帽儿地区不同植物功能群叶片性状的比较研究

论文摘要

植物性状反映了植物对生长环境的响应和适应,将环境、植物个体和生态系统结构、过程与功能联系起来即所谓的“植物功能性状”。植物的叶片性状是对环境变化最为敏感的植物性状,它与植物的生长对策及植物利用资源的能力紧密联系,能够反应植物适应环境变化所形成的生存对策。而根据叶片关键形状能够划分出主要植物功能群。同一功能群对环境因子有相似响应、在生态系统或者生物群区中起相似作用,因此也在全球变化领域起重要作用。比叶面积（SLA）反应了植物利用资源的能力,是植物适应环境所体现出的关键叶性状。本研究选择在帽儿山地区的主要森林植物种16种乔木树种、灌木种19种和草本植物种106为研究对象,针对反映植物生理特性的关键叶片性状（叶面积、叶重、比叶面积、叶绿素浓度、叶碳含量以及叶氮含量）,划分了帽儿山地区的主要森林植物功能型谱,并分析了微生境对同一物种叶片性状的影响,探讨了各性状之间的关联,比较分析出不同植物功能群物种叶片性状的关系;同一物种的叶片各性状因立地条件、冠层、叶龄等而引起的差异;植物功能群内和功能群间叶片性状参数之间的关系。并主要得到了如下结论:（1）乔木划分为阔叶树种功能群与针叶树种功能群两大亚类。而阔叶树种有分为三个亚功能群:山杨（Populus davidiana）、大青杨（Populus ussuriensis）、春榆（Ulmusdavidiana）、白皮柳（Salix pierotii）及蒙古栎（Quercus mongolica）为第一亚功能群;黄菠萝（Phellodendron amurense）、山槐（Albizia kalkora）、白桦（Betula platyphylla）、紫椴（Tilia amurensis）、五角槭（Prunus cerasifera）以及核桃楸（Juglans mandshurica）为第二亚功能群;水曲柳（Fraxinus mandschurica）独立为第三亚功能群。灌木分为两大功能群:暴马丁香（Syringareticulata）、暖木条子（Viburnum burejaeticum）、刺五加（RadixAcanthopanacis Senticosi）、杞柳（Salix purpurea）、金银忍冬（Lonicera japonica.）、卫矛（Euonymus maackii）、鼠李（Rhamamus davurica）、胡榛子（Corylus mandshurica）、土庄绣线菊（Spiraea pubescens）、赤未果（Rose acicularia）、千层皮（Deutzia glabata）、三颗针（Berberisamurensis）、青楷槭（Acer trgentosum）为第一亚功能群;千金榆（Carpinus cordata）、臭李子（Prunus padus）、狗枣猕猴桃（Actinidia kolomikta）、石蚕绣线菊（Spiraeachamaedryfolia）、白妞槭（Acer mandshurica）、柳叶绣线菊（Spiraea salicifolia）为第二亚功能群。本文的功能群划分可以为进一步的植物生理生态研究和全球气候变化研究提供基础数据,并为气候-植被相互作用模型提供植被功能型划分提供依据。（2）叶片形状之间存在不同程度的相关性。各功能群的物种之间叶面积与干重紧密正相关。乔木树种的SPAD与比叶面积显著负相关,碳含量与比叶面积和SPAD显著负相关。针叶树叶绿素A与叶绿素B正相关关系显著,叶绿素A/叶绿素B与碳含量弱正相关。灌木SPAD与比叶面积显著负相关,而与碳含量显著负相关。草本植物的SPAD仍与比叶面积显著负相关,而碳含量与SPAD显著正相关。因此所有功能群内SPAD与比叶面积显著负相关,但阔叶树种碳含量与SPAD负相关,而草本植物碳含量与SPAD正相关。这说明植物叶片不同性状对环境的响应和适应能力也不同,不同植物生长型之间的生态对策也往往不同。同时也表明,在研究植物对环境的响应和适应时,比叶面积和SPAD往往是比较敏感的指标。（3）坡位显著影响了白桦的叶面积、比叶面积和SPAD,显著影响了红松的叶绿素含量。冠层高度显著影响了比叶面积和SPAD,也给叶绿素A、叶绿素总量和碳含量带来显著影响。而冠层方向对白桦和红松叶片形状影响均不显著。而当年生和1年生红松针叶形状之间也差异不显著。立地条件和冠层高度会给植物的很多叶片形状产生影响,而冠层方向的影响不大。针叶树的叶片形状在短期内也没有显著差异。这反映出水分和养分以及光照对叶片形状会有很大的潜在影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 植物功能性状相关术语及分类系统
• 1.2 植物功能性状与环境关系
• 1.2.1 气候因子
• 1.2.2 地理空间变异
• 1.2.3 性状间相互关系
• 1.3 国内植物功能性状研究现状
• 1.4 本研究的目的和意义
• 2 研究地与研究物种
• 2.1 研究地自然概况
• 2.2 研究物种选择
• 3 研究方法
• 3.1 样品采集与处理
• 3.2 比叶面积的测定
• 3.3 叶绿素含量测定
• 3.4 SPAD值测定
• 3.5 叶片全碳量测定
• 3.6 叶片全氮量测定
• 3.7 数据处理
• 4 结果与分析
• 4.1 不同功能群划分与物种叶片性状统计分析
• 4.1.1 乔木树种亚功能群划分
• 4.1.2 灌木亚功能群划分
• 4.1.3 草本亚功能群划分
• 4.1.4 三大功能群各指标统计分析
• 4.2 三大功能群间各指标比较分析
• 4.3 各功能群叶片性状参数关联分析
• 4.3.1 乔木阔叶树功能群叶性状参数关联分析
• 4.3.2 乔木针叶树功能群叶性状参数关联分析
• 4.3.3 草本功能群叶性状参数关联分析
• 4.3.4 三大功能群各亚功能群叶性状参数关联分析
• 4.4 立地条件、冠层、叶龄对同一物种叶片性状参数的影响
• 4.4.1 坡位对物种叶片性状参数的影响
• 4.4.2 冠层对物种叶片性状参数的影响
• 4.4.3 朝向对物种叶片性状参数的影响
• 4.4.4 叶龄对物种叶片性状参数地影响
• 结论与建议
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