干热河谷石漠化区顶坛花椒叶片功能性状的海拔分异规律

为阐明顶坛花椒人工林叶片功能性状的海拔分异规律,探讨顶坛花椒对不同海拔生境的适应策略,该研究测定了叶片厚度、比叶面积、叶全氮含量等9个功能性状和土壤有机碳、全氮、全磷等8个环境因子,揭示了顶坛花椒人工林叶片功能性状的内在关联及其随海拔的分异规律。结果表明:(1)随海拔升高,顶坛花椒比叶面积、叶全磷、叶全钾含量先升高后降低,叶干物质含量、叶全氮含量先降低后逐渐升高,叶片厚度、叶面积及叶片含水率逐渐增大。(2)顶坛花椒叶片功能性状间具有显著的相关性,叶全氮与叶全磷呈显著负相关,与叶片厚度的关系则相反;叶干物质含量与比叶面积、叶片含水率呈显著的抑制效应。(3)土壤因子对顶坛花椒叶片的影响表现为速效氮>速效钾>有机碳,其他土壤因子的影响较小。研究显示顶坛花椒主要通过增强防御功能性状、协调叶片养分含量的生存策略来提高获取资源和抵御外界环境胁迫的能力,对土壤养分具有强烈的依赖性,其干旱适应属性为干旱避免,该研究为顶坛花椒人工林复壮、高产与稳定,及喀斯特石漠化区生态修复提供科学依据。     

不同海拔花椒叶片-凋落物养分化学计量与重吸收的关系

阐明贵州喀斯特高原峡谷区不同海拔顶坛花椒叶片和凋落物化学计量特征与养分重吸收率,有助于掌握养分保存与利用机制。选取531、640、780、871和1097 m共5个海拔的顶坛花椒为对象,采集叶片和凋落物数据,分析其养分含量、化学计量和养分重吸收率随海拔增加的分异规律,阐明叶片养分重吸收与化学计量之间的内在关联。结果表明：叶片和凋落物有机碳(OC)、全磷(TP)和全铁(TFe)均以海拔780 m为最高,叶片全锰(TMn)、全镁(TMg)和凋落物TMg含量表现出随海拔升高而增加的趋势,叶片和凋落物全氮(TN)、全钾(TK)、全钙(TCa)未随海拔发生显著分异。叶片和凋落物C∶P、Fe∶Mn、C∶Ca随海拔升高表现出先增加后降低的变化趋势,而叶片和凋落物Ca∶Mg则呈现随海拔升高而降低。叶片养分重吸收率随海拔的分异规律不完全一致,叶片P和K重吸收率以海拔780 m为最高,N、Fe和Mn重吸收率以海拔871 m为最高,海拔1097 m的Ca和Mg重吸收率显著高于其他海拔,而海拔1097 m的P、N和Fe重吸收率则均为负值。冗余分析结果表明,叶片养分重吸收率与化学计量之间具有很强的相关性。     

黔中石漠化区不同海拔顶坛花椒人工林生态化学计量特征

了解黔中石漠化区不同海拔顶坛花椒(Zanthoxylum planispinum var.dintanensis)人工林的生态化学计量特征,有助于深入认识其养分循环规律和元素丰缺状况。对顶坛花椒人工林叶片、凋落物和土壤C、N、P、K含量进行了测定,分析了生态化学计量特征及之间的关系。结果表明:(1)顶坛花椒人工林叶片OC、TN、TP、TK分别为228.11—446.81、0.96—5.69、2.17—5.60、6.42—17.74 g/kg,凋落物OC、TN、TP、TK依次为239.19—415.25、1.70—4.62、1.83—2.63、1.80—4.26 g/kg,土壤OC、TN、TP、TK分别为29.69—53.17、2.99—6.41、0.18—1.52、15.01—21.14 g/kg,土壤养分呈现低N高P格局;(2)叶片、凋落物、土壤C、N、P、K生态化学计量随海拔的分异规律不完全一致,其变化特征能够表明C、N来源多样,P、K来源相对固定;(3)土壤养分含量与叶片养分含量、生态化学计量之间多表现出显著相关,表明叶片养分主要来自土壤;总体上,土壤养分含量及其生态化学计量与凋落物养分含量具有弱的相关性,与凋落物养分生态化学计量具有强的相关性,表明凋落物和土壤之间存在一定的养分转换强度但是并非完全继承。     

