胡杨当年生小枝茎构型对展叶效率的影响

枝叶异速生长关系对理解荒漠植物生物量分配和生活史策略具有重要意义。该研究以小枝茎长度、茎纤细率和茎体积表征茎构型, 以叶密度(单位茎长度的叶数量)、叶面积比(单位小枝茎干质量的总叶面积)和叶茎质量比(单位小枝茎干质量的总叶干质量)表征展叶效率, 采用标准化主轴回归(SMA)方法研究胡杨(Populus euphratica)当年生小枝茎构型对展叶效率的影响及二者沿地下水埋深(GWD)梯度的权衡策略。结果显示, 胡杨当年生小枝茎直径、展叶效率和比叶面积、叶大小随GWD增加而降低, 小枝茎长度、茎纤细率及其上的叶数量则增大。小枝茎构型性状均与展叶效率呈显著负相关关系, 即随小枝茎长度、茎纤细率和茎体积的增加, 展叶效率逐渐降低, 这可能是枝叶大小、水分传导与机械支撑间的权衡结果。小枝茎构型与展叶效率的异速生长指数(斜率)随GWD增加而增大, 是由于单位小枝茎投资获得的叶面积或者叶质量降低所致, 反映出随GWD增加胡杨采取了高消耗低收益的保守型策略。胡杨应对环境压力时, 倾向于在长枝上着生数量较多的小叶, 短枝上着生数量较少的大叶, 体现出胡杨小枝的资源利用策略与枝叶大小的权衡机制。综上所述, GWD显著影响胡杨小枝茎构型-展叶效率的权衡关系, 低展叶效率是胡杨应对日益旱化荒漠环境的适应策略。     

兰州北山刺槐枝叶性状的坡向差异性

枝叶生长关系是植物在环境胁迫条件下提高空间资源利用能力的一种策略, 弄清枝叶生长关系对理解植物应对环境异质性的表型可塑性具有重要意义。该文利用ArcGIS建立研究区域的数字高程模型, 研究了兰州市北山不同坡向人工林刺槐(Robinia pseudoacacia)小枝茎截面积-总叶面积和出叶强度-单叶面积的生长关系。结果表明: 随着坡向由北坡向东坡、南坡和西坡转变, 刺槐林群落的郁闭度、高度和土壤含水量呈现先减小后增大的趋势, 刺槐小枝茎截面积、总叶面积和单叶面积呈现先减小后增大的趋势, 出叶强度呈现先增大后减小的趋势; 北坡、东坡、南坡和西坡4个坡向的刺槐小枝的茎截面积和总叶面积均呈显著的正相关关系(p < 0.05), 并存在显著大于1的共同斜率, 刺槐的出叶强度与单叶面积均呈显著的负相关关系(p < 0.05), 并存在接近于-1的共同斜率; 随着坡向由北坡向东坡、南坡和西坡转变, 茎截面积-总叶面积和出叶强度-单叶面积两组关系的回归方程截距呈现先减小后增大的趋势。刺槐枝叶在不同坡向上的异速生长关系反映了植物功能性状对生长环境的响应和适应, 以及植物构型构建的投资权衡机制。     

Slope-related variations in twig and leaf traits of Robinia pseudoacacia in the northern mountains of Lanzhou

 枝叶生长关系是植物在环境胁迫条件下提高空间资源利用能力的一种策略, 弄清枝叶生长关系对理解植物应对环境异质性的表型可塑性具有重要意义。该文利用ArcGIS建立研究区域的数字高程模型, 研究了兰州市北山不同坡向人工林刺槐(Robinia pseudoacacia)小枝茎截面积-总叶面积和出叶强度-单叶面积的生长关系。结果表明: 随着坡向由北坡向东坡、南坡和西坡转变, 刺槐林群落的郁闭度、高度和土壤含水量呈现先减小后增大的趋势, 刺槐小枝茎截面积、总叶面积和单叶面积呈现先减小后增大的趋势, 出叶强度呈现先增大后减小的趋势; 北坡、东坡、南坡和西坡4个坡向的刺槐小枝的茎截面积和总叶面积均呈显著的正相关关系(p < 0.05), 并存在显著大于1的共同斜率, 刺槐的出叶强度与单叶面积均呈显著的负相关关系(p < 0.05), 并存在接近于–1的共同斜率; 随着坡向由北坡向东坡、南坡和西坡转变, 茎截面积-总叶面积和出叶强度-单叶面积两组关系的回归方程截距呈现先减小后增大的趋势。刺槐枝叶在不同坡向上的异速生长关系反映了植物功能性状对生长环境的响应和适应, 以及植物构型构建的投资权衡机制。     

