张掖湿地芦苇蒸腾速率与叶性状关系对土壤水分的响应

了解植物蒸腾速率与叶性状关系对环境因子响应,对于探索植物碳水代谢关系和叶性状构建模式之间耦合的生理生态学机制具有重要的意义。选择张掖国家湿地公园的沼泽湿地为实验地,按湿地中心向边缘土壤水分依次递减的规律设置Ⅰ(95.70%)、Ⅱ(67.50%)、Ⅲ(50.70%)、Ⅳ(30.17%)4个土壤含水量样地,研究了不同土壤水分影响下芦苇(Phragmites australis)的蒸腾速率与叶面积、叶厚度的关系。结果表明:随着土壤含水量下降,湿地植被群落的高度、盖度和地上生物量均呈现先增加后降低的趋势,芦苇的叶面积(LA)、叶片蒸腾速率(Tr)呈现先增加后降低的趋势,而叶厚度呈增加趋势;芦苇的Tr与LA关系在样地Ⅰ和样地Ⅳ存在极显著正相关(P0.01),Tr与叶厚度关系在样地Ⅰ存在极显著正相关(P0.01),而在样地Ⅳ呈极显著负相关(P0.01);在样地Ⅱ和Ⅲ,芦苇的Tr与LA、叶厚度之间呈显著正相关(P0.05)。在土壤水分饱和与土壤水分胁迫的样地,芦苇分别采取了小而薄和小而厚的叶片构建模式,实现了低Tr;而在土壤水分适中的样地芦苇采取了大而薄的叶片资源投资策略,实现了较高的Tr,反映了植物种群适应异质生境的表型可塑性机制。     

嘉峪关草湖湿地芦苇净光合速率与叶面积和叶厚度的关系

植物净光合速率(P_n)与叶性状的环境响应,对理解异质性生境中植物叶片物理构建与生理代谢的关系具有重要意义。采用线性回归的方法,按照芦苇种群地下水埋深和地表水水位变化规律设置:Ⅰ(地下水埋深0.3—0.6 m)、Ⅱ(地下水埋深0—0.3 m)、Ⅲ(地表水水位0—0.3 m) 3个梯度,研究了土壤水分影响下芦苇(Phragmites australias)的P_n与叶面积(LA)、叶厚度的关系。结果表明:随着土壤水分的增加,湿地植被群落的高度、盖度和地上生物量呈逐渐增大的趋势,芦苇的LA、叶片P_n呈现逐渐增加的趋势,而叶厚度呈减小趋势;在样地(Ⅰ)和样地(Ⅲ)芦苇的P_n与LA之间分别存在极显著负相关和正相关关系(P 0.01),而与叶厚度之间分别存在极显著正相关和负相关关系(P0.01);在样地(Ⅱ),芦苇的P_n与LA之间呈显著正相关关系(P0.05),与叶厚度之间仅呈显著负相关关系(P0.05)。随着土壤水分的增加,芦苇选择了增大叶面积、减小叶厚度,相应增大P_n的生存策略,体现了芦苇种群在异质生境中较强的叶片表型可塑性,从而更好地适应特殊的湿地生境。     

胡杨异形叶结构型性状及其与胸径关系

对胡杨5种类型植株的叶片厚度、叶面积、比叶面积、叶片干重和干物质含量等5个结构型性状指标进行分析,研究叶片的结构型性状与胸径之间及各个结构型性状彼此间相互关系。结果表明:叶面积、叶厚度和叶干重与胸径呈极显著正相关(P0.01),叶片干物质含量与胸径间呈显著正相关(P0.05),比叶面积与胸径之间呈极显著负相关(P0.01),说明随着植株生长发育的进行,叶片的面积、厚度、干重和干物质含量均逐渐增加,而比叶面积逐渐减小。各性状指标间相关性表现为叶面积、叶厚度、叶干物质和叶片干物质含量任意2个指标之间均呈显著或极显著正相关;而比叶面积与这4个指标间均呈显著或极显著负相关。     

克隆植物芦苇叶片功能性状对异质环境的响应

芦苇叶片功能性状的空间变化反映克隆植物的资源分配格局,而其与土壤环境因子的耦合关系体现了克隆植物对异质环境的生态适应策略。本研究以中国西北内陆湿地克隆植物芦苇为对象,分析了湿生生境、盐沼生境、荒漠生境条件下芦苇叶片功能性状及其对土壤环境因子的响应。结果表明: 从湿生生境到荒漠生境,芦苇叶片C、N、P含量分别下降7.2%、40.0%、64.1%,N、P利用效率增加,芦苇叶长、叶宽、叶面积、叶干重、比叶面积和叶厚度均表现出减小趋势。芦苇叶片功能性状间存在协同变化的特征,比叶面积与叶片营养元素表现出显著相关关系。土壤容重、盐分和水分分别是驱动湿生生境、盐沼生境和荒漠生境芦苇叶片功能性状变异的最重要的环境因子。     

