辽东栎（Quercus liaotungensis ）叶特性沿海拔梯度的变化及其环境解释

植物对环境的适应一直是生态学研究的核心问题之一。山地由于海拔剧烈变化造成显著的环境差异,成为研究植物对环境适应性变化的理想对象。为阐明辽东栎(Quercus liaotungensis Koidz.)叶对环境的适应性变化,在北京东灵山地区辽东栎海拔分布范围(1000~1800 m)内研究了叶特性的变化规律及其与地形和土壤养分的关系。回归分析发现：辽东栎气孔密度、气孔长度和叶面积随海拔的升高呈现曲线变化形式。在海拔约1400m处,气孔密度最小而气孔长度和叶面积最大;气孔密度和长度成反比;叶长宽比没有明显变化;叶绿素(a+b)含量和单位干重叶氮、磷和钾含量沿海拔梯度呈上升趋势,同时叶绿素含量和叶氮含量有较弱的正相关。偏相关分析显示：叶绿素含量和坡位有显著的相关关系,叶磷含量与坡度关系显著,但叶养分与土壤养分之间未表现出明显的相关关系;地形和土壤养分与气孔密度、长度和叶面积等形态指标的关系均不显著。方差分析表明上坡位与中、下坡位的叶绿素含量有显著差异,上坡位的叶绿素含量最高。辽东栎大部分叶特性在其海拔分布范围内有显著的变化,并且形态特征和养分特征的变化形式不同,海拔1400 m左右是辽东栎叶形态特征变化最显著的范围。这些叶特征的变化与土壤养分的关系不明显。     

北京东灵山不同坡位辽东栎(Quercus liaotungensis)叶属性的比较

植物在山地环境中生存不仅受到海拔等大尺度地形因子的影响,坡位等小尺度地形因子也会对植物产生影响.不同坡位上光照、温度、土壤养分和水分等均会影响到植物的资源利用策略.为比较不同坡位对辽东栎资源利用策略的影响,在北京东灵山海拔1000～1800 m的辽东栎分布范围内针对比叶面积、叶氮含量和叶干物质含量3个重要的叶属性进行了研究.ANOVA统计分析发现,地形和土壤养分及水分等环境因子在不同坡位上出现变化,但只有土壤有机质含量有显著差异.在叶属性中,干物质含量在上坡位最高,下坡位最低,在坡位间差异极显著.比叶面积与叶干物质含量在不同坡位间均成反比关系,在上坡位比叶面积变化一定的情况下,叶干物质含量的变化幅度最小;而比叶面积与叶氮含量仅在上坡位成反比关系.这些结果说明坡位对辽东栎的叶属性有一定的影响,尤其是上坡位的影响最大.     

东灵山地区辽东栎叶性状与地形因子关系

地形特征通过光照、温度和降水等生态因子的再分配间接影响树木的生长。以北京东灵山南坡地区辽东栎(Quercus wutaishanica)为对象,通过地形因子调查,辽东栎叶片取样、称重、扫描和图像处理,相关性分析以及灰色关联度分析等,研究其比叶面积(SLA)、叶干物质含量(LDMC)等结构性状在地形因子影响下的变化。结果表明:辽东栎SLA、LDMC、叶密度(LD)等叶性状之间具相关关系;叶面积(LS)、鲜重(LFW)和干重(LDW)随海拔升高呈先下降后上升的二次曲线变化特征,最小值均出现在海拔1400~1600 m;SLA和LDMC随海拔的变化趋势在山谷和山脊地区不同,且能够通过山谷和山脊局地不同的水分情况加以解释;LS、LDW、LFW在阴坡和阳坡间存在显著差异;海拔是影响SLA、LDMC的首要地形因子,而坡向是影响LS、LDW和LFW的首要地形因子。     

