植物功能性状对环境的响应及其应用

综述植物功能性状对环境因子(降水、温度、光照、土壤肥力及大气成分)的响应、植物功能性状之间的关系及其对环境的响应,探讨植物功能性状在全球叶片经济型谱、生态系统结构与功能、干扰响应与恢复、模型模拟、植物功能型/群及系统发育与进化等研究中的应用.提出植物功能性状研究的方向及所面临的问题.     

油松优树主要经济性状的遗传变异研究

通过对油松生长量和无性系生长特性以及优树树干形质的变异研究，摸清油松遗传变异规律，为种子园的营建提供理论依据。     

环境条件对栎属植物功能性状的影响

壳斗科的栎属是森林树种中分布最广的类群,遍布于北半球的亚洲、欧洲、北美洲和非洲北部,生态适应幅度大,许多种类是群落中的优势种或建群种.详细探讨了环境条件对栎属植物不同生长阶段(多年生林木、幼苗、核实)的影响及栎属植物对环境的响应     

3种典型绿化植物叶功能性状对大气污染的响应及其叶经济谱分析——以北京市为例

为了解植物叶功能性状对大气污染的响应,以生长在北京市海淀区轻度污染区的海淀万柳(E1)、交通尾气重度污染区的西直门(E2)及相对清洁区的奥林匹克森林公园(CK)的典型绿化树种国槐Sophora japonica、栾树Koelreuteria paniculata和白蜡Fraxinus pennsylvanica为研究对象,测定植物叶片功能性状,进一步研究其权衡策略并分析叶经济谱的位置。结果表明:1)3个研究点的主要大气污染物SO_2、NO_2、PM₁₀和PM_2.5浓度存在显著性差异,表现为E2>E1>CK(P<0.05)。2)随着大气污染程度的增大,3种典型绿化植物的比叶面积(specific leaf area,S_SLA)、叶绿素含量(cholrophyll,C_CHL)和气孔面积(stomatal size,A_SS)显著降低,表现为CK>E1>E2(P<0.05),气孔开度(stomatal aperture,D_SA)也呈下降趋势,但未达到显著水平;叶干物质含量(Leaf dry matter content,C_LDMC),叶组织密度(leaf tissue density,D_LTD)及气孔密度(stomatal density,D_LTD)显著增大,排序表现为E2>E1>CK(P<0.05)。3)3个典型绿化树种的叶功能性状间存在相对一致的相关关系,SSLA与C_LDMC、D_LTD及D_SD间存在显著的负相关关系(P<0.05),C_LDMC与D_LTD、D_SD存在极显著正相关性(P<0.01);D_LTD与D_SA间存在显著正相关性(P<0.05);D_SD与A_SS、D_SA分别呈负相关关系,但差异不显著(P>0.05),相关性与全球尺度上的性状关系基本一致。4)研究认为,全球叶经济谱在城市大气污染的特殊环境下也同样存在,且总体上位于低的S_SLA、ASS、D_SD和_CCHL,高的C_LDMC、D_LTD、D_LTD的"快速投资-收益型"一端。     

不同林分密度下叶片功能性状比较

2020年,以浙江省景宁草鱼塘林场营造的珍贵树种混交林分中10～12年生的红豆树和小叶青冈为研究对象,分析测定不同林分密度(800、1600、2500、3300株·hm^-2)下叶片的形态变化、比叶重和生理变化等。结果表明：红豆树叶片性状在低于2500株·hm^-2的密度条件下,变化不显著;而在密度3300株·hm^-2条件下,叶片的面积、重量、厚度均变小,显著阻碍生长;小叶青冈叶片性状与伴生树种季节性变换相适应,整体受林分密度影响不显著。不同密度条件下红豆树与小叶青冈幼树叶片生理生化指标表现存在差异,适宜在1600～2500株·hm^-2林分密度条件下生长。     

