科尔沁沙地52种植物叶片性状变异特征研究

研究严重沙化生境中植物叶片性状的变异特征,不仅有助于了解植物对区域环境变化的适应特征,而且还可以为群落分类、群落结构特征的揭示等提供重要的依据。本研究以科尔沁沙地52种植物为对象,比较不同功能群植物叶片性状的变异特征,分析植物各叶片性状之间的关系。结果表明,科尔沁沙地52种植物比叶面积在6.9～34.4 m2·kg-1之间变动,与其他区域的研究结果相比,该区域植物比叶面积偏小,说明该区域植物能较好地适应贫瘠环境。52种植物中,大多数植物的氮磷比小于14,说明科尔沁沙地植物主要受氮制约。研究结果还表明,不同功能群植物的叶性状存在显著差异。固氮植物叶片氮含量最高,杂类草的叶干物质含量（平均值为0.22±0.06 g·g-1）显著小于其他功能群植物,但是植物叶片磷含量和比叶面积在不同功能群之间差异不显著。相对于多年生植物,一年生草本植物的比叶面积显著偏大,但是叶干物质含量显著偏小。科尔沁沙地52种植物叶干物质含量分别与比叶面积和叶片氮含量呈显著负相关,叶片磷含量和氮含量之间呈显著正相关。     

毛乌素沙地丘间低地主要植物叶片性状及其相互关系

以毛乌素沙地丘间低地30种主要植物为研究对象,比较不同功能群植物叶片性状的变异特征,分析植物叶片各性状之间的关系。结果表明:30种植物的比叶面积的变异系数最大,比叶面积与叶片干物质含量呈现极显著的负相关关系,叶片干物质含量与叶片碳含量呈显著的正相关关系,叶氮含量与叶片碳氮比呈极显著负相关关系,叶面积与其他所有的叶片性状都无相关性。比叶面积、叶片干物质含量、叶面积、叶氮含量和叶碳含量在不同功能群之间存在显著差异,叶片碳氮比在不同功能群之间没有显著差异。研究结果有助于了解毛乌素沙地丘间低地环境变化对植物种群的作用,增进对丘间低地植被演变特征的认识。     

甘肃省摩天岭北坡木本植物叶性状变异及关联

调查了摩天岭北坡以常绿阔叶林带与落叶阔叶混交林为主的低海拔区(700~1 500m)和针阔叶混交林与亚高山针叶林为主的高海拔区(2 100~3 400m)的21个木本植物群落组成,测定了104种植物的比叶面积(SLA)、叶干物质含量(LDMC)、叶片全磷含量(TPC)、叶片全氮含量(TNC)、叶片全碳含量(TCC)以及叶片厚度(LT)等6个植物功能性状。采用相关性分析对6个植物功能性状的变异和关联进行分析。结果表明:(1)SLA、LT和TCC在高海拔区明显高于低海拔区,而LDMC和TNC表现出高海拔区低于低海拔区;(2)SLA均随海拔的升高表现出降低的趋势,而LDMC和LT都随海拔的升高呈现增加的趋势。低海拔区TCC和高海拔区TCC都随海拔的升高呈增加的趋势;低海拔区TNC和TPC随海拔的变化与高海拔区相反,TNC和TPC在低海拔区随着海拔的升高表现出增加的趋势,而在高海拔区随海拔的增加呈现降低的趋势。(3)在高、低海拔区,SLA与LDMC、LT和TCC均呈极显著的负相关关系(P<0.01),LDMC与LT和TCC呈极显著的正相关关系(P<0.01)。摩天岭北坡不同海拔区木本植物叶片功能性状与海拔的关系,反映了该区域木本植物的不同叶片功能性状对海拔决定的环境异质性的协同响应和适应。     

