基于功能性状的铁杆蒿对环境变化的响应与适应

以延河流域3个植被区(森林区、森林草原区及典型草原区)稳定的自然植物群落中的铁杆蒿为研究对象,测定铁杆蒿的比叶面积、叶组织密度、叶氮含量、叶磷含量、叶氮磷比、比根长、细根组织密度、细根氮含量、细根磷含量、细根氮磷比10项能够反映植物生存对策且易于测量的功能性状,研究了不同生境下铁杆蒿功能性状的种内差异,以及气象因子和地形因子对铁杆蒿植物功能性状的影响,并分析了各功能性状间的相关关系.结果表明： 铁杆蒿各功能性状中除了叶磷含量、叶氮磷比、比根长、根组织密度和根氮磷比在各植被带间的差异显著外,其他5个性状差异均不显著.各性状在坡度、坡向间的差异不显著.比叶面积与叶组织密度呈显著负相关,比根长与根组织密度和根氮磷比呈显著负相关,根组织密度与根氮含量和根氮磷比呈显著正相关,叶组织密度、叶氮含量和叶氮磷比与其他功能性状的相关性不显著.表明铁杆蒿对恶劣环境的适应是通过叶片和细根功能性状间的相互作用和调节实现的.不同环境因素在不同程度上对铁杆蒿功能性状产生影响,对铁杆蒿功能性状影响大小依次是年均降雨量、年均温和年均蒸发量.     

不同林龄华北落叶松人工林根系特征和氮磷养分研究

采用野外调查取样和实验室分析相结合的方法,以陕西太白和甘肃小陇山5年(5a),10年(10a),20年(20a)生华北落叶松为试验材料,分析林下土壤全氮、全磷含量,林木根、茎、叶的生物量和全氮、全磷含量,根系形态特征,以及它们之间的相关性。结果显示:(1)不同林龄华北落叶松土壤全氮含量随土层深度的增加而降低,而土壤全磷含量并未表现出均一规律,0~60cm土层中的全氮、全磷含量之间呈显著正相关关系。(2)叶中的氮磷含量最高,且叶和细根中的氮磷含量显著高于粗根和茎中的含量,各器官内氮磷含量存在显著正相关关系。(3)各器官生物量和氮磷积累量随着林龄的增加而显著增加,茎的生物量最大,叶中氮磷积累量最高。(4)表层土壤(0~20cm)氮含量和细根氮、磷含量均与细根比根长存在显著正相关关系。(5)粗根总长、侧根平均长、最大径向距离和最大根深随林龄的增加而增加;粗根氮、磷含量分别与粗根总长、粗根最大径向距离呈显著负相关关系。研究表明:土壤氮含量的适当提高,可以增加细根比根长,当粗根氮磷含量下降时,华北落叶松通过拓展根系吸收氮磷养分的范围来满足自身生长的需要。     

黄土丘陵区不同功能群植物碳氮磷生态化学计量特征及其对微地形的响应

研究黄土丘陵区植物碳氮磷生态化学计量特征及其对微地形变化的响应,对于深入理解植物对丘陵山地环境的适应策略具有重要的意义。以黄土丘陵区森林草原带不同微地形环境(坡向、坡位)下的不同功能群植物为研究对象,对不同功能群植物叶片和细根的C、N、P含量及其化学计量特征进行了研究。结果表明:(1)叶氮含量(LN)、叶磷含量(LP)、根氮含量(RN)、根碳含量(RC)、叶碳/叶氮(LC/LN)、叶碳/叶磷(LC/LP)、叶氮/叶磷(LN/LP)、根碳/根氮(RC/RN)和根氮/根磷(RN/RP)在科属间差异显著(P0.05),而叶碳含量(LC)、根磷含量(RP)和根碳/根磷(RC/RP)在科属间差异不显著(P0.05)。(2)不同科属植物生态化学计量特征对微地形变化的响应不同,禾本科细根C/N在阴坡、阳坡差异性显著,豆科植物根N含量在不同坡位间差异显著(P0.05);菊科植物叶N含量、叶C含量、根N含量、叶片C/N和细根C/N在不同坡位间差异显著(P0.05)。(3)禾本科植物在中坡位受N、P元素共同影响,在其它坡位主要受N元素限制;豆科植物在中坡位和上坡位主要受P元素限制,在下坡位和峁顶受N、P元素共同影响;菊科植物上坡位受N、P元素共同影响,在其他坡位主要受N元素限制。研究表明,不同科属植物在不同微地形条件下受限的营养元素不同,对丘陵多变环境也存在不同的适应策略。     

