南北樣帶溫帶區(qū)櫟屬樹種功能性狀及其與環(huán)境因子的關系.pdf

1、本文主要研究南北樣帶溫帶區(qū)主要樹種典型植物功能性狀的地理分布，重點揭示櫟屬樹種功能性狀的數量特征與變化幅度，闡述植物功能性狀之間及其與環(huán)境因子(氣象、土壤等)之間的響應關系；最后，尋求南北樣帶上櫟屬樹種地理替代的環(huán)境驅動因子，并對其環(huán)境驅動機制進行了一定的探討。
　　本研究于2006年7月至10月對東北及華北共11個櫟屬樹種核心分布區(qū)(包括帽兒山、長白山、清源、草河口、老禿頂子、桓仁、霧靈山、仙人洞、濟源、欒川及寶天曼等)的55種

2、落葉喬木樹種進行了葉片干物質含量、比葉重及樹皮胸徑比等功能性狀的采集及分析。此外，對其中在南北樣帶上呈現(xiàn)地理替代分布的8種櫟屬樹種，包括蒙古櫟(Q.mongolica)、遼東櫟(Q.liaotungensis)、槲樹(Q.dentata)、槲櫟(Q.aliena)、銳齒槲櫟(Q.aliena var. acuteserrata)、短柄枹櫟(Q.serrata var. brevipertiolata)、栓皮櫟(Q.variabilis)

3、和麻櫟(Q.acutissima)等進行了葉片最大凈光合速率、葉片養(yǎng)分(葉片氮、磷及鉀含量)及種子性狀等信息的采集并做重點分析。定量分析了植物功能性狀間關系及植物功能性狀與環(huán)境因子的關系。結果表明：
　　(1)在南北樣帶上呈現(xiàn)地理替代分布的櫟屬樹種其功能性狀隨著緯度變化也呈現(xiàn)一定的規(guī)律性分布，如由北至南，沿著蒙古櫟(Q.mongolica)到栓皮櫟(Q.variabilis)的地理替代分布梯度，櫟屬樹種的葉片單位重量氮、磷、鉀含量

4、均在不同程度上呈下降趨勢，而比葉重則在一定程度上呈上升趨勢；沿著蒙古櫟(Q.mongolica)到短柄枹櫟(Q.serrata var. brevipertiolata)的地理替代分布梯度，櫟屬樹種的葉片單位重量最大凈光合速率、單位面積最大凈光合速率也均在一定程度上呈下降趨勢；櫟屬樹種的功能性狀均具有一定的變化幅度，對櫟屬樹種而言，葉片干物質含量均分布在324.07-449.94 g kg-1內、樹皮胸徑比均分布在0.0379-0.12

5、91 cm cm-1內、比葉重均分布在42.97-87.70 g m-2內、葉片單位重量氮含量均分布在1.113-3.085 g100g-1內、葉片單位面積氮含量均分布在0.568-1.996 g m-2內、葉片單位重量磷含量均分布在0.157-0.341 g100g-1內、葉片單位面積磷含量均分布在0.075-0.209 g m-2內、葉片單位重量鉀含量均分布在0.553-1.050 g100g-1內、葉片單位面積鉀含量均分布在0.3

6、61-0.627 g m-2內、葉片單位重量最大凈光合速率均分布在230.60-339.38 nmolCO2g-1s-1內、葉片單位面積最大凈光合速率均分布在10.39-18.62 ?molCO2m-2s-1內、種子去皮干重均分布在0.47-2.37 g內等；而對55種落葉喬木(包括櫟屬樹種在內)來說，葉片干物質含量均分布在170.47-473.93 g kg-1內、比葉重均分布在23.28-125.71 g m-2內、樹皮胸

7、徑比均分布在0.0189-0.1291 cm cm-1內。
　　(2)沿著南北樣帶環(huán)境因子梯度，植物以其各自特有的功能性狀組合來適應環(huán)境。由南至北，隨著溫度的下降，櫟屬樹種的生長季隨之縮短(葉壽命縮短)、比葉重下降(r=0.294，P=0.145)，而葉片最大凈光合速率增加(r=-0.647，P=0.059，葉片單位面積最大凈光合速率；r=-0.454，P=0.219，葉片單位重量最大凈光合速率)，這使得植物在有限時間內的干物質生

8、產提高，從而維持其自身的生理活動所需，同時，種子去皮干重均隨著緯度的上升(溫度的降低)而增加(r=-0.861，P<0.01)，這無疑是櫟樹樹種在變化環(huán)境下對種子成活能力調整的結果；而對于55種落葉喬木來說，隨著溫度的降低，其比葉重也呈下降(r=0.072，P=0.433)趨勢，此外，樹皮胸徑比也會隨著溫度降低(r=-0.194，P<0.05)，日照時數的增加而增大(r=0.198，P<0.05)，這也是它們對于樹皮抵御寒冷及強光照能力

9、調解的結果。而當降水條件變化時，植物還會通過調節(jié)其葉片干物質含量(r=-0.490，P<0.01，櫟屬樹種；r=-0.391，P<0.01，55種落葉喬木)、比葉重(r=-0.603，P<0.01，櫟屬樹種；r=-0.192，P<0.05，55種落葉喬木)來適應生境；在環(huán)境因子中，氣象因子對于櫟屬樹種的分布起到了更大的作用。取樣尺度不同，起主導作用的氣象因子也有所不同。櫟屬樹種功能性狀在南北樣帶上的分布主要受水分的影響，溫度次之，而對于

10、55種落葉喬木來說，溫度和水分對于其功能性狀分布均起到了主要作用。土壤因子中，土壤有機質及氮含量對于櫟屬樹種功能性狀的分布起主導作用，而土壤磷含量對55種落葉喬木功能性狀的分布起主導作用。
　　(3)植物功能性狀之間的關系相對比較復雜，如，葉片干物質含量與比葉重均呈極顯著正相關關系(r=0.782，P<0.01，櫟屬樹種；r=0.367，P<0.01，55種落葉喬木)；葉片最大凈光合速率隨著比葉重的增加而增加(r=0.674，P<

11、0.05，葉片單位面積最大凈光合速率；r=0.159，P=0.682，葉片單位重量最大凈光合速率)；隨著葉片氮含量的增加，葉片單位面積最大凈光合速率隨之增加(r=0.472，P=0.200，葉片單位面積氮含量；r=0.215，P=0.578，葉片單位重量氮含量)，但葉片單位重量最大凈光合速率變化不大；隨著葉片單位面積氮、磷、鉀含量的增加，葉片干物質含量(r=0.493，P<0.05；r=0.617，P<0.05；r=0.481，P<0.

12、05)及比葉重(r=0.685，P<0.01；r=0.769，P<0.01；r=0.717，P<0.01)隨之增加；葉片單位面積氮、磷、鉀含量間均成正相關關系(r=0.721，P<0.01，葉片單位面積氮與磷含量；r=0.704，P<0.01，葉片單位面積氮與鉀含量；r=0.801，P<0.01，葉片單位面積磷與鉀含量)。溫度及水分是櫟屬樹種在南北樣帶上呈現(xiàn)地理替代分布的主要驅動因子，環(huán)境因子對于植物的影響可通過植物功能性狀的變化來反應