壳斗科五树种幼苗叶片结构型性状及其相关关系

通过种子的人工采集、低温沙藏和温室培育后,将幼苗移栽到环境条件相同的同质园中自然生长,研究了中亚热带壳斗科丝栗栲(Castanopsis fargesii)、苦槠(C.sclerophylla)、锥栗(Castanea henryi)、板栗(C.mollissima)和麻栎(Quercus acutissima)2年生幼苗生长季节的叶面积、叶厚度、比叶面积、叶干物质含量、叶氮浓度、叶磷浓度和叶氮磷比7种结构型性状的差异及其相关关系。结果表明:(1)在5树种幼苗中,锥栗幼苗的叶面积和比叶面积最大、叶氮浓度最高,其叶干物质含量最低;丝栗栲幼苗的叶面积最小、叶氮浓度和叶磷浓度最低;苦槠幼苗的叶厚度和比叶面积最小,其叶干物质含量最高;板栗幼苗则是叶厚度最小;同时5树种幼苗叶片的氮磷比均无显著差异(P0.1)。(2)Pearson相关和线性回归分析表明,壳斗科5树种幼苗的叶面积与叶氮浓度极显著正相关(P0.01),并与比叶面积显著正相关(P0.05);叶厚度与比叶面积极显著负相关(P0.01),其与叶干物质含量显著正相关(P0.05);比叶面积与叶干物质含量极显著负相关(P0.01),并与叶氮浓度极显著正相关(P0.01),同时与叶磷浓度显著负相关(P0.05);叶氮浓度与叶干物质含量、叶磷浓度分别为显著负相关(P0.05)和显著正相关(P0.05)。该研究结果表明壳斗科5树种幼苗叶片的7种结构型性状表现出了一定的种间差异性,但同一结构型性状的大小顺序和种间差异的显著性不同;同时所有树种幼苗叶片各结构型性状间的相关性及其显著程度不同。     

唐古特白刺叶性状及叶片δ13C、δ15N沿降水梯度的变化特征

叶片性状反映了植物对环境的适应能力及自我调控能力。以唐古特白刺天然种群为研究对象,沿300—40 mm年降水梯度,测定了7个样地的唐古特白刺叶片性状及叶片δ~(13)C、δ~(15)N。结果表明:(1)沿降水梯度变化,7个地区唐古特白刺叶宽、长宽比、叶厚、叶面积、比叶面积、叶氮含量、叶片δ~(13)C和δ~(15)N变异性显著(P0.05),而叶长差异不显著(P0.05)。唐古特白刺通过叶片各功能性状间的调节来适应环境的变化,并形成性状间的最佳功能组合。(2)唐古特白刺叶片δ~(13)C与叶面积、比叶面积呈负相关关系,与叶氮含量呈正相关关系,但其相关性均未达到显著性水平(P0.05),仅与地下水埋深表现出了极显著的正相关关系(P0.01)。在降水量小于100 mm的区域,白刺主要利用地下水源,成为隐域植被,从而降低了对其他环境因子的响应。(3)叶片厚度和叶氮含量可以作为体现不同地区间唐古特白刺差异的叶功能性状。数据显示叶片厚度与年平均温度正相关(P0.05),尤其与年最高气温大于35℃日数关系更为密切(P0.01);在高温环境下,叶片增厚的同时叶氮含量显著降低(P0.05),而这一过程中叶片δ~(15)N值却有增加趋势(R~2=0.62,P0.05),因此叶厚度和叶氮含量对叶片δ~(15)N的相对影响在干旱与半干旱区之间发生转变,这为进一步探究干旱区荒漠植被的水分限制阈值提供了新思路。     