不同海拔华北落叶松细根形态特征

山地海拔变化包含多个环境因子的梯度效应,而细根作为植物重要的功能器官,对环境因子变化较为敏感。因此,了解植物细根形态特征对海拔变化的响应对于认识气候变化下的植物地下过程具有重要意义。本研究以山西省庞泉沟国家自然保护区内分布于1800~2700 m海拔上的华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)细根为研究对象,采用根序分级法对不同根序细根形态特征(直径、比根长、比表面积和组织密度)进行了分析,结果表明:(1)同级根序细根直径随海拔升高而增粗,组织密度随海拔升高而减小,比根长和比表面积则随海拔升高先增加后减小;(2)不同海拔处细根形态均表现随序级增加,直径和组织密度变大,而比根长和比表面积减小;(3)分析表明,海拔、根序变化均显著影响细根形态特征(P0.05),但海拔和根序的交互作用只对细根直径和组织密度变化有显著影响(P0.05);其中1~3级根直径和组织密度均与海拔变化显著相关(P0.05),而4、5级根序各形态特征与海拔之间的相关性均不显著。本研究结果可为进一步认识植物细根对未来气候变化下的响应机制提供重要参考。     

不同林龄杉木人工林细根氮稳定同位素组成及其对氮循环的指示

通过测定中国亚热带5个不同林龄(3、8、14、21、46a)杉木人工林不同序级细根氮稳定同位素(δ~(15)N)组成,研究它们对土壤净氮矿化、硝化速率的指示并将其与叶片δ~(15)N值对土壤氮循环速率的指示作用进行对比,从而探索研究植物同位素对土壤氮循环状况的指示作用。结果显示,不同林龄杉木人工林细根δ~(15)N值间具有极显著差异,3年生幼林与46年生老林显著高于其他林分。不同序级细根δ~(15)N值间的差异未达到显著水平,但具有随着序级增大δ~(15)N值逐渐降低的趋势。细根δ~(15)N值与土壤净氮矿化和净硝化速率间均具有极显著相关性,并有随着细根序级减小相关性逐渐增加的趋势,而叶片δ~(15)N值与土壤氮循环速率间则不具有显著相关性。研究结果表明,相较叶片来说,细根氮稳定同位素组成能更好地指示土壤氮循环速率,且序级越小的细根指示作用越强;细根δ~(15)N值反映出尽管中国亚热带地区氮沉降现象严重,氮素可能仍是处于速生期杉木人工林生长的限制因素。     

亚热带幼林树木功能性状与叶片氮磷重吸收率的关系

本研究以亚热带29种3年生人工纯林为对象,研究了29个树种功能性状与氮磷重吸收效率的关系。结果表明: 29种幼林平均氮、磷重吸收效率分别为50.5%和57.3%。22种丛枝菌根树种的氮重吸收效率平均为52.7%,显著高于7种外生菌根树种(45.1%)。29个树种的细根组织密度与氮重吸收效率呈显著正相关,7种外生菌根树种细根直径与磷重吸收效率呈显著正相关,22种丛枝菌根树种的功能性状对氮重吸收效率和磷重吸收效率无显著影响。在29个树种中,菌根类型、比叶面积、细根组织密度、叶厚度及叶厚度与菌根类型的相互作用共同解释氮重吸收效率变异的27%,比根长、细根碳含量、细根碳氮比、菌根类型、叶片碳含量及叶片碳含量与菌根类型的相互作用共同解释磷重吸收效率变异的35%。因此,亚热带树种根系功能性状能较好地预测了氮、磷养分重吸收效率,综合多个功能性状可以更好地揭示不同生物因子对养分重吸收的相对重要性。     

