长白山阔叶红松林不同强度择伐后关键树种的竞争关系

天然林择伐改变了林分的树种组成和结构,导致林木竞争关系发生变化,进而影响树木的生长和种群的动态.关键树种在维持群落结构和生态系统功能方面具有至关重要的作用.为了弄清长白山区阔叶红松林典型林型关键树种竞争关系的特点,本研究以红松、紫椴和水曲柳为研究对象,运用Hegyi竞争指数分析了受不同程度采伐干扰后形成的原始林(未受干扰)、轻度择伐林、中度择伐林和重度择伐林的林分结构和竞争关系.结果表明: 与原始林相比,轻度择伐林中关键树种的种群结构没有显著变化;中度择伐林和重度择伐林中3个关键树种大树(胸径DBH≥20 cm)的密度和平均胸径均显著减少,但幼树(2 cm≤DBH<10 cm)的数量增加.所有样地中关键树种的竞争指数均随径级的增加而减小,且二者服从幂函数分布,而林木胸径生长到20 cm后,竞争指数进入稳定状态.在原始林、轻度和中度择伐林中,3个树种的幼树的竞争指数受到非冠层树种的影响最大,而红松小树(10 cm≤DBH<20 cm)和大树主要受红松种内和非冠层树种的影响;水曲柳主要受红松和非冠层树种的影响,紫椴主要受种内和红松的影响.重度择伐林中,白桦是3个树种的主要竞争来源,贡献率均超过50%.根据以上关键树种竞争关系的特点,抚育非冠层树种有利于3个关键种幼树的更新和生长;对于小树来说,还需要根据树种类型来采取相应措施,而大树不需要采用抚育措施.本研究对关键树种培育和天然林择伐后快速恢复具有指导意义.     

小兴安岭不同功能型阔叶植物的柄叶权衡

在叶水平上, 叶柄(支撑结构)与叶片(同化结构)的权衡关系受多种因素的影响, 研究不同功能型植物柄叶性状之间的权衡关系有助于更好地理解植物的生长特性与生活史策略。该研究选定小兴安岭地区典型阔叶红松(Pinus koraiensis)林林内乔木、灌木、草本植物, 采用最小显著差异法比较植物叶片性状与叶柄性状在不同生活型间的变异, 并用标准化主轴法从生活型、叶型、耐阴性3个方面研究叶片与叶柄性状之间的权衡关系。结果表明: (1)不同生活型、叶型植物以及不同耐阴性乔木叶片性状与叶柄干质量之间具有显著的异速生长关系, 且斜率均小于1; (2)随着叶柄干质量增加, 乔木叶片鲜质量、叶片干质量增长速度比灌木、草本更快, 但相同叶柄干质量, 乔木叶柄所能支撑的叶片面积最小; (3)单叶植物叶片面积-叶柄干质量的回归斜率显著大于复叶植物, 叶片鲜质量-叶柄干质量的回归斜率小于复叶植物, 并且相同叶柄干质量下, 单叶植物的叶片干质量总是大于复叶植物; (4)比起喜光树种, 相同叶柄干质量, 耐阴树种的叶柄能够支撑的叶片面积与叶片鲜质量更大, 并且叶柄生物量分配比例(叶柄干质量/叶干质量)与叶片性状的回归斜率均表现为喜光树种>0, 耐阴树种<0。该研究结果表明叶片大小(叶片面积、叶片鲜质量、叶片干质量)与叶柄性状之间存在典型的权衡关系, 其在不同生活型、叶型植物及不同耐阴性乔木内的差异有助于揭示不同功能型植物的生长特性与生活史策略。     