张掖湿地旱柳叶水势与中脉性状的关联性

植物叶水势和中脉性状是反映叶片水力特性的主要参数,二者之间的关联性对理解植物水分供需平衡的生态适应策略具有重要意义。选择张掖市黑河干流边缘的洪泛平原湿地为实验地,以河岸为起点沿平行河岸线的方向依次设置近水区(样地Ⅰ)、中水区(样地Ⅱ)和远水区(样地Ⅲ)3个水分梯度样地,采用标准化主轴估计方法(standardized major axis estimation,SMA),研究了对水分影响下旱柳(Salix matsudana)叶水势与中脉性状之间的关系。结果表明:随着土壤含水量减少,旱柳林的高度、密度和郁闭度均持续降低,旱柳叶片的中脉密度、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、光合有效辐射(PAR)和叶片温度(Tleaf)逐渐增加,中脉直径、比叶面积及叶水势、叶绿素含量逐渐减少;不同土壤含水量样地旱柳叶水势与中脉性状间的相关性存在差异(P0.05),在样地Ⅰ和样地Ⅲ叶水势与中脉密度呈极显著负相关关系(P0.01),在样地Ⅱ两者之间呈显著负相关关系(P0.05);旱柳叶水势与中脉直径在3个水分梯度样地均呈显著正相关关系(P0.05)。随着湿地土壤含水量减少,旱柳采取降低叶水势、增加中脉密度并减少中脉直径的资源投资策略,反映了该物种在异质生境中具有较强的叶片性状可塑性,从而有利于其适应特殊的湿地生境。     

张掖湿地芦苇比叶面积和水分利用效率的关系

密度制约下植物比叶面积与水分利用效率的关系,对于认识土壤-植物-大气的物质循环和能量流动机制具有重要意义。采用样方调查法,研究了3种密度(高密度Ⅰ:210—230株/m~2;中密度Ⅱ:130—150株/m~2;低密度Ⅲ:50—70株/m~2)条件下芦苇种群比叶面积(SLA)和水分利用效率(WUE)的关系。结果表明:随着芦苇种群密度的逐渐降低,湿地群落的土壤含水量逐渐减小,芦苇的株高、叶面积、叶干重、SLA和蒸腾速率(Tr)均呈逐渐减小的趋势,净光合速率(Pn)、叶厚度和WUE呈逐渐增加的趋势;不同密度条件下湿地植物芦苇比叶面积(SLA)与水分利用效率(WUE)的关系存在显著差异(P0.05),在高密度(Ⅰ)与低密度(Ⅲ)样地,芦苇SLA与WUE呈极显著负相关关系(P0.01);在中密度(Ⅱ)样地,二者呈显著负相关关系(P0.05)。不同种群密度的湿地生境中,芦苇通过调整叶片形态构造,使比叶面积和水分利用效率形成了相反的变化趋势,反映了植物适应光照条件、土壤含水量等异质性环境因子的资源利用策略和光合产物积累模式。     

水分对敦煌阳关湿地芦苇叶片与土壤C、N、P生态化学计量特征的影响

土壤水分是影响干旱区植物养分吸收和利用策略的关键因子之一。研究不同水分梯度叶片与土壤生态化学计量特征,有助于揭示植物对环境变化的响应特征及生态适应性。通过野外调查与实验分析,对敦煌阳关不同水分梯度芦苇叶片与土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征及其关系进行了研究。结果表明:(1)随土壤含水率升高,叶片C、N、P含量降低,叶片C/N、C/P、N/P升高。(2)随土壤含水率升高,土壤有机碳(OC)、总氮(TN)、总磷(TP)含量及土壤N/P升高,土壤C/N降低,土壤C/P先升后降。(3)低水分梯度叶片N、C/N与土壤N、C/N显著负相关(P0.05),叶片C、P、C/P、N/P与土壤C、P、C/P、N/P无显著相关性(P0.05);高、中水分梯度叶片C、N、P与土壤C、N、P化学计量特征相关性均不显著(P0.05)。低水分梯度叶片受干旱胁迫和土壤养分制约,且能够保持较高的叶养分含量,体现了干旱区湿地植物异质生境下独特的养分调节机制。     

