不同立地条件下兴安落叶松叶经济和水力性状的变异性和相关性

发布时间：2020-07-30 17:47

【摘要】：树木叶经济和水力性状的变异性及权衡策略对评估和预测气候变化对树木的存活、生长及分布至关重要,而且对于揭示植物碳水耦合、扩展叶经济谱系均具有重要作用。在帽儿山森林生态站27年生兴安落叶松(Larix gmelnii)人工林从山谷到山脊设立一条由5个样地组成的全坡位样带,通过测定不同立地条件下兴安落叶松叶养分、结构、光合和水力性状,分析了种内叶经济和水力性状的变异性和相关性。主要研究结果如下:(1)不同立地条件下兴安落叶松的种内叶经济性状差异显著(p0.05)。从山谷到山脊,比叶质量(LMA)、基于叶质量的叶氮含量(Nmass)和基于叶质量的暗呼吸速率(Rmass)均呈现出“低-高-低”的格局,基于叶质量的光合速率(Amass)则逐渐降低,但仅LMA与Nmass呈现正相关。基于叶面积的叶经济性状,包括基于叶面积的光合速率(Aarea)、叶氮含量(Narea)和暗呼吸速率(Rarea),在不同样地间同样呈现差异显著的“低-高-低”格局,而且彼此间存在成对的相关关系。LMA变异范围是全球尺度的1.3%,Amass为5.3%,Nmass为 11.3%。以上结果表明兴安落叶松叶经济性状响应于不同立地条件而表现出显著的表型变异,且不可忽略种内变异对构建全球叶经济谱系的影响。与全球相比,其较低的LMA和落叶性呈现出“快速”投资收益策略,这与一般的针叶植物相反。整体上兴安落叶松基于叶面积比叶质量的经济性状间关系更紧密,因此利用基于叶面积的经济性状预测叶寿命差异较小的落叶树种的种内变异可能更准确。土壤养分含量是驱动叶经济性状的主要因子,而与土壤水分供应无关。(2)响应于不同立地条件,兴安落叶松叶水力性状同样表现出显著差异(p0.05;叶水容除外)。在土壤水分供应较好(黎明前叶水势(ψpre)较高)的山谷中,兴安落叶松叶水力导度较高(Kleaf高),但抗栓塞能力较弱(P50高),而在土壤水分供应较差的山脊中(ψpre较低)则相反。无论基于叶面积(Krea)还是基于叶质量(Kmass)的水力导度均与抗栓塞能力(P50)均存在显著负幂函数关系(p0.01),表明种内存在水力效率和安全的权衡。P50与膨压丢失点水势(TLP)显著正相关,指出在一定程度上木质部内和木质部外水分运输路径之间存在协同性。随着土壤水分供应的增加(ψpre增加),Kleaf和P50增加,这表明在水分充足的地区,植物具有更高的水分运输效率,但应对干旱胁迫更加脆弱。兴安落叶松种内叶水力性状的协同作用为其更好的适应不同水分条件提供了生理基础。(3)虽然兴安落叶松叶经济和水力性状在各器官内性状间表现出强相关性,但叶经济和水力性状间关系不强。整体上看,分离树高对叶水力性状的影响后,仅Kmass与Rmass存在显著正相关关系,表明兴安落叶松种内碳水的解耦。主成分分析进一步表明,叶经济性状(Aarea、Nmass、Narea、LMA等)在PCA轴1上有较强的正载荷,而叶水力性状(Kmass、Karea、P50等)和水分利用效率在PCA轴2上较强的负载荷。这些发现均表明兴安落叶松种内叶经济和水力性状的独立。多维的叶性状组合为兴安落叶松更好的适应环境变化提供了更多的生存策略选择。
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S791.222
【图文】：

样地,胸高断面积,兴安落叶松,林分密度

脊呈现出“低一高一低”的趋势，表明不同坡位兴安落叶松因立地条件差异而发生自然逡逑稀疏的强度不一。为此，根据林分密度和胸高断面积，在每条样带中建立了邋５块长逡逑２０ｍ、宽３ｍ的样地（图２－１邋）；然后在每块样地内选择胸径（ＤＢＨ）接近样地平均ＤＢＨ逡逑的样树各４棵，共６０棵样树（表２－１）。逡逑＿逡逑图２－１样地位置示意图。样地代码（Ｐ１－Ｐ５）见表２－１。逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｐｌｏｔ邋ｌｏｃａｔｉｏｎ．邋Ｒｅｆｅｒ邋ｔｏ邋Ｔａｂｌｅ邋１邋ｆｏｒ邋ｔｈｅ邋ｐｌｏｔ邋ｃｏｄｅｓ邋（Ｐ１－Ｐ５）．逡逑－７－逡逑