喀斯特高原峡谷优势种叶片功能性状分析

该研究对喀斯特石漠化高原峡谷地区优势种的叶片功能性状进行了分析,调查了17种植物的叶片厚度、叶面积、叶片鲜重、叶片干重、叶干物质含量、比叶面积、叶组织密度等能反映植物生存策略且易于测量的叶片功能性状,并采用逐步回归的方法探究了叶片功能性状与土壤养分之间的关系。结果表明:(1)不同优势种叶片功能性状差异明显,叶片的厚度为0.18～0.78 mm、鲜重为0.07～6.51 g、干重为0.04～3.19 g、叶面积为3.07～325.64 cm~2、叶干物质含量为318.61～573.22 mg·g~(-1)、比叶面积为60.98～236.90 cm~2·g~(-1)、叶组织密度为0.022 1～0.036 g·cm~(-3)。(2)植物通过较小的比叶面积与较大的叶干物质含量来减少水分散失、增加养分储存,以适应高温、缺水少土的环境。(3)叶片功能性状之间存在广泛的相关关系,且均达到极显著水平。叶片厚度对鲜重、干重均表现为促进效应,比叶面积与叶干物质含量及叶组织密度之间均存在极显著的抑制效应。(4)叶片功能性状随土壤养分的变化产生规律性变化。土壤全氮、全钾和有机碳对叶片功能性状产生显著影响,尤以土壤有机碳的影响更为显著。进一步分析发现,喀斯特高原峡谷地区植被恢复及重建的优势种或建群种为翅荚香槐、清香木、枇杷等;施用有机肥能够提高花椒、金银花等经济林树种的适应能力。     

植物叶片水力与经济性状权衡关系的研究进展

叶片既是植物光合产物形成的主要场所, 又是整株植物的水力瓶颈、应对灾难性水力失调的安全阀门, 是植物碳水耦合权衡的重要器官。叶经济型谱反映了叶片经济性状“投资-收益”的权衡, 为验证植物进化过程中形成的物种对策提供了适用的理论框架。叶片水力性状变化会影响叶片经济性状及植物存活和生长。因此, 探索植物叶片水力与经济性状的权衡关系, 对建立植物碳-水耦合模型、揭示植物水-碳投资机理、扩展植物性状型谱等均有重要意义。该文首先综述了叶片水力性状、经济性状及两者之间的权衡关系, 分析了叶片导水率与水力脆弱性、失膨点水势、水容、安全阈值等水力性状以及与叶片的形态、结构和气体交换功能性状之间的关系。然后, 从叶片形态、解剖和叶脉网络结构以及气孔功能方面探讨了叶片水力性状与经济性状的调节机制。最后, 提出今后应加强三方面的研究: (1)探索建立植物根-茎-叶水力输导系统的碳-氮-水资源的整株经济型谱, 以揭示植物功能结构耦合、高效固碳用水的生理生态学机制; (2)探索叶片水力安全、水力效率和固碳效率之间的普适性权衡关系, 以深入理解抗旱植物叶片构建的生物物理结构与生理代谢的关系; (3)探索个体水平碳水代谢关系、水分运输与生长速率的耦合, 为代谢推演理论和植物群落尺度预测提供基础。     

