西南喀斯特和非喀斯特地区典型植物叶片养分特征

[目的]喀斯特地区与非喀斯特地区森林之间环境条件差别大,通过比较研究两个地区典型植物叶片的养分特征,探究植物是如何改变元素之间的平衡性来适应不同环境。[方法]在广西和贵州沿纬度梯度选取7组喀斯特与非喀斯特的配对样地,采集优势物种植物叶片,测定其N、P、K、Ca、Mg元素含量,分析西南喀斯特与非喀斯特地区典型植物叶片养分特征、化学计量特征、元素之间相互关系以及随纬度的变化特征。[结果](1)喀斯特地区植物叶片Ca、Mg含量(2.19 g/kg、0.33 g/kg)显著高于非喀斯特地区(0.92 g/kg、0.20 g/kg),K含量(6.53 g/kg)显著低于非喀斯特地区(10.03 g/kg)(P<0.05),N、P元素含量并无显著性差异。(2)在喀斯特地区和非喀斯特森林中,N与P、K、Mg之间均呈显著正相关关系(P<0.05),非喀斯特地区中P与K、Mg元素呈显著正相关关系(P<0.05),P与K元素之间的相关关系在不同岩性下有着显著的不同。(3)在喀斯特地区,N、P元素与纬度显著正相关,在非喀斯特地区,N、P、Ca、Mg与纬度有着显著相关性(P<0.05);P元素对纬度变化的响应都是最敏感的;喀斯特地区与非喀斯特地区的植物叶片N/P、N/K、K/P比与纬度均显著相关(P<0.05)。[结论]喀斯特与非喀斯特植物均为低钙型植物,P元素对纬度变化的响应最敏感,喀斯特地区和非喀斯特地区植物的N与P、K、Mg吸收,K与Mg吸收成一定的比例。在西南地区,随着纬度的升高,喀斯特与非喀斯特植物在生长过程中都受到了N元素的限制,不受K元素的限制。

黄土丘陵区燕沟流域典型植物叶片C、N、P化学计量特征季节变化

以黄土丘陵区燕沟流域为例,分析了流域8种典型植物叶片C、N、P化学计量特征的季节变化。结果发现,8种植物叶片C含量分布范围在370.2—566.9 mg/g,N含量在9.2—39.0 mg/g,P含量在0.81—2.35 mg/g,C∶N在10.5—52.9,C∶P在186.8—667.5,N∶P在5.7—23.0。叶片平均C、C∶N和C∶P在5月小于7月和9月(P<0.05),而在7月和9月差异不显著;N在5月大于7月和9月(P<0.05),7月和9月差异不显著;P在7月小于5月和9月(P<0.05),5月和9月差异不显著;N∶P在9月明显小于5月和7月(P<0.05),5月和7月差异不显著。叶片C含量受季节因素影响显著,而在物种间差异不显著;叶片N、P、C∶N、C∶P、N∶P受物种和季节因素影响均显著。因此,8种植物中沙棘、黄刺梅和虎榛子采用防御性的生活史策略;刺槐、柠条和狼牙刺采用竞争性生活史策略,铁杆蒿和茭蒿的生活史策略介于上述二者之间;尽管叶片N∶P随生长季节发生明显变化,但研究区植物生长的限制性元素未随生长季节变化而改变。

祁连山中部祁连圆柏叶片氮、磷化学计量特征时空变化

利用在祁连山中部4个海拔梯度带(3 170、3 220、3 320与3 420 m)并跨越整个生长季(5-9月)所采集的祁连圆柏叶片样品,系统性地研究了祁连圆柏叶片氮、磷化学计量特征的时间(季节)和空间(海拔)变化.结果表明,祁连山中部祁连圆柏主要受N元素的限制,叶片w(P)对w(N)∶w(P)的变化起主导作用.随着海拔升高,叶片的w(N)、w(P)极显著降低, w(N):w(P)先降后升;随着生长季的推移,叶片w(N)显著升高, w(P)与w(N)∶w(P)没有显著变化.叶片N、P特征的海拔变异系数极显著大于季节变异系数,说明具有相对的海拔变异性和季节稳定性.海拔对祁连圆柏叶片N、P特征的影响占主要作用,解释变异量可达26.50%~49.86%.季节对其影响较小,解释变异量只有6.53%~9.81%.海拔和季节的交互作用未达到显著水平.海拔变化对外界环境改变的时间尺度为年代际以上,季节变化对外界环境的改变只达到季节尺度.相对于季节尺度,外界环境对祁连圆柏N、P特征的影响主要在年代际尺度以上.

麻栎种源林叶片碳、氮、磷化学计量特征的变异

结合林木育种方法,以3个麻栎种源试验林为研究对象,测定了29个麻栎种源叶片碳、氮、磷化学计量特征.结果表明：地点（环境）显著影响叶片碳、氮、磷、碳氮比、碳磷比、氮磷比,解释量占总变异量的13.2%~66.7%,而种源（遗传）的影响并不显著,解释量只占总变异量的2.9%~11.0%.叶片氮与碳氮比、氮与氮磷比、磷与碳磷比、磷与氮磷比均具有显著的相关性,且无论是地点间还是东西部种源间均存在共同的标准化主轴斜率.表明在单一树种（麻栎）水平上,种源间具有相似的碳、氮、磷生化过程,其叶片化学计量特征主要受环境的影响;而化学计量特征在地点间和东西部种源间稳定的相关系数反映出叶片化学计量特征的特定耦合比例不受环境和种源的影响,支持化学计量学的内稳性理论.

伏牛山区红豆杉不同叶龄叶片性状对海拔梯度的响应

为在物种尺度上探明环境梯度对叶片性状的影响,在宝天曼国家自然保护区北坡采集并测定分布在海拔600～1 050 m的不同年龄红豆杉叶片的形态特征指标和碳、氮、磷含量及其比值等化学计量指标.结果发现:叶片性状显著地受海拔和叶龄的影响及二者的交互影响,幼龄叶性状随海拔增高而线性下降,成年叶和老龄叶性状与海拔的线性关系减弱或消失.其中,海拔850～950 m是叶片性状随海拔线性分布的转折点或过渡区,叶片的形态结构特征较化学计量特征更早地脱离这种线性关系.表明红豆杉适应环境梯度变化的重要策略是改变养分利用状况,叶片性状可作为预测该地区红豆杉种群生产力随环境变化而变化的趋势的重要科学依据.

长白山木本植物叶片氮磷含量的海拔梯度格局及影响因子

叶片是植物进行光合作用的器官,研究叶片氮(N)、磷(P)含量和氮磷比(N:P)在地理和气候梯度上的变异规律有着重要的意义。该研究沿着长白山海拔梯度设置了14块样地,测定了48种木本植物431份叶片样品的N、P含量和N:P,以研究气候、植物功能型、谱系对叶片N、P含量以及N:P的相对影响大小,探讨叶N、P化学计量特征在海拔梯度上的变化机制。结果表明,叶片N含量、N:P随海拔的升高而降低,与气温正相关,与降水量负相关,叶片P含量与海拔没有显著相关性。植物功能型是叶片N、P含量变异的重要影响因子,灌木物种的叶N含量显著高于乔木,两者的叶片P含量、N:P差异不显著;阔叶、落叶物种的N、P含量和N:P分别显著高于针叶、常绿物种。气候对叶片N、P含量和N:P的作用显著,但解释力不高(1.50%–2.98%)。系统发育关系是叶片N、P含量和N:P海拔格局形成的最主要因素,解释了30.36%–54.38%的变异,远大于气候的解释力。海拔梯度上的气候和物种组成变化对叶性状没有明显的协同作用。