植物叶片性状对气候变化的响应研究进展

叶片性状反映了植物对环境的高度适应能力及其在复杂生境下的自我调控能力。叶片性状如何响应和适应气候变化是植物适应性研究的重点内容。该文系统综述了叶片大小、比叶质量、叶片氮含量、碳同位素等指标对气候变化响应的最新研究结果。不同叶片性状对气候变化的响应结果存在差异,所指示的生态学含义也有所不同。单一叶片性状不能全面地反映植物对气候变化的响应;不同尺度的研究(如环境的修饰或筛选作用的研究)还存在很多不确定性。高寒地区的研究工作相对缺乏。该文有助于理解植物与气候之间的相互关系、植物对气候变化的响应与适应对策,对了解植物演化、预测植物在未来气候变化条件下的变化特征具有一定意义。     

贵州北盘江喀斯特地区6种兰科植物结构及其生态适应性

【目的】分析兰科植物营养器官结构对喀斯特生境的适应特性和不同兰科植物响应生境异质的生存策略,为兰科植物研究、保护与发展提供理论支持和参考依据。【方法】该研究以贵州北盘江喀斯特地区6种不同生活型兰科植物的叶、假鳞茎、根为研究对象。应用石蜡切片法,进行结构观察并测量相关指标,通过描述和方差分析、相关性分析和主成分分析。【结果】结果表明：(1)不同兰科植物结构特征间存在显著差异,丘北冬蕙兰、莎叶兰、兔耳兰和单叶石仙桃均为等面叶,叶片较薄;栗鳞贝母兰与梳帽卷瓣兰叶片为异面叶,有栅栏组织和海绵组织的分化,叶片较厚。(2)假鳞茎主要由表皮、基本组织和维管束组成,地生兰基本组织细胞较小,维管束密度大;附生兰基本组织细胞较大,储水结构较发达。(3)地生兰根被和皮层较厚,根被细胞排列紧密,皮层细胞小层数多;附生兰根被与皮层较薄,皮层细胞较大。(4)叶片下表皮厚度与叶片厚度、叶维管束直径、叶肉厚度、叶脉厚度呈极显著(?<0.01)正相关,叶肉厚度与下角质层厚度、茎维管束直径呈显著(?<0.05)负相关;茎直径和表皮厚度、茎维管束数量、茎横截面积呈极显著正相关,茎维管束直径占比与茎直径、表皮厚度、茎维管束数量、茎横截面积均呈极显著负相关;根的各指标间呈极显著正相关,根直径、根被厚度和皮层厚度与根维管束直径占比呈极显著负相关。【结论】兰科植物根部结构具有相对稳定的趋同适应性,叶片和假鳞茎结构间相互促进协调,是兰科植物响应干旱喀斯特环境的重要结构。 关键词 生态适应性;兰科植物;结构特征;喀斯特地区     

高寒草甸不同演替阶段植物叶片功能性状研究

以甘南高寒草甸演替过程中5个阶段的典型群落为研究对象,对围封样地内不同演替阶段群落叶片功能性状进行比较,分析了围封地内各演替阶段群落水平上主要物种叶性状与环境因子的关系。结果显示:(1)此围封地形成了一个从草本到灌木的演替过程。随着演替的进行,Margalef指数显著增加,Shannon-Wiener指数呈先增加后降低的趋势。(2)从演替前期到演替后期,土壤有机碳(SOC)、土壤全氮(STN)、土壤含水量(SWC)逐渐升高,光照度(LI)、土壤温度(ST)逐渐降低,土壤全磷(STP)呈先降低后增加趋势;叶片有机碳(LCC)、全氮(LNC)、含水量(LWC)逐渐升高;比叶面积(SLA)、磷利用效率(PUPE)、稳定碳同位素(δ13C)逐渐下降,叶片全磷(LPC)先降低后升高,而氮利用效率(PUNE)先升高后降低。(3)RDA冗余分析表明,在此围封样地内,演替前期植物群落叶性状主要受到LI和ST的限制作用。而在演替的中后期SWC[WTBZ]是主要影响因子。此研究有助于我们认识高寒草甸生态系统的退化过程所导致的生态环境问题,进而寻求更好的草地恢复和重建方法。     

青藏高原的兰科植物

一、兰科植物在青藏高原的种子植物中是大科之一,共有99属,474种及9变种.属占我国国产属总数的61.5%,地生型54属,附生型37属,腐生型8属.种数占我国国产种总数的46.5%,属中含超过20种的属有:虾脊兰属、羊耳蒜属、杓兰属、舌唇兰属、玉凤花属和石豆兰属,含10-20种的属有石斛属、毛兰属、角盘兰属、无柱兰属、阔蕊兰属、红门兰属、贝母兰属和对叶兰属,而仅含1种的属有43属,含2种的属有15属.兰科植物在本地区的分布是以横断山     