黔中石漠化区衰老退化与正常生长顶坛花椒根区土壤质量特征

为了探讨顶坛花椒(Zanthoxylum planispimum var. dintanensis)衰老退化的原因,实现林分稳定与可持续性经营,该文以开黄花为典型标志的衰老退化植株和正常生长的植株为研究对象,采用土壤农业化学和环境矿物学的方法,分析不同植株根区土壤矿质元素含量,评价土壤综合质量。结果表明:(1)正常生长植株根区土壤的C、P、K、S、Se、Sr、Mo、氧化物等总体水平显著高于衰老退化植株,总氮、速效磷、速效氮、Cu、Pb、Zn、Cr无显著差异,其他元素的变化规律不明显。元素的有效态含量亦对植株生长产生影响。从植物营养需求角度看,大量、中量、微量元素均对土壤质量产生支配效应。(2)根区土壤质量指数表现为正常生长植株3最高、衰老退化植株1最低,说明土壤质量对顶坛花椒衰老退化具有影响。(3)顶坛花椒林分经营时,应培育良好的土壤结构,注重土壤养分的全面性和均衡性,关注矿质元素过低引起的亏缺效应。     

寄主植物对桑寄生植物叶片功能性状的影响

为了解寄生植物叶片功能性状的差异及其影响因素,研究了西双版纳地区寄主植物对3种桑寄生植物叶片功能性状的影响,并分析了桑寄生植物与寄主植物叶片功能性状的相关性。结果表明,不同寄主植物的相同寄生植物叶片功能性状存在显著差异,来自7种寄主植物的五蕊寄生(Dendrophthoe pentandra)的叶片含水量(61.2%～70.1%)、氮含量(9.6～16.0 g/kg)、碳氮比(30.8～48.5)以及缩合单宁含量(3.3%～11.0%)等性状的差异较大;从4种寄主植物上获取的澜沧江寄生(Scurrula chingii var.yunnanensis)的叶片含水量(60.0%～71.7%)、碳含量(431.3～502.3 g/kg)和缩合单宁含量(3.8%～9.9%)等性状也呈现较大种间差异,而在2种寄主植物上的离瓣寄生(Helixanthera parasitica)的叶片功能性状没有显著差异。桑寄生植物与寄主植物的叶片含水量、总碳含量、总氮含量、碳氮比和缩合单宁含量呈显著的正相关。寄主植物作为桑寄生植物营养物质的主要来源,会影响桑寄生植物叶片的相应功能性状。桑寄生植物能从寄主植物获...     

花椒(Zanthoxylum bungeamun)种植对喀斯特山区土壤水稳性团聚体分布及有机碳周转的影响

以贵州西南部喀斯特山区35年生和14年生花椒林为研究对象,并以未退耕旱地为对照,研究表层土壤(0~20 cm)水稳性团聚体分布及有机碳矿化特征,探讨土壤有机碳周转对不同花椒种植年限的响应。结果表明:随团聚体粒径的降低,两种年龄花椒林土壤水稳性团聚体含量呈现先增加后减少的倒"V"形分布,土壤水稳性团聚体分布主要出现在5~2、2~1和1~0.5 mm 3个粒级中;与旱地相比,花椒种植明显增加了全土和团聚体中有机碳和活性有机碳含量,并以14年生花椒林较高,而35年生花椒林存在较明显的衰减;随花椒种植年限的增加,土壤有机碳矿化累积量呈递减趋势,但土壤有机碳周转半衰期以14年生花椒林较长,显著高于旱地和35年生花椒林,表明14年生花椒林土壤有机碳更易累积,表现出较好的土壤碳固存能力;喀斯特山区种植花椒后,土壤有机碳存在"汇-源"的转换过程,因此花椒种植应注重长期维护管理,防止土壤质量的衰退。     

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.     