中亚热带樟科3种植物幼苗叶结构型性状的种间差异及其相关性

为了揭示植物叶功能性状对全球气候变化的响应和适应规律,以樟科3种植物幼苗为研究对象,将其人工采集的种子经低温沙藏并于温室培育,然后将幼苗移栽到野外同质园中自然生长,研究中亚热带樟科植物刨花楠(Machilus pauhoi)、香樟(Cinnamomum camphora)和闽楠(Phoebe bournei)两年生幼苗生长季节9种叶结构型性状的种间差异及其相关性。结果显示,(1)在3种植物幼苗中,香樟叶面积、叶厚度、叶体积、叶氮磷比最大,叶氮浓度最高,叶组织密度最小;闽楠叶组织密度、叶干物质含量最大,叶磷浓度最高,叶面积、叶体积、比叶面积、叶氮磷比最小,叶氮浓度最低;刨花楠比叶面积最大,叶厚度、叶干物质含量最小,叶磷浓度最低;3种植物幼苗的叶厚度之间均无显著差异。(2)Pearson相关分析和线性回归分析结果表明,樟科3种植物幼苗的叶面积与叶体积间呈极显著正相关(P0.01)、与叶干物质含量间呈极显著负相关(P0.01)、与叶磷浓度间呈极显著负相关(P0.01)、与叶组织密度间呈显著负相关(P0.05)、与叶氮浓度间呈显著正相关(P0.05);叶厚度与比叶面积间呈显著负相关(P0.05)、与叶干物质含量间呈显著正相关(P0.05);叶体积与叶组织密度间呈极显著负相关(P0.01)、与叶氮浓度间呈极显著正相关(P0.01)、与叶磷浓度间呈显著负相关(P0.05);叶组织密度与叶磷浓度间呈显著正相关(P0.05);比叶面积与叶干物质含量间呈极显著负相关(P0.01)、与叶磷浓度间呈极显著负相关(P0.01);叶干物质含量与叶磷浓度间呈极显著正相关(P0.01)。这表明在同质园中生长的刨花楠、香樟和闽楠幼苗的9种叶结构型性状表现出一定的种间差异,不同物种同一叶结构型性状指标的大小顺序、种间差异及其显著性不同;3种植物幼苗不同叶结构型性状之间的相关性及其显著程度也不同。本研究结果为揭示樟科3种植物幼苗叶功能性状对全球气候变化的响应和适应规律提供了基础数据。     

河滨湿地不同植物群落根系分布特征与土壤理化性状的关系——以黄河中游荥阳段为例

在黄河中游郑州荥阳段,选择了5种河滨湿地植物群落进行根系和土壤性状特征研究,以期阐明不同植物群落的根系分布规律与土壤性状的关系,为河滨湿地植物群落组成以及土壤质量恢复提供科学参考。结果表明(1)在0—40 cm土层,根生物量密度与根长密度的平均值均表现为：芦苇群落(Phragmites australis)和芦苇-狗牙根(Cynodon dactylon)群落均大于芦苇-拂子茅(Calamagrostis epigeios)-狗牙根群落、拂子茅-狗牙根群落、拂子茅-狗牙根-水莎草(Juncellus serotinus)群落。拂子茅-狗牙根、芦苇-拂子茅-狗牙根、拂子茅-水莎草-狗牙根三种植物群落类型下根生物量密度、根长密度在0—20 cm表层土壤较大,芦苇群落和芦苇-狗牙根群落的根生物量密度、根长密度在10—40 cm的土层较大。(2)黄河河滨湿地芦苇群落、芦苇-狗牙根群落的土壤以粉粒为主,拂子茅-狗牙根群落、芦苇-拂子茅-狗牙根群落、拂子茅-狗牙根-水莎草群落的土壤主要以砂粒为主。在0—40 cm土层,芦苇群落、芦苇-狗牙根群落的土壤含水率、土壤有机质、有效氮和有效磷含量均显著高于...     

敦煌阳关湿地芦苇克隆构件空间拓展策略及其对土壤环境因子的响应

空间拓展是克隆植物响应环境的生态适应和权衡维度,以内陆盐沼湿地典型代表敦煌阳关国家级自然保护区内的芦苇(Phragmites australis)为研究对象,基于水库距离远近和芦苇种群的密度与盖度,设置了近水区(500 m)、过渡区(1500 m)、荒漠区(2500 m)3个不同的采样梯度,研究了环境异质条件下芦苇克隆构件空间拓展策略及其对土壤环境因子的响应。结果表明:(1)芦苇克隆构件在异质环境条件下差异显著,初级根茎条数、根茎节间长、间隔子长、分枝角度呈现"同增同涨"的协同进化关系(P0.01),而与分株数呈现"此消彼长"的权衡关系(P0.01)。(2)且随着种群的密度降低,芦苇在空间拓展过程中呈现从"密集型"转"游击型"的生存策略。(3)冗余分析显示土壤水分、pH值、盐分是克隆构件空间拓展的主要驱动力,其中各层土壤水分、深层土壤pH值和盐分是芦苇空间拓展最重要的环境因子。明晰内陆河湿地芦苇克隆构件空间拓展策略及主要的环境驱动力,能为干旱脆弱敏感区湿地保护和生态恢复提供借鉴意义。     