不同林龄刺槐叶功能性状差异及其与土壤养分的关系

对不同林龄刺槐群落叶功能性状差异及其与土壤养分的关系进行研究,分析刺槐对黄土丘陵区土壤环境的适应策略.结果表明: 随林龄的增大,刺槐比叶面积、叶面积、叶片含水量、叶全氮含量及叶有机碳含量呈先增大后减小的变化趋势,且在30年林龄时达到最大值,分别为279.18 cm²·g^-1、12.33 cm²、0.09%、33.01 g·kg^-1、523.08 g·kg^-1.随林龄的增大,叶组织密度、叶全磷含量、叶厚度及气孔密度呈增大趋势,气孔长度及气孔宽度呈减小趋势.主成分分析表明,叶面积、比叶面积、叶全磷含量、叶片含水量、叶厚度及气孔密度均为刺槐叶功能性状随林龄变化的主要指标.各指标间呈一定的相关性,这表明刺槐能改变自身的形态结构,形成最佳功能组合以适应环境的变化.影响叶面积、叶片含水量、比叶面积及气孔长度的主要土壤因子是土壤全氮含量,影响气孔宽度、叶组织密度、叶厚度、叶全磷含量、叶全氮含量及气孔密度的主要土壤因子是土壤有机碳含量,这表明土壤全氮含量和有机碳含量是影响不同林龄刺槐叶功能性状的主要土壤因子.随林龄的增大,刺槐群落土壤养分得到改善,进而影响刺槐叶功能性状.不同林龄刺槐叶功能性状的差异反映出刺槐具有较强的叶片形态可塑性,有利于其适应黄土丘陵区的土壤环境.     

东灵山地区辽东栎叶养分的季节动态与回收效率

为探讨辽东栎叶的养分回收对种群的适应能力和生态系统的养分循环的意义,在东灵山地区分析了辽东栎叶中Ｎ、Ｐ、Ｋ、Ｃa、Ｍg、Fe等６种元素的浓度和单位叶面积含量,确定了了辽东栎叶养分的季节动态与回收效率。结果发现：１）６种元素的浓度和单位叶面积含量在叶的生活史中都发生了明显的季节变化,其中Ｎ、Ｐ、Ｋ等３种元素的浓度在展叶初期下降很快,阴后逐渐下降的,但单位叶面积含量是在７月下旬达到最大值;２）Ｃa浓度和单位叶面积含量整个生长季中一直保持上升趋势,Ｍg的季节变化无一定规律;３）Ｎ、Ｐ、Ｋ、Ｍg都有一定程度的回收,其中Ｎ、Ｐ的回收率分别为６７％和８７％,Ｃa、Ｆe在叶有所积累。为探讨叶养分回收效率在常绿和落叶植物中的差异,对栎属植物养分动态进行了比较分析。结果表明：１）落叶植物成熟叶中的Ｎ浓度稍高于常绿植物,但不显著,Ｎ的回收率与成熟叶中的浓度成显著正相关,;２）栎属植物的成熟叶和落叶中的Ｎ、Ｐ浓度间呈显著正相关。     

太白山栎属树种气孔特征沿海拔梯度的变化规律

气孔是植物与外界环境进行水分和气体交换的主要通道,调节植物碳同化和水分散失的平衡关系,在一定程度上反映植物对外界环境变化的适应。沿太白山北坡1100—2300 m海拔,测定4种栎属树种的气孔性状,分析气孔性状沿海拔的变化规律和其对环境因子的响应。结果表明:(1)气孔密度与气孔长度间的负相关在4个树种间均显著存在(P0.05);除栓皮栎(Quercus variabilis)外,气孔密度与潜在气孔导度指数的正相关关系均达显著水平;而气孔宽度与气孔长度之间只在栓皮栎和锐齿栎(Q. aliena var. acuteserrata)达到显著水平。(2)栓皮栎和槲栎(Q. aliena)的气孔长度和宽度随海拔升高而下降,气孔密度、潜在气孔导度指数增加,辽东栎(Q. wutaishansea)变化形式则相反;锐齿栎气孔宽度减小,其余性状沿海拔呈单峰变化,在约1600 m处气孔长度达到最小值,气孔密度和潜在气孔导度指数达到最大值。(3)与土壤因子相比,气孔性状主要受气候因素的影响。潜在气孔导度指数与大气温度、空气湿度成极显著正相关(P0.01),与降水量显著负相关(P0.05)。其中,空气相对湿度是影响潜在气孔导度指数的主要因素,能够解释气孔变异的22.9%。本研究结果对于深入认识秦岭太白山地区栎属树种对环境变化的响应和适应提供理论证据。     

