NO2胁迫下三角梅叶片形态解剖结构和最优光响应模型研究

植物的形态结构和光合作用能够反映植物对城市空气污染的响应特性。探究城市道路机动车尾气中的典型污染物NO₂气体,对植物叶片的生理光合响应特性。以二年生三角梅（Bougainvillea spectabilis）幼苗为对象,利用智能化人工熏气室模拟熏气（NO₂体积分数分别为0 μL/L （自然空气）、4 μL/L,8 μL/L,记作CK、T1、T2）,观察NO₂胁迫后三角梅的叶片形态、微观结构和光合特征。结果表明：（1）通过叶片形态观察发现,与CK相比,低浓度T1组叶片变化不明显,随着NO₂气体胁迫浓度的增加,高浓度T2组叶片逐渐出现失水、叶表面有明显的水渍状或烧灼状黄色斑点。（2）通过叶片微观结构解剖发现,高浓度NO₂胁迫后气孔皱缩程度增加,气孔开度减小;叶绿体结构变形,尤其是类囊体结构疏松,膨胀等变化。（3）叶片光合特性分析发现,T1和T2组的NO₂胁迫导致光饱和点（LSP）和最大净光合速率（P_nmax）下降、光补偿点（LCP）增加,表观量子效率（AQE）和暗呼吸速率（Rd）在4种光响应模型中变化规律存在一定的差异性。（4）4种光响应模型中,CK组决定系数（R²）越高,均方根误差（RMSE）越低,精度最高,尤以叶子飘等机理模型为最优,拟合效果最好,其次是直角双曲线模型。研究结果表明三角梅可通过自身的形态变化、调整光合特征参数,较好地适应不同浓度的NO₂,尤其是高浓度急性胁迫下,该研究结果有助于促进不同道路绿地三角梅的推广应用,对探究三角梅的景观效益和生态效益,揭示其对环境异质性的适应机制具有重要意义。     

2005-2009年浙江省不同土地类型上空对 流层NO2变化特征

利用OMI(Ozone Monitoring Instrument, OMI)2005年1月 2009年12月对流层NO₂柱浓度月平均值卫星遥感资料以及浙江省2005年1月 2008年3月由NO₂污染指数数据计算得出的地面NO₂日均值质量浓度,分析了浙江省对流层NO₂的时空分布特征和变化趋势;此外,结合由时间序列的MODIS-EVI数据所获取的浙江省土地利用图,分析不同土地利用类型上空对流层NO₂柱浓度的变化差异。研究发现在2005 2009年间,浙江省对流层NO₂柱浓度呈现显著的增长趋势和季节变化特征,其中NO₂柱浓度最高值出现在冬季,最低值出现在夏季。从区域分布来看,对流层NO₂柱浓度的最高值分布在靠近上海大都市的杭州-嘉兴-湖州平原和宁波地区以及人口密集的西部和东部沿海城市区。此外不同土地利用类型上NO₂柱浓度分布差异显著。农田、水体和城市地区NO₂柱浓度较高,其中城市用地上空的NO₂柱浓度明显高于其他土地利用类型上空的NO₂柱浓度;森林上空NO₂柱浓度值最低。NO₂柱浓度逐年增加趋势主要表现为:在农田、水体和城市居民用地类型上空污染严重的NO₂-Ⅰ类别增加显著,而在森林和草地类型上空,则表现为污染较轻的NO₂-Ⅲ类别增加显著。     

