境下(SW1),(1)群落加权株高、叶绿素含量(SPAD)及叶片碳(C)和钙(Ca)含量显著高于低水盐环境,叶片氮(N)、磷(P)、硫(S)含量在不同水盐环境间无显著差异。(2)SW1环境下,沿乔木-小乔木-灌木-草本层次,上层生活型植物性状值普遍高于下层植物,其中灌木叶片仅N、钾(K)含量显著高于草本;沿该生活型层次植物性状呈趋同变化。(3)低水盐环境下(SW2),乔木叶片性状差异特征与SW1相似;小乔木叶片C、N含量分别显著高于和低于灌木及草本;相比于草本,灌木SPAD、S含量显著高,K含量显著低,株高、C、N、P含量差异不显著;SW2环境下各生活型植物性状呈趋同变化。(4)SW1环境下多维功能丰富度、功能离散度显著高于SW2环境,但均匀度无显著差异。(5)一维功能均匀度在不同水盐环境间均无显著差异,但化学性状的均匀度总体高于植物株高;高水盐环境下叶片N、S和Ca的功能分异指数显著高于低水盐环境。研究为掌握胁迫环境下的植物适应策略和荒漠植被恢复提供参考。     

柴达木盆地荒漠植物功能性状及其对环境因子的响应

植物功能性状是植物适应环境的外在表达，反映了植物在不同环境中的生存策略，探究干旱区荒漠植物功能性状及其与环境之间的关系，有助于理解植物适应极端干旱环境的生态对策，为保护荒漠地区生态系统提供理论依据。以柴达木盆地为研究区，选取8个植物功能性状指标，包含4种植物生活型，10种荒漠植物，探究荒漠植物功能性状的基本特征及其对环境因子的响应。研究表明：柴达木盆地植物叶片碳含量(LCC)、叶片氮含量(LNC)、叶片磷含量(LPC)、叶片C∶N、叶片N∶P、叶片稳定碳同位素(Leafδ¹³C)、叶片干物质含量(LDMC)和植株高度(Height)的变化范围分别为272.07—466.00mg/g、12.40—44.50mg/g、0.51—2.07mg/g、8.62—29.74、11.37—39.29、-27.38‰—-14.80‰、100—480mg/g、3.00—264.22cm。不同生活型间LNC、LPC、叶片N∶P和LDMC差异不显著，LCC、叶片C∶N、叶片δ¹³C和植株高度存在显著差异。LNC、LPC和叶片N∶P与全球、中国和青藏高原相比不存在显...     

不同水盐环境下荒漠植物群落抗逆性化学性状的种间、种内变异

叶片是植物获取资源的重要器官,研究荒漠植物抗逆性化学性状的种间、种内变异对环境变化的响应有助于揭示植物对极端环境的适应机制。以艾比湖自然荒漠植物群落为研究对象,通过野外调查与实验分析,解析不同土壤水盐环境下群落水平抗逆性化学性状（钾K;钙Ca;钠Na;镁Mg）的差异及其种间、种内变异特征,利用冗余分析、相关性分析,明析群落水平性状种间、种内变异与土壤环境因子间关系及其在不同水盐环境间的变化规律。结果表明：（1）高水盐环境下土壤pH及Ca、Na含量均显著高于低水盐环境;低水盐环境下群落水平K、Na、Mg含量显著高于高水盐环境。（2）高水盐环境下群落抗逆性化学性状的种间变异（Ca除外,P<0.05）、种内变异均低于低水盐环境。（3）高水盐环境土壤因子与群落种间、种内变异相关性较高（|r|>0.3）,其中与叶片Ca、Na种间变异普遍为负相关,与Na种内变异多为较强的正相关;低水盐环境种间、种内变异与土壤因子相关性总体较低,其中土壤盐分、水分与叶片Mg的种间变异呈负相关,与Na种内变异呈正相关。综上所述,水盐环境对荒漠植物群落水平的抗逆性化学性状有显著影响,各性状的种间、种内变异与土壤因子间关系在高水盐环境中更为密切,本研究为掌握胁迫环境下植物的适应策略提供依据。     