典型阔叶红松林主要树种叶性状的垂直变异及经济策略

分析不同树种叶片性状的变化有助于了解植物群落结构。该文通过对典型阔叶红松(Pinus koraiensis)林15种阔叶树种的比叶质量、叶片厚度、叶干物质含量、叶绿素含量指数、叶片碳、氮、磷含量的测定, 分析了冠层高度对叶性状及叶性状间相关关系的影响。结果表明, 水曲柳(Fraxinus mandshurica)和大青杨(Populus ussuriensis)上层的比叶质量显著大于下层, 而其他树种冠层间的比叶质量无显著变化; 叶绿素含量指数在白桦(Betula platyphylla)和春榆(Ulmus japonica)冠层间的分布分别为上层显著大于下层和上层显著大于中层; 单位质量氮含量在水曲柳的中层显著大于上层。叶片性状间存在着广泛的相关性, 比叶质量与叶片厚度、干物质含量在三层间均呈显著正相关关系, 而有些性状, 只在一或二个冠层中存在一定的相关性。山杨(Populus davidiana)和大青杨的叶片倾向于选择光合能力较低、营养浓度较低、呼吸速率较慢的一端, 而黄檗(Phellodendron amurense)和山槐(Maackia amurensis)叶片更倾向于光合能力强、营养物质浓度高的一端。不同树种对光照响应的差异可能会改变不同冠层中叶片的形态和化学性状, 从而有助于群落构建和物种共存。     

Vertical variation and economic strategy of leaf trait of major tree species in a typical mixed broadleaved-Korean pine forest

分析不同树种叶片性状的变化有助于了解植物群落结构。该文通过对典型阔叶红松(Pinus koraiensis)林15种阔叶树种的比叶质量、叶片厚度、叶干物质含量、叶绿素含量指数、叶片碳、氮、磷含量的测定, 分析了冠层高度对叶性状及叶性状间相关关系的影响。结果表明, 水曲柳(Fraxinus mandshurica)和大青杨(Populus ussuriensis)上层的比叶质量显著大于下层, 而其他树种冠层间的比叶质量无显著变化; 叶绿素含量指数在白桦(Betula platyphylla)和春榆(Ulmus japonica)冠层间的分布分别为上层显著大于下层和上层显著大于中层; 单位质量氮含量在水曲柳的中层显著大于上层。叶片性状间存在着广泛的相关性, 比叶质量与叶片厚度、干物质含量在三层间均呈显著正相关关系, 而有些性状, 只在一或二个冠层中存在一定的相关性。山杨(Populus davidiana)和大青杨的叶片倾向于选择光合能力较低、营养浓度较低、呼吸速率较慢的一端, 而黄檗(Phellodendron amurense)和山槐(Maackia amurensis)叶片更倾向于光合能力强、营养物质浓度高的一端。不同树种对光照响应的差异可能会改变不同冠层中叶片的形态和化学性状, 从而有助于群落构建和物种共存。     

阔叶红松林6种阔叶树单个叶片叶面积和叶干质量的垂直变异及模型构建

快捷、准确地测定植物叶片尺度上的叶面积(LA)和叶干质量(LDM)对于探讨植物性状对气候变化的响应机制至关重要,但适于测定区域尺度上不同阔叶植物单个叶片LA和LDM的经验模型尚未提出.本研究以中国东北4个分布区阔叶红松林内的白桦、紫椴、山杨、枫桦、水曲柳和裂叶榆6种阔叶树种为研究对象,分别测定其不同冠层高度(上层、中层和下层)叶片的叶长、叶宽、叶厚、LA及LDM.以叶长与叶宽之比(叶长宽比)的中位数为标准将6种阔叶树分为两组,检验每组树种不同冠层高度对构建预测LA和LDM的经验模型是否存在显著影响;构建适于预测区域尺度上不同冠层单个叶片LA和LDM的经验模型,验证其预测精度;并进一步评估构建的经验模型预测其他区域相同阔叶树种LA和LDM的适用性.结果表明: 整体上6种阔叶树单个叶片的LA随冠层高度的降低呈显著增大趋势,而部分树种的LDM呈下降趋势;冠层高度对构建预测LA和LDM的经验模型具有显著影响;构建的经验模型预测两组阔叶树种不同冠层单个叶片LA和LDM的平均精度分别为95%和83%,且基于这些模型预测其他区域相应树种LA和LDM的平均精度分别为94%和80%,表明本研究构建的经验模型在我国东北区域具有普遍适用性.     