天山森林植物功能性状与碳库沿海拔梯度的变化

植物功能性状是能够将植物个体特征、群落结构和生态系统功能结合起来的良好载体,但关于在环境梯度上如何通过植物功能性状的连续变化来构建群落、以及植物功能性状如何反映生态系统功能等问题尚有较多疑问。为探讨天山森林植物功能性状与其碳库在海拔梯度上的联系,分析了14个群落尺度上的植物功能性状指标和各组分碳密度沿海拔的变化规律及二者之间的关系。结果表明:(1)受海拔梯度上环境因子的影响,群落尺度上植物功能性状和碳密度的垂直分布并不一致:随海拔升高,叶片碳氮比(C/N)逐渐上升,叶片碳含量(C_(leaf))、比根长(SRL)和植株高度(H)升高后降低,叶绿素含量(Chl)、细根磷含量(P_(root))、叶片氮磷比(N/P)逐渐下降,细根碳含量(C_(root))先升高后趋于平缓,细根氮含量(N_(root))先下降后又有所回升,叶片氮含量(N_(leaf))、木质素含量(LLC)、叶干物质含量(LDMC)、细根干物质含量(RDMC)在各海拔段间无显著差异;(2)比根长(SRL)和植株高度(H)通过影响资源的获取和利用,C与P通过对养分的限制和在器官中的分配,从而影响植被光合作用,与天山森林碳密度显著相关;高木质素含量(LLC)导致植物残体分解速率变慢而与土壤碳密度(SCD)和群落总碳密度(TCD)呈显著负相关关系。随海拔升高,植被碳密度(VCD)先升后降,土壤碳密度(SCD)和总碳密度(TCD)逐渐升高。植物功能性状与环境因子和森林的结构功能相互作用、相互影响,三者之间的关系还需在大尺度上进一步验证。     

青藏高原高寒草地群落叶片功能性状对降水的非线性响应

群落叶片功能性状受到外界环境和自身发育的共同影响,其响应特征和过程的研究有助于了解环境胁迫下植物的适应策略,以应对全球变化下的生物多样性和生态系统功能丧失。通过对青藏高原高寒草地115个样点的调查取样,测定群落叶片碳、氮和磷含量(LC、LN和LP)及干物质量(LDMC)4种能够反映植物生存策略的叶片功能性状,以物种相对多度为基础计算群落加权平均值(CWM)。结合降水量、气温和土壤因子,探索高寒草地群落叶片功能性状响应机制。结果表明：(1)降水量对群落叶片功能性状影响显著(P<0.01),而温度对群落叶片功能性状影响不显著(P>0.05);(2)土壤全氮和有机碳对CWM＿LC、CWM＿LN、CWM＿LP和CWM＿LDMC影响显著(P<0.01),且除CWM＿LDMC外,其余性状均表现为非线性响应,呈先下降后上升趋势;(3)土壤含水量和容重对CWM＿LC、CWM＿LN、CWM＿LP和CWM＿LDMC影响显著(P<0.05),且土壤含水量对各性状的影响为非线性,呈先下降后上升趋势。该研究说明水分是青藏高原高寒草地群落叶片功能性状的主要影响因子,高寒草地对恶劣环境的适应...     

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...     

濒危植物永瓣藤叶片功能性状对环境因子的响应

植物叶片功能性状能够响应环境条件的变化,反应了植物对环境的适应策略。当前,针对藤本植物叶片功能性状地理格局及其环境驱动力的研究较少。以国家重点保护植物永瓣藤（Monimopetalum chinense）为研究对象,对其分布区内11个种群的15个叶片功能性状进行测量,并结合气候、土壤因子来解释叶性状变异。比较叶片性状在局域和区域尺度上的种内变异程度,利用多元逐步回归分析环境因子对叶性状的影响。结果表明,在局域尺度上,永瓣藤叶功能性状变异系数介于3.0%-22.5%,其中,叶面积变异程度最大,叶片碳含量变异最小。永瓣藤叶片形状随纬度上升而变得宽且圆。叶片磷含量相对较低,永瓣藤的生长可能受到了磷限制。土壤与气候因子是叶片性状的重要驱动因素,解释了25%-97%的叶片性状变异。在温度和水分充足的情况下,永瓣藤叶片趋向于的慢速生长的保守策略。总体来说,永瓣藤叶片功能性状通过一定的种内变异和性状组合,并与气候、土壤因子相互作用,适应当前的环境条件。     

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.     