武夷山不同海拔阔叶树叶片养分含量及再吸收效率

为揭示亚热带山地阔叶树叶片养分利用策略随海拔梯度的变化规律，本研究选取武夷山不同海拔(1400、1600和1800 m)44种阔叶树，研究成熟与衰老叶片养分含量、化学计量比及养分再吸收效率，并分析其异速生长关系。结果表明：成熟叶片氮(N)、磷(P)含量显著高于衰老叶，且均随海拔升高而升高。磷再吸收效率(PRE)与氮再吸收效率(NRE)的平均值分别为48.3%和34.9%,PRE显著高于NRE,养分再吸收效率随海拔变化无显著差异。NRE与成熟叶N含量在低海拔处(1400 m)呈正等速生长，与衰老叶N含量在高海拔处(1800 m)呈负异速生长。PRE与衰老叶片N、P含量在低海拔(1400 m处)呈负等速生长，在高海拔处(1600、1800 m)呈负异速生长。各海拔PRE-NRE异速生长指数为0.95。随着海拔的升高，成熟和衰老叶片养分含量升高，但海拔不影响养分再吸收效率，且植物偏好从衰老叶中再吸收P,高海拔养分再吸收效率会影响衰老叶片的养分状况。     

地形和土壤特性对亚热带常绿阔叶林内植物功能性状的影响

植物功能性状与环境之间的关系是功能性状研究的核心问题.为了探讨地形和土壤特性的差异对亚热带常绿阔叶林植物功能性状的影响,并找到影响古田山亚热带常绿阔叶林植物形态和生理性状的主要环境驱动因子,我们于2008年和2009年夏天在古田山国家级自然保护区内24 ha大型监测样地测定了147个样方中115种常见木本植物的功能性状.所测性状包括3个生理生态性状(叶绿素含量、叶绿素荧光参数Fv/Fm和PIABS和枝条比导率)和4个形态性状(气孔密度、叶厚度、比叶面积和叶长/宽比).结合地形数据(平均海拔、凹凸度、坡度和坡向)和土壤数据(含水量、全氮含量、全磷含量、全碳含量和pH值),分析影响这些功能性状的主要驱动因子.排序结果显示,叶绿素含量随海拔和凹凸度的上升而下降,但与土壤中的氮含量和水分含量旱现正相关关系.由于古田山土壤呈酸性,土壤磷素缺乏,叶绿素荧光参数Fv/Fm和PIABS与土壤氮、磷含量呈现显著的负相关.枝条比导率与土壤含水量具有较为显著的正相关关系.比叶面积与海拔呈现正相关关系.研究结果表明,在小尺度上,海拔和凹凸度是影响亚热带常绿阔叶林植物功能性状晟关键的两个地形因子,而土壤含水量和伞氮含量是影响该地植物功能性状最主要的土壤因子.然而,由于土壤中磷的缺乏,诸如植物光合作用等一些重要的生理过程受到影响,使得某些性状与环境因子之间呈现出不同寻常的相关关系.     

Leaf traits from stomata to morphology are associated with climatic and edaphic variables for dominant tropical forest evergreen oaks

热带森林优势种青冈叶片气孔、解剖和形态性状与气候、土壤因子的关联 了解优势树种叶片多水平的功能性状沿海拔梯度的变化及其内在关联,有助于预测优势种应对气候变化的响应与适应。本文研究了青冈属树种叶片气孔、解剖和形态性状沿海拔梯度的变化及其与环境调控因子的关联,探究了其生态策略是否随海拔发生改变。在海南尖峰岭热带森林,沿海拔梯度(400–1400 m)采集了6种常绿青冈：竹叶青冈(Cyclobalanopsis bambusaefolia)、雷公青冈(C. hui)、托盘青冈 (C. patelliformis)、饭甄青冈(C. fleuryi)、吊罗山青冈(C. tiaoloshanica)和亮叶青冈(C. phanera)叶片,用于气孔、解剖和形态性状的测定。研究结果表明,随海拔升高,青冈树种叶片气孔密度、气孔孔隙度指数和叶面积显著增加,但海绵组织厚度比和干物质含量则显着降低。叶片气孔、解剖和形态性状沿海拔梯 度的变化主要受年均温、年降水量和土壤pH 值调控。在低海拔和高海拔处,青冈属采取“耐受”和“竞 争”策略,而在中海拔处,则是“竞争”策略。土壤磷含量和土壤pH 值随海拔的变化可能是驱动其生态 策略转变的主要原因。该结果揭示,热带森林优势树种青冈可通过从气孔细胞-组织解剖结构-叶片水平功能性状的改变来响应环境变化。     