水葱和香蒲叶经济性状对模拟增温和CO2浓度倍增的响应

气候变化是国际社会共同关注的环境问题,植物对气候变化的响应反映了植物应对气候变化的生长和生存策略。叶经济性状与植物对资源的获取、利用和储存直接相关,并且受到温度条件和CO₂浓度的显著影响。该文采用人工环境控制系统封顶式生长室研究广布湿地植物水葱(Scirpus validus)和香蒲(Typha orientalis)的叶经济性状对模拟增温(现行环境温度+2 ℃)和CO₂浓度倍增(增至850 μmol·mol^-1)的响应。结果表明:(1)增温处理下,水葱净光合速率、氮含量和磷含量显著降低,但其胞间CO₂浓度和比叶重显著增加; CO₂浓度倍增处理下,水葱胞间CO₂浓度和净光合速率均显著降低,但比叶重显著增加。(2)增温处理下香蒲的比叶重显著增加,而氮含量和磷含量显著降低; 香蒲的光合参数、氮含量和磷含量在CO₂浓度倍增处理下均显著降低,而比叶重显著增加。(3)水葱的比叶重、氮含量、磷含量、净光合速率、气孔导度、胞间CO₂浓度与主成分分析的两个环境变量相关; 而香蒲的经济性状均与两个环境变量相关,表明这些经济性状在香蒲响应增温和CO₂浓度变化过程中发挥重要作用。(4)除碳含量外,水葱和香蒲的其他经济性状参数包括净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO₂浓度、氮含量、磷含量和比叶重均在响应增温和CO₂浓度倍增过程中发挥重要作用。总体而言,该研究结果反映了水葱和香蒲在功能性状上对增温和CO₂浓度倍增的响应策略。两种植物的光合能力和养分含量在两种处理下虽然均受到显著的抑制作用,但是其抗逆能力升高,表明增温和CO₂浓度升高不利于水葱和香蒲的生长。     

曼地亚红豆杉对甲醛胁迫的生理响应

以一年生曼地亚红豆杉(Taxus media cv.hicksii)扦插苗为材料,采用密闭箱静态熏气法,研究不同甲醛（CH₂O）浓度(0、5、10、20和40 mg·m^-3)和熏气时间（1、3、5、7 d）对曼地亚红豆杉的生理响应。结果显示:（1）在5~20 mg·m^-3CH₂O浓度下,曼地亚红豆杉叶片均无受害症状,在40 mg·m^-3CH₂O熏气1 d时,叶片开始出现受害症状,并随时间的延长逐渐加重;（2）随着CH₂O浓度的增加和熏气时间的延长,叶片MDA、Pro含量和相对电导率皆呈增加趋势,SS含量表现为先升后降,但仍显著高于对照;（3）在5 mg·m^-3CH₂O处理下,叶片SOD、CAT、PPO和GR作为第一道防线共同作用以清除过多的活性氧,其中PPO最为敏感;在10、20 mg·m^-3CH₂O处理下,SOD、POD、CAT、PPO、APX和GR共同作用加快对活性氧的清理;在40 mg·m^-3CH₂O浓度下,各酶的活性均受到抑制,其中APX、PPO和GR活性显著低于对照,而SOD、POD和CAT活性仍显著高于对照。研究表明,在中低CH₂O浓度（5~20 mg·m^-3）处理下,曼地亚红豆杉主要通过合成渗透调节物质和活性氧自由基的酶促清除机制共同作用来适应逆境,在40 mg·m^-3CH₂O浓度下,APX、PPO、GR活性受到显著抑制,细胞膜过氧化程度加剧,植物叶片受到伤害;在CH₂O浓度低于20 mg·m^-3时,曼地亚红豆杉通过自身的应激保护系统来维持正常的生理活动,表现出较强的CH₂O耐受性。     

氮素形态对杉木幼苗侧根生长和叶片光合特性的影响

以3月龄的杉木实生苗为试验材料,分析了不同氮素形态——硝态氮(NO₃^- N)、铵态氮(NH4⁺ N)和硝酸铵(NH₄NO₃)(氮素浓度均为3 mmol·L^-1)对杉木幼苗侧根生长、叶片光合气体交换参数和叶绿素荧光参数的影响,以揭示杉木幼苗对不同形态氮的偏好性,以及不同形态氮肥下杉木幼苗侧根生长和光合生理的响应特征,为杉木苗期氮肥管理提供理论依据。结果显示：(1)不同氮素形态对杉木幼苗地上部和侧根生物量具有显著影响,其中NH₄⁺ N处理下幼苗地上部和侧根生物量最大,NO₃^- N处理次之,而NH₄NO₃处理最小。(2)NH₄⁺ N和NO₃^- N处理下杉木幼苗总根长、根系总表面积和根系总体积均显著高于NH₄NO₃处理(P＜0.05),且NH₄⁺ N处理又显著高于NO₃^- N处理,但不同氮形态处理间侧根数量差异不显著。(3)NH₄⁺ N处理下杉木幼苗叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率明显高于NO₃^- N和NH₄NO₃处理,但NO₃^- N和NH₄NO₃处理之间无明显差异。(4)NH₄⁺ N处理下杉木叶片初始荧光强度低于NO₃^- N处理,而最大荧光强度、可变荧光强度和PSⅡ潜在活性却高于全硝氮和硝铵氮处理。上述结果表明,NH₄⁺ N处理不仅有利于杉木幼苗侧根生长发育,且其叶片具有较强的光合能力,较高的PSⅡ中心稳定性、光化学活性以及电子传递效率,从而更有利于植株生长。因此,从根系生长和光合特性来看,杉木幼苗对铵态氮具有偏好性。     