叶片水力性状研究进展

叶片水力性状表征了叶片为适应外在环境而形成的水分传输方面的生存策略。叶片水力性状会限制整个植株的水分传输,并影响植物的气体交换及其对干旱的响应,因此关于叶片水力性状的研究已成为植物水分关系领域的研究热点之一。本文概括了叶片水力性状的基本指标(包括叶片整体水力导度(Kleaf)、叶片木质部水力导度(Kxylem)、叶片木质部外水力导度(Kout-xylem)等)和叶片水力导度的5种主要测量方法;总结了叶脉网络结构和环境因素对叶片水力性状的影响、叶片水力性状与叶片功能指标(气孔导度、叶片水势、叶片最大光合速率)的匹配与权衡关系,以及叶片水力性状与植物抗旱性关系的最新研究进展;对今后叶片水力性状的研究提出了两点建议:1)将叶片水力性状与气体交换和叶解剖结构等相结合,构建叶片碳-水耦合模型,揭示叶片应对外界环境变化而采取的生态策略,以及植物的水-碳投资机理;2)开展植株各部分(根-茎-叶)间水分传输的交互作用研究,筛选出水力系统高效安全的物种。     

梭梭和多枝柽柳的枝干光合及其主要影响因子

荒漠植物长期演化过程中保留了枝干光合(Pg)的特性,枝干光合有效减少局部碳损失,且在维持植物正常生理代谢方面发挥重要作用.本研究以古尔班通古特沙漠南缘荒漠植物梭梭和多枝柽柳为对象,利用Li-Cor 6400便携式光合仪与特制叶室相结合监测枝干与叶片光合速率,同时辅以枝干/叶片功能性状(叶绿素含量、含水量、叶/枝面积、碳...     

松嫩草地66种草本植物叶片性状特征

植物叶片功能性状及其相互关系越来越受到关注.以松嫩草地66种草本植物为研究对象,测量叶片干物质含量、比叶面积、叶片厚度、叶片氮含量、叶片磷含量、叶绿素含量和类胡萝卜素含量,检验性状间的相互关系,比较不同功能群(多年生根茎禾草,多年生丛生禾草,多年生杂类草,1年生或2年生草本)间性状的差异性.结果表明,叶片厚度变异系数最大,比叶面积、叶片氮含量、叶片磷含量、叶绿素含量和类胡萝卜素含量之间存在显著的正相关关系;叶片于物质含量与叶片磷含量没有显著的相关关系,与其它叶片性状呈显著的负相关关系;叶片厚度只与叶片干物质含量和比叶面积呈显著的负相关关系,与其它叶片性状不相关.叶片干物质含量、比叶面积、叶片厚度、叶片氮、磷含量在4个功能群间差异显著,叶绿素含量和类胡萝卜素含量在各个功能群间差异不显著;多年生根茎禾草和多年生丛生禾草叶片的7个性状差异不显著;多年生根茎禾草和多年生丛生禾草的叶片干物质含量高于多年生杂类草和1年生或2年生草本,其它性状小于这两个功能群.     

荒漠植物不同功能群性状特征及其与土壤环境的关系

研究不同功能群植物性状差异及其与土壤环境关系对于充分掌握植物的环境适应策略至关重要。以艾比湖流域为研究区,利用荒漠植物的植物高度、叶片碳、氮、磷、硫、钾、钙、钠、镁含量等9个性状,将高、低土壤水盐环境下的植物划分为5个功能群,分析不同功能群的植物组成、性状差异及其与土壤环境的关系。结果表明：(1)不同土壤水盐环境下,其植物功能群组成不同;其中白刺、胡杨和罗布麻在两个土壤水盐环境下的功能群中均存在。(2)植物的功能性状在不同土壤水盐环境下也发生了适应性的变化。高土壤水盐环境下3个功能群的植物高度、叶片碳、氮、磷和钙含量显著高于低土壤水盐环境功能群(P<0.05);低土壤水盐环境下2个功能群的植物叶片硫、钠和镁含量高于高土壤水盐环境功能群。(3)土壤含水量(SVWC)、电导率(EC)、pH以及土壤磷含量对荒漠植物功能性状影响较大。在高土壤水盐环境下,EC、pH与植物高度,叶片钾、钙含量正相关,与叶片硫含量负相关;在低土壤水盐环境下,SVWC、EC与植物高度呈显著正相关(P<0.05)。研究有助于理解荒漠植物对极端环境的适应对策,为保护荒漠地区生物多样性提供理论依据。     

