东灵山地区主要森林群落及其优势种叶功能性状比较与分析

论文摘要

植物功能性状(plant functional trait)是近年来生态学研究的热点。其中叶功能性状(leaf functional trait)与植株生物量和植物对资源的获得、利用及利用效率的关系最为密切。本文选取叶干物质含量、叶大小、比叶面积、叶厚度、叶氮浓度、叶磷浓度、叶钾浓度等7项叶功能性状,在北京市东灵山地区主要阔叶林群落中进行了研究。目的在于探索叶功能性状间的关系在森林群落中所呈现的特征、不同的地形因子对叶功能性状的影响大小、海拔和叶片所处方向对叶功能性状的影响等;在群落水平上比较常见阔叶林群落叶功能性状的异同,探索哪些功能性状最能表现群落间差异,叶功能性状是否与其植被优势度类型和演替相关等问题。主要结论如下:1、叶干物质含量与比叶面积、叶氮浓度、叶磷浓度、叶钾浓度在0.01水平上呈现显著负相关;叶大小与叶厚度在0.01水平上显著正相关;比叶面积在0.01水平上与叶磷浓度、叶钾浓度显著正相关,在0.05水平上与叶氮浓度正相关;叶氮浓度在0.01水平上与叶磷浓度、叶钾浓度显著正相关;叶磷浓度与叶钾浓度在0.05水平上显著正相关。2、对叶大小、叶氮浓度、叶钾浓度来讲,海拔对其影响最大,是各项地形因子中的首要影响因子;对叶干物质含量、叶厚度来讲,坡度对其影响最大;对比叶面积、叶磷浓度来讲,坡位是其首要影响因子。3、各树种叶功能性状随海拔变化呈现出一定的规律性,再次表明海拔对叶功能性状的影响。叶干物质含量和叶氮浓度有随海拔升高而增大的趋势;比叶面积则随海拔升高而减小;叶磷浓度随海拔升高无显著差异。叶片所处方向对叶磷浓度、比叶面积、叶干物质含量、叶厚度、叶氮浓度、叶钾浓度等6项功能性状的影响较大,对叶大小的影响较小。4、各群落草本植物的叶干物质含量普遍比乔木和灌木低,而其比叶面积、叶磷浓度和叶钾浓度普遍高于乔木和灌木;各生活型的叶大小、叶厚度在数值大小上没有表现出普遍规律,但各群落间差值很大;各生活型叶氮浓度数值差异小。灌木和草本的叶干物质含量和比叶面积在群落间的变化趋势较为接近;乔木和灌木叶钾浓度的群落间变化趋势较为近似;各生活型叶氮浓度、叶磷浓度群落间变化趋势一致。乔木层、灌木层、草本层的N:P比在群落间的变化趋势基本一致,且不同生活型的N:P比在数值上接近。5、根据各群落的比叶面积和叶干物质含量,可分为3种类型。黑桦林和山杨林表现出较高的叶干物质含量和较低的比叶面积,可分为一类:辽东栎林叶干物质含量非常高、比叶面积非常低,可单独作为一类;胡桃楸林和糠椴林呈现低叶干物质含量、高比叶面积的特征。群落的分类情况符合该地带性植被优势度类型的分类情况,叶干物质含量和比叶面积是最能体现群落间差异的叶功能性状。6、黑桦林与山杨林有较高的叶干物质含量和较低的比叶面积,同时N:P比很低,体现出早期先锋树种的特征。辽东栎林的叶干物质含量非常高、比叶面积非常低,具有适应干旱生境叶片的特征,而其N:P比非常高,则体现了演替后期优势树种的特征。胡桃楸林和糠椴林的叶功能性状,呈现出低叶干物质含量、高比叶面积的特征,适应相对较为湿润的生境。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 叶功能性状相关术语
• 1.2.1 比叶面积
• 1.2.2 叶大小
• 1.2.3 叶干物质含量
• 1.2.4 叶氮浓度和叶磷浓度
• 1.2.5 叶寿命
• 1.2.6 叶片物理强度
• 1.2.7 叶物候
• 1.2.8 叶光合途径
• 1.2.9 叶的冻敏感性
• 1.3 叶功能性状之间的关系
• 1.4 叶功能性状与环境的关系
• 1.4.1 叶功能性状随气候的变化规律
• 1.4.2 叶功能性状随地理空间变异的变化规律
• 1.5 叶功能性状的应用和研究展望
• 1.5.1 全球叶片经济型谱
• 1.5.2 植物生态策略研究
• 1.5.3 生态系统结构与功能研究
• 1.5.4 叶功能性状研究展望
• 1.6 国内研究进展
• 1.7 本研究的目的和意义
• 2 研究区域和研究材料
• 2.1 研究区域概况
• 2.1.1 自然环境概况
• 2.1.2 气候概况
• 2.1.3 地质地貌与土壤概况
• 2.1.4 植被概况
• 2.2 野外调查和样品采集
• 2.3 样地概况和研究物种选择
• 2.3.1 各样地地形因子概况
• 2.3.2 各样地研究物种选择
• 2.3.2.1 重要值计算
• 2.3.2.2 选择物种情况
• 3 实验方法和数据处理
• 3.1 植物叶片的测定
• 3.1.1 叶干物质含量的测定方法
• 3.1.2 叶大小和比叶面积的测定方法
• 3.1.3 叶厚度的测定方法
• 3.1.4 叶氮浓度、叶磷浓度和叶钾浓度和的测定
• 3.1.4.1 植物样品的消煮
• 3.1.4.2 植物全氮的测定
• 3.1.4.3 植物全磷的测定
• 3.1.4.4 植物全钾的测定
• 3.1.4.5 叶氮浓度、叶磷浓度和叶钾浓度的计算公式
• 3.2 数据处理方法
• 3.2.1 相关分析、回归分析和方差分析
• 3.2.2 灰色关联度分析
• 3.2.3 群落间叶功能性状的比较
• 4 结果与分析
• 4.1 优势植物的叶功能性状及其影响因素
• 4.1.1 叶功能性状间相关性
• 4.1.2 叶功能性状与地形因子的关系
• 4.1.3 海拔对优势树种叶功能性状的影响
• 4.1.3.1 海拔对辽东栎叶功能性状的影响
• 4.1.3.2 海拔对黑桦叶功能性状的影响
• 4.1.3.3 海拔对胡桃楸叶功能性状的影响
• 4.1.3.4 海拔对山杨叶功能性状的影响
• 4.1.3.5 不同海拔间叶功能性状变化趋势
• 4.1.4 叶片所处方向对优势树种叶功能性状的影响
• 4.2 不同群落间叶功能性状的比较
• 4.2.1 不同群落叶干物质含量与比叶面积变化趋势
• 4.2.2 不同群落叶大小与叶厚度变化趋势
• 4.2.3 不同群落叶氮浓度、叶磷浓度和叶钾浓度变化趋势
• 4.2.4 不同群落优势植物N:P比特征
• 5 结论与讨论
• 5.1 讨论
• 5.1.1 优势植物的叶功能性状及其影响因素
• 5.1.1.1 叶功能性状间的关系
• 5.1.1.2 叶功能性状与地形因子的关系
• 5.1.1.3 同一物种叶功能性状因海拔、方向引起的差异
• 5.1.2 不同群落间叶功能性状的比较
• 5.2 结论
• 5.3 本文存在问题及建议
• 参考文献
• 个人简历
• 导师简介
• 致谢