兴安落叶松,光合,样地,叶面积

分别为５．１４－８．１４邋ｎｍｏｌ邋Ｔｉｆ２，邋ｓ＇邋０．６５－２．０１邋ｎｍｏｌ邋．ｍ－２．邋ｓ＇心挪的最大值出现在Ｐ４样地逡逑中，为３１．７ｐｍｏｌ．ｋｇ＋ｓ＇是最小值的２．３倍（Ｐｌ，Ｕ．Ｓｐｍｏｌ．ｋｇ＋ｓ－１）。人脱随着离山逡逑谷距离的增加，平均值从１２８．４邋ｐｍｏｌ邋－ｋｇ—１－邋ｓ—１逐渐降低到９３．４阿0１邋＿ｋｇ—Ｌ邋ｓ—１邋（图３－１邋）。逡逑＾逦ｒ逦＿「逡逑（Ｎ逡逑Ａ逦Ｂ逡逑＜Ｎ邋＿逡逑一一邋一逦Ｓ邋－逦ａ逡逑ｊｒ逦ａ逦Ｊ°邋—邋Ｔ邋ａｂ逡逑［Ｉ！逦ｎ逦Ｈ逡逑0邋Ｂ邋Ｂ．邋Ｍ邋Ｌ．１邋0Ｗ邋Ｂ邋１１邋１邋１１邋＿＿逡逑Ｐ１邋Ｐ２逦Ｐ３邋Ｐ４逦Ｐ５逦Ｐ１逦Ｐ２逦Ｐ３邋Ｐ４邋Ｐ５逡逑＾逦ｒ逦Ｓ邋－逡逑Ｃ逦Ｄ逡逑－一邋ｎ邋－逦－ｒ＾邋°邋＇逦ａ逡逑Ｖ逦ｙ逦ａ邋ｔ逡逑＂ｅ逦ａ邋ａ逦＾邋ｓ邋－逦ａ邋ｂ邋＾邋ｎｒ逡逑１…N内由邋１邋，邋ＩＩ邋＾逡逑１逦＿逦Ｔｂ邋１邋＂N■逦ｆ］逡逑＂－＇ｉ逦ｎ逦＾诵逦Ｉ逡逑［逡逑ｏ逦逦ｗｍ逦逦逦逦逦逦？—逦0逦逦逦逦逦逦逦逡逑Ｐ１邋Ｐ２邋Ｐ３邋Ｐ４邋Ｐ５逦Ｐ１邋Ｐ２邋Ｐ３邋Ｐ４邋Ｐ５逡逑图３－１不同样地兴安落叶松叶光合和暗呼吸速率的比较。人』ｍａｓｓ：基于叶面积和叶质量的光合逡逑速率；尺ａｒｅａ、尺ｎａｓｓ：基于叶面积和叶质量的暗呼吸速率。Ｐ１－Ｐ５

兴安落叶松,样地,全球,性状变化

逑Ｐ１样地中ＬＭＡ值最小，为０．０４９邋ｋｇ．ｍ－２，是最大值的７２％（Ｐ３，０．０６８邋ｋｇ．ｍ－２），且逡逑从山谷到山脊呈现先增加后降低的趋势。Ｎａｍ和Ｎｍａｓｓ变化趋势与ＬＭＡ类似（图３－逡逑２）。不同样地间办和７＾差异显著，且最小值均出现在Ｐ１，分别波动在０．０９３－０．１６邋ｍｏｌ－ｎｆ逡逑２＿邋ｓ＇邋１．３８－２．３７逦ｓ＿１之间，最小值均是最大值的５８％邋（图３－３）。与全球叶经济逡逑性状变化范围相比，本文中ＬＭＡ变异范围为全球尺度的１．３％，３ｍａｓｓＳ邋５．３％，＞＾＆则逡逑为邋１１．３％。逡逑Ｏ逡逑５厂逦Ａ逡逑°邋＂逦ａｂ逦ａ逦ａｂ逡逑＾邋。Qg广｜呙￥逡逑ｉＨＩＩｍＩ邋ｕｉｉ逡逑°邋Ｐ１邋Ｐ２邋Ｐ３邋Ｐ４邋Ｐ５逡逑？＾「邋－逡逑Ｂ逦Ｃ逡逑寸－逦导－逦ａ逡逑ａｂ逦ａｂ逡逑＾逦ｃ逦Ｐｈ邋＾邋ｂｅ逡逑＾逦N邋‘邋ａｂ逦３逦＿逡逑ｈ＇ｎ邋ｈ邋Ｘｉ邋ｊ邋°邋■邋Ｉ邋■逡逑－ｉ逦－１逡逑0邋Ｉｍ邋■ＬＪ．．．Ｌ，１逦１１１１逦0邋ｍ逦Ｌ邋Ｊ逦■■■■■■■■■■Ｍｌ逦＿＿逡逑Ｐ１邋Ｐ２邋Ｐ３邋Ｐ４邋Ｐ５逦Ｐ１邋Ｐ２邋Ｐ３邋Ｐ４邋Ｐ５逡逑图３－２不同样地兴安落叶松比叶质量（ＬＭＡ）和叶氮含量的比较。Ｎａ＾、Ｎｍａｓｓ：基于叶面积和叶质逡逑量的叶氮含量。Ｐ１－Ｐ５

【参考文献】