高寒草甸植物叶片碳含量及其可塑性与系统发育的关系

植物的系统发育极大地影响着植物的功能性状,高寒草甸草本植物叶片碳含量、性状及其可塑性是否受植物遗传背景的影响目前仍不明确。为此,本研究测定了土壤氮、磷异质条件下高寒草甸生态系统12种优势植物叶片碳含量、比叶面积及其可塑性,并分析其在种、科水平上的差异以及系统发育保守性。结果显示,在不同土壤氮条件下,植物叶片碳含量和比叶面积在种、科水平差异显著(P0.05)。不同土壤磷条件下,植物叶片碳含量在种、科水平无显著差异,但比叶面积差异显著(P0.05)。叶片碳含量和比叶面积没有相关性,但两者的可塑性呈显著正相关,说明不同植物的这两个性状对土壤氮、磷的变化有相似的响应方式。叶片碳含量、比叶面积及其两者的可塑性均没有检测出显著的系统发育信号,说明相对于遗传背景,叶片碳含量、比叶面积主要受环境变化的影响。本研究有助于理解全球变化背景下高寒草甸碳循环过程,也可以为退化高寒草甸的恢复和管理提供科学依据。     

高寒植物叶片性状对模拟降水变化的响应

降水变化对高寒草甸生态系统产生了显著影响,植物叶片性状特别是叶脉特征对降水变化非常敏感,然而高寒植物叶片性状特征如何响应降水变化还知之较少。采用集雨棚模拟增减50%降水的条件,以高寒草甸8种主要植物叶片为研究对象,研究了降水变化对叶片的叶脉率、叶脉密度、叶片大小、比叶质量、叶片总有机碳含量、叶片全氮含量、叶片碳同位素相对含量和碳氮比等叶片性状的影响。发现增水显著增加了植物的叶片大小、稳定碳同位素千分值、总有机碳含量、全氮含量,但显著降低了叶脉密度;而减水显著降低了叶片大小、稳定碳同位素千分值。植物叶片性状各指标对降水变化的响应存在协同变化和相互制约。不同水分生态类型的植物对降水变化的响应存在差异,中生植物通过增加叶片大小和减少叶脉密度积极应对降水的增加,矮生嵩草的叶片大小分别增加了200.3%,叶脉密度减小了17.5%,而旱中生植物通过减少叶片大小和增加叶脉密度应对降水的减少,垂穗披碱草和异针茅的叶片大小分别减少54.9%和30.7%,其叶脉密度分别增加25%和22.4%。羽状叶脉植物增加叶脉密度和稳定碳同位素千分值以适应增水条件,花苜蓿、异叶米口袋的叶脉密度的增加了7.8%和4.0%,稳定碳同位素千分值增加2.5%和3.3%,但增水条件下平行叶脉植物的叶脉密度不变或降低和稳定碳同位素千分值保持不变;减水增加了平行叶脉植物叶脉密度并减低了稳定碳同位素千分值,异针茅的叶脉密度增加了22.4%,稳定碳同位素千分值减小2.9%,而对羽状叶脉植物的叶脉密度和稳定碳同位素千分值减少或不变。植物叶片性状对增水的敏感性显著大于对减水的敏感性,增水的效应约为减水的2倍;叶片大小的敏感性显著大于其它叶片性状,约为其它叶片性状的10倍。因此,植物在应对短期降水变化时,植物形态可塑性的作用凸显,放大或缩小叶片大小是植物应对降水变化的最有效的途径,但是不同水分生态类型和叶脉类型植物可塑性的方向存在显著差异。