博斯腾湖湖滨带水盐梯度下植物功能性状及生态化学计量特征分析

湖滨湿地植物叶片功能性状和叶片生态化学计量特征的分析对掌握植物的生长速率及植物对土壤养分的吸收和利用效率具有重要意义。为探讨不同水盐环境对植物功能性状及其生态化学计量特征的影响, 该研究以博斯腾湖西岸湖滨带湿地为研究区, 以该地区优势植物及土壤环境因子为研究对象, 阐明该地区植物适应环境的策略。设置18个样地进行植物多样性的调查, 共调查到植物24种, 其中灌木8种, 草本16种。采用冗余分析法对植物叶片功能性状与土壤环境因子间的关系进行分析, 通过分析植物功能性状在不同水盐环境下的变化特征及其对植物功能性状的影响, 发现: 随着水盐含量的增加, 不同植物叶片功能性状变化较大, 其中叶绿素含量(SPAD)、叶片厚度(LT)和比叶面积(SLA)在低水低盐环境下最大; 叶片含水量(LWC)、叶干物质含量(LDMC)和叶干质量(LDM)在中水中盐、高水高盐环境下较大; 植物叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量比变化较大, C:N范围为9.35-26.51, C:P的范围为50.13-228.95, N:P的范围为2.31-11.99, 其中C:P的变化范围最大; 叶片C含量与LT、LDMC、LDM均显著正相关, 叶片N含量与SPAD、LT显著正相关, 叶片P含量与LWC显著正相关, C:N、C:P均与LDMC显著正相关, 而N:P与叶片功能性状指标均不相关, SLA与叶片生态化学计量特征均不相关; 对环境因子与优势植物叶片功能性状的相关性分析发现, 影响种间植物功能性状的环境因子不同且各有差异。     

水盐梯度下荒漠植物多样性格局及其与土壤环境的关系

植物多样性格局作为生物多样性维持的一个重要方面可揭示群落构建的信息,反映物种对环境的适应性。结合样带调查和实验分析的方法,研究新疆艾比湖湿地自然保护区内水盐梯度下荒漠植物多样性格局及其与土壤环境因子间关系。结果表明:(1)高、低水盐样地(SW1,SW2)土壤容积含水量(SVWC)和电导率(EC)分别为16.65%和12.02 m S/cm及2.63%和1.91m S/cm,水盐变化主要影响草本和部分灌木群落的植物组成;(2)高水盐生境下植物群落无明显趋势性分布,低水盐生境下植物种依水盐和营养元素呈区域性分布。(3)高水盐生境下荒漠植物的多度分布呈对数正态模型,低水盐条件下符合Zipf模型,多度分布的变化反映了群落组成结构的水盐梯度响应;(4)SW1样地多样性总体显著高于SW2样地,土壤p H、SVWC和硫(S)对植物多样性有不同程度的极显著影响。综上可知,荒漠植物分布及多样性格局与土壤环境间关系呈一定的水盐梯度响应规律,本研究可为该地区植被恢复和土壤盐渍化治理提供科学依据。     

水盐变化对荒漠植物功能多样性与物种多样性关系的影响

研究植物功能多样性与物种多样性关系对土壤水盐环境的响应规律,有助于掌握胁迫环境下植物多样性的维持机理.本研究分析了艾比湖高、低土壤水盐环境下荒漠植物功能多样性、物种多样性差异及二者间关系在不同水盐环境下的变化规律.结果表明:(1)高水盐环境下植物功能离散度显著低于低水盐环境(P<0.05),物种多样性指数Fish-α显著高于低水盐环境;(2)一元与多元回归分析均表明,高水盐环境下物种多样性对功能多样性RaoQ与FRic指数有显著促进作用,低水盐环境下物种多样性对功能多样性和均匀度有显著促进作用,但对功能离散度具有显著抑制作用(P<0.05);(3)物种多样性对功能多样性的影响在低水盐环境下更显著,预测力更强;(4)功能丰富度、离散度与均匀度能较敏感地反映出荒漠植物功能多样性对水盐变化的响应.本研究有助于理解荒漠植物群落构建机制,并为荒漠植物恢复与管理提供理论参考.     

