极端干旱区绿洲植物叶功能性状及其对土壤水盐因子的响应

【目的】极端干旱区绿洲是全球变化的敏感区域,特别是由于水资源短缺及水文过程的改变,绿洲土壤环境因此产生了强烈异质性。植物如何适应高度土壤异质性是绿洲植物多样性维持的关键性科学问题。而探究植物叶片这一对土壤异质性敏感器官的功能性状及其对土壤水盐因子的响应,有利于揭示全球变化背景下绿洲植物适应的根本策略。【方法】本研究以额济纳这一典型荒漠绿洲的常见植物叶片为研究对象,选择25种植物的8种叶功能性状,包括叶片厚度(LT)、叶干物质含量(LDMC)、比叶面积(SLA)、叶碳含量(LCC)、叶氮含量(LNC)、叶磷含量(LPC)、叶片碳氮比(C/N)、叶片氮磷比(N/P),分析了功能性状之间的相关性及其在群落水平上的特征,并探讨了叶功能性状对不同土壤水盐环境的响应。【结果】(1)在不同土壤水盐环境中,各个叶功能性状具有不同程度的变异幅度,其中SLA最大,LCC最小。(2)部分功能性状之间表现出显著的协同或权衡变化趋势。LT与SLA、LDMC与SLA、LPC与LDMC、LNC与C/N、LPC与N/P呈极显著负相关(P <0.01);LCC与LT、LNC与LCC、C/N与N/P呈显著负相关(P <0.05)。LDMC与C/N、SLA与LPC、LCC与C/N、N/P与LCC、LNC与N/P呈极显著正相关(P <0.01);LDMC与LCC、SLA与LNC呈显著正相关(P <0.05)。(3)叶功能性状对土壤水盐因子的响应具有显著的差异。在低水低盐环境中,叶片通过提高LDMC、LNC、N/P,降低LPC、C/N来适应干旱胁迫为主的土壤环境。在低水高盐环境中,叶片通过降低LDMC、C/N、N/P,提高LNC、LPC来适应盐胁迫为主的土壤环境。在(相对)高水高盐环境中,叶片主要通过降低LNC、N/P,提高C/N来适应盐胁迫相对较低、水分含量相对充足的土壤环境。【结论】在额济纳绿洲区域内,植物群落叶功能性状通过一定程度的变异和某种协同-权衡的功能组合形式适应极端干旱的环境,并对土壤水盐因子的响应具有一定程度的差异,其中盐分含量对该环境下的群落叶功能性状的影响更为关键。本研究为进一步探究极端干旱区绿洲植物对土壤水盐因子的适应机制研究提供了科学依据。

胡杨异形叶性状与其个体发育的关系

【目的】叶片是植物适应环境的重要器官,叶片结构性状的改变影响植物光合作用等生理过程,探讨胡杨叶形变化规律及其影响因素对理解其适应特性具有重要意义。【方法】为明确胡杨异形叶结构性状特征与其个体发育之间的关系,在额济纳人工胡杨林内调查不同树龄、繁殖期与非繁殖期胡杨树冠下层叶片的长与宽以分析其叶形的变化规律。【结果】胡杨异形叶形成是一个渐变的过程,随着树龄增加,胡杨叶长减小,叶宽增加,叶长宽比减小;树龄对叶片长、宽和长宽比变异的解释率分别为53. 1%、38. 6%和66. 1%。繁殖期对胡杨叶形变化具有显著影响,6年生胡杨繁殖期叶长和叶长宽比显著小于非繁殖期叶片,而叶宽显著大于非繁殖期叶片。非繁殖期的胡杨叶形则随树龄增加由条形叶向卵形叶逐渐转变。胸径与胡杨叶片形态特征显著相关,随着胸径增大,胡杨叶长与叶长宽比减小,叶宽增大;在一元回归分析中,胸径对胡杨叶片形态特征的解释率均大于0. 5(R2> 0. 5,P <0. 000 1),而在多元回归中,胸径单独的解释率为8. 6%(叶长)、13. 1%(叶宽)、3. 4%(叶长宽比);此外,胸径与树龄对胡杨叶片结构性状特征具有显著的交互影响。【结论】胡杨异形叶的发生与其个体生长发育之间具有密切关系,随着树木的生长,胡杨叶形由条形叶向卵形、阔卵形叶转变以适应干旱高温的环境;此外,繁殖期加速胡杨叶形的转变,可能是胡杨应对繁殖期能量需求的适应性策略。