红花檵木Loropetalum chinense var.rubrum 植物功能性状对光照强度的响应

通过研究不同光照条件下红花檵木功能性状的变化规律以及各功能性状间的相关关系,分析红花檵木植物功能性状对不同光照条件的响应及其对光照条件的适应性,以期为红花檵木在园林绿化工程中的科学配置提供理论依据.结果表明光照与红花檵木叶面积、比叶面积和茎比密度呈负相关,与叶干物质含量、叶片厚度、当年生枝条长度、枝干物质含量呈正相关,不同光照条件条件下比叶面积、叶厚度、叶干物质含量、当年生枝长等指标差异显著.光照条件对红花檵木各功能性状间的相关关系有影响,从全日照到半阴的光照条件,红花檵木功能性状间的相关关系增强.在半阴的光照条件下,具有大叶片的植株,叶片较薄,当年生枝条较长,干物质含量较低.     

格氏栲天然林植物功能性状与系统发育对林窗大小的响应

为探究植物功能性状与系统发育对不同林窗大小的响应,以格氏栲天然林为研究对象,采用简单线性回归探讨格氏栲天然林的叶功能性状和功能多样性随林窗大小的变化规律,并运用Pearson相关分析研究系统发育多样性与功能多样性的相关性,结合系统发育树和功能性状树揭示物种适应策略。结果表明：格氏栲天然林的比叶面积随林冠开度的增大而极显著减小(P<0.01),叶干物质含量随林冠开度的增大而显著降低(P<0.05),叶片氮含量随林冠开度的增大而极显著降低(P<0.01),叶片厚度随林冠开度的增大显著增大,叶绿素含量和叶片磷含量随林冠开度的增大显著升高(P<0.05)。增大林冠开度,格氏栲天然林的功能均匀度、功能分歧度和功能离散度具有显著降低的趋势（P<0.05）,而功能丰富度和Rao二次熵系数无明显的变化趋势。格氏栲天然林的系统发育结构和系统发育多样性与功能多样性之间的相关性较弱,仅系统发育多样性指数与功能丰富度呈现极显著正相关（P<0.01）。格氏栲天然林的叶功能性状均未检测到显著的系统发育信号（P>0.05）,且许多亲缘关系较远的物种具有功能相似性,表现出对外...     

极端干旱区绿洲胡杨叶片性状及其对水分条件的响应

为探究荒漠植物对极端干旱环境的响应,对额济纳绿洲胡杨5个叶功能性状及其对水土异质性的响应进行测定与分析。结果显示:胡杨叶功能性状具有不同程度的变异幅度,变异系数最大的为比叶面积;比叶面积与叶片厚度呈显著负相关,与叶氮、磷含量呈显著正相关,其是反映胡杨适应干旱环境的关键指标;地下水与土壤含水率对胡杨叶性状解释率最高,表明水分是胡杨叶性状的主要影响因素,可以通过合理的分水措施对胡杨种群进行加以保护。     

不同种植年限中间锦鸡儿叶片功能性状的差异性研究

目的 比较分析不同种植年限中间锦鸡儿叶片功能性状之间的差异性,为中间锦鸡儿响应干旱区环境变化的适应机制研究提供科学依据。 方法 以16、25、34和46 a 4个不同种植年限中间锦鸡儿为研究对象,比较分析不同种植年限中间锦鸡儿叶片功能性状之间的差异性。 结果 不同种植年限中间锦鸡儿叶片形态功能性状存在显著差异,46 a中间锦鸡儿叶片干物质含量（LDMC）显著高于16、25、34 a (P<0.05),比叶面积（SLA）显著高于16、34 a(P<0.05),叶长（LL）、叶宽（LW）、叶片鲜质量（LFW）、叶片干质量（LDW）、叶面积（LA）均呈现出先升高后降低的趋势,整体表现出25 a>34 a>16 a>46 a的生长趋势;中间锦鸡儿叶片形态功能性状变异系数为7.57%～46.98%,其中16 a中间锦鸡儿的LFW、LDW、LA和SLA变异系数最高。叶片结构功能性状中,46 a中间锦鸡儿叶片VB与USA显著低于34 a(P<0.05),与16、25 a之间不存在显著差异。表皮气孔密度的变异程度较大,UEH与LEH呈极显著正相关(P<0.01),其余功能性状较为稳定。 结论 中间锦鸡儿人工林随着种植年限的增加,形成了从生物量快速生产到养分有效保存策略的转变,这也是其通过各个叶片功能性状间相互调节与权衡以更好适应干旱区资源、环境贫瘠的结果。     