扎龙湿地不同生境芦苇功能性状变异及其对土壤因子的响应

物种的遗传特征和外在环境条件的差异共同决定了植物功能性状的表达,植物功能性状可以反映物种对环境条件的适应策略。采用大样本抽样调查与统计分析方法,比较研究扎龙湿地4种生境（盐碱生境、旱生生境、湿生生境和水生生境）芦苇分株和叶功能性状,分析不同生境芦苇功能性状的分异规律及其对土壤因子的响应。结果表明：（1）不同生境芦苇功能性状均表现出中等程度变异。其中分株和叶性状均以盐碱生境最低（P<0.05）,分株及除叶面积和比叶面积以外的叶性状均以水生生境最高;株高和株重在种群内的变异系数为15.96%-48.61%和38.65%-87.82%,种群间的变异系数为46.58%和66.39%;叶性状在种群内的变异系数为13.21%-72.37%,种群间的变异系数为26.46%-57.03%;（2）不同生境芦苇功能性状间存在协同变化特征。芦苇的株高、株重、叶长、叶宽、叶面积和叶重之间均呈极显著正相关关系（P<0.01）,比叶面积与其他性状的相关性因生境不同存在一定变化;（3）不同生境芦苇的原位土壤因子表现出异质性特征,芦苇功能性状的变异是含水量、pH、有机质和速效氮等土壤因子综合作用的结果。其中含水量、有机质和速效氮为正向驱动,而pH为负向驱动。因此,芦苇通过自我调节功能性状更好地适应不同的生存环境,局域尺度不同生境的土壤因子是引起芦苇功能性状产生分异的导因。     

芦苇腐解土中酚酸类化感物质的水分响应特性研究

芦苇和虉草均具有较强的去污能力,常作为湿地植物配置于同一人工湿地进行污水处理。芦苇作为一种强化感植物对虉草具有较强的化感作用,在自然湿地和人工湿地中均会出现芦苇代替虉草的现象,且这一现象的发生与土壤含水量存在一定联系,此外,芦苇腐解土对虉草的化感抑制效应与腐解土中总酚酸的量密切相关。为了研究芦苇腐解土中主要酚酸类物质的水分响应特性,筛选出其中对水分响应较为明显的酚酸物质种类,该研究采用高效液相色谱法,通过芦苇枯落物腐解土的制备,对不同水分环境下芦苇腐解土中酚酸类物质进行了分离和鉴定。结果表明:芦苇腐解土中可分离出没食子酸、香豆酸、香草酸、丁香酸、对香豆酸、阿魏酸、水杨酸和苯甲酸等8种酚酸类物质,其中香豆酸、苯甲酸和阿魏酸等3种酚酸类物质含量较高。分离出的8种酚酸类物质的含量与腐解土的相对含水量均呈显著线性负相关关系,即随着腐解土相对含水量的上升,酚酸类物质的含量均呈现下降趋势,且各种酚酸类物质对水分的响应趋势均可用线性方程较好地拟合。其中,香豆酸、没食子酸和阿魏酸对芦苇腐解土的水分响应最为明显。因此,可将香豆酸、没食子酸和阿魏酸作为主要调控目标,通过调控湿地土壤中水分含量,削弱芦苇对虉草的化感抑制效应,从而维持人工湿地中虉草芦苇群落的长期稳定共存。     

秦岭中段山脊油松叶功能性状差异及其对海拔梯度的响应

山脊油松林是秦岭山地典型的群落类型之一,其在维持生物多样性及发挥生态服务功能等方面具有重要意义.该研究以山脊油松为对象,采用典型取样法研究了秦岭中段山脊油松10种叶功能性状沿海拔梯度的适应性变化规律.结果表明:(1)山脊油松1～3年生各叶龄叶的叶长(LL)、叶氮含量(LNC)、叶磷含量(LPC)和1年生叶的叶绿素[Ch...     