猫儿山交让木叶性状海拔变异格局及其环境影响因子

分析相近树龄单一树种叶性状、叶性状网络的海拔变异格局及其影响因素，有助于排除遗传因素的影响，准确反映环境因子对叶片的作用规律。本研究对猫儿山海拔梯度上中龄林交让木叶片气孔性状、结构性状、化学性状和叶脉性状进行研究，分析了不同海拔(1100、1500和1900 m)叶性状和叶性状网络的变异格局、生活策略以及影响叶性状变异的主要环境因子。结果表明：交让木叶面积、比叶面积、叶厚、叶干物质含量、叶绿素含量、叶氮含量、叶磷含量、叶片C∶N、叶片C∶P、叶脉密度和叶脉直径在不同海拔间存在显著差异。年均温和总辐射分别解释叶性状42.1%和16.2%的变异，是驱动交让木叶性状海拔变异的关键环境因子。年均温对叶面积影响最大(R²=0.73),总辐射对叶厚影响最大(R²=0.72),均为显著正相关。1100 m低海拔交让木叶氮含量、叶磷含量较低，叶性状网络整体和内部均表现松散，采取资源保守型策略；1500 m中海拔交让木叶氮含量、叶磷含量较高，叶性状网络整体连接紧密局部松散，通过增强叶性状间的依赖性，显著提高磷利用效率，来应对落叶林分的竞争，采取资源获取型策略；...     

北京东灵山海拔梯度上辽东栎种群结构和空间分布

种群年龄结构和空间分布格局是种群生态学的核心研究内容.为了阐明辽东栎种群海拔梯度分布特点,在北京东灵山地区辽东栎海拔分布范围(1000～1800m)内调查10条样带,研究种群大小级结构和空间分布的变异.种群的平均胸径在海拔梯度上表现出两段式的分布特征,海拔1480m为两段分布的分界点,在每一段内随海拔增加平均胸径也增加, 这反映了海拔梯度上种群的不同发育历史.种群密度、种群的聚集程度、种群的结构在海拔梯度上的分布特征都与平均胸径分布相似,种群密度和聚集程度与平均胸径为负相关系,其分布趋势与平均胸径相反.总体上,东灵山海拔梯度上辽东栎种群还是比较稳定的.辽东栎种群结构和空间分布在海拔梯度上的分布特征是种群发育历史、物种特性、环境、干扰等因素在海拔梯度上综合作用的结果.     

红池坝草地常见物种叶片性状沿海拔梯度的响应特征

叶片性状是决定植物光合能力和羧化能力的关键因素,研究叶片性状在海拔梯度上的变化特征是解释植物对于环境变化的适应策略的重要手段。本文以分布于红池坝(10958′E, 3130′ N)草地的5个常见物种红三叶(Trifolium pratense)、老鹳草(Geranium wilfordii)、紫菀(Aster tataricus)、火绒草(Leontopodium leontopodioides)和绣线菊(Spiraea prunifolia)为研究对象,分析了所有物种(n=56)和不同物种的叶片比叶重(LMA)、叶氮含量(单位面积氮含量Narea、单位重量氮含量Nmass)以及叶片δ13C含量沿海拔梯度(815-2545m)的变化趋势及叶片性状之间的关系。研究结果表明：所有物种样品(n=56)的比叶重(LMA)、Narea和δ13C含量沿海拔梯度的增加呈显著增加趋势;Nmass沿海拔梯度的变化趋势不明显;δ13C含量与LMA、Narea呈现极显著正相关关系;不同物种的叶片性状沿着海拔梯度的响应特征有所不同,绣线菊(S. prunifolia)和老鹳草(G. wilfordii)的叶片性状沿海拔梯度的分布规律与所有物种(n=56)样品分布规律一致,红三叶(T. pratense)、紫菀(A. tataricus)、火绒草(L. leontopodioides)的各叶片性状沿海拔梯度的分布特征有所不同。     

