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(guān)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(diǎn)揭示櫟屬樹種功能性狀的數(shù)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(yīng)關(guān)系；最后，尋求南北樣帶上櫟屬樹種地理替代的環(huán)境驅(qū)動(dòng)因子，并對(duì)其環(huán)境驅(qū)動(dòng)機(jī)制進(jìn)行了一定的探討。
　　本研究于2006年7月至10月對(duì)東北及華北共11個(gè)櫟屬樹種核心分布區(qū)(包括帽兒山、長(zhǎng)白山、清源、草河口、老禿頂子、桓仁、霧靈山、仙人洞、濟(jì)源、欒川及寶天曼等)的55種

2、落葉喬木樹種進(jìn)行了葉片干物質(zhì)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(duì)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(jìn)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(diǎn)分析。定量分析了植物功能性狀間關(guān)系及植物功能性狀與環(huán)境因子的關(guān)系。結(jié)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(shì)，而比葉重則在一定程度上呈上升趨勢(shì)；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(shì)；櫟屬樹種的功能性狀均具有一定的變化幅度，對(duì)櫟屬樹種而言，葉片干物質(zhì)含量均分布在324.07-449.94 g kg-1內(nèi)、樹皮胸徑比均分布在0.0379-0.12

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

6、61-0.627 g m-2內(nèi)、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(nèi)、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(nèi)、種子去皮干重均分布在0.47-2.37 g內(nèi)等；而對(duì)55種落葉喬木(包括櫟屬樹種在內(nèi))來(lái)說(shuō)，葉片干物質(zhì)含量均分布在170.47-473.93 g kg-1內(nèi)、比葉重均分布在23.28-125.71 g m-2內(nèi)、樹皮胸

7、徑比均分布在0.0189-0.1291 cm cm-1內(nèi)。
　　(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(lái)適應(yīng)環(huán)境。由南至北，隨著溫度的下降，櫟屬樹種的生長(zhǎng)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(shí)間內(nèi)的干物質(zhì)生

8、產(chǎn)提高，從而維持其自身的生理活動(dòng)所需，同時(shí)，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(wú)疑是櫟樹樹種在變化環(huán)境下對(duì)種子成活能力調(diào)整的結(jié)果；而對(duì)于55種落葉喬木來(lái)說(shuō)，隨著溫度的降低，其比葉重也呈下降(r=0.072，P=0.433)趨勢(shì)，此外，樹皮胸徑比也會(huì)隨著溫度降低(r=-0.194，P<0.05)，日照時(shí)數(shù)的增加而增大(r=0.198，P<0.05)，這也是它們對(duì)于樹皮抵御寒冷及強(qiáng)光照能力

9、調(diào)解的結(jié)果。而當(dāng)降水條件變化時(shí)，植物還會(huì)通過(guò)調(diào)節(jié)其葉片干物質(zhì)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(lái)適應(yīng)生境；在環(huán)境因子中，氣象因子對(duì)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(dǎo)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(duì)于

10、55種落葉喬木來(lái)說(shuō)，溫度和水分對(duì)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(jī)質(zhì)及氮含量對(duì)于櫟屬樹種功能性狀的分布起主導(dǎo)作用，而土壤磷含量對(duì)55種落葉喬木功能性狀的分布起主導(dǎo)作用。
　　(3)植物功能性狀之間的關(guān)系相對(duì)比較復(fù)雜，如，葉片干物質(zhì)含量與比葉重均呈極顯著正相關(guān)關(guān)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(zhì)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(guān)關(guān)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(qū)動(dòng)因子，環(huán)境因子對(duì)于植物的影響可通過(guò)植物功能性狀的變化來(lái)反應(yīng)