科尔沁沙质草地不同水热梯度植物群落叶功能性状特征

植物功能性状可以响应生境的变化并决定生态系统的功能,探究植物功能性状间的关系及其随温度和降水梯度的变化规律,对认识不同气候条件下植被在群落水平碳水代谢关系和维持水分平衡的生理生态学机制具有重要意义。近年来,有关群落水平功能性状与环境因子关系的研究较少,尤其是半干旱区沙质草地植物群落功能性状对气候梯度响应的研究鲜有报告。因此,本研究以科尔沁沙质草地群落为研究对象,分析了温度和降水梯度上群落功能性状以及性状间的相关关系。结果显示：（1）随着区域温度增加（2.1～6.4℃）和降水减少（451.1～370.0 mm）,沙质草地群落功能性状变化趋势不一。群落高度和叶面积随温度升高显著增加。群落高度、叶面积和比叶面积随降水减少显著降低,群落叶厚度、叶干物质含量和叶组织密度随降水减少显著增加。（2）群落高度与叶面积显著正相关,叶厚度与叶干物质含量显著正相关,叶面积、比叶面积与叶干物质含量、叶厚度显著负相关,叶组织密度与叶干物质含量呈显著负相关。（3）气候因素驱动了54.66%植物性状变异,其中降水是影响沙质草地群落功能性状的主要影响因子。     

基于PLSR的典型沼泽湿地植物叶片性状与光谱模型构建——以三江国家级自然保护区为例

通过植物光学特性测量叶片性状是一种非破坏性的、长期的湿地动态监测方法。选择三江国家级自然保护区多种典型湿地植物为研究对象,探究植物性状与叶片光谱之间的联系。研究表明：叶片氮含量与光谱的模型构建效果最好,模型R²为0.61,均方根误差（RMSE）为2.3862;叶片含水量、叶片磷、可溶性糖、纤维素和木质素含量之和的模型一般,R²在0.38~0.55范围内,RMSE在0.0004~10.7019范围内;淀粉含量拟合效果较差, R²为0.29,RMSE为0.0106。光谱预测重要性的结果表明,可见光与近红外边缘范围内的光谱信息对于叶片含水量、叶片氮含量、叶片磷含量、单位叶面积质量、纤维素和木质素之和、可溶性糖和淀粉的预测具有最高的重要性。     

高山植物稳定碳同位素沿海拔梯度响应机制的研究进展

简要介绍了国内外关于植物δ~(13)C对海拔梯度响应规律的研究情况,叙述了植物叶片δ~(13)C对海拔梯度响应的内在机理.重点介绍了随海拔变化的气压、温度、降水(湿度)、光照等环境因子和植物的叶片厚度、比叶重(LMA)、氮含量、气孔密度、气孔导度等生物因子对高山植物δ~(13)C的影响作用.由于各因子的多变性以及之间的相互作用,任何单一因子都不足以决定植物δ~(13)C的最终变化,也不能解释植物δ~(13)C随海拔的变化趋势,这种趋势可能是众多因子综合作用的结果.最后对本领域取得的一些认识和结论进行了总结,并对存在的一些问题以及今后的研究方向提出了一些见解.     

三江平原12种湿地植物光合特性与叶功能性状的关系研究

采用野外气体交换测量和实验室分析等方法,对三江平原湿地12种优势草本植物的光合生理指标、植物叶功能性状指标及其关系进行了研究.结果表明,12种草本植物的净光合速率、蒸腾速率、叶绿素含量、比叶面积、叶干物质含量等指标,在不同植物科、种间表现出了一定的差异性;12种植物中,有10种植物的植物气孔导度介于0.15～0.40 mol/(m2·s)之间;胞间CO2含量在植物间的变异相对比较平缓(250μmol/mol左右);燕子花(Iris laevigata)的叶绿素含量最大,毛苔草(Carex lasiocapa)的最小,前者的叶绿素含量是后者的24.4倍;12种植物中,有9种植物叶片氮含量介于1.5～2.0 mg/g之间.Pearson相关和线性回归分析表明,12种植物叶片的平均比叶面积值与其相应的平均氮含量有显著正相关关系(R2=0.73,p<0.01),平均含水量与其相应的平均叶绿素含量、平均比叶面积也呈显著正相关关系(前者R2=0.615,p<0.05;后者R2=0.664,p<0.05).同时,12种植物的叶功能性状指标与光合生理指标关系密切,最大光合速率与其相应的单位干质量水平上的平均叶片氮含量、平均比叶面积之间存在着显著的正相关关系(前者R2=0.571,p<0.05;后者R2=0.861,p<0.01).     

