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北京园林植物中本地种和引进种的植物功能属性对比研究

孟德惠

北京园林植物中本地种和引进种的植物功能属性对比研究

孟德惠1
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作者信息

  • 1. 北京师范大学
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摘要

北京市是一个人口密集、城市化程度高的区域,越来越多的引进植物被广泛种植于城市空间。本地植物在长期适应当地气候和土壤条件方面具有优势,引进种则可能具有更好的观赏效果和经济价值。植物功能属性可以反映植物对气候、土壤等环境条件的适应能力,通过深入研究本地种和引进种的功能属性差异,有助于更好地了解城市园林植物的生长发育规律和适应性,选择合适的园林植物,提高城市绿化质量和生态效益。本论文在北京市五环以内的10个公园中选择了 7种园林植物:国槐(Sophora japonica)、元宝槭(Acer truncatum)、臭椿(Ailanthus altissima)、栾树(Koelreuteria paniculate)、刺槐(Robinia pseudoacacia)、洋白蜡(Fraxinus pennsylvanica)、杜仲(Eucommia ulmoides),分析了 28 个植物功能属性特征、不同属性的关联特征及对环境因子的响应,探讨北京园林植物中本地种和引进种的属性差异及对环境的适应性与适应策略,主要结果和结论如下: 1.在测定的28个功能属性中,本地种和引进种在叶片的10个经济属性上没有显著差异,二者叶片生理功能和适应能力比较接近,在小枝碳含量、小枝钙含量、小枝磷含量、小枝钾含量存在差异,表明二者在生长发育、抗逆性方面有所不同。本地种的气孔小而密(宽度=8.04±1.51μm;密度=958.38±474.83个/mm2),种子趋于圆形且质量较重(种形指数=1.28±0.14;百粒重=7.57±5.26g),引进种的气孔大而疏(宽度=10.46±5.66μm;密度=451.20±143.02个/mm2),种子趋于细长且质量较轻(种形指数=4.89±2.70;百粒重=1.34±0.54g)。二者的属性变异性(Var)也相差较大,引进种的叶厚(Var=35.29%)、比叶面积(Var=40.99%)、叶钙含量(Var=45.95%)、气孔长度(Var=41.86%)、气孔宽度(Var=54.11%)、叶脉闭合度(Var=74.86%)、种子宽度(Var=35.19%)和种形指数(Var=55.21%)的变异性均高于本地种,具有更高的属性可塑性和更广泛的适应性。 2.属性间的相关关系中,本地种和引进种相同的协同关系为叶片厚度-叶绿素含量、比叶面积-叶氮含量、叶脉密度-叶脉闭合度,种子长度-种子百粒重;相同的的权衡关系为叶片厚度-比叶面积、比叶面积-叶干物质含量、比叶面积-叶片碳氮比,气孔长度-气孔密度、叶脉密度-叶脉直径,二者的适应策略存在部分趋同性。在叶片-小枝的化学计量属性上的相关关系表现不一致,表明二者在叶片-小枝的养分分配方式有所差异。此外引进种的叶脉密度与气孔密度正相关、与气孔长度负相关,通过叶脉和气孔相互权衡来适应干旱的环境,而本地种的叶脉密度与气孔密度负相关、与气孔长度正相关,不受水分胁迫。本地种的属性网络相对较松散(平均聚类系数=0.59),而引进种为了更好地适应所处环境,属性间的相关性更强(平均聚类系数=0.74),属性网络更为复杂。 3.本地种和引进种的植物功能属性对环境因子的响应有所差异。本地种的小枝碳氮含量和繁殖属性与土壤质地和土壤元素显著相关,而引进种的大部分属性与土壤因子相关性不显著,受气候、地形、群落环境等因子的影响更大。本地种和引进种对大气污染物的响应方式也有所不同,本地种的气孔特征与PM10、CO和NO2显著相关,通过调节气孔的密度和大小来适应环境,而引进种的叶脉特征对大气污染物的响应更明显。 4.七种园林植物的资源获取策略有明显差异,刺槐、国槐和臭椿属于“快速投资-收益型”物种,具有较高的比叶面积和叶片氮、钙含量,叶干物质含量和叶绿素含量较低,气孔和种形指数较小,叶脉密度和叶脉闭合度较大;杜仲和洋白蜡属于“缓慢投资-收益型”物种,比叶面积和养分含量较低,叶片较厚,气孔较大、气孔密度低,叶片和小枝含水量低;栾树和元宝槭属于中间类型,叶干物质含量较大,养分含量低,具有较高的气孔密度和叶脉直径。七种园林植物的适应性也存在显著差异,第一类为杜仲,碳同化效益居中,光合能力和固碳能力较高,对氮的利用效率高,但抗逆性较差,气孔密度和叶脉闭合度较低,在引进培育时,需注意水分条件和防虫措施。第二类为刺槐、国槐和臭椿,碳同化效益较高,抗逆性也较强,均属于“快速投资-收益型”物种,适宜当前生长环境,其中引进种刺槐的碳同化效益和抗逆性优于大部分物种,是成功的园林引进植物。第三类为元宝槭、栾树和洋白蜡,碳同化效益和抗逆性一般或偏低,栾树的抗虫性较差,而洋白蜡的抗逆性较弱。

关键词

园林植物/本地种/引进种/功能属性/环境适应性

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授予学位

硕士

学科专业

自然资源

导师

黄永梅

学位年度

2023

学位授予单位

北京师范大学

语种

中文

中图分类号

S6
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