青海省沙珠玉治沙站17种主要植物叶性因子的比较

国外大量研究结果表明,具有高叶氮含量和低比叶面积的干旱地区植物往往具有较高的水分利用效率。选取青海省沙珠玉治沙站地区17种主要植物(野生9种,人工8种) ,分别测定其比叶面积(SL A) ,单位重量叶氮含量(Nmass)及单位面积叶氮含量(Narea) ,并与贡嘎山湿润森林样带测定数据进行比较分析。结果表明,Nmass随SL A的增加而增加,但Nmass与SL A关系格局在固定沙丘野生多年生草本-灌木植物(类群1,Narea>3.0 g m- 2 )与流动沙丘野生短命草本植物(类群2 ,Narea<3.0 g m- 2 )之间存在策略位移现象,即在相同SL A下,类群1比类群2具有更高的叶氮含量,或在相同Nmass时类群1比类群2具有更小的比叶面积。在8个人工物种中,柠条锦鸡儿、中间锦鸡儿、绵柳和西北沙柳等灌木属于类群1,而甘草、小叶锦鸡儿、柽柳和青杨属于类群2 ,前者比后者具备更好的干旱适应机制,建议在生产上优先考虑前者。流动沙丘野生短命草本植物具有较低的叶氮含量和较高的比叶面积,这一特征与流动沙丘土壤贫瘠及其生长期内降水集中和土壤水分含量相对丰富密切相关。     

山西霍山不同功能型植物叶性特征的比较研究

选取山西霍山地区30种主要植物（乔木7种、灌木10种、草本植物13种）,分别测定了其比叶面积（SLA）,单位重量叶氮含量（Nmass）及单位面积叶氮含量（Narea）,初步探讨了3种功能型植物的部分叶性特征,并进行了比较分析。结果表明：在霍山地区这个特定的环境下,草本植物的SLA最大,灌木次之,乔木最小;对于Nmass,同样是草本植物最高,灌木次之,乔木最低;而Narea乔木最高,灌木次之,草本最低,表现出在相同环境下,不同功能型植物的叶性特征的差异性。不同功能型植物的SLA与Nmass呈正相关关系,与Narea呈负相关关系,表现出在相同环境下,不同功能型植物叶性关系的相似性。     

神农架海拔梯度上4种典型森林的乔木叶片功能性状特征

研究植物群落叶片功能性状沿环境梯度的变化可以更好地认识群落对环境的适应机制,海拔梯度在较小的空间范围内浓缩了不同的群落类型和环境梯度,是研究和理解群落与环境关系的理想场所。以神农架海拔梯度上4种典型森林为研究对象,分析了4种典型森林优势乔木树种的LMA、LDMC、N_area、N_mass、叶片厚度及叶片叶绿素含量等主要叶片功能性状随海拔的变化规律及各功能性状之间的相关性,以期从叶片功能性状角度揭示群落适应环境的机制。研究结果表明:在780-1970 m范围内,神农架海拔梯度上典型森林乔木优势种叶片的、N_area和叶片厚度随海拔升高而下降,而海拔2570 m的亚高山针叶林的LMA、N_area和叶片厚度最高,分别为187.37 g/cm²、1.92 g/m²和385.31 um,且针叶林的LMA是常绿阔叶林的2倍、落叶阔叶林的3.7倍;除常绿落叶阔叶混交林的N_mass小于落叶阔叶林外,N_mass随海拔升高(780-2570 m)而下降;海拔最高(2570 m)的针叶林和海拔最低(780 m)的常绿阔叶林的LDMC和叶绿素含量最高,分别为454.93 g/kg、407.64 g/kg和48.84、44.12;而海拔介于二者之间的常绿落叶阔叶混交林和落叶阔叶林的LDMC和叶绿素含量则最低,分别为338.93 g/kg、337.3 g/kg和38.73、38.19。叶片各功能性状之间存在着显著的相关性:叶片厚度与LMA/LDMC及LMA显著正相关。叶片叶绿素含量与N_area显著正相关。LMA与LDMC、N_area、叶片厚度、叶绿素含量显著正相关,LDMC与N_area、叶绿素含量、叶片厚度显著正相关,N_area与叶片厚度、叶绿素含量显著正相关,叶片厚度、叶绿素含量显著正相关。本研究进一步表明,随着海拔梯度上升环境条件的变化,森林群落不同物种功能性状间的相互作用共同决定着森林群落对环境的适应性。     