滇中喀斯特41种不同生长型植物叶性状研究

该研究以云南石林喀斯特地区41种主要植物(乔木19种、灌木10种、藤本4种、草本8种)为对象,对其叶面积(AR)、叶鲜重(FW)、叶干重(DW)、叶厚度(TH)、叶绿素含量(Chlc)等进行了测定,得到不同植物比叶面积(SLA)、叶干物质含量(DMC)等指标。结果表明:(1)在物种水平上7项植物叶性状值变化范围较大,不同生长型植物差异显著。(2) 41种植物的SLA与DMC之间呈极显著负相关(P0.01),AR与FW、DW呈极显著正相关(P0.01),TH与Chlc呈极显著正相关(P0.01),其他因子间相关性不显著。(3)该研究区植物叶性状变异范围为15.82%～139.14%,多为高变异系数(84.40%～131.01%),叶性状变异中AR与FW贡献率较高,分别为84.40%、90.28%,不同生长型植物在TH上稳定性较好。(4)石林喀斯特地区植物叶片适应特殊生境时表现出较低的TH、SLA、Chlc和较高的DMC等特征。这说明石林喀斯特地区植物通过形成不同的叶性状特征来适应特殊生境,可为喀斯特地区的植被保护与恢复提供理论指导。     

不同生活型绿化植物叶片碳同位素组成的季节特征

通过测定北京地区不同生活型绿化植物叶片的碳同位素组成(δ13C值),从植物种和生活型两个方面研究植物水分利用效率的自然可变性。结果表明:所测定的75种植物(隶属于35科65属)的叶片的δ13C值变幅,春季为-30.7‰--23.4‰,夏季为-31.5‰--25.1‰,秋季为-31.4‰--23.9‰;落叶灌木种间差异不显著(p=0.114),而常绿乔木(p=0.005)、落叶乔木(p0.001)、常绿灌木(p=0.022)、草本植物(p0.001)和藤本植物(p=0.001)的种间差异显著或极显著;同一生活型植物叶片的δ13C季节差异显著,春季叶片的δ13C值显著大于夏秋两季(常绿乔木除外),不同生活型植物叶片的δ13C值在春、夏、秋3个季节差异都达到了极显著水平(春季p=0.001、夏季p0.001、秋季p0.001),且叶片的δ13C值表现出乔木树种灌木树种藤本植物草本植物、常绿植物落叶植物的规律。因此,植物种和生活型均会引起植物叶片δ13C值的变化,但δ13C受生活型变化的影响较大,表明不同生活型植物的水分利用效率具有明显差异。     

黄土高原不同植被带内草地植物叶片解剖性状的变异规律

叶片作为植物与外界进行物质交换的桥梁,其解剖性状能够相互协调以应对外界环境对植物生长造成的不利影响,从而反映出植物对环境变化所采取的适应策略。通过对黄土高原不同植被带(森林草原带、典型草原带、荒漠草原带)草地群落中常见115种植物(包括单子叶植物,双子叶植物,木本植物和草本植物四种功能型植物)叶片进行取样,并运用石蜡制片技术和光学显微技术获得叶片解剖性状(包括表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、叶肉厚度和叶片厚度),旨在研究不同植被带内草地植物叶片解剖性状的变异规律及其与群落内物种相对优势度之间的关系,为黄土高原植被恢复和生态环境改善提供理论依据。结果表明：(1)沿着干旱梯度,从森林草原带、典型草原带到荒漠草原带,除叶肉厚度外,植物各叶片解剖性状值均呈现增大趋势,表明干旱地区叶片的旱生结构特征明显。(2)不同功能型植物叶片解剖性状与环境因子的关系各异。木本植物和草本植物的栅栏组织厚度和栅海比均与降水和土壤养分呈显著负相关关系(P<0.05)。同时,木本植物的叶片厚度与水分呈显著负相关关系(P<0.05),而草本植物表皮厚度仅与土壤养分呈显著负相关关系(P<0.05)...     

