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。     

植物功能性状及其叶经济谱对硬化地表的响应

为探究植物叶功能性状及其叶经济谱对城市硬化地表的响应,以北京市典型绿化树种白蜡(Fraxinus chinensis)、国槐(Sophora japonica)和栾树(Koelreuteria paniculata)为研究对象,选择城市环境中典型的3种地表类型:自然地表(CK)、透水硬化地表(T1)和不透水硬化地表(T2),测定其地表温度、土壤含水率及植物叶功能性状等指标。结果表明,硬化地表极显著地升高了城市地表温度(P 0. 01),且由大到小表现为T1、T2、CK,而极显著地降低了土壤含水率(P 0. 01),由大到小表现为CK、T2、T1;城市生态环境中,硬化地表对国槐和栾树的影响主要源于高温胁迫,而对白蜡的影响主要源于T2的干旱胁迫; 3个树种叶功能性状间表现出相对一致的生态对策,以适应城市环境的变化,叶绿素含量与比叶面积呈显著正相关(P 0. 05),且分别与叶干物质含量、叶组织密度呈极显著负相关(P 0. 01),叶干物质含量与叶组织密度呈极显著正相关(P 0. 01)。全球叶经济谱也存在于城市生态系统中,且总体上向快速投资收益型一端偏移,城市生态环境中植物通过减小气孔密度和比叶面积、缩小气孔面积、增加叶干物质含量和叶组织密度等策略,来适应城市生态系统中的高温、干旱等特殊生境。因此,在城市绿化植物的选择及配置上,建议根据其生态权衡规律,选择耐高温、耐旱的树种,同时通过增加降温、灌溉,减少生长季修枝等措施来降低不利影响。     

干旱胁迫环境中黄栌幼苗叶功能性状变异与产地地理?气候因子的关系

目的分析持续干旱胁迫环境中不同产地黄栌幼苗叶功能性状的变异规律及差异,并探究产地地理?气候因子对叶功能性状变异的影响。方法采用田间模拟试验方法,选取来自5个产地的黄栌1年生幼苗作为供试材料,设置对照（CK,土壤田间持水量的75% ~ 80%）、中度胁迫（MS,土壤田间持水量的55% ~ 65%）和重度胁迫（SS,土壤田间持水量的35% ~ 45%）3个土壤水分含量梯度,分析干旱胁迫、产地及其二者的交互作用对叶功能性状的影响,并结合主成分分析（PCA）和冗余分析（RDA）分别研究产地分布与地理?气候因子的关系以及产地地理?气候因子对叶功能性状变异程度（TVD）的影响。结果（1）干旱胁迫对幼苗叶功能性状均具有显著影响。其中,SS环境中,叶绿素含量（LChl）、叶相对含水量（RWC）、比叶面积（SLA）和叶片面积比例（LAR）分别比对照低17.61%（P < 0.001）、3.71%（P < 0.001）、10.89%（P = 0.002）和17.22%（P = 0.001）,叶干物质含量（LDMC）、叶组织密度（LD）分别比对照高9.04%（P < 0.001）和14.52%（P = 0.009）。（2）黄栌叶功能性状之间的相关性在干旱胁迫环境中具有增强的趋势。其中,SLA与LDMC和LD均呈极显著（P < 0.01）的负相关关系,LDMC和LD之间具有极显著（P < 0.01）的正相关关系,RWC与LChl（P < 0.01）、SLA（P < 0.01）和LAR（P < 0.05）呈极显著或显著的正相关关系。（3）干旱胁迫环境中不同产地叶功能性状具有显著差异。MS处理时,SLA（P = 0.002）、LChl（P = 0.025）和LD（P = 0.026）在产地间具有显著差异;SS处理时,LChl（P < 0.001）、LAR（P < 0.001）和RWC（P = 0.005）存在显著的产地差异。（4）来自北京延庆区幼苗的叶功能性状平均变异程度（所有性状变异程度的平均值）最大,为17.57%,而来自山西运城绛县幼苗的最小,为6.97%。（5）经RDA筛选,最干燥月份降水量（DMP,P = 0.002）、生长季月降水量平均差（GSPD,P = 0.008）、最热月份的最高气温（WMT,P = 0.016）和年平均降水量（ANP,P = 0.036）对幼苗TVD影响显著。其中,DMP与所有性状的变异程度之间均具有不同程度的负相关关系,但与LDMC和LD变异程度之间的负相关性更为显著,GSPD和ANP与SLA和LAR变异程度的负相关性较为显著,WMT与LChl变异程度的正相关性极为密切。结论黄栌叶功能性状在不同干旱胁迫环境中、不同产地间均具有显著差异。产地气候 （尤其是DMP、GSPD、WMT和ANP）是导致干旱逆境中不同产地黄栌叶功能性状发生遗传变异的重要原因。5产地中,山西运城绛县的DMP最高,GSPD和ANP较为适宜,WMT较低,且来自该产地的黄栌叶功能性状在干旱胁迫中的平均变异程度最小,因此较适合引种至华北地区的干旱区域。      