中国东部南北样带森林生态系统102个优势种叶片碳氮磷化学计量学统计特征

选择中国东部南北样带森林生态系统112个采样点,研究了102个优势植物叶片的有机碳、全氮和全磷化学计量学特征及其变异性.结果表明:在中国东部南北样带森林生态系统中,优势植物叶片的有机碳含量(Cmass)、全氮含量(Nmass)和全磷含量(Pmass)的变化范围分别为374.1～ 646.5 mg·g-1、8.4～30.5 mg·g-1和0.6～6.2mg·g-1,算术平均数分别为480.1、18.3和2.0 mg·g-1,变异系数分别为11.1％、27.5％和56.4％;C/N、C/P和N/P的变化范围分别为14.1～64.1、70.9 ～ 838.6和1.5～21.2,算术平均数分别为29.1、313.9和11.5,变异系数分别为32.8％、48.3％和44.1％.C∶N∶P质量比为313.9∶11.5∶1,摩尔比为810.9∶25.4∶1.与全球尺度的研究结果相比,本研究区域树木叶片Cmass和C/N明显偏高,叶片Nmass和N/P明显偏低,而叶片Pmass和C/P差异不显著.     

海南岛热带山地雨林幼苗幼树光合与叶氮、叶磷及比叶面积的关系

以海南岛吊罗山热带山地雨林101个物种的幼苗幼树为试验材料,测定其光合、叶片氮、磷含量及比叶面积;检验其相关关系,并按乔木,乔灌木(小乔木至大灌木)和灌木3个生活型组进行分组检验。研究结果表明,单位叶面积(Aarea)和单位叶重量的光合速率(Amass)均表现出灌木>乔木>乔灌木,方差分析表明,灌木和乔灌木之间Aarea差异显著;灌木和乔木以及灌木和乔灌木之间Amass差异显著(p<0.05)。Aarea与叶氮含量之间的相关性在不同生态型组和所有物种之间均达到极显著水平(p<0.0001);与叶磷之间的相关关系在灌木(p=0.0038),乔灌木(p=0.0002)以及所有物种(p<0.0001)之间达到极显著水平,但是在乔木中未达到显著水平(p>0.05);与SLA之间在灌木(p=0.0006)、乔木(p<0.0001)和所有物种(p<0.0001)之间达到极显著水平,但是在乔灌木中未达到显著水平(p>0.05)。Amass与叶片氮含量、SLA的相关关系在不同生活型组和所有物种中都达到极显著水平(p<0.0001);与叶磷含量之间的相关性在灌木(p=0.0004),乔灌木(p=0.0018)及所有物种(p<0.0001)中极显著,在乔木生活型组中也达显著水平(p=0.0377)。逐步回归表明,与Aarea相比,Amass估计结果更接近于实际测值。由此可见,海南岛热带山地雨林林下幼苗幼树的光合和叶氮、磷含量及SLA之间相关关系与基于成树的研究非常相似,并且A比A更能稳定体现这种相关性。     

山西霍山不同功能型植物叶性特征的比较研究

选取山西霍山地区30种主要植物（乔木7种、灌木10种、草本植物13种）,分别测定了其比叶面积（SLA）,单位重量叶氮含量（Nmass）及单位面积叶氮含量（Narea）,初步探讨了3种功能型植物的部分叶性特征,并进行了比较分析。结果表明：在霍山地区这个特定的环境下,草本植物的SLA最大,灌木次之,乔木最小;对于Nmass,同样是草本植物最高,灌木次之,乔木最低;而Narea乔木最高,灌木次之,草本最低,表现出在相同环境下,不同功能型植物的叶性特征的差异性。不同功能型植物的SLA与Nmass呈正相关关系,与Narea呈负相关关系,表现出在相同环境下,不同功能型植物叶性关系的相似性。     

Spatial variation in leaf nutrient traits of dominant desert riparian plant species in an arid inland river basin of China