海南霸王岭不同森林类型附生兰科植物的多样性和分布

附生兰科植物是热带林附生植物的主要类群之一,对于维持热带林生态系统的物种多样性及生态功能具有重要的作用。以海南岛霸王岭国家级自然保护区内的6种热带原始林类型(热带季雨林、低地雨林、热带针叶林、山地雨林、山地常绿林及山顶矮林)中的附生兰科植物为研究对象,通过样带调查(每个森林类型设置12个10m×50m的样带,记录每个样带内胸径(DBH)≥5cm的树木及藤本上附生兰科植物的物种名称、株数及附生位置)分析了附生兰科植物的物种多样性、附生位置及其在不同森林类型中的分布规律。结果表明:1)3.6hm2森林调查样带内共记录到附生兰科植物9634株,分属于26属60种;2)除趋势对应分析(DCA)结果表明,6种森林类型中的附生兰科植物可分成5组(其中,山地常绿林与山顶矮林内的附生兰科植物归为一组);3)分布海拔范围相临近的森林类型的附生兰科植物具有较高的相似性,山地常绿林和山顶矮林附生兰科植物的相似性最高(88.9%);4)6种森林类型中,较高海拔的3种森林类型(山地雨林、山地常绿林和山顶矮林)中,附生兰科植物的丰富度和多度均显著高于其在较低海拔的3种森林类型(热带季雨林、低地雨林和热带针叶林),其中,附生兰科植物在山地常绿林内的丰富度和多度均最高;5)热带季雨林、低地雨林、热带针叶林及山地雨林内,宿主冠区附生兰科植物的多度均高于干区;山地常绿林内两者之间无显著差异;而山顶矮林干区的附生兰科植物的多度高于冠区;6)调查木上附生兰科植物的发生率在高海拔森林类型均高于其在低海拔森林类型,各森林类型内附生兰科植物的多度及物种丰富度与宿主胸径均存在显著正相关关系。     

青藏高原东部典型高山植物叶片δ13C的季节变化

通过对青藏高原高寒草甸生态系统28种高山植物叶片不同月份稳定碳同位素组成的测定,研究植物δ 13C值在不同季节变化及其与环境之间的关系,试图找出影响δ 13C值变化的关键环境因子.结果表明植物δ13C值在不同月份间有显著性差异(P<0.01),生长初期(6月)δ13C值明显高于生长末期(8月).植物的δ13C值变化主要是由于温度和降水引起的,随温度和降雨量降低而偏重.另外,不同生长期植物叶片的成熟度可能对植物δ13C的变化有一定的贡献.不同种植物稳定性碳同位素值变化差别很大,反应了不同植物对环境变化的不同响应.     

黔中喀斯特9种木质藤本叶功能性状研究

为揭示喀斯特生境中藤本植物的生态策略,对中国科学院普定喀斯特生态系统观测研究站的陈旗流域中9种木质藤本的叶片功能性状及其相关性进行了研究.结果表明,叶面积、叶厚度、叶绿素含量、比叶面积、叶组织密度和叶干物质含量6个叶功能性状均存在不同程度的变异,性状的种间变异为9.24％～98.18％,种内变异为0.64％～39.71...     

喀斯特森林木本植物叶片功能性状对土壤特性的响应

为明确喀斯特森林植物叶片功能性状对土壤特性的响应,采用样地与样线相结合的方法调查茂兰喀斯特森林的木本植物群落,计算不同地形木本植物叶片加权平均性状值,运用单因素方差分析和冗余分析不同地形植物叶片功能性状的差异及其与土壤特性的关系。结果表明, 在生长型(常绿、落叶)和群落水平上,植物叶片功能性状在不同地形间存在显著差异(P<0.05),其中叶面积最为敏感,对生境的响应明显,常绿植物的叶厚度大于落叶植物,比叶面积则相反,而叶绿素含量差异不显著(P>0.05)。不同地形间土壤特性差异显著(P<0.05),漏斗地形土壤的田间持水量、毛管孔隙度、全氮含量、全磷含量及有机质含量较高,土壤肥力最佳,槽谷和阴坡次之,而阳坡地段土壤相对贫瘠。不同地形植物叶片功能性状与土壤特性间具有相关性,但不同地形土壤特性对叶片功能性状变异的解释率不同,影响植物叶片功能性状的主要土壤特性为有机质含量、全氮含量、全磷含量、田间持水量和土壤容重。茂兰喀斯特森林不同地形植物叶片功能性状和土壤特性的差异较大,随着土壤特性的改变,叶片功能性状的响应特征不同,这有利于林区物种共存及生物多样性维持。     