翅果油树叶性特征的动态变化

以山西翼城翅果油树(Elaeagnus mollis)自然保护区的翅果油树为研究对象,利用LI-3000A叶面积测定仪测量其单叶面积,用Li-6400便携式光合作用测定系统测定单位叶面积饱和光合速率(Aaraa),用H2SO4-H2O2消煮法测定叶氮含量,计算叶性参数比叶面积(SLA)、单位叶重量饱和光合速率(Amass)、光合氮利用率(PNUE)和单位重量叶氮含量(Nmass)的值,并研究它们与径级之间的关系.结果表明:随着翅果油树径级的增加,SLA、Nmass、Aarea、Amass和PNUE值先下降后上升,当翅果油树径级为7.5 cm左右时,SLA、Nmass、Aarea、Amass和PNUE值均降到最小值,表明径级为7.5 cm左右的翅果油树其光合能力最弱、光合氮利用率较低且生存压力较大.翅果油树叶性参数是研究翅果油树种群动态变化的有效指标,可为研究翅果油树种群动态提供更为便捷的方法.     

不同功能型植物叶氮含量与光合特性的关系研究

在山西南部的霍山七里峪林场,确定乔木、灌木和草本物种共26个,用Li-3000A叶面积测定仪测量了叶面积的大小、用Li-6400便携式光合作用测定系统测定了叶光饱和速率（A_area）,计算了比叶重（LMA）、单位重量的光饱和光合速率（A_mass）、单位面积叶氮含量(Narea)、单位重量叶氮含量(N_mass)及光合氮利用效率(PNUE),研究了它们之间的不同和相互作用关系。结果表明：不同功能型植物的N_mass、A_area、A_mass、N_area和PNUE差异显著(p<0.05),植物叶片氮含量与植物光合生理特性具有显著相关关系,N_mass与A_area、A_mass和PNUE呈线性显著的正相关(p<0.05);N_area与A_area、A_mass、PNUE之间呈极显著的负相关(p<0.01)。     

鼎湖山季风常绿阔叶林不同生境蕨类植物的叶片功能性状研究

为了解不同生境中蕨类植物的叶片功能,对鼎湖山季风常绿阔叶林中的6种优势蕨类植物的比叶面积、光合速率、元素含量、构建成本和水分利用效率等叶片性状进行了测定,研究了它们对环境的适应性。研究结果表明,两种附生蕨类(江南星蕨和崖姜蕨)的叶片具有较低的比叶面积(SLA)和光合速率(Aarea),较高的构建成本(CCarea)和碳同位素比率(?13C)。而两种林下土生蕨类(扇叶铁线蕨、桫椤)具有较高的Aarea和较低的?13C。生长在岩石基质上的中华里白具有最高的养分利用效率和较高的?13C。生长在溪流边的薄叶卷柏具有最高的SLA,最低的CCarea和?13C。这些揭示了蕨类植物叶片性状与生境之间具有紧密的相关性。由于附生蕨类的叶片具有高的能量投资和低的光合速率,对环境变化的适应能力弱,附生蕨类可能面临较大的生存压力。     

黄土高原油松和刺槐叶片光合生理适应性比较

以黄土高原地区由南向北分布的杨凌、永寿、富县、安塞、米脂、神木等县为研究地点，研究不同地区油松和刺槐的光合特性与叶结构性状间的关系.结果表明，不同地区油松针叶和刺槐叶片的净光合速率（P_n）、光合氮利用效率（PNUE）、水分利用效率（WUE）、比叶质量（LMA）、氮含量（N_mass）和叶绿素相对含量（Chl）差异均达极显著水平（P＜0.001）,说明不同地区油松和刺槐的光合能力和叶结构性状参数差异很大.由南向北，油松的P_n、WUE和PNUE呈略微增加趋势，而刺槐则呈显著降低趋势，表明油松在干旱生境下仍能维持较高的光合能力，而刺槐光合能力明显受到抑制；油松和刺槐的LMA均呈略微上升趋势，而N_mass和Chl均呈略微下降趋势，且刺槐的变化幅度高于油松，说明油松从生理代谢和叶结构性状上对干旱环境的适应能力均强于刺槐.相关分析表明，不同地区油松和刺槐的LMA与N_mass整体上呈极显著负相关；P_n、PNUE与LMA、N_mass相关不显著，与Chl呈极显著正相关；WUE与LMA呈显著负相关（P＜0.05），与N_mass呈显著正相关.     