氮磷添加对呼伦贝尔草甸草原4种优势植物根系和叶片C∶N∶P化学计量特征的影响

近年来大量的氮添加实验表明,持续氮沉降往往会造成植物生长由氮限制转变为磷限制或氮磷共限制,但目前还很少有报道涉及磷添加或氮磷共同添加以研究氮磷元素之间的平衡/失衡的生态后果。本研究依托额尔古纳氮磷添加平台,研究了草甸草原4种优势植物羊草(Leymus chinensis)、贝加尔针茅(Stipa baicalensis)、狭叶柴胡(Bupleurum scorzonerifolium)和披针叶黄华(Thermopsis lanceolata)根系及叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)含量与计量特征的变化。结果表明:氮添加或磷添加对4种植物根、叶部的C含量均无显著影响;磷添加对羊草、贝加尔针茅和狭叶柴胡的根、叶部N含量和C∶N无显著影响,对羊草根部、狭叶柴胡叶部的P含量和C∶P也无显著影响,但显著增加了羊草叶、狭叶柴胡根以及贝加尔针茅根和叶部的P含量,降低了其C∶P;氮添加显著提高了羊草、贝加尔针茅和狭叶柴胡根、叶部的N含量,降低了其C∶N,对羊草和狭叶柴胡根、叶部的P含量和C∶P无显著影响,但显著增加贝加尔针茅根、叶部的P含量和降低其C∶P,同时显著提高了羊草、贝加尔针茅和狭叶柴胡根、叶部的N∶P;氮添加和磷添加对豆科植物披针叶黄华根、叶部的养分含量与计量特征均无显著影响;氮磷添加对4种植物根、叶部养分含量与计量特征的影响均不存在显著交互作用。研究结果说明,物种属性在决定植物养分和化学计量特征对养分富集的响应方面发挥着重要作用。不同物种养分含量和计量特征发生的改变对于预测未来养分富集情况下植物群落组成的改变将具有重要参考意义。     

短期氮磷配施对刨花楠细根形态及其土壤微生物的影响

以1年生刨花楠幼苗为研究对象,通过不同的氮磷配施实验,采用扫描根系法和磷脂脂肪酸法,研究不同氮磷配施处理对刨花楠幼苗1—4级细根根序形态特征及其土壤微生物的影响。结果表明:(1)4种氮磷配施处理均显著增加了刨花楠1—2级根的比根长和比根面积(P0.05),降低了3—4级根的比根面积(P0.05);(2)通过不同梯度的氮磷配施,1—2级细根的根组织密度呈下降态势,而3—4级根的组织密度则显著增加(P0.05),体现低级根与高级根之间的权衡;(3)4种氮磷配施处理都显著降低刨花楠1—4级细根的平均直径(P0.05);(4)随着氮磷比的增加,微生物总量及细菌、真菌与放线菌数量等均呈现先增加后降低的趋势,并均在N∶P为10∶1时达到最大;(5)氮磷配施条件下,细菌、真菌等与1—2级细根的比根长和比根面积呈显著正相关,而与4级根的比根长和比根面积则呈显著负相关,革兰氏阳性菌、真菌等与3—4级根的组织密度存在显著正相关,而与1—2级根的组织密度无显著相关性。各级根序的平均直径均与土壤微生物无显著相关性。研究结果表明,短期氮磷配施以N∶P为10∶1的效果最好,其最有利于提高刨花楠苗木细根的养分吸收能力与养分吸收效率,苗木通过调整细根形态来适应氮沉降,其地下生物群落如土壤微生物及其与细根的关系也发生变化,进而影响地下生态系统碳氮循环和养分流动。     

Dominant roles but distinct effects of groundwater depth on regulating leaf and fine-root N,P and N:P ratios of plant communities

地下水位对植物群落叶片与细根氮磷化学计量特征的调控作用不同但影响显著 地下水作为干旱区水资源可利用性的决定因素,在调节植被分布和生态系统过程中具有至关重要的作用。尽管近年来在环境胁迫与群落水平性状的关系方面取得了较大的研究进展,但对于干旱区地下水变化所引起的水分胁迫如何影响植物群落水平化学计量比仍知之甚少。本研究的目的是评估植物群落地上地下部分化学计量比对地下水变化的不同响应。我们通过对典型干旱内陆河流域的110个样方进行调查,测定叶片和细根的氮磷含量,利用生物量加权法计算其化学计量比,并试图探究沿地下水位梯度,群落水平的化学计量比的变化模式及其关键驱动因素。研究结果表明,在群落水平上,地下水、植被类型以及物种组成是影响叶片与细根氮、磷与氮磷比的主要因素,其中地下水位起着主导性作用。地下水的作用主要表现为间接作用,其主要通过调控植被类型和物种组成来影响群落水平的氮磷化学计量比。植被类型和物种组成均对群落水平的氮磷化学计量比具有显著的直接作用。此外,在群落水平上,地下水对叶片与细根氮磷化学计量比的作用不同。地下水通过影响植被类型进而降低叶片氮、磷含量,以及增加叶片氮磷比与细根氮含量。地下水通过影响物种组成进而增加细根磷含量,降低细根氮磷比。综上所述,地下水而不是气候有效的调控了群落水平的氮磷化学计量比。此外,植物群落地上地下部分氮磷化学计量比对地下水位变化具有不同的响应。     