Understanding how patterns of leaf nutrient traits respond to groundwater depth is crucial for modeling the nutrient cycling of desert riparian ecosystems and forecasting the responses of ecosystems to global changes. In this study, we measured leaf nutrients along a transect across a groundwater depth gradient in the downstream Heihe River to explore the response of leaf nutrient traits to groundwater depth and soil properties. We found that leaf nutrient traits of dominant species showed different responses to groundwater depth gradient. Leaf C, leaf N, leaf P, and leaf K decreased significantly with groundwater depth, whereas patterns of leaf C/N and leaf N/P followed quadratic relationships with groundwater depth. Meanwhile, leaf C/P did not vary significantly along the groundwater depth gradient. Variations in leaf nutrient traits were associated with soil properties (e.g., soil bulk density, soil pH). Groundwater depth and soil pH jointly regulated the variation of leaf nutrient traits; however, groundwater depth explained the variation of leaf nutrient traits better than did soil pH. At the local scale in the typical desert riparian ecosystem, the dominant species was characterized by low leaf C, leaf N, and leaf P, but high leaf N/P and leaf C/P, indicating that desert riparian plants might be more limited by P than N in the growing season. Our observations will help to reveal specific adaptation patterns in relation to the groundwater depth gradient for dominant desert riparian species, provide insights into adaptive trends of leaf nutrient traits, and add information relevant to understanding the adaptive strategies of desert riparian forest vegetation to moisture gradients.     

Shifts in chemical and microbiological properties belowground of invader Ageratina adenophora along an altitudinal gradient

入侵植物紫茎泽兰根围土壤化学及微生物属性海拔变化格局 热带地区山地生态系统是外来植物入侵的重要区域,是研究外来植物扩散机制的“天然实验室”。本研究试图探明入侵植物紫茎泽兰(Ageratina adenophora)根围土壤化学(pH及土壤养分)和微生物(酶活性和细菌群落)特性沿海拔梯度的变化规律。本研究以哀牢山(1400–2400 m)不同海拔梯度分布的紫茎泽兰为研究对象,采集根围土,测定土壤有机碳及养分含量,以及植物根系碳和氮含量。分析与土壤有机碳、氮及磷循环的酶活性,通过计算土壤酶化学计量参数,探究微生物生长代谢利用碳、氮及磷的规律。借助高通量测序技术对16S rDNA的V4区测序,分析细菌群落结构。研究结果显示,海拔显著影响紫茎泽兰根系氮及及其根围土壤有机碳含量,且这些测量指标在海拔2000 m  出现拐点。处在低海拔,入侵植物快速生长耗竭土壤中相对缺乏的磷,磷素是限制微生物生长的重要养分元素;而在高海拔,微生物需要投入更多的能量降解有机质获取碳,导致微生物生长的碳限制。细菌群落β多样性及pH  是决定不同海拔酶化学计量参数差异的重要因子;变形菌门和酸杆菌门是决定微生物养分利用状况的主要细菌门类。这些结果阐明了不同海拔梯度上紫茎泽兰根围土壤微生物的养分利用规律,有助于认识入侵植物沿海拔扩散机制。     

卧龙竹类非结构性碳水化合物与叶氮含量对海拔的响应

山地由于海拔变化导致的环境因子显著差异,成为研究植物环境适应性及其对全球气候变化响应的理想区域。以卧龙自然保护区内油竹子(Fargesia angustissima Yi)与华西箭竹(Fargesia nitida(Mitford)Keng f.ex Yi)为对象,沿海拔梯度研究了两种竹子在各自海拔分布区间内组织非结构性碳水化合物(NSC)含量、比叶面积(SLA)、以及基于单位叶面积和单位叶质量的叶氮含量(Narea,Nmass)。除油竹子叶NSC,Narea和华西箭竹Nmass随海拔升高不发生变化外,两种竹子其它调查因子对海拔的响应均是非线性的,反映了环境因子随海拔的非线性变化。所有调查因子对海拔的响应均表现出明显的种间差别,这一结果除了种间生理生态特性差别的原因外,可能意味着两竹种对温度的敏感性不同。高海拔种(华西箭竹)比(中)低海拔种(油竹子)对全球气候暖化可能更加敏感。