不同海拔典型竹种枝叶大小异速生长关系

为了分析竹子枝-叶大小间的权衡关系,本研究对武夷山不同海拔典型竹种(毛竹、箬竹、肿节少穗竹、毛竿玉山竹和武夷山玉山竹)小枝的叶片总质量、茎质量、单叶质量和出叶强度等性状进行测定.结果表明: 随海拔升高,5个竹种间小枝上总叶质量与茎质量的异速生长指数呈显著下降趋势.竹种内,毛竹、箬竹和肿节少穗竹总叶质量与茎质量在不同海拔上均拥有共同异速生长指数(分别为0.94、0.85、0.84).毛竿玉山竹和武夷山玉山竹的叶茎质量也存在共同异速生长指数(0.79).除武夷山玉山竹外,竹子单叶质量与出叶强度之间均呈显著的负相关关系.5个竹种的单叶质量和出叶强度之间存在共同异速生长指数-1.12.总之,竹类植物的小枝总体上倾向于在低海拔环境中着生更多的叶片,而在高海拔生境下则投资更多的生物量到茎的构造上.尽管竹种间小枝的茎投资随海拔升高而增加,但其基于茎质量的出叶强度策略取决于叶片大小的构建而不是海拔生境差异.     

发育阶段和海拔对岷江源区陇蜀杜鹃小枝功能性状及生物量分配的影响

本研究分析了岷江源区卡卡山典型高山灌丛植物陇蜀杜鹃不同发育阶段(花芽期和开花期)及不同海拔(3600 m低海拔和3800 m高海拔)下功能小枝和叶片性状的差异,以及空间异质性对花芽期和开花期小枝功能性状相关性及其权衡作用的影响。结果表明: 低海拔同一生长期陇蜀杜鹃小枝长度显著大于高海拔,高海拔开花期小枝的花数量和花质量显著高于低海拔。同一海拔花芽期的小枝质量、叶片数量、总叶质量、总叶面积和总叶柄质量均显著大于开花期,单叶质量和单叶柄质量均显著小于开花期。与花芽期相比,开花期叶生物量占比减少了13%,而小枝质量占比显著增加。小枝的生物量权衡表明,花芽期性状倾向于小枝质量,开花期倾向于总叶质量;花芽期的叶偏好分配于单叶质量,低海拔和高海拔开花期叶片分别偏好分配到单叶柄质量和单叶质量。低海拔开花期小枝质量与总叶面积、总叶质量均为异速生长,单叶柄质量和单叶面积为异速生长。海拔和发育阶段共同影响了陇蜀杜鹃功能小枝和叶片的性状。     