内蒙古锡林河流域典型草原植物叶片与细根性状在种间及种内水平上的关联

植物的叶片与细根分别作为植物体地上和地下部分重要的营养器官, 很多功能性状在二者之间存在着一定的关联性。研究这种关联有助于理解植物各性状之间的相互作用、植物生长过程中对资源的利用和分配, 以及建立细根性状的估算模型。该研究对内蒙古锡林河流域65种植物叶片与细根的氮(N)含量、磷(P)含量、N:P以及比叶面积(SLA)和比根长(SRL)进行了比较研究, 结果表明: 在种间尺度上, 叶片与细根间的N、P和N:P存在显著的相关性, 而SLA与SRL之间相关性较弱; 在种内尺度上, 叶片和细根的N、P及SLA与SRL, 在不同的物种中呈现出不同的趋势。此外, 叶片与细根性状的关联, 在不同的植物功能群之间存在差异。例如, 双子叶植物叶片与细根间的N含量显著相关, P含量不相关; 而单子叶植物二者之间的P含量显著相关, N含量无关联。该研究的主要结论是, 在相对一致的生境中, 植物叶片与细根性状的关联主要发生在不同物种之间, 在种内尺度上这种关联不明显, 这可能与植物功能性状在种内存在较小的变异幅度有关。     

杨树人工林细根数量和形态特征的季节动态及代际差异

采集欧美杨107Ⅰ代和Ⅱ代人工林细根样品,分析杨树不同根序细根数量特征(根长度、表面积和生物量)和形态特征(比根长、根长密度、根组织密度)对季节波动的响应及其代际差异.结果表明： 杨树各根序细根数量特征(根长度、表面积和生物量)均呈明显的季节变化,且具有明显的根序差异性.低级根序细根数量特征季节差异显著,细根生物量在生长季显著增加而生长季后显著下降.高级根序细根比根长季节波动显著,而根长密度和根组织密度等形态特征波动较小.连作导致人工林杨树1～2级细根长度、生物量、比根长和根长密度在生长季显著增大.1级细根数量特征与土壤温湿度呈显著正相关,与土壤有机质和速效氮含量呈显著负相关;而2级细根数量特征仅与土壤养分显著相关.杨树人工林细根特征的季节动态及代际差异体现了杨树对细根的碳投入变化,因连作引发的土壤养分匮乏可能引发植株对根系的碳投入增加,这种碳分配格局与人工林地上部分生产力形成密切相关.     

连作杨树人工林细根寿命的代际差异及其影响因素

细根寿命是调控森林生产力形成的关键。通过在连作Ⅰ、Ⅱ代杨树人工林固定样地内埋设微根管,对杨树不同根序细根年度生长动态开展连续观测并进行生存分析。结果表明,杨树不同根序细根累积生存率存在显著差异,高级根(3—5级)寿命较长,其累积生存率显著高于1级和2级细根。杨树细根寿命存在显著的代际差异,连作Ⅱ代人工林活根量、死根量和细根总量均高于Ⅰ代林。连作Ⅱ代人工林细根中位值寿命为(90±16)d,显著低于Ⅰ代人工林((102±22)d)。连作Ⅱ代林各根序细根数量、分布比例均高于Ⅰ代林,低级细根累积生存率低于Ⅰ代林而高级细根累积生存率显著高于Ⅰ代林。连作杨树人工林细根寿命显著受制于土壤环境,1级细根寿命与土壤速效氮相关性极显著(r=-0.861),2级细根寿命与土壤物理性状相关性较强且与土壤酚酸含量呈现极显著相关(r=0.870),高级根序细根寿命与土壤物理性质和养分状况等也具有一定相关性。连作杨树人工林土壤酚酸累积和养分有效性下降影响了细根寿命和周转,并进而造成净初级生产力损耗,相关结论为连作杨树人工林生产力衰退机理模型的建立提供了科学依据。     