小兴安岭不同耐荫性树种枝叶性状变异及权衡

随着植株生长,不同耐荫性树种枝叶性状对资源的响应策略存在差异。探究不同耐荫性树种在不同径级间枝叶性状变异及其相关关系,对理解植物功能性状种内和种间变异以及植物对资源的响应策略具有重要意义。以黑龙江凉水国家级自然保护区阔叶红松（Pinus koraiensis）林中不同径级（小树、中等树和大树）的喜光树种（白桦Betula platyphylla、枫桦Betula costata）和耐荫树种（春榆Ulmus japonica、紫椴Tilia amurensis、色木槭Acer mono）为研究对象,测定其出叶强度、枝横截面积、枝干重、单叶面积、总叶面积、总叶干重共6个枝叶性状。利用单因素方差（LSD）分析检验不同耐荫性树种在不同径级间其枝、叶性状是否存在显著差异;以标准化主轴估计（SMA）对不同耐荫性树种枝叶性状间相关关系进行分析。结果表明：除枝干重外,耐荫树种枝叶性状均大于喜光树种;不同耐荫性树种大树枝横截面积均最大,中等树叶面积均最小;喜光树种不同径级间枝干重、总叶干重和出叶强度无显著差异,而耐荫树种均存在显著差异。随径级增大,不同耐荫性树种枝横截面积与叶面积均呈正异速生长关系,且除耐荫树种枝横截面积与单叶面积外,均存在共同斜率;不同耐荫性树种出叶强度与单叶面积存在共同斜率为-0.51和0.47,小树和中等树枝横截面积与总叶面积和总叶干重的异速生长指数均与1存在显著差异,而大树与1无显著差异。结果表明：不同耐荫性树种在不同径级间对资源的获取策略存在差异,不同耐荫性树种小树阶段均表现出资源获取策略,大树阶段则表现出资源保守型策略。与耐荫树种相比,喜光树种表现为快速生长策略,而随着径级增大不同耐荫性树种这种差异逐渐消失,本研究结果为森林演替过程中种内和种间的相互作用提供了一个新的视角。     

五角枫种群表型多样性

为揭示五角枫种群的表型分化程度、变异模式及地理变异规律,以山西19个种群为研究对象,采用巢式方差分析、相关分析、聚类分析等方法从形态学角度对五角枫种群的叶片、果实、种子等23个表型性状进行了系统分析。结果表明:(1)五角枫23个表型性状中除果柄长、着生痕、种子长/宽以外,其余20个表型性状在种群间和种群内均存在显著和极显著差异。(2)19个种群的平均变异系数为18.07。叶片、果实、种子的平均表型变异系数依次为:果实19.78%叶片18.77%种子10.25%。(3)五角枫种群间表型分化系数(VST)均值为48.82%,种群内变异(51.18%)与种群间变异(48.82%)基本相当。叶片、果实、种子表型分化系数的平均值为:叶片58.08%果实41.24%种子25.87%。(4)五角枫叶片、果实和种子的信息多样性指数(H)为:叶片6.1079果实5.9118种子5.2855;多样性指数平均值(D)分别为:果实0.9967叶片0.9961种子0.9948。(5)主成分分析结果显示:五角枫种群表型多样性基本来源为:叶片贡献率果实贡献率种子贡献率。(6)五角枫表型变异呈现出以经度和纬度变异并存的趋势,少数表型性状与经度和纬度呈现显著或极显著相关。(7)利用欧氏距离对五角枫种群进行UPGMA聚类分析,将五角枫19个种群划分为两大类群。五角枫种群具有较高的表型多样性,种群间和种群内均存在丰富的表型变异,与其遗传特点和分布生境等密切相关,研究结果为今后五角枫种质资源的保护和利用奠定了基础。     

测定森林树木叶面积的最适叶片数是多少?

植物形态性状叶面积简单易测, 能够反映植物对环境的适应与响应, 指示生态系统的功能与过程。在野外测定叶面积时, 叶片取样数量往往采用约定俗成的10-20片, 但到底采集多少叶片才是最优和最具代表性, 却少有探究。该研究以浙江金华山常绿落叶阔叶混交林的优势树种木荷(Schima superba)与枫香树(Liquidambar formosana)为研究对象, 通过对5个胸径等级植株和每个植株6个方位开展大批量叶片取样(>2 500个), 分析两个树种的叶面积变异特征, 探讨叶片取样数量为多少才能最代表该森林类型的叶片大小性状规律。结果表明, 常绿乔木木荷平均叶面积与变幅均小于落叶乔木枫香树。木荷叶面积与胸径无显著相关性, 而枫香树叶面积与胸径有较显著相关性, 但两个树种均在中胸径等级(15-20 cm)差异不显著; 两个树种的叶面积与采样方位无显著相关性, 但在东、西和底部的差异不显著。因此, 综合考虑代表性与野外可操作性, 叶片采集首选中胸径成树的底部叶片。随机抽样统计可知, 树木叶面积测定的最适叶片采集数量因物种而异, 木荷的最适叶片采集数量为40, 而枫香树最少为170片。因此, 在叶面积测定时, 叶片采集的数量应该不能只局限在10-20片, 在人力、物力和时间等条件允许的情况下, 应该尽可能多地测定较多叶片的叶面积。     