冠层垂直高度对植物叶片功能性状的影响: 以鼎湖山南亚热带常绿阔叶林为例

植物功能性状能够反映植物对环境变化的响应, 从而影响生态系统功能。叶片是植物功能性状的重要研究对象, 但随着树冠垂直高度的增加, 植物叶片功能性状的变化规律仍不清楚。为了更好地解释植物对所处环境的响应机制, 本研究以鼎湖山南亚热带常绿阔叶林6个优势树种为研究对象, 对这些树种不同冠层高度的叶片比叶面积(SLA)、叶绿素相对含量(SPAD)、叶干物质含量(LDMC)、叶片碳含量(LCC)、叶片氮含量(LNC)、叶片磷含量(LPC)、叶片氮磷比(N : P)、等效水厚度(EWT)、氮平衡指数(NBI)、类黄酮含量(FLAV)共10个功能性状指标进行比较分析。结果表明: (1)随树冠垂直高度的增加, 叶干物质含量、类黄酮含量、等效水厚度和叶片磷含量呈增加趋势, 比叶面积和氮平衡指数呈减小趋势; 在冠层垂直方向上, 类黄酮含量与氮平衡指数、比叶面积与等效水厚度呈极显著负相关, 叶片氮含量与叶片磷含量呈极显著正相关。(2)不同树种叶片功能性状差异显著, 可能受植物自身特性和群落树种演替进程的影响。(3)叶片功能性状的种内差异沿垂直层次呈现不同的变化趋势。其中, 67%的树种的类黄酮含量随树冠垂直高度增加而显著增加, 67%的树种的氮平衡指数随树冠垂直高度增加而显著减小。南亚热带常绿阔叶林不同树种叶片功能性状随树冠垂直高度增加产生的变化, 反映了植物对光环境的适应以及对水资源和能量利用的不同策略。     

海南岛热带低地雨林群落水平植物功能性状与环境因子相关性随演替阶段的变化

以功能性状为基础的方法可以用来探讨植物群落中功能性状如何响应环境并揭示植物生态策略的潜在驱动力,但有关功能性状与环境因子之间的关系随植物群落演替变化的研究仍然匮乏.作者以海南岛热带低地雨林刀耕火种弃耕后处于不同演替阶段的次生林(包括弃耕后恢复15年、30年及60年的次生林)和老龄林为对象,通过群落学调查和对木本植物的功能性状及样地环境因子的测定,分析了群落水平植物功能性状与环境因子关系随演替阶段的变化规律.结果表明,随着演替的进行,林冠开阔度、土壤养分、比叶面积、叶片氮含量、叶片磷含量和叶片总有机碳含量逐渐降低,叶片干物质含量、木材密度、潜在最大高度逐渐升高,而土壤水分和叶片钾含量变化不大.多元逐步回归分析表明,影响群落水平植物功能性状的主要环境因子随演替阶段而发生显著的变化,在15年、30年和60年的次生林及老龄林中,对群落水平植物功能性状影响最大的环境因子依次为土壤有机质和pH值、林冠开阔度和土壤总磷含量、土壤总钾和有效磷含量,以及土壤有机质含量和磷含量.同一功能性状在不同演替阶段受到不同环境因子的控制,同时各功能性状又能够对不同演替阶段所处的特殊环境产生一定的适应性.     