杨树细根碳、氮含量的季节动态及代际差异

研究杨树人工林1～5级根序细根内碳、氮及非结构性碳水化合物含量的季节动态,对比了杨树细根碳氮分配格局的代际差异,以期建立细根生长和功能变化与连作人工林生产力衰退的联系.结果表明： 杨树细根非结构性碳水化合物(NSC)随根序显著增加,而氮含量显著减少.细根中全C和NSC含量与全N存在显著相关性.细根碳氮含量的变化在根序间的解释量占98.2%,而在代际间仅为1.7%.杨树不同根序细根均在生长季具有较高的碳含量和较低的氮含量,且碳、氮及NSC含量在代际间随季节差异显著,但C∶N差异不显著,根序与季节对细根碳氮含量存在显著交互效应.杨树低级细根C∶N约为20∶1,高级根则大于30∶1.细根C∶N在生长季(7和9月)显著低于其他季节,NSC含量在11月最高.连作人工林杨树细根的碳氮分配格局与细根根序具有较强的耦合性,NSC和C∶N在指示细根周转和调控细根季节性生长中具有重要生态学意义.     

环境及遗传背景对延河流域植物叶片和细根功能性状变异的影响

研究环境筛选作用和植物系统发育背景对植物群落构建产生的影响,有助于理解植物在生长过程中对资源的分配利用和对环境的适应规律。以延河流域3个植被带(森林带、森林草原带及典型草原带)稳定的自然植物群落为研究对象,调查了31个样地107种植物,隶属于35个科78个属,测量了6种叶片和3种细根性状。分别对3个植被带和不同植物科植物的叶片和细根性状做单因素方差分析,结果表明:叶片氮含量和细根氮含量在3个植被带间无显著差异,叶厚度、比叶面积、叶组织密度、叶片磷含量、叶片氮磷比、比根长、根组织密度在3个植被带间差异极显著。由南向北随着气候干旱的加剧,植物通过调节叶片和细根性状,表现出了不同的适应策略:森林带植物叶片相对生长速率高,根系防御力强;森林草原带植物叶片防御力强,根系相对生长速率快。不同科的植物在相同的环境条件下,对于资源的竞争力和胁迫的忍耐力也有所不同,比如豆科植物具有远远高于其他科的叶片和细根氮含量,但是对养分的利用效率并不高。GLM分析结果说明,所涉及的植物功能性状的空间变异主要来自于年均降雨量的变化及植物科的差异,如16.26%的比叶面积的变异可由年均降雨量变化解释,4.02%可由植物科的差异解释。物种水平上,叶厚度、比叶面积、叶组织密度、比根长、根组织密度、叶片磷含量是对气候干燥度变化响应敏感的植物功能性状,其空间变异主要由环境差异所致。延河流域的植物群落在形成过程中,存在明显的环境筛选效应。这表明,环境异质性在植被恢复实践中必须予以考虑。     

扁刺栲不同根序细根形态和化学特征及其对短期氮添加的响应

研究川西亚热带次生常绿阔叶林优势树种扁刺栲1～5级细根形态和化学特征,及其对氮添加的响应.结果表明: 随根序等级的增加,扁刺栲根直径、根组织密度、K含量增加,而比根长、比表面积及N、P、Mg含量降低.氮添加显著增加了扁刺栲细根N含量,降低了Mg含量和C/N,使细根Ca含量呈下降趋势,对根序C、P、K、Na、Al、Mn、Fe含量无显著影响.氮添加未显著影响扁刺栲细根直径、比根长、比表面积和根组织密度.在所有处理中,细根P含量均与各形态特征呈显著线性回归关系.氮添加处理下,细根Mg含量与形态特征之间的线性关系由不显著变为显著,而细根N含量与形态特征之间的线性关系由显著变为不显著.氮添加会影响根系营养元素含量,并增强植物对P和Mg的需求.     