What is the optimal number of leaves when measuring leaf area of tree species in a forest community?

植物形态性状叶面积简单易测, 能够反映植物对环境的适应与响应, 指示生态系统的功能与过程。在野外测定叶面积时, 叶片取样数量往往采用约定俗成的10-20片, 但到底采集多少叶片才是最优和最具代表性, 却少有探究。该研究以浙江金华山常绿落叶阔叶混交林的优势树种木荷(Schima superba)与枫香树(Liquidambar formosana)为研究对象, 通过对5个胸径等级植株和每个植株6个方位开展大批量叶片取样(>2 500个), 分析两个树种的叶面积变异特征, 探讨叶片取样数量为多少才能最代表该森林类型的叶片大小性状规律。结果表明, 常绿乔木木荷平均叶面积与变幅均小于落叶乔木枫香树。木荷叶面积与胸径无显著相关性, 而枫香树叶面积与胸径有较显著相关性, 但两个树种均在中胸径等级(15-20 cm)差异不显著; 两个树种的叶面积与采样方位无显著相关性, 但在东、西和底部的差异不显著。因此, 综合考虑代表性与野外可操作性, 叶片采集首选中胸径成树的底部叶片。随机抽样统计可知, 树木叶面积测定的最适叶片采集数量因物种而异, 木荷的最适叶片采集数量为40, 而枫香树最少为170片。因此, 在叶面积测定时, 叶片采集的数量应该不能只局限在10-20片, 在人力、物力和时间等条件允许的情况下, 应该尽可能多地测定较多叶片的叶面积。     

白桦和紫椴树干非结构性碳水化合物的空间变异

以中国东北温带森林两个散孔材树种白桦和紫椴为对象,研究落叶后树干木质部中非结构性碳水化合物(NSC)浓度的空间变异.结果表明: 两种树种的可溶性糖与淀粉的总和(TNC)与可溶性糖浓度均随树干径向深度增加而缓慢下降,淀粉的径向变化不明显,即使在树干径向深处仍存有大量的NSC.两种树种树干的TNC、可溶性糖和淀粉浓度从根颈到胸高降低,之后逐渐升高,最大值出现的高度因树种和TNC组分而异.两种树种树干糖淀粉比值的纵向变化趋势为：白桦随树干升高而增大,紫椴则随之减小.树干NSC储量估算的误差主要来源于NSC浓度的纵向变化,其次是径向变化.喜光树种白桦的树干TNC浓度(1.0%干质量)显著低于耐阴树种紫椴(4.3%干质量),可能与其生活史对策差异有关.采用考虑了树干NSC纵向和径向变化的取样方法,可以有效地降低树木或林分水平上NSC储量估算的不确定性.
     

A paradox of latitudinal leaf defense strategies in deciduous and evergreen broadleaved trees

The classical “low latitude–high defense” hypothesis is seldom supported by empirical evidence. In this context, we tested latitudinal patterns in the leaf defense traits of deciduous broadleaved (DB) and evergreen broadleaved (EGB) tree species, which are expected to affect herbivore diversity. We examined the co-occurrence of leaf defense traits (tannin and phenol content, leaf mechanical strength, leaf dry matter content, leaf mass per area, and leaf thickness) in 741 broadleaved tree species and their correlations with species geographical range in East Asian island flora. We discovered contrasting latitudinal defense strategy gradients in DB and EGB tree species. DB species employed chemical defenses (increasing tannin and phenol content) at higher latitudes and physical defenses (softer and thinner leaves) at lower latitudes, whereas EGB tree species exhibited opposite latitudinal defense patterns. The “low latitude high defense” hypothesis included a paradoxical aspect in chemical and physical defense traits across broadleaved tree species. To reconcile paradoxical defense strategies along the latitudinal gradient, we conclude that interactive correlations among leaf traits are controlled by leaf longevity, which differs between DB and EGB tree species.     