常绿阔叶林8种乔灌木叶片氮含量及其分配与光合能力的关系

以浙江天童国家森林公园常绿阔叶林为研究对象,采用空间代替时间的方法,研究了5个不同演替阶段常见的4种乔木以及4种灌木叶片的光饱和速率(Pmax)、光合氮素利用效率(PNUE)及其与叶片氮含量(NL)、叶片氮素在细胞壁的分配比例(细胞壁N/叶片总N,NCW/NL)、氮素在光合酶中的分配比例(NR/NL)、单位面积叶干重(LMA)的相互关系。结果表明:(1)演替系列4种乔木和4种灌木各种间指标除NL外均表现出显著差异,前期种较后期种具有更高的NR/NL、PNUE、Pmax,而后期种LMA、NCW/NL、MCW/ML(细胞壁干重/叶片总干重)更大,NL在乔木各种间差异不明显,在灌木种间则差异显著;乔木种较灌木种具有更大的LMA、NCW/NL、MCW/ML,而NR/NL则较灌木小;8种植物的Pmax与NL以杨梅为最高,连蕊茶最低;苦槠具有最高的PNUE,而栲树最低。(2)随着演替的进行,前期种的NR/NL、PNUE、Pmax有减小趋势,而LMA、NCW/NL、MCW/ML逐渐增大,后期种则表现出相反的趋势。(3)NR/NL与Pmax、PNUE之间呈显著正相关关系,而LMA、NCW/NL、MCW/ML则与Pmax、PNUE、NR/NL显著负相关。研究认为,NR/NL与NCW/NL之间的负相关性及其对PNUE的影响可以在一定程度上解释树木在光合与维持两方面的权衡关系以及演替的生理机制。     

氮磷添加对金露梅叶片化学计量及光合特征的影响

通过三种养分添加处理,氮添加(5、10和15 g??m-2)、磷添加(梯度同氮添加)、氮磷同时添加[(5 g N＋5 g P)??m-2、(10 g N＋10 g P)??m-2、(15 g N＋15 g P)??m-2],对照(无养分添加),探讨养分添加对金露梅叶片性状氮含量(Nmas )、磷含量(Pmas )、氮磷比(N∶P)、比叶重(LMA)、净光合速率(Pn )和光合氮利用效率(PNUE)的影响,以及各性状之间的相互关系.结果表明：在处理水平上,除N或P显著提高金露梅叶片的N∶P外,氮、磷添加对叶片其它性状无显著影响;不同氮、磷处理下添加水平对金露梅叶片的Nmas、N∶P、Pn和PNUE均有显著影响,随着养分水平提高,各性状的变化模式各不相同,叶片Pmas无明显变化,而叶片LMA虽有降低的趋势但不显著.回归分析表明,叶片Pmas与Nmas之间呈显著正相关(R2＝0．347,P＜0．001),叶片Nmas 与N∶P之间也呈显著正相关(R2＝0．018,P＜0．05),而叶片Pmas与N∶P呈显著负相关(R2＝0．505,P＜0．001);叶片LMA与Pn之间显著负相关(R2＝0．02,P＜0．05),而与PNUE之间显著正相关(R2＝0．077,P＜0．001).这表明在一定范围内,环境变化可以改变金露梅叶片的养分保持能力、光合能力以及养分利用效率.     

