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。     

胡杨枝叶功能性状对地下水位梯度的响应与适应

以塔里木荒漠河岸林建群种胡杨为研究对象,测定胡杨叶厚度(LTS)、叶面积(LA)、比叶面积(SLA)、叶干物质含量(LDMC)、叶组织密度(LTD)与当年生小枝长(TSL)、小枝茎直径(TSD)、叶面积比率(LAR)、叶茎质量比(LSMR)、小枝茎密度(TSWD)、胡伯尔值(HV)等枝叶功能性状,研究地下水位梯度(GWD)上胡杨枝叶性状的变异特征,采用单因素方差分析、Pearson相关与主成分分析,研究胡杨枝叶功能性状间的协调与权衡关系及性状组合,以期从功能性状的角度揭示胡杨适应干旱荒漠环境的生态策略。结果表明:(1)胡杨枝叶性状种内变异较大,变异系数8.61%～59.31%,其中HV变异系数最大(59.31%),LDMC、LAR变异系数较低(8.61%、9.75%),且二者对GWD变化不敏感,保守性较高。(2)方差分析显示,胡杨枝叶功能性状在GWD 1.5 m与4.8 m间差异显著(P0.05),而LTS、LTD、TSL、HV在GWD≤2.4 m和GWD≥3.5 m之间均差异显著(P0.05)。(3)相关与主成分分析表明,LA、SLA、LDMC、LTS、LTD、LAR、TSWD、HV可作为反映胡杨枝叶性状特征的重要指标;28对枝叶性状显著相关(P0.05),其中HV与TSL、TSD分别呈显著负相关、正相关关系(P0.05),与展叶效率(LAR、LSMR)、LA、LM均呈显著负相关关系(P0.05);展叶效率(LAR、LSMR)与LDMC呈极显著负相关关系(P0.01),LA、SLA与TSWD均呈负相关关系,表明干旱区荒漠植物在维持水力-机械安全和碳收益之间存在潜在的权衡机制。研究发现,胡杨采取降低LA、SLA、展叶效率(LAR、LSMR),增大LTS、LDMC、TSWD、HV等一系列有利于减少水分散失、储存资源(养分、水分)和增强抗性的生态策略来适应干旱贫瘠的荒漠环境;植物经济谱同样存在于荒漠生态系统中,随全球变暖与区域水资源短缺,总体上向慢速投资收益的保守型一端转移。