清凉峰不同海拔木本植物小枝内叶大小-数量权衡关系

权衡关系是生活史对策理论的基础, 叶大小-数量的权衡关系对理解叶大小进化具有重要的意义。该研究以单叶面积和单叶片干重表示叶大小, 用小枝干重和小枝茎干重表示小枝大小, 采用标准化主轴估计(standardized major axis estimation, SMA)和系统独立比较分析(phylogenetically independent contrast analysis, PIC)的方法, 对浙江省清凉峰自然保护区3个不同海拔落叶阔叶木本植物当年生小枝内的叶大小与数量间的关系进行研究。结果显示, 无论叶大小和小枝大小是用面积或干重表示, 在每个海拔, 叶大小与出叶强度均存在显著的等速负相关关系, 表明在落叶阔叶木本植物中发现的叶大小与出叶强度之间的权衡关系在不同生境物种中是普遍存在的, 植物在叶大小方面的种间变化, 可能不是自然选择的直接产物, 而是叶片数量变化权衡关系的一个副产物。不同海拔间的比较显示, 高海拔物种的叶面积或干重与出叶强度相关关系的y轴截距比中、低海拔物种小, 表明在出叶强度一定的情况下, 高海拔物种比低海拔物种具有更小的叶大小。与高海拔物种相比, 中海拔物种的共同斜率沿共同主轴有一个向上的位移, 表明中海拔物种比高海拔物种具有更大的叶大小, 但出叶强度更小。这些结果表明生境对叶大小-数量的权衡关系具有显著的影响, 中海拔生境具有更适宜植物生长的气候及养分条件, 而高海拔的低温等不利影响使得叶片变小。     

兰州北山半干旱区刺槐叶大小-数量权衡与坡向间的关系

权衡关系是生活史对策理论的基础,叶大小-数量的权衡关系对理解不同生境下植物生物量分配具有重要的意义。采用标准化主轴估计(standardized major axis estimation,SMA)方法,研究了西北半干旱区兰州市北山各坡向人工林刺槐叶数量和大小的生长关系。结果表明:随坡向由北坡向东坡、西坡和南坡转变,植物群落盖度、高度和土壤含水量逐渐减小,刺槐小枝单叶面积和单叶片干重逐渐减小,出叶强度逐渐增大;4个坡向刺槐小枝出叶强度与单叶面积、单叶片干重均呈显著的负相关关系(P0.05),并存在接近-1的共同斜率;随坡向由北坡向东坡、西坡和南坡转变,出叶强度与单叶面积、单叶片干重四组关系的回归方程截距均逐渐减小。刺槐叶大小-数量的权衡关系,反映了植物功能性状对异质生境的响应和适应,以及植物资源分配的权衡机制。     

亚热带常绿阔叶林植物叶小枝的异速生长

 植物生态学研究的重要内容之一是识别和定量刻画种间生态变异的主要维数,叶大小小枝大小维（谱）是其中之一,目前的研究相对比较薄弱,两者之间是异速还是等速生长关系仍存在着争论。亚热带常绿阔叶林植物叶大小-枝大小维的研究报道很少。该文以我国东部亚热带典型区域福建梅花山常绿阔叶林的68种常绿乔灌木植物为对象,进行了叶-小枝关系及其生态意义的研究。结果表明：1）小枝茎截面积与叶干重、总叶面积和单叶面积之间的SMA斜率分别为1.29、1.23和1.18,呈现异速生长关系,支持叶大小 小枝大小为异速生长的相关研究结论,但SMA斜率低于预期值,其原因及生态意义有待进一步研究;2）小枝总叶面积与单叶面积呈显著正相关,而与叶片数量不相关,反映了小枝总叶面积的增加主要是由单叶面积大小决定的,可能与这一地区湿润气候有关;而单叶面积与枝条长度呈正相关则可能反映了植物对常绿阔叶林内较弱光照环境的适应;3）叶干重同小枝干重、叶面积为等速生长关系,可能反映了植物与动物之间代谢方式的差异。     