Different responses of biomass allocation and leaf traits of Dodonaea viscosa to concentrations of nitrogen and phosphorus

调整叶性状和生物量分配格局是植物适应环境变化的主要途径, 研究车桑子(Dodonaea viscosa)幼苗生物量分配与叶性状对氮磷浓度的响应对认识车桑子在氮磷浓度变化下的适应策略具有重要意义。该研究通过砂培法, 测定不同氮浓度(3、5、15、30 mmol·L^-1)与不同磷浓度(0.25、0.5、1、2 mmol·L^-1)下车桑子幼苗的生长、生物量分配、叶性状的响应特征及其相互关系。结果表明: 高浓度氮(30 mmol·L^-1)促进了车桑子幼苗生长、叶片氮含量和生物量积累, 其余氮添加条件(3、5、15 mmol·L^-1)下车桑子幼苗各性状无显著差异, 但相比高氮水平, 其生物量积累和叶片氮含量显著降低, 根冠比和氮利用效率显著增加。随着磷添加浓度的增加, 车桑子幼苗生物量显著增加, 低磷条件(0.25、0.5 mmol·L^-1)限制了车桑子幼苗生长和生物量积累, 其根冠比和磷利用效率均没有发生显著变化, 但比叶面积和叶/茎生物量比例显著增加, 叶干物质含量显著降低。氮处理下, 叶片氮含量与根冠比显著负相关; 磷处理下, 叶片氮含量与比叶面积显著正相关。同时, 氮处理下, 车桑子幼苗株高、基径、总生物量等生长性状均与根冠比显著负相关, 与叶片氮含量显著正相关, 表明根冠比和叶片氮含量的调整在车桑子适应氮限制中发挥重要作用; 而磷处理下, 株高、基径、总生物量与比叶面积显著负相关, 与叶干物质含量显著正相关, 表明叶片结构性状的调整在车桑子适应低磷环境中具有重要意义。该研究表明, 车桑子幼苗生物量分配和叶性状及性状间的权衡策略对氮、磷的响应具有明显差异性, 在今后的研究中, 应关注氮和磷对植物性状影响的差异性。     

车桑子幼苗生物量分配与叶性状对氮磷浓度的响应差异

调整叶性状和生物量分配格局是植物适应环境变化的主要途径, 研究车桑子(Dodonaea viscosa)幼苗生物量分配与叶性状对氮磷浓度的响应对认识车桑子在氮磷浓度变化下的适应策略具有重要意义。该研究通过砂培法, 测定不同氮浓度(3、5、15、30 mmol·L^-1)与不同磷浓度(0.25、0.5、1、2 mmol·L^-1)下车桑子幼苗的生长、生物量分配、叶性状的响应特征及其相互关系。结果表明: 高浓度氮(30 mmol·L^-1)促进了车桑子幼苗生长、叶片氮含量和生物量积累, 其余氮添加条件(3、5、15 mmol·L^-1)下车桑子幼苗各性状无显著差异, 但相比高氮水平, 其生物量积累和叶片氮含量显著降低, 根冠比和氮利用效率显著增加。随着磷添加浓度的增加, 车桑子幼苗生物量显著增加, 低磷条件(0.25、0.5 mmol·L^-1)限制了车桑子幼苗生长和生物量积累, 其根冠比和磷利用效率均没有发生显著变化, 但比叶面积和叶/茎生物量比例显著增加, 叶干物质含量显著降低。氮处理下, 叶片氮含量与根冠比显著负相关; 磷处理下, 叶片氮含量与比叶面积显著正相关。同时, 氮处理下, 车桑子幼苗株高、基径、总生物量等生长性状均与根冠比显著负相关, 与叶片氮含量显著正相关, 表明根冠比和叶片氮含量的调整在车桑子适应氮限制中发挥重要作用; 而磷处理下, 株高、基径、总生物量与比叶面积显著负相关, 与叶干物质含量显著正相关, 表明叶片结构性状的调整在车桑子适应低磷环境中具有重要意义。该研究表明, 车桑子幼苗生物量分配和叶性状及性状间的权衡策略对氮、磷的响应具有明显差异性, 在今后的研究中, 应关注氮和磷对植物性状影响的差异性。     