不同光环境下亚热带常绿阔叶树种和落叶阔叶树种幼苗的叶形态和光合生理特征

由于地球环境的演变,亚热带常绿阔叶林中常有落叶阔叶成分的存在,但从生态角度,其存在的机理尚不清楚.通过比较研究常绿阔叶优势树种大头茶与落叶阔叶树种枫香幼苗的叶形态和光合生理特征对不同光环境(旷地、林窗、林下)的响应,尝试解释落叶成分遗留的基础.结果表明:①枫香具有较小的比叶重(LMA)和较高的光合氮利用效率(PNUE),在高光环境中,并未受到光抑制,具有较高的光合可塑性,尤其在林窗,表现出较大头茶高3倍的光合能力(Pnmax),保证了其在较短的生长季节积累更多的光合产物,增强与常绿树种的竞争力;②常绿阔叶树种大头茶具有较大的LMA,在旷地受到严重的光抑制,将更多的氮用于化学防御中.在林窗和林下具有相对高的Pnmax,生长幅度较广,但在林下将更多的氮投入到比生长更为重要的生存消耗中.而枫香在林下响应表现为Rubisco活性降低,光合受阻;③两树种在林窗均表现出较高的光合适应性,具有最大的光合能力(Pnmax)及合理的氮在光合机构中的分配系数,说明林窗是它们更新的最佳环境.但枫香的光合作用更依赖于光照,而大头茶则更依赖于CO2浓度;④总之,落叶阔叶树种以其较高的形态可塑性和对高光的光合生理可塑性能够在常绿阔叶林种生存、生长,并成为常绿阔叶林中固有成分的主要原因之一.     

Small trees,big problems: Comparative leaf function under extreme edaphic stress

Premise of the Study

The pygmy forest, a plant community of severely stunted conifers and ericaceous angiosperms, occurs on patches of highly acidic, nutrient‐poor soils along the coast of Northern California, USA. This system is an excellent opportunity to study the effect of severe nutrient deficiency on leaf physiology in a naturally‐occurring ecosystem. In this study, we seek to understand the physiological mechanisms stunting the plants' growth and their implications for whole plant function.

Methods

We measured 14 traits pertaining to leaf photosynthetic function or physical structure on seven species. Samples were taken from the pygmy forest community and from conspecifics growing on higher‐nutrient soils, where trees may grow over 30 m tall.

Key Results

Pygmy plants of most species maintained similar area‐based photosynthetic and stomatal conductance rates to conspecific controls, but had lower specific leaf area (leaf area divided by dry weight), lower percent nitrogen, and less leaf area relative to xylem growth. Sequoia sempervirens, a species rare in the pygmy forest, had a categorically different response from the more common plants and had remarkably low photosynthetic rates.

Conclusions

Pygmy plants were not stunted by low photosynthetic rates on a leaf‐area basis; instead, several species had restricted whole‐plant photosynthesis due to low leaf area production. Pygmy plants of all species showed signs of greater carbon investment in their leaves and higher production of nonphotosynthetic leaf tissue, further contributing to slow growth rates.     

干旱和湿润生境中主要优势树种叶片功能性状的比较

以云南南部的沟谷雨林(湿润生境)和干热河谷萨瓦纳(savanna)稀树灌丛(干旱生境)中共31种主要优势木本植物为材料,研究了叶片主要功能性状单位面积叶干重(LMA)、单位干重氮含量(Nmass)和单位干重最大净光合速率(Amass)在2个生境中的差异及各性状间的关系。结果表明:在物种水平上,干旱和湿润生境中各树种的LMA值分别为46.88～178.63和45.35～93.16g·m-2;Amass值分别为48.12～176.65和71.38～265.76nmol·g-1·s-1;Nmass值分别为11.8～36.71和12.98～31.78mg·g-1;在群落水平上,干旱生境中LMA显著高于湿润生境,而Amass显著低于湿润生境,Nmass在2个生境中差异不显著;在群落尺度上,干旱生境中LMA与Nmass和Amass均呈显著负相关;在2生境中Nmass与Amass均呈显著正相关。同一生境下不同植物对环境的适应策略有差异,但各性状间的相关关系具有趋同性;从湿润到干旱生境,植物由快速生长转向以提高资源利用效率为主的适应策略。     