The leaf economics spectrum’s morning coffee: plant size-dependent changes in leaf traits and reproductive onset in a perennial tree crop

Background and AimsSize-dependent changes in plant traits are an important source of intraspecific trait variation. However, there are few studies that have tested if leaf trait co-variation and/or trade-offs follow a within-genotype leaf economics spectrum (LES) related to plant size and reproductive onset. To our knowledge, there are no studies on any plant species that have tested whether or not the shape of a within-genotype LES that describes how traits covary across whole plant sizes, is the same as the shape of a within-genotype LES that represents environmentally driven trait plasticity.MethodsWe quantified size-dependent variation in eight leaf traits in a single coffee genotype (Coffea arabica var. Caturra) in managed agroecosystems with different environmental conditions (light and fertilization treatments), and evaluated these patterns with respect to reproductive onset. We also evaluated if trait covariation along a within-genotype plant-size LES differed from a within-genotype environmental LES defined with trait data from coffee growing in different environmental conditions.Key ResultsLeaf economics traits related to resource acquisition – maximum photosynthetic rates (A) and mass-based leaf nitrogen (N) concentrations – declined linearly with plant size. Structural traits – leaf mass, leaf thickness, and leaf mass per unit area (LMA) – and leaf area increased with plant size beyond reproductive onset, then declined in larger plants. Three primary LES traits (mass-based A, leaf N and LMA) covaried across a within-genotype plant-size LES, with plants moving towards the ‘resource-conserving’ end of the LES as they grow larger; in coffee these patterns were nearly identical to a within-genotype environmental LES.ConclusionsOur results demonstrate that a plant-size LES exists within a single genotype. Our findings indicate that in managed agroecosystems where resource availability is high the role of reproductive onset in driving within-genotype trait variability, and the strength of covariation and trade-offs among LES traits, are less pronounced compared with plants in natural systems. The consistency in trait covariation in coffee along both plant-size and environmental LES axes indicates strong constraints on leaf form and function that exist within plant genotypes.     

Leaf morphology and macronutrients in broadleaved trees in central Italy

As part of an intensive monitoring programme (MON.I.TO, Intensive Monitoring of Forests in Tuscany), a 3-year survey was carried out, which included three tree species (beech, Fagus sylvatica L.; Turkey oak, Quercus cerris L.; holm-oak, Quercus ilex L.) located at six different sites. Leaves were sampled annually and analysed for nutrient concentrations (nitrogen, sulphur, phosphorus, magnesium, calcium, potassium and sodium) and morphological parameters (leaf area, dry weight, leaf mass per area, leaf thickness and leaf density). Results indicated considerable interannual variation of all the parameters. Differences between sampling sites indicated that, of all parameters measured, leaf mass per area could explain best the differences in field performance under conditions of stress. In fact, leaf mass per area was greater in the drier sites or when sea salt deposition occurred. Nevertheless, the variation of leaf mass per area over the 3 years did not reflect the differences in rainfall. Higher leaf mass per area was accompanied by lower concentrations of phosphorus and nitrogen, which could be a dilution effect due to an increase of structural carbon compounds in sclerophyllous leaves, as revealed by the total foliar content of these elements. Leaf mass per area as a measure of sclerophylly reached very high values among mesophile vegetation. Long-range transport of sea salt from coastal areas to mountain areas was mirrored in sodium concentrations of leaves.     