不同尺度生态学中植物叶性状研究概述

植物叶性状与植物个体、群落、生态系统功能的基本行为和功能具有密切相关性,可反映植物适应环境变化所形成的生存对策。目前有关叶性状的研究非常多,从不同尺度（个体尺度、功能群尺度、群落尺度和区域及全球尺度）对叶的性状进行了研究。个体尺度叶性状的研究着重于揭示单个或多个植物种叶性状对不同环境因子（如温度、土壤水分等）的响应;不同功能群之间植物性状的分异表明环境因子对功能群而言存在选择压力（如低氮）,但在功能群内部,选择压力较弱;随群落结构的改变,群落叶性状平均值和建群种叶性状均存在显著变化;大尺度（区域和全球）的研究有助于定量化阐述叶性状分异规律及其与气候等环境因子之间的相关性。目前的研究没有从机理上阐述清楚植物叶性状对环境因子的响应、群落构建过程中植物叶性状的指示作用、叶性状分异的生物地理格局等,在未来的研究中应予以更多关注。     

降水量和短期极端干旱对典型草原植物群落及优势种羊草(Leymus chinensis)叶性状的影响

植物叶性状在植物响应环境变化中具有重要作用。在气候变化的背景下,典型草原植物叶性状如何响应降水格局与短期极端干旱还不十分清楚。利用野外控制试验,研究了降水量(323 mm和236 mm)和短期极端干旱(生长季减雨66%和生长季干旱60 d)对典型草原植物群落及优势植物羊草(Leymus chinensis)叶性状的影响。结果表明:降水格局显著影响着植物群落和羊草的叶性状(P0.05),短期极端干旱对典型草原群落和羊草叶面积具有显著影响(P0.05)。随着降水量的减少,群落和羊草的叶面积与叶干物质含量降低,而比叶面积与叶片氮含量增加。降水格局与短期极端干旱交互作用显著影响着群落的叶面积与叶片氮含量(P0.05),323 mm降水量下短期极端干旱显著降低了叶面积,266 mm降水量下生长季干旱60 d增加了叶片氮含量。降水格局与短期极端干旱交互作用也显著影响着羊草叶面积与比叶面积(P0.01),323 mm降水量下短期极端干旱降低了叶面积,266 mm降水量下生长季干旱60 d显著增加了比叶面积。回归分析表明,不同处理下羊草叶面积、叶干物质含量、叶片氮含量能较好地解释群落叶性状。典型草原植物群落通过优势植物的主要叶性状改变来适应降水格局变化,而通过叶面积改变来适应短期极端干旱。     

江苏盐城滨海湿地优势植物功能性状分析

植物功能性状研究在生态系统演替以及生态系统对环境变化的响应中具有重要意义。分析江苏盐城滨海湿地优势植物密度、植株高度、叶面积指数、叶片长宽比、单叶重、叶绿素含量、茎粗、单位面积生物量功能性状,结果表明:不同植物的功能性状存在着显著差异,其中,碱蓬植株密度最大,荻最小;芦苇植株高度最高,碱蓬最低;荻叶面积指数最大,互花米草叶面积指数与白茅、芦苇的相近;互花米草叶绿素含量最高,白茅最低;苔草叶片长宽比最大,芦苇最小;互花米草茎粗最大,苔草茎粗最小;互花米草单位面积生物量最大,苔草最小。通过Pearson相关性分析表明,绝大部分植物在适应环境的过程中,其功能性状之间具有较强的相关性。     

昆仑山北坡驼绒藜叶片功能性状及其海拔差异性

以昆仑山北坡前山带驼绒藜为试验材料,测定其光合、叶片氮、磷含量及比叶面积,并检验其相关关系。研究结果表明:①光合有效辐射和土壤含水量随海拔升高而增大,温度随海拔升高而降低;②驼绒藜的光合日进程曲线为“单峰型”,且没有出现明显的“午休”现象,到上午10:00左右达到最大值,而后逐渐下降;其最大净光合速率随海拔升高而增大;③随着海拔上升,叶片氮、磷含量及比叶面积均呈升高趋势;④单位面积最大光合速率（Aarea）与叶片氮（Nmass）、磷（Pmass）含量及比叶面积（SLA）的相关性均达到极显著水平,且呈高度正相关。逐步回归分析发现对Aarea贡献大小顺序为Nmass>SLA>Pmass。     