科尔沁沙地主要植物细根和叶片碳、氮、磷化学计量特征

弄清半干旱区植物叶片和细根的碳(C)、氮(N)、磷(P)元素的化学计量特征及其关联性对于认识植物C、N、P元素之间的交互作用及平衡制约关系、植物的养分利用策略,以及对全球变化的响应具有重要的意义。该研究对科尔沁沙地60种主要植物叶片和细根的C含量、N含量、P含量、C:N、C:P、N:P的差异性及其相关性进行了研究。结果表明:1)科尔沁沙地60种主要植物叶片平均C含量、N含量、P含量和C:N:P分别为424.20 mg·g~(-1)、25.60 mg·g~(-1)、2.10 mg·g~(-1)和202:12:1。细根平均C含量、N含量、P含量和C:N:P分别为434.03 mg·g~(-1)、13.54 mg·g~(-1)、1.13 mg·g~(-1)和384:12:1。细根N、P含量近似等于叶片平均N、P含量的1/2;叶片与细根的N:P并无显著差异,具有明显的保守性,反映了植物地上和地下养分吸收与分配比例的一致性;2)不同生活型植物间叶片和细根的C、N、P含量及其化学计量比存在显著差异,杂类草植物具有较高的叶片N、P含量,禾草类植物具有较高的叶片C:N和C:P,一年生杂类草和禾草类植物叶片的N:P较低。与非豆科植物相比,豆科植物具有较高的C、N含量和较低的C:N,表明不同生活型植物对养分的适应策略不同;3)相关分析表明,叶片和细根的N、P含量间显著正相关,细根C含量与N含量之间以及C含量与P含量之间显著负相关,表明植物体内这3种元素之间存在相互作用;4)科尔沁沙地植物叶片和细根间的C、N、P含量及化学计量比均有显著的正相关关系,说明植物光合产物和养分在地上和地下部分之间分配具有平行的比例关系,但不同生活型植物叶片和细根之间元素含量的相关性存在一定差异,这可能与不同生活型植物的养分利用效率有关。     

亚热带6种天然林树种细根呼吸异质性

以福建省建瓯市万木林自然保护区6个优势树种为研究对象,使用Li-6400便携式光合测定仪离体测定6个树种1—5级细根呼吸速率。单因素和双因素方差分析表明:树种、序级及其交互作用对6种树种细根比根呼吸均有极显著影响(P<0.01);6种树种细根比根呼吸均随序级的升高呈极显著下降(P<0.01),这种变化可分别用二次函数,三次函数,指数函数或幂函数来拟合。相关性分析表明比根长和氮浓度可以很好地表征同一树种不同序级细根的比根呼吸,但两者不能有效表征不同树种同一序级的比根呼吸。协方差分析表明:细根比根呼吸与比根长的相关性在不同树种间具有显著差异,但在不同序级间则表现一致;细根比根呼吸与氮浓度的相关性则在不同树种和序级间均表现不一致。结果表明细根内部存在明显的功能异质性,而比根长可反映特定树种细根的这种功能异质性。     

冠层垂直高度对植物叶片功能性状的影响: 以鼎湖山南亚热带常绿阔叶林为例

植物功能性状能够反映植物对环境变化的响应, 从而影响生态系统功能。叶片是植物功能性状的重要研究对象, 但随着树冠垂直高度的增加, 植物叶片功能性状的变化规律仍不清楚。为了更好地解释植物对所处环境的响应机制, 本研究以鼎湖山南亚热带常绿阔叶林6个优势树种为研究对象, 对这些树种不同冠层高度的叶片比叶面积(SLA)、叶绿素相对含量(SPAD)、叶干物质含量(LDMC)、叶片碳含量(LCC)、叶片氮含量(LNC)、叶片磷含量(LPC)、叶片氮磷比(N : P)、等效水厚度(EWT)、氮平衡指数(NBI)、类黄酮含量(FLAV)共10个功能性状指标进行比较分析。结果表明: (1)随树冠垂直高度的增加, 叶干物质含量、类黄酮含量、等效水厚度和叶片磷含量呈增加趋势, 比叶面积和氮平衡指数呈减小趋势; 在冠层垂直方向上, 类黄酮含量与氮平衡指数、比叶面积与等效水厚度呈极显著负相关, 叶片氮含量与叶片磷含量呈极显著正相关。(2)不同树种叶片功能性状差异显著, 可能受植物自身特性和群落树种演替进程的影响。(3)叶片功能性状的种内差异沿垂直层次呈现不同的变化趋势。其中, 67%的树种的类黄酮含量随树冠垂直高度增加而显著增加, 67%的树种的氮平衡指数随树冠垂直高度增加而显著减小。南亚热带常绿阔叶林不同树种叶片功能性状随树冠垂直高度增加产生的变化, 反映了植物对光环境的适应以及对水资源和能量利用的不同策略。