青藏高原东缘常见阔叶木本植物叶片性状对环境因子的响应

叶片性状-环境关系对于预测气候变化对植物的影响至关重要。该研究以青藏高原东缘常见阔叶木本植物为研究对象, 从47个样点采集了332个物种共666个种群的叶片, 测量了15个叶片性状, 调查了该区域木本植物叶片性状的变异程度, 并从种内和种间水平探讨了叶片性状对环境的响应及适应策略。结果表明, 反眏叶片大小的性状均具有较高的变异, 其中, 叶片面积是变异程度最大的性状。除气孔密度外, 大多数叶片性状与海拔显著相关。气候是叶片性状变异的重要驱动因素, 3.3%-29.5%的叶片性状变异由气候因子组合解释。其中, 气温对叶片性状变异解释度最高, 日照时间能解释大部分叶片性状的变异, 而降水量对叶片性状变异的解释度相对较小。与环境(海拔和气候因子)显著相关的叶片性状在种内明显少于种间水平, 可能是植物性状之间的协同变化与权衡使种内性状变异比较小, 从而减弱了种内叶片性状与环境因子的相关性。研究结果总体表明,叶片性状与木本植物对环境的适应策略密切相关, 植物通过选择小而厚的叶片和较短的叶柄以适应高海拔的 环境。     

长白山红松针阔叶混交林林冠层叶面积指数模拟分析

根据长白山原始红松针阔叶混交林光合有效辐射的连续3年自动观测结果,结合便携式叶面积仪的季节观测,建立了以林冠上下光合有效辐射估算森林冠层叶面积指数的半经验公式.结果表明,该方法可以很好地反映叶面积的季节动态. 通过3年叶面积指数的季节动态比较发现,该森林冠层叶面积的起始生长日期随气温稳定通过0 ℃的日期延迟而延迟,整个生长季的叶面积动态可划分成上升期、相对稳定期和下降期,每个阶段都与大于0 ℃的积温存在较好的相关关系,分别用Logistic曲线和线性方程表达. 并对叶面积的观测和估算方法中存在的问题进行了讨论.     

典型草原围封后羊草地上功能性状对枯落物累积的响应

植物功能性状反映植物适应环境变化过程中在不同器官形态与功能间的资源权衡与分配策略。典型草原围封后枯落物累积导致群落光照、热量和水分的重新分配并改变微环境特征。在此过程中植物地上功能性状将通过怎样的变化来适应新的环境,目前尚不清楚。2015—2017年每年8月对内蒙古地区3种典型草原共有物种羊草（Leymus chinensis）的植株、叶片和茎干功能性状进行了测量与分析。结果表明：枯落物累积显著增加了羊草的植株高度、单株重量、茎叶比和总叶面积;枯落物累积显著增加了羊草的叶片长度、叶片重量、单叶面积、节间长度和茎干重量,这些性状属于敏感性状;枯落物累积对羊草的叶片数量和节间数量无显著影响,相对而言,这些性状属于惰性性状;羊草的单株重量与植株高度、叶片重量呈极显著的正相关关系（P<0.0001）;羊草的植株高度与节间数量、节间长度呈极显著的正相关关系（P<0.0001）。本研究结果从植物地上功能性状的角度阐明了典型草原植物对环境变化的适应方式,可为围封草原的合理管理提供基础数据与理论依据。     

Leaf trait-environment relationships in a subtropical broadleaved forest in South-East China

Although trait analyses have become more important in community ecology, trait-environment correlations have rarely been studied along successional gradients. We asked which environmental variables had the strongest impact on intraspecific and interspecific trait variation in the community and which traits were most responsive to the environment. We established a series of plots in a secondary forest in the Chinese subtropics, stratified by successional stages that were defined by the time elapsed since the last logging activities. On a total of 27 plots all woody plants were recorded and a set of individuals of every species was analysed for leaf traits, resulting in a trait matrix of 26 leaf traits for 122 species. A Fourth Corner Analysis revealed that the mean values of many leaf traits were tightly related to the successional gradient. Most shifts in traits followed the leaf economics spectrum with decreasing specific leaf area and leaf nutrient contents with successional time. Beside succession, few additional environmental variables resulted in significant trait relationships, such as soil moisture and soil C and N content as well as topographical variables. Not all traits were related to the leaf economics spectrum, and thus, to the successional gradient, such as stomata size and density. By comparing different permutation models in the Fourth Corner Analysis, we found that the trait-environment link was based more on the association of species with the environment than of the communities with species traits. The strong species-environment association was brought about by a clear gradient in species composition along the succession series, while communities were not well differentiated in mean trait composition. In contrast, intraspecific trait variation did not show close environmental relationships. The study confirmed the role of environmental trait filtering in subtropical forests, with traits associated with the leaf economics spectrum being the most responsive ones.     