极端干旱区多枝柽柳叶片功能性状及其与土壤理化因子的关系

叶片是植物获取资源的重要器官，研究其功能性状与环境因子的关系，有助于更好地了解植物对环境要素变化的生态适应性。以塔里木盆地北缘不同生境下(绿洲、过渡带、荒漠)典型荒漠植物多枝柽柳(Tamarix ramosissima)为研究对象，分析其叶片结构和生理性状在不同生境间的差异，建立叶片性状与土壤理化因子的相关关系，解析荒漠植物的生态适应性并揭示影响荒漠植物叶片功能性状的关键环境因子。结果表明：(1)多枝柽柳叶片功能性状具有不同程度的变异，其中叶片面积变异幅度最大(40%),比叶面积、可溶性蛋白含量等变异幅度最小(均为15%)。(2)多枝柽柳叶片厚度和叶片面积等结构性状以及叶片可溶性蛋白、脯氨酸、淀粉含量等生理性状在不同生境中均具有显著差异(P<0.05),其中可溶性蛋白、脯氨酸含量均在荒漠生境中达到最高。(3)多枝柽柳叶片部分功能性状之间存在显著的相关关系，其中叶片厚度、淀粉含量等与叶组织密度呈显著负相关关系(P<0.05),而叶片厚度与淀粉含量之间、可溶性糖含量与非结构性碳水化合物含量之间均呈极显著正相关关系(P<0.01)。(4)通过RDA排序分析发现，土壤速效磷含...     

内蒙古高原湖滨湿地优势植物功能性状特征及其适应性

受人类活动和气候变化的影响,湖泊湖滨带退化速度显著加快。植物功能性状的方法可以量化植物特征,预测植物对外界环境干扰的反应,有助于理解退化湖滨带湿地植物应对环境变化所表现出的适应机制,对湖泊湖滨湿地生态系统植被的恢复与重建具有重要意义。在内蒙古高原典型湖泊湖滨湿地选取芦苇（Phragmites australis）、赖草（Leymus secalinus）、毛茛（Ranunculus japonicus）、鹅绒委陵菜（Potentilla anserina）、碱蓬（Suaeda glauca）、盐角草（Salicornia europaea）和拂子茅（Calamagrostis epigeios）7种优势植物的叶片和根系作为研究对象,对不同湿地植物的11种功能性状变化规律及其与环境因子的关系进行研究。旨在探究环境变化影响下湖滨带湿地植物的物种分布和功能性状的差异,以及湿地植物在不同湖滨带湿地生境下的适应策略。在评估植物功能性状差异基础上,采用环境矩阵连接性状矩阵（RLQ）结合第四角分析（Fourth-Corner）的方法分析环境因子对植物功能性状的影响。结果表明,内蒙古湖滨带湿地中7种优势植物为了适应不同的环境的影响,植物的功能性状均产生不同程度的种间与种内变异,在湖滨带湿地中植物的植株高度、叶片碳含量、叶片氮含量、叶片碳氮比、比根长、根组织密度、根氮含量对环境变化的响应比较敏感,土壤pH与叶片干物质含量呈显著负相关;土壤盐分与植株高度、叶片碳含量和叶碳氮比显著负相关,与叶片氮含量、根组织密度显著正相关;土壤的总氮含量与植株高度显著正相关,与比根长显著负相关;土壤碳氮比与植株高度和叶片碳含量显著负相关,与植物比根长显著正相关;土壤容重与根氮含量显著负相关。研究表明内蒙古高原湖滨带湿地植物的功能性状受环境的作用强烈,植物采取了不同的性状策略来适应环境。     

C:N:P Stoichiometry and Leaf Traits of Halophytes in an Arid Saline Environment,Northwest China