顶坛花椒叶功能性状对经营措施的响应

为探明不同经营措施对顶坛花椒叶片形态性状、叶片养分含量和光合生理特征的影响,筛选喀斯特石漠化地区顶坛花椒种植最优的经营措施,以贵州省关岭县不同经营措施种植的顶坛花椒(Zanthoxylum planispinum var. dintanensis)人工林为研究对象,测定其叶片形态性状、生态化学计量和光合生理参数,研究其叶片功能性状对经营措施的响应。结果表明:与自然生长的顶坛花椒林相比,矮化密植和喷灌处理后,顶坛花椒的叶鲜重、叶饱和鲜重、叶面积、叶干重分别增加26%～31%、19%～29%、18%～23%、19%～33%;而叶组织密度、叶干物质含量在矮化密植+喷灌中均降低了7%,在矮化密植中分别升高4%和11%;矮化密植的比叶面积较自然生长减小12%,矮化密植+喷灌与自然生长无显著性差异,表明矮化密植与喷灌一定程度引起了顶坛花椒叶片形态性状的变化。矮化密植与喷灌显著降低了顶坛花椒叶片有机碳含量,但是对全氮和全磷含量的影响不明显。经营措施促使顶坛花椒净光合速率提高了77%～136%,矮化密植+喷灌对花椒光合速率的提升最明显。顶坛花椒叶片功能性状之间存在显著或极显著相关关系,其中形态性状与光...     

不同栽培区岑溪软枝油茶无性系果实表型性状的差异

通过比较广西北部的三江、东部的岑溪和南部的南宁3个栽培区,研究了岑软2号、岑软3号2个软枝油茶（Camellia oleifera）无性系果实表型性状的地理差异。结果表明：2个元性系果实的单果质量、果径、果高、果形指数、果皮厚度、鲜籽数、鲜籽质量、鲜出籽率或千克籽数存在一定差异,其中岑软2号的果径、鲜籽质量、鲜出籽率、...     

宁夏荒漠草原灰钙土和风沙土生境植物功能性状对围封的响应

植物功能性状反映了植物对于生长环境的响应与适应,是植物采取不同生态策略适应环境的表征.植物功能性状的适应和生存策略研究,对干旱半干旱区脆弱草地生态系统植被恢复具有生态指示.本研究以荒漠草原放牧和围封条件下的灰钙土和风沙土植物群落为研究对象,基于野外植物群落样方调查数据、植物叶片比叶面积(SLA)、叶干物质含量(LDMC...     

10年生杉木人工林叶片和细根功能性状对土壤磷添加的响应

目的 揭示10年生杉木人工林叶片、细根功能性状对土壤磷添加的响应,为提高杉木人工林生产力提供科学依据。 方法 在10年生杉木人工林中设置P0（对照）、P1、P2、P3、P4、P5共6个处理,土壤施磷量分别为0、60、120、180、240、300 kg·hm−2·a−1,进行了3年模拟磷沉降控制试验,分析了叶面积（LA）、比叶面积（SLA）、叶组织密度（LTD）、叶干物质含量（LDMC）、比根长（SRL）、比根表面积（SRA）、根组织密度（RTD）、可塑性指数（PI）的响应及功能性状之间的相关性。 结果 在土壤磷缺乏情况下,随着施磷浓度程度的增加,杉木的LA、SLA、SRL、SRA均先增加后降低,LTD、LDMC、RTD均先减小后增加。在不同施磷处理下,杉木叶片、细根功能性状的PI平均值分别为0.21、0.16,CV的范围为3.9%～15.9%,属于较弱变异。杉木叶功能性状LTD与LA、SLA在P0、P2处理下呈显著（ P < 0.05）或极显著（ P < 0.01）负相关,LTD与LDMC在P1处理下呈显著正相关（ P < 0.05）;SLA与LA在P0、P3处理下呈显著正相关（ P < 0.05）,SLA与LDMC在P4处理下呈极显著负相关（ P < 0.01）。杉木细根功能性状SRL与SRA在P0、P3、P4、P5处理下呈极显著正相关（ P < 0.01）,SRL与RTD在P3、P4处理下呈显著（ P < 0.05）或极显著（ P < 0.01）负相关;RTD与SRA在P0、P2、P3、P4、P5处理下呈显著（ P < 0.05）或极显著（ P < 0.01）负相关。 结论 杉木通过协调叶片和细根功能性状的耦合关系响应不同梯度的土壤磷添加,进而形成应对土壤磷含量变化的生存策略。本研究表明,适当的磷添加（P2、P3）有利于10年生杉木人工林的土壤养分吸收和生长。     