基于叶片解剖性状探究29种植物对热带珊瑚岛的适应策略

为探究植物对热带珊瑚岛高温、强光照、干旱、盐碱等极端环境的适应策略,分别以生长于海南文昌苗圃和移栽至热带珊瑚岛的29种植物为研究对象,对其叶片性状进行测定和比较分析。结果表明,与海南文昌的同种植物相比,热带珊瑚岛的草本植物除干物质含量增加外其他性状均无显著改变;而木本植物的比叶面积显著下降,叶片厚度和叶片干物质含量显著增加,海绵组织更厚且栅栏组织排列更紧密,但气孔长度、气孔密度及气孔面积指数无显著差异。岛上木本植株采取慢速投资-收益的资源获取策略,将更多的资源投入到叶片构建中从而增强逆境下的适应性,并且通过非气孔调节的方式提高光合与储水的潜力以抵御胁迫。栽植于热带珊瑚岛的29种植物能够采用更保守的资源利用策略,较好地适应干旱、强光照等胁迫环境,可用于热带珊瑚岛植被构建。     

热带珊瑚岛不同生活型植物叶片性状及其生态适应性意义

为探究热带珊瑚岛植物对高温、高光照、土壤贫瘠生境的适应性,对热带珊瑚岛不同生活型植物叶片功能性状及其生态适应策略差异进行研究。结果表明,不同生活型植物叶片全N、纤维素含量,C/N、水分利用效率和比叶面积存在显著差异;叶片功能性状间的显著相关性表明植物在资源分配和生长投资间存在权衡;不同物种在珊瑚岛生境中采取不同的生态策略,且呈现明显趋异性。在热带珊瑚岛植被恢复实践中,可优先选择的乔木树种为抗风桐(Pisonia grandis),灌木为银毛树(Tournefortia argentea),但同时要防范飞机草(Chromolaena odorata)、孪花蟛蜞菊(Wollastonia biflora)和南美蟛蜞菊(Sphagne- ticola trilobata)的扩张。     

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...     

Leaf Physiological Traits and their Importance for Species Success in a Mediterranean Grassland

We related leaf physiological traits of four grassland species (Poa pratensis, Lolium perenne, Festuca valida, and Taraxacum officinale), dominant in a Mediterranean grassland, to their origin and success at community level. From early May to mid-June 1999, four leaf samplings were done. Species originating from poor environments (P. pratensis, F. valida) had low carbon isotope discrimination (), specific leaf area (SLA), leaf water and mineral contents, and net photosynthetic rate on mass basis (P _mass) but high chlorophyll content. The reverse traits were evident for the fast-growing species (L. perenne, T. officinale). Under the resource-limiting conditions (soil nitrogen and water) of the Mediterranean grassland, the physiological traits of P. pratensis and F. valida showed to be more adapted to these conditions leading to high species abundance and dominance.     

井冈山鹿角杜鹃群落灌木层植物叶功能性状对海拔梯度的响应

为揭示鹿角杜鹃(Rhododendron latoucheae)群落灌木层植物叶功能性状及其对环境变化的响应趋势,对分布于井冈山不同海拔梯度鹿角杜鹃群落灌木层植物的叶功能性状进行了研究。结果表明,海拔梯度对灌木植物的叶功能性状有显著影响。随海拔的升高,叶片的干物质含量(LDMC)、厚度(LT)、氮含量(LNC)、磷含量(LPC)呈显著上升趋势,比叶面积(SLA)和N/P呈显著下降趋势,而叶大小(LS)呈先上升后下降的变化趋势;灌木植物叶片的LDMC与SLA、LS呈负相关,与LT、LNC、LPC呈正相关;SLA与LT、LNC呈负相关;LS与LT呈负相关;LNC与LPC呈正相关;N/P与LPC呈负相关;环境因子对灌木植物叶功能性状有重要影响,除受海拔的影响外,LPC、N/P还受坡位的影响,LS、LNC则分别还受到坡向和坡度的影响。因此,井冈山地区鹿角杜鹃群落灌木层植物通过改变叶功能性状来适应海拔和其它环境因子的变化。     

黑木相思优良无性系叶片数量性状与生长评价

为合理利用种质资源,对5年生黑木相思(Acacia melanoxylon)无性系试验林中9个优良无性系(F1、SR3、SR9、SR14、SR17、SR18、SR25、SR38、SR41)开展叶片和生长性状的遗传变异研究,采用模糊数学隶属函数值法进行综合评价。结果表明,9个无性系叶片在形态、结构、化学性状都存在显著差异,以形态性状变异系数最大,其中叶面积(LA)和叶宽(LW)可作为直观区别无性系的可靠指标。SR18、SR17和SR14号无性系的树高(H)和胸径(DBH)生长具有显著优势。相关性分析表明,LW与H,LW、LA、比叶面积(SLA)与DBH呈显著线性关系,而叶长(LL)、干物质量(LDMC)、C、N、P、C/N和N/P与H和DBH相关性弱。隶属函数综合评价排名前4位的是SR17、SR18、SR41、SR14,可作为直接生产和后续育种工作的有效资源加以应用。     