改进指数模型对紫茉莉光合-光响应及CO2响应适用性研究

五种模型分别运用于紫茉莉的光合—光响应及CO₂响应曲线的拟合,研究其光合效率参数的变化,探讨紫茉莉光合—光响应及CO₂响应的最适模型。结果表明:(1)紫茉莉的光合—光响应及CO₂响应改进指数模型拟合R²均为0.999,拟合效果优于非直角双曲线、直角双曲线和直角双曲线修正模型。其饱和光强和最大净光合速率分别为797.299和7.879 μmolCO₂·m^-2·s^-1,饱和CO₂浓度和最大光合能力分别为1 264.447和16.783 μmol CO₂·m^-2·s^-1,均与实测值最接近;(2)五个模型拟合和预测的均方误差(MSE)、平均绝对误差(MAE),都是改进指数模型小于其他模型。改进指数模型为紫茉莉光合—光响应及CO₂响应曲线的最佳模型,实验结果可为紫茉莉的生理生态应用研究提供参考。     

修剪节位及修剪时期对四季蜜芒枝条生长及反季节开花的综合效应

五种模型分别运用于紫茉莉的光合—光响应及CO₂响应曲线的拟合,研究其光合效率参数的变化,探讨紫茉莉光合—光响应及CO₂响应的最适模型。结果表明:(1)紫茉莉的光合—光响应及CO₂响应改进指数模型拟合R²均为0.999,拟合效果优于非直角双曲线、直角双曲线和直角双曲线修正模型。其饱和光强和最大净光合速率分别为797.299和7.879 μmolCO₂·m^-2·s^-1,饱和CO₂浓度和最大光合能力分别为1 264.447和16.783 μmol CO₂·m^-2·s^-1,均与实测值最接近;(2)五个模型拟合和预测的均方误差(MSE)、平均绝对误差(MAE),都是改进指数模型小于其他模型。改进指数模型为紫茉莉光合—光响应及CO₂响应曲线的最佳模型,实验结果可为紫茉莉的生理生态应用研究提供参考。     

柠条锦鸡儿生物量分配规律与异速生长对氮、磷添加的响应

氮（N）和磷（P）元素在生态系统的结构和功能、稳定性、服务价值和可持续发展中起着关键作用。但自工业革命以来,全球气候变化受人类活动影响愈加剧烈。气候变化不同程度的影响干旱和半干旱区的氮磷循环过程,进而改变植物个体生物量积累以及植被生产力。因此,探究荒漠植物的生物量积累与分配规律对氮、磷添加的响应机制,有助于深入理解干旱区植物应对大气氮磷沉降等气候变化的适应策略。以荒漠植物柠条锦鸡儿（Caragana korshinskii Kom.,以下简称柠条）为研究对象,通过养分添加控制实验研究柠条地上/地下生物量的积累和分配,揭示其异速生长规律。实验包括3种形态的氮素添加（NH₄⁺、NH₄NO₃、NO₃^-）和1种磷素添加（H₂PO₄^-）,分别对应4个浓度梯度（4 g/m²、8 g/m²、16 g/m²和32 g/m²）。结果表明,NO₃^-添加对柠条生物量有显著影响,但不同浓度对柠条生物量的影响无显著差异;单独的NH₄⁺添加对柠条地上/地下部分生长都具有显著抑制作用,且抑制作用与添加浓度呈显著的正相关关系;NH₄NO₃添加初期对柠条地上/地下生物量均具有促进作用,但这种促进作用会随着柠条生长和后期NH₄NO₃添加浓度的增加而消失;高浓度NH₄NO₃添加量（32 g/m²）会抑制柠条的生长。低浓度（4 g/m²、8 g/m²）外源氮添加会使柠条的生物量主要优先配给地下部分;磷添加则会使柠条的生物量分配策略向地上部分倾斜。综上所述,研究结果表明柠条改变地上和地下的生物量分配策略以响应氮或/和磷沉降。这一结论不仅增强了我们对植物生长策略的认识,而且有助于我们揭示全球气候变化条件下干旱地区土壤与植物之间的氮、磷循环和转化。     