Salinization is an important and increasingly prevalent issue which has broad and profound effects on plant survival and distribution pattern. To understand the patterns and potential drivers of leaf traits in saline environments, we determined the soil properties, leaf morphological traits (specific leaf area, SLA, and leaf dry matter content, LDMC), leaf chemical traits (leaf carbon, C, nitrogen, N, and phosphorus, P, stoichiometry) based on 142 observations collected from 23 sites in an arid saline environment, which is a vulnerable ecosystem in northwest China. We also explored the relationships among leaf traits, the responses of leaf traits, and plant functional groups (herb, woody, and succulent woody) to various saline environments. The arid desert halophytes were characterized by lower leaf C and SLA levels, higher N, but stable P and N:P. The leaf morphological traits were correlated significantly with the C, N, and P contents across all observations, but they differed within each functional group. Succulent woody plants had the lowest leaf C and highest leaf N levels among the three functional groups. The growth of halophytes might be more limited by N rather than P in the study area. GLM analysis demonstrated that the soil available nutrients and plant functional groups, but not salinity, were potential drivers of leaf C:N:P stoichiometry in halophytes, whereas species differences accounted for the largest contributions to leaf morphological variations. Our study provides baseline information to facilitate the management and restoration of arid saline desert ecosystem.     

克隆植物芦苇叶片功能性状对异质环境的响应

芦苇叶片功能性状的空间变化反映克隆植物的资源分配格局,而其与土壤环境因子的耦合关系体现了克隆植物对异质环境的生态适应策略。本研究以中国西北内陆湿地克隆植物芦苇为对象,分析了湿生生境、盐沼生境、荒漠生境条件下芦苇叶片功能性状及其对土壤环境因子的响应。结果表明: 从湿生生境到荒漠生境,芦苇叶片C、N、P含量分别下降7.2%、40.0%、64.1%,N、P利用效率增加,芦苇叶长、叶宽、叶面积、叶干重、比叶面积和叶厚度均表现出减小趋势。芦苇叶片功能性状间存在协同变化的特征,比叶面积与叶片营养元素表现出显著相关关系。土壤容重、盐分和水分分别是驱动湿生生境、盐沼生境和荒漠生境芦苇叶片功能性状变异的最重要的环境因子。     

黄土丘陵区植物功能性状对微地形变化的响应

植物功能性状是连接植物与环境的桥梁,可以反映植物对环境的适应能力.在地形复杂地区,研究不同水平上的植物功能性状随微地形的变化规律,对认识不同物种对复杂地形条件下多变环境的适应策略具有重要意义.以黄土丘陵区森林草原区自然植被为对象,分析土壤养分以及植物各功能性状值在科属和群落水平上微地形的响应关系.结果表明: 不同植物的功能性状差异较大,植物科属组成差异是影响植物功能性状的主要因素,其次是坡向,而坡位对其影响较小;群落水平的性状值在微地形上无显著差异;豆科和菊科植物的叶氮含量和根氮含量在不同坡位上均存在显著差异,禾本科只有根组织密度在不同坡位上存在显著差异;群落水平性状值的根组织密度与土壤氮含量和土壤有机质含量呈显著正相关;豆科植物的叶氮含量和根氮含量与土壤磷含量呈显著正相关,菊科和禾本科叶氮含量和根氮含量与土壤氮含量呈显著正相关.这表明不同科属植物在对环境变化响应上存在较大差异,不同科属物种对环境适应策略不同.
     

嘉峪关草湖湿地植物功能群组成及其性状对不同生境的响应

植物功能群与生境的关系是生态学研究的重要内容,对于揭示植物的环境适应机制、群落构建机制、预测植被变化等具有重要意义。为研究局域尺度上干旱区湿地、沙漠、戈壁等生态系统功能群的环境适应机制,在嘉峪关草湖国家湿地公园内,基于植物功能性状数据,研究了荒漠区不同生境条件下的功能群组成和功能性状特性。结果表明:随着生境条件的改变,土壤含水量、含盐量、容重、pH值等土壤性质发生显著变化;植物的功能群组成和功能性状会发生适应性的变化,沼泽湿地生境内植被的功能性状以克隆、C4光合途径、根茎型等特征为主,盐沼湿地以叶片被蜡、叶茎肉质、CS策略等特征为主,沙丘生境以叶片具毛、风播、具增厚或增长的根、一年生、CR策略等特征为主,荒漠戈壁以叶片少、具增厚或增长的根、虫媒、地上芽等特征为主。局域尺度上,生境异质性尤其是土壤条件的异质性是影响植物群落组成和植物功能性状变化的重要环境因子。     

