不同立地条件下兴安落叶松叶经济和水力性状的变异性和相关性

摘要

树木叶经济和水力性状的变异性及权衡策略对评估和预测气候变化对树木的存活、生长及分布至关重要，而且对于揭示植物碳水耦合、扩展叶经济谱系均具有重要作用。在帽儿山森林生态站27年生兴安落叶松（Larix gmelinii）人工林从山谷到山脊设立一条由5个样地组成的全坡位样带，通过测定不同立地条件下兴安落叶松叶养分、结构、光合和水力性状，分析了种内叶经济和水力性状的变异性和相关性。主要研究结果如下:
　　(1)不同立地条件下兴安落叶松的种内叶经济性状差异显著(p＜0.05)。从山谷到山脊，比叶质量(LMA)、基于叶质量的叶氮含量(Nmass)和基于叶质量的暗呼吸速率（Rmass）均呈现出“低-高-低”的格局，基于叶质量的光合速率（Amass）则逐渐降低，但仅LMA与Nmass呈现正相关。基于叶面积的叶经济性状，包括基于叶面积的光合速率（Aarea）、叶氮含量（Narea）和暗呼吸速率（Rarea），在不同样地间同样呈现差异显著的“低-高-低”格局，而且彼此间存在成对的相关关系。LMA变异范围是全球尺度的1.3％，Amass为5.3％，Nmass为11.3％。以上结果表明兴安落叶松叶经济性状响应于不同立地条件而表现出显著的表型变异，且不可忽略种内变异对构建全球叶经济谱系的影响。与全球相比，其较低的LMA和落叶性呈现出“快速”投资收益策略，这与一般的针叶植物相反。整体上兴安落叶松基于叶面积比叶质量的经济性状间关系更紧密，因此利用基于叶面积的经济性状预测叶寿命差异较小的落叶树种的种内变异可能更准确。土壤养分含量是驱动叶经济性状的主要因子，而与土壤水分供应无关。
　　(2)响应于不同立地条件，兴安落叶松叶水力性状同样表现出显著差异(p＜0.05;叶水容除外)。在土壤水分供应较好(黎明前叶水势(Ψpre)较高）的山谷中，兴安落叶松叶水力导度较高（Kleaf高），但抗栓塞能力较弱（P50高），而在土壤水分供应较差的山脊中（Ψpre较低）则相反。无论基于叶面积（Karea）还是基于叶质量（Kmass）的水力导度均与抗栓塞能力(P50)均存在显著负幂函数关系(p＜0.01)，表明种内存在水力效率和安全的权衡。P50与膨压丢失点水势(TLP)显著正相关，指出在一定程度上木质部内和木质部外水分运输路径之间存在协同性。随着土壤水分供应的增加（Ψpre增加），Kleaf和P50增加，这表明在水分充足的地区，植物具有更高的水分运输效率，但应对干旱胁迫更加脆弱。兴安落叶松种内叶水力性状的协同作用为其更好的适应不同水分条件提供了生理基础。
　　(3)虽然兴安落叶松叶经济和水力性状在各器官内性状间表现出强相关性，但叶经济和水力性状间关系不强。整体上看，分离树高对叶水力性状的影响后，仅Kmass与Rmass存在显著正相关关系，表明兴安落叶松种内碳水的解耦。主成分分析进一步表明，叶经济性状（Aarea、Nmass、Narea、LMA等）在PCA轴1上有较强的正载荷，而叶水力性状（Kmass、Karea、P50等）和水分利用效率在PCA轴2上较强的负载荷。这些发现均表明兴安落叶松种内叶经济和水力性状的独立。多维的叶性状组合为兴安落叶松更好的适应环境变化提供了更多的生存策略选择。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 研究目标和技术路线

2 实验材料和方法

2．1 研究地概况

2．2 样地设置和样树选择

2．3 测定方法

2．4 数据分析

3 不同立地条件下兴安落叶松叶经济性状的变异和相关性

3．1 引言

3．2 结果分析

3．3 讨论

3．4 本章小结

4 不同立地条件下兴安落叶松叶水力性状的变异和相关性

4．1 引言

4．2 结果分析

4．3 讨论

4．4 本章小结

5 兴安落叶松种内叶经济和水力性状的相关性

5．1 引言

5．2 结果分析

5．3 讨论

5．4 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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