浙江天童常绿植物当年生与往年生叶片性状的变异与关联

植物叶片性状随叶龄的变化是植物生活史策略的体现, 反映了植物叶片的物质投资和分配方式。该研究通过在个体和物种2个水平, 比较浙江天童1 hm ²样地内常绿阔叶树种的平均叶面积(MLA)、比叶面积(SLA)和叶片干物质含量(LDMC)在当年生和往年生叶片间的差异和关联, 探究叶片物质分配策略在异龄叶间的变化, 并分析叶龄对植物叶片性状, 特别是叶片面积建成消耗的影响。结果显示: 1)在个体和物种水平上, MLA变异系数最大(个体: 79.5%; 物种: 66.5%), SLA次之(个体: 28.1%; 物种: 24.7%), LDMC较低(个体: 17.0%, 物种: 14.1%); 当年生叶片MLA、LDMC和SLA的变异系数均高于往年生叶片; 2)往年生叶MLA显著大于当年生叶(t = -38.53, p < 0.001), 往年生叶SLA显著小于当年生叶(t = 45.30, p < 0.001), 往年生叶LDMC显著大于当年生叶(t = -9.71, p < 0.001); 3)在个体水平, 当年生叶片MLA、SLA和LDMC值分别解释了往年生叶片MLA、SLA和LDMC变异的86%、48%和41%; 在物种水平, 当年生叶片MLA、SLA和LDMC值分别解释了往年生叶片MLA、SLA和LDMC变异的97%、83%和85%; 4) SLA在异龄叶间的变化表明, 与往年生叶片相比, 投资相同干物质, 当年生叶片可形成较大的叶面积, 其叶片面积建成消耗较小。研究认为, 植物叶性状在异龄叶间具有较大的变异性和关联性, 叶面积形成过程中生物量建成与消耗的协调可能影响植物叶片的发育。     

Monitoring leaf photosynthesis with canopy spectral reflectance in rice

Non-destructive and rapid method for assessment of leaf photosynthetic characteristics is needed to support photosynthesis modelling and growth monitoring in crop plants. We determined the quantitative relationships between leaf photosynthetic characteristics and canopy spectral reflectance under different water supply and nitrogen application rates. The responses of reflectance at red radiation (wavelength 680 nm) to different water contents and nitrogen rates were parallel to those of leaf net photosynthetic rate (P _N). The relationships of reflectance at 680 nm and ratio index of R(810,680) (near infrared/red, NIR/R) to P _N of different leaf positions and leaf layers in rice indicated that the top two full leaves were the best leaf positions for quantitative monitoring of leaf P _N with remote sensing technique, and the ratio index R(810,680) was the best ratio index for evaluating leaf photosynthetic characteristics in rice. Testing of the models with independent data sets indicated that R(810,680) could well estimate P _N of top two leaves and canopy leaf photosynthetic potential in rice, with the root mean square error of 0.25, 0.16, and 4.38, respectively. Hence R(810,680) can be used to monitor leaf photosynthetic characteristics at different growth stages of rice under diverse growing conditions.     

Spatial patterns of photosynthetic characteristics and leaf physical traits of plants in the Loess Plateau of China

The spatial patterns of photosynthetic characteristics and leaf physical traits of 171 plants belonging to nine life-forms or functional groups (trees, shrubs, herbs, evergreen trees, deciduous trees, C₃ and C₄ herbaceous plants, leguminous and non-leguminous species) and their relationships with environmental factors in seven sites, Yangling, Yongshou, Tongchuan, Fuxian, Ansai, Mizhi and Shenmu, ranging from south to north in the Loess Plateau of China were studied. The results showed that the leaf light-saturated photosynthetic rate (P_max), photosynthetic nitrogen use efficiency (PNUE), chlorophyll content (Chl), and leaf mass per area (LMA) of all the plants in the Loess Plateau varied significantly among three life-form groups, i.e., trees, shrubs and herbs, and two groups, i.e., evergreen trees and deciduous trees, but leaf nitrogen content differed little among different life-form groups. For the 171 plants in the Loess Plateau, leaf P_max was positively correlated with PNUE. The leaf nitrogen content per unit area (N_area) was positively correlated but Chl was negatively correlated with the LMA. When controlling the LMA, the N_area was positively correlated with the Chl (partial r = 0.20, P < 0.05). With regard to relationships between photosynthetic characteristics and leaf physical traits, the P_max was positively correlated with N _area, while the PNUE was positively correlated with the Chl and negatively correlated with the N_area and LMA. For all the species in the Loess Plateau, the PNUE was negatively correlated with the latitude and annual solar radiation (ASR), but positively correlated with the mean annual rainfall (MAR) and mean annual temperature (MAT). With regard to the leaf physical traits, the leaf Chl was negatively correlated with the latitude and ASR, but positively correlated with the MAR and MAT. However, the N_area and LMA were positively correlated with the latitude and ASR, but negatively correlated with the MAR and MAT. In general, leaf N_area and LMA increased, while PNUE and Chl decreased with increases in the latitude and ASR and decreases in MAR and MAT. Electronic supplementary material The online version of this article () contains supplementary material, which is available to authorized users.