中国西部亚热带常绿阔叶林木本植物小枝功能生态学初步研究

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中文摘要：常绿阔叶林以其富饶的生物资源、丰富的生物多样性和巨大的生态与环境效益引起了人们越来越大的重视，它的研究已成为国际植被科学界关注的主题之一。我国分布着世界上面积最大的亚热带常绿阔叶林，在世界植被中具有重要地位，它的分布表现出明显的地带性差异，存在着多样的植物群系及其对应的气候特征。但是在植物功能性状领域，与全球范围其它生物群系相比，常绿阔叶林物种的研究较少，其功能性状间、功能性状与环境间的关系尚不清晰。本研究以常绿阔叶林木本植物的当年生小枝为对象，试图从小枝水平上的生物量分配格局、叶片大小与数量的权衡关系、小枝茎的构型效应、叶片元素化学计量学，以及小枝大小的成本与效益分析等方面，较为系统地揭示小枝水平上的植物功能性状间及其与气候间的关系。因此，在华西雨屏带内部的不同纬度设置峨眉—青城—雷波—平武的温度梯度进行比较，并对有降水差异的川西南偏湿性(雷波)与偏干性常绿阔叶林(西昌)进行对比研究，同时在不同山体进行不同海拔梯度的比较研究。本文主要研究结果如下： (1)小枝生物量分配格局叶水平上，叶片重—叶柄重(Y轴vs.X轴，下同)呈斜率小于1的异速生长关系，表明叶柄对叶内部的生物量分配影响显著。小枝水平上，叶和茎的生物量以及它们与小枝总生物量间基本呈等速生长关系，表明大的小枝或大叶物种不一定在叶生物量的分配上占优势。不同生活型间，在小枝或者茎的生物量一定时，常绿物种叶片的生物量比例较落叶物种稍高。与温度和水分较优越(峨眉及其低海拔)的生境相比，在相对低湿(螺髻)与低温(平武)的生境中的植物会减少对叶的投入而增加对支撑部分的投资比例。 (2)小枝叶片大小与数量的权衡无论是不同气候带还是不同生活型以及不同海拔梯度，叶片大小与出叶强度基本都是呈负的等速生长关系，表明了叶片大小一数量在小枝水平上的权衡。在不同气候梯度的对比中，叶片数量(出叶强度)一定时，高温和高水分生境(峨眉)比低温(平武)和低湿(螺髻山)生境中的物种的叶片大小(质量和面积)更大，表明不同生境的比较中，小的叶片可能具有较高的出叶强度和更高的适合度收益。“出叶强度优势”(Leafingintensity premium)假说可能不适宜解释不同生境物种叶片大小差异。 (3)小枝茎的构型效应虽然茎长和茎径与叶片大小都呈正相关关系，与出叶强度都呈负相关关系，但茎长/茎径比与叶/茎生物量之比呈负相关关系；与叶片的大小里负相关关系，与出叶强度呈正相关关系。这说明小枝构型能影响小枝叶/茎生物量分配和叶大小—数量的权衡关系。其影响机制可能是小枝内部的顶端优势。另外，茎长/茎径比在低湿和低温等不利生境中的植物中较高，而在降水和温度较适宜环境中较低。 (4)叶片C、N、P化学计量学 N含量和P含量，C/N比和比叶重(LMA，leaf mass per area)呈正的等速生长关系，而N和LMA，P和LMA呈负的等速生长关系。在LMA一定时，C/N比随着生境胁迫压力的增加而降低，N、P含量随着生境压力的增加而增加。在P含量一定时，N含量随着生境压力的增加而降低，即N/P比在生境条件较优(峨眉及其低海拔)时较高。常绿和落叶植物叶片的N/P比没有差异，在LMA一定时，常绿植物的N、P含量较高、C/N比较低。总之，植物的C、N、P化学计量学特征受叶片属性如LMA与气候，及其相互作用的影响。 (5)小枝大小的代价与效益分析总叶面积(TLA，total leaf area，Y轴，下同)与总叶重(X轴)、TLA与小枝总重均呈斜率小于1的异速生长关系，TLA与小枝横切面积呈斜率为1的等速生长关系。表明叶片面积的增加总是小于叶重和小枝总重的增加，随着小枝的增大，它的叶面积支撑效率下降。在热量和降水优越的生境(峨眉及其低海拔)中，相同小枝重或者相同茎横切面积的小枝，其叶面积支撑效率较低湿与低温环境下(螺髻山、平武及高海拔)的高。总体上，本文初步研究了小枝水平上可能存在的以下三种权衡关系：叶—茎生物量分配权衡；叶片大小—数量的权衡：小枝茎长—茎径的权衡关系，以及气候要素等对这三种权衡关系的影响。在此基础上，我们还讨论了这些权衡关系的可能形成机制，及其与物种生态适应的联系。本研究丰富了生活史对策中关于权衡关系的研究内容，为我国常绿阔叶林功能生态学研究积累了材料。

作者：

向双

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关键词：

异速生长权度关系功能特征化学计量学亚热带常绿阔叶林

授予学位：

博士

学科专业：

植物学

导师：

吴宁、孙书存

学位年度：

2008

学位授予单位：

中国科学院成都生物研究所

语种：

中文

中图分类号：