CO2浓度升高条件下内生真菌感染对宿主植物的生理生态影响

以内蒙古草原常见伴生种、感染内生真菌的天然禾草羽茅为研究对象,通过比较不同CO₂浓度和不同养分供应条件下,带内生真菌和不带菌植物在种子发芽和幼苗生长等方面的差异,探讨带内生真菌的天然禾草对CO₂浓度增加的响应。结果表明:CO₂浓度增加对带菌种子发芽率和发芽速度均无显著影响,但CO₂浓度增加显著降低了不带菌种子的发芽率和发芽速度,即CO₂浓度升高加大了带菌和不带菌种子发芽率之间的差异;内生真菌感染显著提高了宿主植物的最大净光合速率和水分利用效率;羽茅的营养生长受CO₂浓度和养分供应的交互影响,高CO₂浓度对生长的促进作用只出现在充足养分供应条件下;CO₂浓度升高和内生真菌感染对植物根系形态有显著的交互作用,在正常CO₂浓度下,带菌植株根径>1.05 mm的根系比例显著高于不带菌植株,随着CO₂浓度的升高,带菌植株上述根径根系所占比例无显著变化而不带菌植株所占比例显著升高,CO₂浓度升高导致带菌和不带菌不同根径根系分配之间的差异缩小。     

基于功能性状的常绿阔叶植物防火性能评价

植物功能性状不仅便于评价植物的防火性能,也有利于筛选防火植物。本研究以宁波地区的29个常绿木本植物为对象,在测定植物比叶面积、叶干物质含量、叶片含水量、枝条干物质含量和树皮厚度5个功能性状,以及鲜叶的7个防火性能指标的基础上,通过因子分析将防火性能指标划分为抗燃性f_a(包含抗火性因子f₁和燃烧速度因子f₂2个公因子)与燃烧性f_b 2个防火因子,然后利用Pearson相关和偏相关建立了5个功能性状与各个防火因子的相关性,并对29物种的防火性能进行评价。结果表明：1)比叶面积和树皮厚度与抗火性因子f₁,枝条干物质含量、树皮厚度和当年生叶片含水量与燃烧速度因子f₂,比叶面积与抗燃性因子f_a,叶片干物质含量、比叶面积和当年生叶片含水量与燃烧性因子f_b间存在显著的相关关系;2)偏相关简化植物防火性状后,比叶面积和叶干物质含量分别对抗燃性因子f_a与燃烧性因子f_b的指示性最好;3)分别基于功能性状和燃烧试验的物种抗燃性排序相似度为0.80。本研究证明,基于简易观测的植物功能性状可较好地反映树种的抗火性和燃烧性,可作为植物防火性能有效的评价方法。     

Trait differences between grass species along a climatic gradient in South and North America

Question: Are trait differences between grasses along a gradient related to climatic variables and/or photosynthetic pathway? Location: Temperate grassland areas of South and North America. Methods: In a common garden experiment, we cultivated C₃ and C₄ grasses from grasslands under different climatic conditions, and we measured a set of 12 plant traits related to size and resource capture and utilization. We described (1) interspecific plant trait differences along a climatic gradient defined by the precipitation and temperature at the location where each species is dominant and (2) the association between those plant trait differences and the photosynthetic pathway of the species. Results: Trait differences between grasses were related to the precipitation at the area where each species is dominant, and to the photosynthetic pathway of the species. Leaf length, leaf width, plant height, leaf area per tiller, specific leaf area, leaf δ¹³C ratio, and nitrogen resorption efficiency increased while leaf dry matter content and nitrogen concentration in senesced leaves decreased as precipitation increased. A proportion of these changes along the gradient was related to the photosynthetic pathway because dominant grass species in cold areas with low precipitation are mainly C₃ and those from warm and wet areas are C₄. Conclusions: A previous worldwide analysis showed that traits of graminoid species measured in situ changed slightly along climatic gradients (< 10% variance explained). In contrast, under a common environment we observed that (1) grass traits changed strongly along a climatic gradient (30‐85% variance explained) and, (2) a proportion of those changes were related to the association between photosynthetic pathway of the species and precipitation.     