油松叶功能性状分布特征及其控制因素

植物叶功能性状能够直接或间接反应植物对环境的适应策略,这种适应策略会间接影响植物的生长、繁殖和生存。目前已有大量关于植物叶功能性状与环境间关系的研究,但这些研究多使用性状平均值代替物种,忽略了性状的种内变化。油松是我国重要的造林树种,对我国陆地生态系统起着重要的作用,研究其叶功能性状与环境的关系有助于更好的的理解种内功能性状与环境间的关系。于2014年6—9月对辽宁、内蒙、北京、山西、陕西、宁夏、青海等地天然油松进行采样并对其重要的8个叶功能性状的分布特征及主控环境因子进行了研究,结果表明:1)油松各叶性状值存在较大的种内变异系数(4.82%—25.85%),除1年生叶碳含量(LCC)油松各叶功能性状值在不同研究地点间差异显著(P0.05);2)油松叶长(LL)、叶厚(LT)、比叶面积(SLA)、气孔密度(SD)、叶氮含量(LNC)存在较弱的经度格局,LT、SD、LNC存在较弱的纬度格局(0.05R~20.3),水热条件的变化以及较大的局部效应是造成这种格局的可能原因;3)控制油松各叶性状分布的主要环境因子各不相同,其中LL主要受到年平均降水量和海拔高度的影响;LT主要受到年均温和土壤体积含水率的影响;SLA主要受到年平均降水量和土壤氮含量的影响;叶干物质含量(LDMC)主要受到水因子的影响;SD主要受到海拔高度的影响;LNC主要受到海拔和水因子的影响;叶磷含量(LPC)主要受到土壤磷含量的影响。     

再生水补水河道芦苇碳氮化学计量特征及其对环境的响应

在再生水补水河道内,芦苇（Phragmites australis）受高氮再生水的长期影响,具有独特的碳（C）、氮（N）化学计量特征。为查明芦苇C、N化学计量特征及其对高氮环境的响应,在芦苇生长季节（5、7、9月份）,分析了再生水补水的潮白河顺义段内河水、土壤及芦苇各器官（根、茎和叶）中C、N含量及碳氮比（C/N）。结果表明：河水中C、N含量和C/N比分别在22.20-37.25 mg/L、2.24-11.20 mg/L和3.33-9.92之间。土壤中C、N含量和C/N比的范围为5.69-35.17、0.28-2.63、8.77-25.39。在整个生长季节的所有采样点内,芦苇根、茎和叶中C含量的平均值分别为（170.84±63.56）、（369.02±39.12）、（431.80±96.70） mg/g;N含量的平均值分别为（8.20±3.96）、（14.11±6.22）和（30.73±8.66） mg/g;C/N比的平均值分别为23.89±12.84、32.65±18.48、15.21±5.60。方差分析表明,芦苇各器官中C、N计量特征具有显著的季节性差异（P<0.05）,这主要与芦苇在生长过程中的生理作用有关。环境中C、N计量特征具有显著的空间差异（P<0.05）,受环境变量的影响,芦苇叶中N含量和C/N比从上游到下游显著降低（P<0.05）。逐步回归分析的结果显示,土壤和河水中的C、N含量能够解释芦苇叶中71.0%的变量（P<0.05）;土壤中C、N含量和河水中N含量能够解释芦苇叶C/N比82.6%的变量（P<0.05）。相关分析指出,河水中N含量与土壤中N含量显著正相关（P<0.05）,说明土壤受到高氮再生水的影响而具有较强的供N能力。高氮环境下,芦苇叶中N含量较高;相较于芦苇茎和叶,根中C含量较小。研究证明在再生水补水河道中,芦苇对环境中的N有良好的吸收能力,其C、N计量特征对高氮环境表现出明显的响应。     

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。     

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.     

不同水分条件下混种密度对芦苇和反枝苋种间竞争的影响

与本地植物的种间竞争是影响外来植物能否成功入侵的关键因素之一,该研究通过受控模拟试验研究了本地植物芦苇(Phragmites australis)和外来入侵植物反枝苋(Amaranthus retroflexus)在淹水和干旱两种水分条件下混种密度(6∶2、4∶4和2∶6)对其种间竞争的影响。结果表明:(1)芦苇和反枝苋的相对产量与相对产量总和均小于1,即两种植物存在种间竞争。(2)种间竞争使芦苇和反枝苋的生长均受到了不同程度的抑制,表现在两者的株高和生物量均随着竞争者密度的增加而降低。(3)植株地上部分和地下部分的氮浓度表现出与株高和生物量相同的趋势,且在不同水分条件下存在差异。(4)芦苇和反枝苋分别在淹水和干旱环境下具有较强竞争力,但在各自较高混种密度下亦具有较强竞争力。可见,芦苇和反枝苋的种间竞争受到了水分和混种密度的影响。因此,在有反枝苋分布的湿地中,植物生长初期可通过增加土壤水分和/或增加芦苇等本地植物的种群密度以降低反枝苋的种群密度来限制其竞争能力,防止反枝苋在湿地中生长建群和扩散入侵。