木本植物茎叶功能性状及其关系随环境变化的研究进展

植物功能性状反映了植物对生长环境的响应和适应,是植物与环境相互作用的结果。植物功能性状之间的关系决定了植物的生活史对策,进而影响多物种的共存和生物多样性的维持。本文综述了叶大小、比叶面积、叶寿命和木质密度、叶大小-小枝大小、叶内生物量分配和叶大小-数量等随环境变化的研究进展,并简述其变化机理。植物功能性状及其关系的研究已经取得了很多成果,建立起了一套有效的研究方法和理论体系;但在今后的研究中,还需要对植物的地上部分和地下部分植物性状之间的协变关系、当年生末端小枝上功能性状间的关系的普遍性,以及叶大小-数量的等速关系在整个被子植物中的保守程度等几个方面进行深入研究。我国常绿阔叶林物种的植物功能性状及其关系研究较少,有待加强和系统化。     

八个树种叶水力性状对水分条件的响应及其驱动因素

树木叶片的水力效率和安全性会对水分条件的改变做出一定的响应, 进而影响树木的生长和分布, 然而叶导水率(K_leaf)和叶水力脆弱性(P₅₀)对不同水分条件的响应模式及其影响因素尚不清楚。该研究选取了晋西北关帝山和黑茶山两种水分条件下的8种树种, 测量其水力性状、叶片导管和形态性状, 比较两地不同树种的K_leaf和P₅₀的变化, 分析叶片水力效率和安全性之间的权衡关系, 并探讨叶片水力性状在不同树种及水分条件下的响应模式及其驱动因素。结果表明: 对同一树种而言, 湿润的关帝山叶最大导水率(K_max)和P₅₀均高于干旱的黑茶山; 对同一地区而言, 从在高水分条件下生长的树种到在易干旱环境生长的树种, K_max和P₅₀均逐渐下降。K_max、P₅₀、膨压丧失点水势(TLP)之间均存在显著相关关系。两地叶片P₅₀与导管密度、导管塌陷预测值((t/b)³)、叶片厚度、比叶质量显著正相关, 与导管直径、叶面积显著负相关, 不同树种的K_leaf和P₅₀与叶导管性状的关系大于叶形态性状。同一树种的关帝山到黑茶山P₅₀变化量(δP₅₀)与比叶质量和叶干物质含量在两地的变化量显著正相关, 同一树种δP₅₀与叶形态性状变化量的关系大于与叶导管性状的。以上结果表明: 随着水分条件变差, 叶片水力效率降低, 水力安全性提高, 不同树种叶片水力效率与安全性之间存在一定的权衡关系, 不同树种叶水力性状的差别受叶导管性状影响的程度大于受叶形态性状的影响, 同一树种叶水力安全性对水分条件变化的响应主要依靠叶形态性状的驱动, 树木在提高自身叶水力安全的同时增加了叶构建的碳投资。     

刺槐叶片可塑生长的密度依赖性

为了探明刺槐叶片性状对种植密度的依赖性,通过刺槐田间栽培试验,研究了刺槐叶片可塑生长的密度依赖性以及主要叶片性状因子之间的关系.结果表明,不同种植密度条件下刺槐叶片厚度均无显著差异,但叶面积、叶绿素含蜃、叶片干重、比叶面积、叶干物质含量和叶片N含量差异显著,表明不同种植密度条件下刺槐叶性因子参数的变异较大,刺槐叶片性状对密度的依赖性较强.叶干重、叶厚度和叶片干物质含量均随种植密度的降低而呈增加趋势,叶片干物质含量与种植密度的相关性达到显著水平(P<0.01),而叶干重、叶厚度与种植密度的相关性不显著(P>0.05).比叶而积和叶片N含鼍均随种植密度的降低而降低,表明刺槐各叶性因子之间对种植密度的依赖性差异明显.对刺槐各叶性因子的相关分析表明,不同种植密度条件下各叶性因子之间的相关性及其强弱均存在差别,表明种植密度是影响刺槐叶性因子变异及叶性因子之间关系的因素之一.叶性特征对种植密度响应存在差异的主要原因是叶性因子之间的协同变化、刺槐生长微环境的差异和刺槐间竞争强度的差异,刺槐不同叶性因子之间的协调平衡和对种植密度响应程度与方向的差异表明了刺槐对其生长环境的适应.