祁连山北坡霸王枝-叶性状关系的个体大小差异

枝与叶片权衡关系的个体大小差异性, 是物种形成不同冠层结构充分利用空间资源的一种策略, 有利于植株通过构型调整自身的光合效率和增强竞争力。在祁连山北坡荒漠草地, 根据体积将霸王(Zygophyllum xanthoxylum)分为3个大小等级(I级: (植株体积的立方根(d) ≤ 60 cm)、II级(60 cm < d ≤ 120 cm)和III级(d > 120 cm)), 采用标准化主轴估计方法, 研究了不同大小等级霸王种群枝长度与叶面积、叶数量的生长关系。结果表明: 随着植株大小等级增大, 霸王的枝长度、叶面积、枝横截面积逐渐增大, 叶数量呈逐渐减小趋势; 霸王枝长度的增长速度大于或等于叶面积的增长速度, 枝长度的增加速度大于叶数量的增加速度; 随着个体大小等级的增加, 霸王枝长度与叶面积的异速斜率、枝长度与叶数量回归方程的y轴截距均显著减小, 即植株叶面积与枝长度比值、叶数量的投入均显著降低。为提高资源利用效率, 霸王小个体植株倾向于短枝上着生大量的小叶, 大个体植株趋向于长枝上着生少量的大叶, 随植株大小等级增加, 叶面积增加而叶数量降低, 对小枝的资源配置具有一定的影响。     

梭梭和多枝柽柳的末端小枝异速生长特征研究北大核心CSCD

荒漠植被柽柳和梭梭的叶退化,以绿色的同化枝来进行光合作用,目前对于荒漠植物的小枝和其支撑的非形态学意义上的叶(即绿色同化枝)之间的关系的研究非常缺乏,本文以柽柳和梭梭的末端小枝为对象,给出了小枝尺度上的生物量和同化枝面积估算方程,并对小枝的茎、同化枝生物量分配格局以及小枝大小和同化枝面积大小之间的关系进行研究,旨在探讨2种植物适应荒漠生境的小枝-同化枝大小关系的差异。结果显示:以茎径为自变量,利用幂函数构建的枝生物量和同化枝面积估算方程具有较高的相关性,柽柳方程的幂指数要比梭梭大,表明随着茎径增大,柽柳同化枝面积和枝重的增长幅度大于梭梭。柽柳枝重与茎重、同化枝重以及茎重和同化枝重之间均呈现极显著的等速生长的关系,小枝大小对同化枝、茎的生物量分配没有影响;而梭梭枝重与同化枝重、茎重以及茎重和同化枝重间均存在极显著的异速生长关系,随着小枝增大,茎在生物量分配中更占优势,这表明梭梭对于起到支撑和水分传输作用的茎的需求更大。柽柳的同化枝面积与茎截面积、茎重分别呈现大于1和小于1的极显著的异速生长关系,表明分别以茎截面积和茎重代表小枝大小,小枝支撑的同化枝面积比例随小枝增大有两种不同的变化趋势;而梭梭同化枝面积和茎截面积、茎重间均存在小于1的极显著的异速生长关系,表明小枝越大,小枝支撑的同化枝面积的比例越小。这些结果有助于在小枝尺度上了解柽柳和梭梭这两种植被适应干旱、高温的荒漠环境的功能结构特征。     

胡杨叶片大小与叶数量的权衡关系对地下水埋深的响应

本文以胡杨(Populus euphratica Oliv.)为研究对象,采用标准化主轴回归估计(SMA)方法探讨了种群叶片大小(单叶面积、单叶质量)与出叶强度(基于小枝质量、茎质量、茎体积)的异速生长关系对地下水埋深梯度(Groundwater depth,GWD)的响应及其变化规律.结果显示:随GWD增加,胡杨当年...     

The leaf size-twig size spectrum of temperate woody species along an altitudinal gradient: an invariant allometric scaling relationship