土壤重金属胁迫对经济树种的光合响应特征研究

为揭示土壤重金属胁迫对经济树种的光合响应特征及其相关性,选取北京市常见经济树种(核桃树(Juglansregia L.)、桃树(Amygdaluspersica L.)和李树(Prunussalicina Lindl.))作为研究对象,研究了不同土壤重金属(Cr、As、Cu、Pb)含量下的叶绿素相对含量及相关性,分析了3种经济树种对4种常见重金属元素胁迫的抗性机制。结果表明:在不同重金属含量的土壤环境中,由于重金属胁迫的复合影响,植物的叶绿素相对含量存在较显著的差异,说明土壤重金属对植物生长存在明显影响。单因子指数法和内梅罗综合评价法的计算结果表明,试验果园土壤重金属As、Cr元素综合污染等级分别为轻度污染等级和警戒线等级,而Cu、Pb元素处于安全等级。总体来看,单因子污染指数与内梅罗综合污染指数由大到小均为As、Cr、Cu、Pb。3种经济树种的叶绿素相对含量由大到小依次为李树(25.9±6.5)、桃树(24.3±7.1)、核桃树(18.55±4.8)。叶绿素相对含量与4种土壤重金属含量存在显著的负相关关系,这说明重金属胁迫抑制了植物光合作用的途径,从而降低了其光合能力,随着胁迫强度的增大,对叶绿素相对含量的抑制作用越强。3种经济树种中,核桃树对土壤重金属胁迫的抗性较强,李树次之,桃树较差。     

基于树冠生长和空间竞争指数的油松风景林经营密度表编制

[目的]合理的林分密度是风景林经营的关键,为了提升风景林景观质量,应首先确定合理的经营密度.[方法]以北京市西山人工油松Pinus tabulaeformis风景林为研究对象,基于61块20 m×30 m标准样地的林分调查数据,结合空间竞争和树冠半径生长模型研究树冠生长规律并确定油松风景林的合理经营密度.[结果]1)从...     

植物功能性状及其叶经济谱对城市热环境的响应

目的了解植物功能性状及叶经济谱对城市热环境的响应,有助于从功能生态学角度理解植物对城市环境的适应机制。方法以北京热环境高温点和低温点常见绿化树种国槐、栾树和洋白蜡为研究对象,测定地表温度、土壤含水量及叶功能性状指标。结果(1) 城市热环境地表温度表现为高温点(HTR)显著高于低温点(CTR)(P < 0.05);土壤含水量则表现为CTR相对大于HTR,但未达到显著水平。(2)城市热环境对不同树种影响存在一定差异,其中对国槐、栾树的影响主要源于高温胁迫,对洋白蜡的影响主要源于干旱胁迫。(3)在城市热环境中,叶性状关系与全球尺度基本一致,比叶面积(SLA)与叶绿素含量(CHL)、叶干物质含量(LDMC)、叶组织密度(LTD)呈极显著的负相关关系(P < 0.01);CHL与LDMC、LTD间存在极显著的正相关关系(P < 0.01);LDMC与LTD间呈现显著的正相关关系(P < 0.05)。气孔密度(SD)与气孔面积(SS)、气孔开度(SA)、SLA之间分别呈负相关关系,但差异不显著(P>0.05)。(4) RDA结果显示,植物功能性状指标中SLA主要受地表温度的正向影响(R2=0.97,P < 0.05),但土壤水分含量对它们具有负向影响(R2=0.75,P < 0.05);地表温度对LDMC、LTD、CHL有正向作用,但土壤含水量对它们有负向作用。结论全球叶经济谱在城市热环境中也同样存在,总体上向“快速投资-收益”型一端偏移,在HTR植物具有低的SLA,小的SS和SA,高的CHL、LDMC、LTD和SD,以适应高温、干旱的特殊生境。因此,在城市绿化植物配置时,在热环境高值区应选择耐高温、耐旱的树种,同时采取降温、灌溉等措施来降低高温的影响。