土壤养分对不同生活型植物叶功能性状的影响

以湖北星斗山国家级自然保护区50个亚热带常绿落叶阔叶混交林样地为研究对象,通过样本分析对不同生活型植物（灌木、乔木和木质藤本）的叶功能性状和森林土壤养分进行了测定,并采用冗余分析(RDA)和逐步回归分析了该地区土壤养分对不同生活型木本植物叶功能性状的影响。结果表明：（1）研究区内3种生活型植物的叶功能性状中灌木的比叶面积（SLA）平均值(319.87 cm·g^-1)最高,乔木的叶干物质含量（LDMC）平均值(0.40 g·g^-1)最高,木质藤本的叶面积（LA）、叶厚度（LT）、叶全氮含量(LTN)和叶全磷含量（LTP）平均值最高,分别为：105.07 cm²、0.24 mm、20.10 mg·kg^-1和1.19 mg·kg^-1;3种生活型的LDMC、LTN分布都较为集中,而LA、SLA、LTN都呈右偏分布,但LT、LTP的分布乔木呈左偏分布,而灌木和木质藤本均呈右偏分布。（2）研究区域的土壤pH值为3.81~4.95,全部为酸性土壤;土壤有机质含量在4.57%~12.05%之间,平均为7.79%;土壤速效钾和碱解氮含量分别为64.52~339.29和82.83~678.15 mg·kg^-1,全氮、全磷、速效磷含量平均值分别为5.48 mg·kg^-1、0.46 mg·kg^-1和0.39 mg·kg^-1。（3）在3种不同生活型叶性状的变异中,土壤养分对木质藤本的解释度最大（24%）,其次是灌木(15%),而对乔木解释最低(13%);乔木和木质藤本受到土壤有机质影响较大,灌木受到速效钾影响较大,虽然影响不同生活型叶功能性状的主要因子有所差别,但是其主要的影响因子均为土壤有机质、土壤全磷、速效钾。研究认为,星斗山国家级自然保护区土壤能够在一定程度上解释不同生活型植物叶功能性状变异,并且影响程度存在差异,这种差异有利于该地区物种共存和生物多样性维持。     

Leaf trait co‐variation,response and effect in a chronosequence

Question: Is there any generality in terms of leaf trait correlations and the multiple role of leaf traits (response to and/or effect on) during secondary succession? Location: A secondary successional sere was sampled at four different ages since abandonment from several years to nearly 150 years on the Loess Plateau of northwestern China. Method: Specific leaf area (SLA), leaf mass per area (LMA), leaf nitrogen (N_mass, N_area), leaf phosphorus (P_mass, P_area) and leaf dry matter content (LDMC) were measured for all species recorded in the successional sere. Above‐ground net primary productivity (ANPP) and specific rate of litter mass loss (SRLML) were measured as surrogates for ecosystem properties. Soil total carbon (C) and nitrogen (N) were measured in each stage. Leaf traits were related to ecosystem properties and soil nutrient gradients, respectively. Results: LMA is correlated with N_area and P_area' and negatively with N_mass. Correlation between N_area and P_area was higher than between N_mass and P_mass. At the community level, field age, community hierarchy and their interaction explain 64.4 ‐ 93.5% of the variation in leaf traits. At the species level, field age explains 22.4 ‐ 45.5% of the variation in leaf traits (excl. P_area) while plant functional group has a significant effect only for N_mass. LDMC is correlated with ANPP and negatively with SRLML; P_mass is correlated with SRLML. Conclusions: Mean values of LMA, N_mass and N_area are close to the worldwide means, suggesting that large‐scale climate has a profound effect on leaf mass and leaf nitrogen allocation, while environmental gradients represented by succession have little influence on leaf‐trait values. Correlations between leaf traits, such as LMA‐N_area, LMA‐P_area and LMA‐N_mass shown in previous studies, are confirmed here. Although none of the leaf traits is proved to be both a response trait and an effect trait independent of time scale and community hierarchy, mass‐based leaf N is likely a sensitive response trait to soil C and N gradients. In addition, LDMC can be a marker for ANPP and SRLML, while mass‐based leaf P can be a marker for SRLML.