BACKGROUND AND AIMS: The leaf size-twig size spectrum is one of the leading dimensions of plant ecological variation, and now it is under development. The purpose of this study was to test whether the relationship between leaf size and twig size is isometric or allometric, and to examine the relationship between plant allometric growth and life history strategies in the spectrum. METHODS: Leaf and stem characters-including leaf and stem mass, total leaf area, individual leaf area, stem cross-sectional area, leaf number and stem length-at the twig level for 59 woody species were investigated along an altitudinal gradient on Changbaishan Mountain in the temperate zone of China. The environmental gradient ranges from temperate broad-leaved mixed forest at low altitude, to conifer forest at middle altitude, and to sub-alpine birch forest at high altitude. The scaling relationships between stem cross-sectional area and stem mass, stem mass and leaf mass, and leaf mass and leaf area at the twig level were simultaneously determined. KEY RESULTS: Twig cross-sectional area was found to have invariant allometric scaling relationships with the stem mass, leaf mass, total leaf area and individual leaf area, all with common slopes being significantly larger than 1, for three altitudinal-zoned vegetation types under investigation. However, leaf mass was found to be isometrically related to stem mass and leaf area along the environmental gradient. Based on the predictions of previous models, the exponent value of the relationship between twig cross-sectional area and total leaf area can be inferred to be 1.5, which falls between the confidence intervals of the relationship at each altitude, and between the confidence intervals of the common slope value (1.17-1.56) of this study. This invariant scaling relationship is assumed to result from the fractural network and/or developmental constraints of plants. The allometric constants (y-intercepts) of the relationships between the stem cross-sectional area and leaf area (both total leaf area and individual leaf area) were found to decrease significantly along the altitudinal gradient. This suggests that the species would support less leaf area at a given twig cross-sectional area with increasing environmental stress. CONCLUSIONS: This study demonstrated that plants respond to the environmental gradient by changing the y-intercepts of the relationship between leaf size-twig size, while keeping the exponent value of the allometric relationship as an invariant constant. The allometric growth in the twig size-leaf size spectrum is related to many other components of plant life history strategy, including the well established life history trade-off between efficiency and safety in the hydraulic transport of water.     

Testing of corner’s rules across woody plants in Tiantong region,Zhejiang Province: effects of micro-topography

Aims The size and quantity relationships between twigs and leaves can be used to describe the hydraulic properties of plants in response to environmental stresses. The objective of this study was to examine how twig-leaf relationship would vary with changes in micro-habitat conditions.
Methods The study site is located in the Tiantong National Forest Park (29.87° N, 121.65° E), Zhejiang Province. We measured twig cross-sectional area (twig size), sub-twig cross-sectional area (sub-twig size), individual leaf area, total leaf area (leaf size per twig), the number of twigs at a given twig size (twig intensity), and the number of leaves at a given twig size (leafing intensity) across individual woody plants on 10 plots in each of the convex and concave habitats within an evergreen broad-leaved forest. The standardized major axis (SMA) analysis was conducted to determine the scaling relationships between twig size and leaf size, between sub-twig size and twig intensity, and between leaf size and leafing intensity.
Important findings Significant, positive allometric relationships between twig cross-sectional area and total leaf area were found in plants in both types of micro-habitats (p < 0.001). There was no significant difference between the two micro-habitats in the slope of the regression between twig cross-sectional area and total leaf area, and the common slope of the regressions was significantly greater than 1 (p < 0.001). The intercept was significantlygreater in plants of the concave habitat than in plants of the convex habitat (p < 0.001), indicating that plants in a concave habitat support greater total leaf area at a given twig size than in a convex habitat. Significant, negative allometric scaling relationships were found between twig size and twig intensity in plants in both micro-habitats. There was also no significant difference between the two habitats in the slope of the regression between twig size and twig intensity, and the common slope of the regressions was significantly less than –1 (p < 0.001). The similar intercept in the regression relationship of twig area and twig intensity between the two habitats suggests that plants deploy similar amount of sub-twigs per twig size in both types of habitat. In addition, significant, negative allometric scaling relationships between leaf size and leafing intensity were found to be consistently conserved across micro-habitat types, with the common slope being smaller than –1. A higher value of y-intercept in the scaling relationships of leaf area vs. leafing intensity for plants in the concave habitat indicates that at a given leaf area, more leaves were supported by plants in a concave habitat than in a convex habitat. Overall, plants in a concave habitat tend to deploy more large leaves per twig size than those in a convex habitat. This study demonstrated that both the Corner’s rules and the leaf size-number trade-offs could be generalized to apply at the small local spatial scales. The magnitude and quantitative adjustment of twig-leaf deployment manifests a selection preference of hydraulic properties of plants in coping with changes in water availability between concave and convex habitats.     