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.     

Responses of the functional traits in Cleistogenes squarrosa to nitrogen addition and drought

植物功能性状被广泛地用于研究植物对环境变化的响应。糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)是内蒙古草原重要的C4物种,其功能性状是如何对水氮环境的变化做出响应的,还不十分清楚。该文采用盆栽实验的方法,进行氮添加(0,10.5,35.0和56.0 g·m–2·a–1)和降水(自然降水和70%平均月降水量)处理,研究糙隐子草整株性状、叶形态性状和叶生理性状对氮添加和干旱的响应。结果表明,氮添加显著影响了糙隐子草的整株性状,氮、水处理及它们的交互作用显著影响了糙隐子草的叶形态性状和叶生理性状。各功能性状对氮添加的响应格局在自然降水和干旱处理下是不同的。根深、茎生物量和茎叶比在干旱条件下低和中氮添加处理中较高,而在自然降水下无明显变化;比叶面积在干旱条件下随氮添加量的增加而增加,而在自然降水下无增加趋势;自然降水下,高氮添加显著刺激了光合速率和蒸腾速率,增加了水分利用效率,而在干旱条件下氮添加对它们没有显著影响;叶片单位面积的氮含量在自然降水下随氮添加量的增加有增加趋势,而在干旱条件下显著降低。在自然降水下,氮添加主要影响糙隐子草的叶形态和生理性状,而在干旱条件下,氮添加主要影响糙隐子草的整株性状和形态性状。总之,糙隐子草的功能性状对氮添加表现出明显的响应,响应格局在不同的水分条件下不同,反映了其对氮水环境变化的弹性适应。     

喀斯特石漠化地区土壤养分对泡核桃功能性状的影响

为了探究喀斯特石漠化地区植物叶片功能性状及影响因素,以及揭示其对石漠化环境的适应机理,该文以中国南方喀斯特高原峡谷地区的泡核桃(Juglans sigillata)为对象,揭示土壤养分对叶片结构和光合性状的影响效应。结果表明：(1)泡核桃叶功能性状随石漠化等级增加,叶面积减小,比叶面积增大,叶干物质含量和叶组织密度先降后升,蒸腾速率、胞间CO₂浓度、气孔导度和光能利用率先下降后升高,其他性状变化趋势不显著。(2)冗余分析表明土壤养分能够解释37.4%的光合性状变异与53.4%的结构性状变异,其中全磷和溶解性有机碳对光合性状影响最大,而对结构性状影响最显著的是碱解氮和速效磷。(3)比叶面积分别与叶干物质含量极显著负相关,与净光合速率极显著正相关,叶厚度与叶组织密度极显著负相关,蒸腾速率与胞间CO₂浓度、气孔导度极显著正相关,水分利用速率与蒸腾速率、胞间CO₂浓度、气孔导度极显著负相关,光能利用率与净光合速率显著正相关。研究结果表明,泡核桃为适应喀斯特石漠化的特殊生境采取增强生长功能性状,同时提高资源获取能力的开拓型生长策略...     

Effects of soil water on photosynthetic characteristics and leaf traits of Cyclobalanopsis glauca seedlings growing under nutrient-rich and -poor soil