掌叶木不同种源种子的经济性状

【目的】研究掌叶木种子千粒质量、出仁率、含油率和籽油脂肪酸等经济性状在种源间的差异及变异规律,评估并筛选最优生物柴油原料种源。【方法】以广西乐业、田林、凤山、环江和贵州独山5个种源掌叶木种子为试验材料,测定千粒质量和出仁率后,采用索氏抽提法分别测定种子、种仁和种皮含油率,利用气相色谱法分析籽油脂肪酸组成和含量;对种子经济性状间及其与地理-气候因子进行相关性分析,并对各种源进行聚类分析;基于脂肪酸燃料特性因子对各种源进行评估。【结果】1)各种源间的种皮含油率差异不显著,千粒质量、出仁率、种子和种仁含油率差异均极显著(P<0. 01),此5个性状在种源间变异系数均值为13. 7%,其中凤山种源除种皮含油率外,千粒质量(210. 02 g)、出仁率(68. 89%)、种子含油率[43. 23 g·(100 g)^-1]和种仁含油率[56. 56 g·(100 g)^-1]均最高。2)掌叶木籽油含有14种长链脂肪酸,包括6种饱和脂肪酸、5种单不饱和脂肪酸和3种多不饱和脂肪酸,其中不饱和脂肪酸平均质量分数高达94. 08%,种源间变异系数仅为0. 53%; 8种主要脂肪酸(质量分数>1%)占籽油脂肪酸组成的98. 19%,它们在种源间的变异系数均值为7. 21%,其中神经酸平均质量分数(7. 8%)排在已知含有神经酸木本植物第4位。3)相关性分析结果表明:种子含油率与种仁含油率呈极显著正相关(P <0. 01,R=0. 997);除亚麻酸外,主要脂肪酸间均呈较多的显著或极显著相关,这些脂肪酸按碳链长度22划分为2大类群,群内各组分相互促进,群间反促进;千粒质量与亚麻酸、出仁率与饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸、种子含油率与棕榈酸、亚油酸、芥酸和单不饱和脂肪酸均呈极显著相关(P <0. 01),相关系数分别为-0. 983、-0. 964、0. 964、-0. 998、-0. 981、0. 995和0. 976;种子经济性状与地理-气候因子间的相关性不显著。4)聚类分析结果显示:5个种源被分为3组,其中,乐业和独山2个种源聚为一组,田林和环江2个种源聚为一组,凤山种源单独聚为一组。5)掌叶木籽油作为生物柴油原料须分离木焦油酸和神经酸,且不能满足冷滤点-10℃要求,凤山种源各项评估数值均为最优。【结论】掌叶木种子千粒质量、出仁率、种子含油率和种仁含油率等经济性状在种源间存在丰富变异;籽油经济利用价值较高,籽油低温流动性较好,主要脂肪酸质量分数在种源间离散程度和变异幅度均较小,性状稳定;种子经济性状受地理-气候因子影响不显著,在种源间具有随机变异的特点,且广西凤山为最优生物柴油原料种源。     