亚热带常绿阔叶林木本植物幼树阶段抽枝展叶的权衡关系

亚热带常绿阔叶林植物幼树阶段适应林内生境并开枝散叶是其长成大树的一个重要过程, 植物一年内多次抽枝的现象及其在抽枝展叶过程中小枝伸长、枝茎增粗与叶面积的增加优先顺序及其内在驱动机制还有待进一步研究。该研究对青城山常绿阔叶林木本植物多次抽枝发生比例进行了调查, 并以茶(Camellia sinensis)、细枝柃(Eurya loquaiana)、短刺米槠(Castanopsis carlesii var. spinulosa)、润楠(Machilus nanmu)和大叶山矾(Symplocos grandis) 5种植物的幼树为研究对象, 比较分析了植物在多次抽枝中小枝和叶片生长动态及适应策略的差异。结果显示: 1)一、二次抽枝分别开始于春季(4月)和夏末(8月下旬), 小枝水平上二次抽枝率乔木小于灌木, 常绿植物小于落叶植物。2)一次抽枝小枝枝长、单叶面积, 小枝直径和叶片数量(除大叶山矾外)均高于二次抽枝, 但二次抽枝单叶面积相对生长速率均高于一次抽枝, 二次抽枝叶片比叶质量(LMA)的增长速率高于一次抽枝。3)一次抽枝小枝枝长、叶片数量、小枝直径(除细枝柃和短刺米槠外)和总叶面积(除短刺米槠外)最大相对生长速率均高于二次抽枝, 且大部分物种最大相对生长速率出现在抽枝开始的第一、二周。4)两次抽枝中, 物种先侧重于叶片的生长, 其次是小枝枝长的生长, 最后是小枝直径的增粗。单叶面积和总叶面积皆随着小枝枝长和小枝直径的增加呈显著的异速生长关系, 表明叶片的增长速度大于小枝。单叶面积与叶片数呈显著大于1的异速生长关系, 暗示单叶面积的增长速度大于叶片数的增加速度。小枝枝长与小枝直径也呈显著大于1的异速生长关系, 揭示小枝枝长的增长速度大于小枝直径。综上所述, 两次抽枝过程中, 植物枝叶的优先生长顺序反映了植物为获取更多的资源(尤其是光源)而形成特定的抽枝展叶策略; 二次抽枝单叶面积相对生长速率和LMA增长速率高于一次抽枝, 这可能与植物即将面临的昆虫取食和气温降低压力有关。因此, 了解植物抽枝策略对于理解物种生态适应机制, 揭示物种生活史过程中存在的权衡关系具有重要的理论意义。     

高寒草地狼毒枝-叶性状的坡度差异性

枝条与叶片的生长关系是植物形成不同冠层结构充分利用空间资源的一种策略, 有利于植株通过构型调整增强自身的光合效率和竞争力, 以适应不同的生境条件。在石羊河上游高寒退化草地, 利用ArcGIS建立研究区域的数字高程模型(DEM), 并提取样地坡度数据, 采用标准化主轴估计(SMA)方法, 研究了不同坡度狼毒(Stellera chamaejasme)种群枝与叶的生长。结果表明: 随着坡度增大, 狼毒叶大小、枝长度和分枝数均呈逐渐减小趋势; 狼毒分枝数与枝长度、叶片数与枝长度均呈异速生长关系, 枝长度增加的速度大于叶片数增加的速度, 分枝数增加的速度大于枝长度增加的速度; 不同坡度间的比较显示, 较大坡度上狼毒分枝数与枝长度、叶片数与枝长度的异速斜率均较大, 在枝长度一定的条件下, 较大坡度的狼毒具有更大的叶片数与枝长度的比值和分枝数与枝长度的比值。坡度差异造成环境因子和植被群落环境的变化, 进而影响狼毒的资源利用策略, 表现为枝条与叶片构型以及二者之间关系的变化, 反映了毒杂草较强表型可塑性的适应机制。