Cyclobalanopsis glauca is a dominant species in mid-subtropical forest, and usually plays an important role in forest ecosystems. However, it often suffers redundant precipitation or water stress, which often concurs with high temperature, nutrient depletion and strong irradiance. The study presented in the paper hypothesized that soil water exerted strong influence on leaf gas exchange and traits. The objective of this study was to clarify the effect of soil water changes on photosynthetic characteristics and leaf traits and their relationships of C. glauca seedlings growing on nutrient-rich and nutrient-poor soil at three water levels. The study measured the specific leaf area (SLA), nitrogen content, chlorophyll concentrations and photosynthetic light response curve. Its results showed that there were no differences in leaf size, leaf dry weight, SLA, leaf dry matter content, Leaf nitrogen concentration and Leaf chlorophyll between the two soil nutrient treatments, while these parameters differed significantly among different water levels for either of the treatments. There were large variations in leaf photosynthetic parameters and leaf traits among the different water treatments, indicating different response patterns of C. glauca seedling and its adaptation to the different soil water conditions. There were no significant differences in light-saturated photosynthetic rate (A_max) and apparent quantum yield (Ø) between the nutrient-rich and nutrient-poor soils, which indicated that the C. glauca seedlings could maintain similar capacities in different soils that differed in nutrient condition. As to the relation between the photosynthesis and leaf traits, the A_max and PNUE were positively correlated with the SLA, respectively, but the SLA had significant negative relationship with the leaf N (P<0.01) in nutrient-rich soil. In contrast, both A_max and PNUE were significantly negatively correlated with the SLA, respectively (P<0.01); and the SLA was not significantly positively correlated with the leaf nitrogen concentration of the nutrient-poor soil (P>0.05). The specific leaf areas (SLA), nitrogen and chlorophyll concentrations as well as other photosynthetic features were influenced in a coordinative manner by the soil water. The relation among the A_max, PNUE and the N_mass, SLA could be described as a binomial equation and a liner negative regression for the nutrient-rich and nutrient-poor soil, respectively. In conclusion, soil water was more constraining factor than the soil nutrient to the photosynthesis of C. glauca seedlings, nutrient-rich soil could offset some negative influence resulting from soil water deficit on LSP and LCP. Factors affecting the variations of photosynthetic characteristics and leaf traits of C. glauca seedlings differed between the nutrient-rich and nutrient-poor soils.     

Elevated CO2 concentration has independent effects on expansion rates and thickness of soybean leaves across light and nitrogen gradients

The rate and extent of leaf thickness and area development are important determinants of whole plant photosynthetic capacity. The interactive effects of photon flux density (PFD), nitrogen supply and CO2 concentration on leaf expansion rate were measured as well as final leaf size and thickness of soybean. Leaf thickness and final area were not correlated with leaf relative expansion rate (RER) suggesting that these parameters are controlled by different mechanisms and that final leaf dimensions are determined by the duration rather than the rate of leaf expansion. Carbohydrate supply did not explain the variation in leaf RER since RER increased with increasing CO2 concentration, but decreased with increasing PFD. Leaf thickness and final area were related to resource supply but not in a simple fashion. Both positive and negative correlations between leaf thickness and carbohydrate and nitrogen concentrations were obtained depending on the environmental variable responsible for the variation. In contrast, there was a simple proportional relationship between whole plant relative growth rate and a correlate of leaf thickness (leaf water content per unit area), suggesting that leaf thickness responds to the balanced supply of all resources, in the same fashion as RGR, rather than to any individual resource.     

羌塘高原降水梯度植物叶片、根系性状变异和生态适应对策

叶片和根系是植物获取资源的最重要的器官,其性状随环境梯度的变化反映了植物光合碳获取和水分与养分的吸收能力及其对环境变化适应的生态对策。羌塘高原降水梯度带高寒草地群落叶片和根系成对性状关系研究不仅能揭示环境梯度对植物性状的塑造作用,也可为理解寒、旱和贫瘠等极端环境下植物的适应策略提供依据。为此,选择3组具有代表性的叶片和根系成对性状:比叶面积(SLA)和比根长(SRL);单位质量叶氮含量(LN_mass)和单位质量根氮含量(RN_mass);单位面积叶氮含量(LN_area)和单位长度根氮含量(RN_length),分析不同优势植物地上、地下成对性状变异特征及其与环境因子的关系,探讨植物性状对高寒生态系统水分和养分限制因素的适应策略。研究表明,区域气候和土壤环境导致的叶片性状变异大于根系性状的变异,干旱端的植物既具有高的SRL,又具有高的叶片和根系的养分含量(LN_mass,LN_area和RN_mass)。SLA-SRL、LN_mass     