科尔沁沙地沙质草地与固定沙丘植物群落结构对极端干旱的响应

为了探究沙地植物群落结构特征对极端干旱的响应,通过野外模拟试验开展了极端干旱（生长季减雨60%与干旱60 d）对沙质草地和固定沙丘植物群落丰富度、地上生物量和叶性状等群落结构特征影响的研究。结果表明：（1）生境变化对植物群落地上生物量和叶干物质含量（LDMC）具有显著影响（P<0.05）,草地地上生物量和LDMC显著高于固定沙丘,而物种数、植被盖度、高度和比叶面积（SLA）在两种生境间无显著差异（P>0.05）;（2）极端干旱处理显著影响沙地植物群落盖度、地上生物量和LDMC（P<0.05）,减雨60%显著降低了植物群落盖度和地上生物量,而干旱60 d显著降低了植物群落盖度、地上生物量、高度和LDMC;植被特征和叶性状在减雨60%和干旱60 d处理间无显著差异（P>0.05）;（3）减雨60%和干旱60 d显著降低了草地和固定沙丘的植被盖度和地上生物量,而干旱60 d也降低了固定沙丘的植物高度和LDMC（P<0.05）;（4）相关分析表明,沙地植物群落地上生物量与盖度、高度和LDMC显著正相关（P<0.05）。极端干旱事件的发生会极大地改变沙地一年生为主的植物群落组成和功能,而沙地不同生境植被则通过改变植物群落组成、优势种及其关键性状的变化来适应极端干旱。     

Climatic response of thick leaf spruce (Picea crassifolia) tree-ring width at different elevations over Qilian Mountains, northwestern China

Tree-ring cores of thick leaf spruce (Picea crassifolia) taken from four sites at different elevations, in the middle of the Qilian Mountains, in the arid and semi-arid region of northwestern China, were used to develop four tree-ring width chronologies using standard dendrochronological methods. Results indicate that with increasing altitude the chronologies’ year-to-year variations decreased. Hence, the sensitivity of the tree-ring chronologies to climate decreases with altitude. Further analysis showed that the significant limiting factor on tree growth is spring precipitation. Measurements of stomata density and leaf dry weight suggest the species’ ecological adaptation strategy changes with elevation. At high elevation the metabolic rate of thick leaf spruce decreases, thus showing the effect of the climate.     

内蒙古荒漠草原沙生针茅(Stipa glareosa)、碱韭(Allium polyrhizum)和骆驼蓬(Peganum harmala)叶形态性状对土壤水氮耦合的响应

研究降水和氮沉降对荒漠草原植物叶形态性状的影响,对于预测未来全球变化下荒漠草原植物的生态适应具有重要意义。对增减雨(±50%)和氮添加(10 g·m^-2·a^-1)及其交互作用对乌拉特荒漠草原区优势植物叶形态性状的影响研究结果表明:(1)沙生针茅(Stipa glareosa)、碱韭(Allium polyrhizum)和骆驼蓬(Peganum harmala)比叶面积(SLA)、叶干物质含量(LDMC)对增减雨和氮添加的响应存在差异。增雨处理下仅碱韭的SLA显著降低,减雨处理下骆驼蓬的SLA显著降低,LDMC显著增加(P<0.05);氮添加处理下仅骆驼蓬的LDMC显著降低(P<0.05)。(2)水氮交互作用仅对骆驼蓬有显著影响(P<0.05),氮添加使减雨处理对其SLA和LDMC无显著影响(P>0.05)。(3)减雨、氮添加和增雨与氮添加的交互作用处理下SLA和LDMC显著负相关(P<0.05)。沙生针茅叶性状较稳定,碱韭SLA对增雨响应较敏感,骆驼蓬叶性状对减雨敏感,而增氮可降低减雨对其叶片的胁迫,荒漠草原区不同的植物通过不同的可塑性和生态策略响应和适应区域环境变化。     