甘南高寒草甸坡向梯度对植物群落功能多样性的影响

植物群落功能多样性对于维持生态系统功能具有十分重要的意义。该研究以青藏高原高寒草甸植物群落为研究对象,运用R软件程序包(FD、Vegan)与单因素方差分析法,分析高寒草甸不同坡向植物群落功能多样性的变化及其与环境因子的关系,以揭示微生境梯度上植物对环境的适应策略以及群落种间功能特征及生态系统内部结构和功能的变化机制。结果显示：(1)青藏高原高寒草甸的北坡和西北坡的物种丰富度、植物株高、比叶面积、叶片有机碳、叶片氮以及叶片磷显著高于其他坡向,且坡向间差异显著(P<0.05)。(2)在北坡到南坡的变化中,功能丰富度差异比较明显(P<0.05),株高、比叶面积、叶片有机碳、叶片氮及叶片磷等功能丰富度均呈递减趋势。(3)北坡的株高功能均匀度、西北坡比叶面积、叶片有机碳、叶片氮及叶片磷等功能均匀度均显著高于南坡,且多元性状功能均匀度在坡向间差异显著(P<0.05)。(4)北坡的比叶面积、叶片氮功能离散度及西北坡的株高、叶片有机碳、叶片磷等功能离散度均高于南坡,且坡向间差异显著(P<0.05)。(5)植物群落功能多样性与土壤含水量、土壤有机碳、土壤全氮、土壤全磷呈显著正相关关系(P<0.05),与坡度、土壤pH、土温、照度呈显著负相关关系(P<0.05)。     

胡杨叶功能性状特征及其对地下水埋深的响应

叶片性状反映了植物对环境的适应能力及其自我调控能力。以塔里木干旱荒漠区建群种胡杨（Populus euphratica）为研究对象,通过分析自然生长状况下胡杨叶功能性状对地下水埋深（GWD）的响应及功能性状间的权衡关系,揭示胡杨对极端干旱荒漠环境的生态适应策略。结果表明：胡杨7个叶功能性状种内变异程度不同（9.20%-40.02%）,叶面积（LA）变异程度最大,叶干物质含量（LDMC）与叶片含水量（LWC）变异程度较低,GWD梯度上表现出较大的分化变异特征。叶性状在不同GWD之间差异显著（P<0.05）,与GWD呈极显著相关（P<0.01）。比叶面积（SLA）、LA、LWC与叶干重（LDM）呈极显著正相关（P<0.01）,与叶厚度（LT）、叶组织密度（LTD）、LDMC呈极显著的负相关（P<0.01）;LDMC与LT、LTD,LWC与LA、SLA呈极显著正相关（P<0.01）,反映胡杨通过叶性状间的相互调节与权衡来适应干旱荒漠环境。逐步回归分析表明LA、LT对GWD变化最敏感,可间接借助这2个性状来预测干旱荒漠区地下水埋深变化。随GWD降低,胡杨SLA、LA、LDM、LWC减小,而LT、LTD、LDMC增大,其由高生长速率、资源利用能力的开拓型策略转变为以增强自身养分储存、防御能力的保守型策略,拓宽了生态幅和增强其在干旱逆境的适合度。可见,极端干旱荒漠区胡杨形成了小的LA、SLA、LDM,大的LT、LDMC、LTD等一系列有利于减少水分散失、储存养分和增强耐旱能力的干旱性状组合,这可能是其适应干旱贫瘠环境的生态策略。