不同经营模式对蒙古栎次生林叶功能性状和土壤理化性质的影响

植物功能性状是连接植物与环境的桥梁,能反映植物对外部环境的适应机制。以黑龙江省哈尔滨市丹青河实验林场3种经营模式下的蒙古栎天然次生林为研究对象,对其叶功能性状进行研究,探讨叶功能性状与土壤理化性质间的关系,对于理解植物对环境的适应机制及植物群落的构建具有重要意义。研究结果表明:(1)除土壤全钾、速效钾、有机碳含量外,不同经营模式下的土壤理化性质相差不大;(2)不同经营模式下的叶功能性状差异较大,目标树经营模式的单叶面积极显著大于综合抚育模式和无干扰模式(P0.01),目标树经营模式的叶氮、叶有机碳含量极显著小于综合抚育模式和无干扰模式(P0.01);单叶面积与叶氮含量、叶有机碳含量间均存在极显著负向相关关系(P0.01),叶氮含量与叶有机碳含量间存在极显著正向相关关系(P0.01);(3)土壤有机碳对单叶面积、叶氮含量、叶磷含量、叶有机碳含量均有显著影响。可见,不同经营模式下的蒙古栎天然次生林自我恢复能力较强,在采取不同程度的抚育后均未造成林地土壤养分的损失,土壤有机碳是影响不同经营模式下蒙古栎天然次生林叶功能性状变异的主要因素,蒙古栎天然次生林群落通过功能性状的耦合协调或组合来适应环境,植物功能性状对土壤理化性质的响应是一个长期的过程,仍需加强长期监测和更多研究。     

Abiotic site conditions affect photosynthesis rates by changing leaf functional traits

Photosynthesis is a main driver of plant performance and varies between and within species. This study investigates the effects of plant functional traits as well as abiotic site conditions on the intra- and interspecific variability of photosynthetic performance measured via maximum carboxylation capacity (V_cmax) in five widespread species (Campanula glomerata, Centaurea jacea, Plantago media, Salvia pratensis and Trifolium montanum) and on 18 dry calcareous grassland sites across Europe. In addition to that we assessed plant traits associated with plant performance like specific leaf area, leaf nitrogen and carbon status and stable nitrogen isotope content in parallel on each individual. Climate variables, site characteristics and soil nutrients were recorded to test whether abiotic conditions had a direct impact on photosynthesis rates, or whether that influence was mitigated by their impact on the leaf functional traits measured. Leaf functional traits and abiotic site conditions had an influence on V_cmax both, within and between species. However, the results differed between these scales with differences between species, where mainly T. montanum responded differently than the other species. Leaf nitrogen content had the strongest link of all parameters analysed to V_cmax and was positively related to it both, intra- and interspecifically. Slope, soil nitrogen, irradiation and temperature influenced V_cmax yet we found that mainly leaf traits had direct effects on V_cmax when we analysed all traits and site conditions together using structural equation models. However, the indirect effects of abiotic site conditions via changing leaf functional traits were strong. We thus conclude that abiotic site conditions change V_cmax mainly via affecting leaf functional traits, thus representing an indirect effect. This effect has to be considered when using abiotic site conditions and leaf functional traits for forecasting and measuring photosynthesis.     

漓江水陆交错带植物叶性状对水淹胁迫的响应及经济谱分析

以漓江水陆交错带为研究区,分两个条带分别量测了适生植物的5个叶性状指标:最大净光合速率(A_(max))、比叶重(LMA)、单位质量叶片全氮含量(N_(mass))、单位质量叶片全磷含量(P_(mass))、单位质量叶片全钾含量(K_(mass))。研究重度淹没带与微度淹没带不同功能型植物叶性状间的差异,分析并讨论重度淹没带叶性状间的关系与全球尺度是否存在差异,探究重度淹没带植物对水淹生境的生理响应机制。结果如下:(1)重度淹没带植物叶片的A_(mass)、N_(mass)、P_(mass)显著高于微度淹没带。(2)乔木、灌木叶片的LMA均显著高于草本植物,而A_(mass)、PPUE均显著低于草本植物。(3)重度淹没带草本叶性状指标的N_(mass)、P_(mass)、PNUE均显著高于微度微度淹没带,而乔木、灌木的叶性状在两个条带的差异则不显著。(4)重度淹没带植物叶性状关系与全球尺度基本一致,其植物叶片具有低LMA,高A_(mass)、Nmas s、P_(mass)。分析可知,重度淹没带植物在出露期提高叶片光合效率及相关营养水平可能是其适应水淹胁迫特殊生境的关键策略之一;不同功能型植物对同一环境的适应能力存在一定的差异,草本对于水淹环境的响应更为积极,适应能力更好;重度淹没带也存在叶经济谱,其植物在经济谱中属于"快速投资-收益"型物种。