珠穆朗玛峰自然保护区植被变化分析

利用1981～2001 年美国NASA Pathfinder NOAA/NDVI 数据, 以1∶100 万植被图为基础, 结 合气温降水资料、DEM数据和2000 年人口空间化数据, 研究了珠穆朗玛峰自然保护区植被变化 空间格局和海拔梯度特征及其影响因素。结果表明: ①1981～2001 年珠峰自然保护区植被变化以 稳定为主, 有5.09%的区域发生严重退化, 13.34%的区域发生退化, 54.31%的区域保持稳定, 26.31%的区域变好以及0.95%的区域植被显著变好。退化和严重退化区域主要分布在保护区南 部, 国境沿线; 植被变好地区集中分布在保护区北部, 雅鲁藏布江南岸。稳定区域位于退化区域和 变好区域之间。植被退化区域主要分布在海拔2400m ~ 4000m 带上。②针叶林、针阔混交林和灌 丛构成了区域植被退化的主体。③从空间上看, 主要是气温变化对植被变化有影响。在海拔梯度 上, 气温变化和坡度共同影响植被变化。④在珠峰自然保护区内, 人类不合理的资源利用方式造 成了部分地区的植被退化。     

科尔沁沙地植物功能性状的尺度变异及关联

调查了科尔沁沙地流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘18个样地的物种组成,测定了28种植物的叶面积(LA)、比叶面积(SLA)和叶干物质含量(LDMC)等3个植物功能性状,并用性状梯度分析法对3个功能性状在群落水平上的变化进行了分解,研究了沙丘固定过程中的植物功能性状的尺度变异及其与生境变化的关系。结果表明:(1)随着沙丘的固定,群落平均LA逐渐增大,群落平均SLA及LDMC在半固定沙丘上最小;(2)群落平均SLA的生态位宽度随着沙丘固定程度依次减小,流动、半固定沙丘植物群落的适应能力较固定沙丘更强;(3)沙丘固定过程中物种性状值的变化与群落内共生植物种性状间变异的关联相比于群落间性状的变异更密切。沙丘固定导致了物种LA与LDMC较强的正相关关系,两性状在群落间的依赖性比群落内的强。物种在群落内和群落间采取不同的策略来适应沙丘固定过程生境的变化。     

中国森林叶片功能属性的纬度格局及其影响因素

为了探究森林植物叶片功能属性的地理格局及其影响因素,在2013年7-8月期间系统调查了中国东部南北样带9个森林生态系统的847种植物的叶片面积（LA）、叶片厚度（LT）、比叶面积（SLA）和叶片干物质含量（LDMC）,并结合群落结构计算了各属性的群落加权平均值（LA_CWM、SLA_CWM、LT_CWM和LDMC_CWM）。结果显示：847种植物的LA、LT、SLA和LDMC的平均值（±标准误）分别为2860.01±135.37 mm²、0.17±0.003 mm、20.15±0.43 m² kg^-1和 316.73±3.81 mg g^-1。SLA和LDMC表现出了明显的纬度格局,随着纬度增加,SLA逐渐增加,LDMC降低;然而,LA和LT沿纬度的变化趋势不明显（R² = 0.02 ~ 0.06）。不同植物类型之间叶片属性的差异是影响LA、LT、SLA和LDMC空间变化的主要因素;叶片功能属性的群落加权值表现出了更加明显的纬度分布格局（R² = 0.46 ~ 0.71）,这主要受到了气候因素和土壤N含量的影响。本文结果完善了中国区域森林生态系统叶片功能属性地理分布的数据库,同时强调了在研究植物属性空间格局时,考虑群落结构在尺度扩展中的重要性。     

3种藜科植物叶特性因子对土壤养分、水分及种群密度的响应

 以科尔沁沙地3种主要的藜科植物为实验材料,通过控制土壤养分、土壤水分以及种群密度,研究植物比叶面积（SLA）和叶干物质含量（LDMC）对土壤养分、土壤水分和种群密度及三者交互作用的响应。结果表明：养分和水分对这3种植物的SLA和LDMC的影响均为显著,其中养分为最大的变异源。3种藜科植物的SLA和LDMC对密度处理响应均为不显著。交互作用对3种藜科植物SLA和LDMC的影响则要弱于单因素（密度、水分）处理;养分的增加导致沙蓬、大果虫实的SLA增大,LDMC减小;水分对SLA、LDMC的影响和养分相似;尖头叶藜的响应方式与沙蓬、大果虫实相异,随养分的增加其SLA有减小的趋势,LDMC反而有增大的趋势; 土壤养分、水分的改变对尖头叶藜SLA和LDMC的影响较弱。