不同林分类型对叶功能性状、林下物种多样性及土壤养分的影响

目的 研究不同林分类型（黑松纯林、黑松-刺槐混交林、黑松-麻栎混交林）的黑松针叶功能性状、林下物种多样性、林下土壤因子的特征,以期为黑松海防林的建设与管理提供依据与参考。 方法 以烟台牟平海防林内黑松为研究对象,通过采集黑松针叶及林下0～20 cm土壤样品并调查林下物种多样性,测定针叶的相关功能性状及土壤理化性质,对林下物种多样性指标进行计算,对林下土壤因子对针叶功能性状及林下物种多样性的影响进行RDA分析。 结果 （1）不同林分类型对叶面积（LA）、叶长（LL）、比叶面积（SLA）、比叶质量（SLW）、叶干物质量（LDMC）、叶含水率（LWC）等叶结构性状均有显著影响,叶化学性状中仅对C、N含量有显著影响。（2）不同林分类型对林下植被多样性指标均有显著影响,黑松-麻栎混交林的Simpson指数最高,黑松-刺槐混交林的Shannon-Wiener 指数、Margalef指数、Pielou指数均最高,而黑松纯林各指标均表现为最低,马唐（Digitaria sanguinalis）、狗尾草（Pennisetum alopecuroides）在各群落中优势显著。（3）不同林分类型对土壤EC、有机碳（SOC）、全氮（TN）、硝态氮 (NO3−-N）、铵态氮 (NH4 + -N)、速效钾 (AK)均有显著影响。（4）SOC、AK、NH4 + -N对叶功能性状及林下物种多样性均有显著影响,TP、NO3−-N分别对功能性状与物种多样性有显著影响。 结论 本试验条件下,不同林分类型下黑松针叶的功能性状、林下物种多样性对林下土壤因子均有一定响应, 防护林的建设与管理要综合考虑林分类型、林下植被及土壤养分的作用。     

海南省不同产区对越南油茶栽培性状的影响分析

为了探讨海南省不同产区的越南油茶在农艺性状和经济性状上的差异特点,本文对来自8个不同产区的越南油茶成年实生丰产树样本开展农艺性状和经济性状的调查和测定,比较不同产区间的差异。结果表明,不同产区的单株叶片和果实大小、果皮厚度等农艺性状差异显著,但叶片和果实形状无显著差异;种子数、百粒重、单位树冠面积产量等经济性状差异显著;各产区油茶油的过氧化值、皂化值和碘值差异显著,但酸价无显著差异;各产区油茶油的主要脂肪酸组成相似,但花生酸、花生-烯酸、硬脂酸这些小比重脂肪酸差异显著;理化性质和脂肪酸组成均符合《油茶籽油》(GB/T11765—2018)的质量要求,其中XS、HC、MN和HD等产区的油茶油各有表现特殊的品质因素;对全部样品作聚类分析,聚类结果打破了产区分布特征。可见,环境和基因型通过影响农艺性状如果实和种子大小等产量性状;海南不同产区的油茶油均为优质油,同时不同产区又有其特色;海南产区越南油茶的育种目标以丰产性、稳产性和抗性等的遗传改良为主。     

胡杨叶功能性状差异及其与树形因子的关系

叶片是植物光合作用的主要场所,其生理变化可反映不同生境下植物适生策略。探究塔里木河下游不同生长阶段的胡杨叶功能性状差异及其与树形因子的关系,以期为荒漠河岸林资源保护提供理论依据。结果表明:筛选的10个叶功能性状指标存在不同程度变异,变异系数介于10.7%～39.6%之间;其中叶干重变异系数最大,叶片厚度变异系数最小。幼树、中树、成树和老树叶功能性状间均存在相关性,即比叶面积与叶干物质含量、叶组织密度、叶面积、叶鲜重、比叶重呈极显著负相关(P<0.01),与叶片厚度呈极显著正相关(P <0.01)。树形因子对叶功能性状变异的共同解释量为79.33%,其中,枝下高、树高和冠幅是叶功能性状变异的主要影响因素,而枝下高对叶功能性状的正效应最为明显。总之,树形因子对胡杨叶功能性状的影响显著,不同生长阶段的胡杨通过叶片多个功能性状的协调和权衡分配来适应荒漠恶劣的生态环境。