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Response of Leaf Functional Traits to Different Light Regimes in an Evergreen Broad-Leaved Forest in the Jinyun Mountain

不同光环境下6种常绿阔叶林树种苗期的叶片功能性状


研究不同光环境(旷地、林窗、林下)下缙云山常绿阔叶林6种常见树种的叶片功能性状及性状间的相互关系,并对不同演替阶段物种的叶片性状进行比较。结果表明: 1)在光照较弱的林窗和林下,树种的比叶面积(SLA)、叶片氮含量(LNC)和叶片N:P比显著高于光照充足的旷地,叶干物质含量(LDMC)变化趋势与SLA相反,叶片磷含量(LPC)在3种光环境下无显著差异; 2)演替前期种具有较高的SLA,LNC和LPC,而演替后期种的LDMC和N:P比显著高于演替前期种。随光照的减弱,演替前期种的LPC无显著差异,而演替后期种则呈下降趋势; 3)在3种光环境下,LNC与LPC,SLA正相关,LDMC与LPC,LNC,SLA负相关,N:P比与LPC负相关,而与LNC无显著相关性。随光照的减弱,SLA-LDMC,LPC-N:P及LNC-LPC性状关系沿共同斜率或Y轴截距发生了显著的变异,表明研究材料主要通过增大SLA,LNC及维持较高的N:P比来适应低光环境,不同演替阶段物种适应策略不同; 叶功能性状间的权衡关系沿光资源梯度发生了相应的变化。

Leaf functional traits are closely associated with resource acquisition and utilization as well as changes of environment. In this study, we studied leaf functional traits of six common species in an evergreen broad-leaved forest in the Jinyun Mountain and their relationships under different light regimes and compared leaf traits of species at different successional stages. The results showed that: 1) specific leaf area (SLA), mass-based leaf nitrogen content (LNC) and N:P ratio in gaps and understory were significantly higher than those in open areas of forest edge. Leaf dry matter content (LDMC) in gaps was significantly lower than that in open areas of forest edge. There were no significant differences in mass-based leaf phosphorus content (LPC) among light regimes. 2) Species at different successional stages had different leaf carbon investment strategies. Early-successional species trend to have higher SLA, LNC, and LPC but lower LDMC and N:P ratio than late-successional species. 3) Across species, LNC was positively correlated with SLA and LPC, and LDMC was negatively correlated with LPC, LNC and SLA. N:P ratio was negatively correlated with LPC, but not correlated with LNC. The relationships between leaf traits under different light regimes were generally the same, but varied significantly along common slope (excepted LNC-LPC) and Y-intercept. These results indicated that the trade-offs of multi-traits had dynamic changes to adapt to different light regimes, and plants adapted to low-light environment by increasing SLA, LNC or maintaining a high N:P ratio.


全 文 :第 !" 卷 第 ## 期
$ % # $ 年 ## 月
林 业 科 学
&’()*+(, &(-.,) &(*(’,)
./01!"!*/1##
*/23!$ % # $
收稿日期" $%## 4#$ 4%\# 修回日期" $%#$ 4%6 4$6$
基金项目" 国家自然科学基金项目’9#%5%!%!( # 重庆市科委自然科学基金项目’’&+’! $%#%77#%##( $
!陶建平为通讯作者$ 感谢王永健)徐少君)左娟)刘文丹等对试验和论文写作过程的悉心指导和帮助$
不同光环境下 \ 种常绿阔叶林树种
苗期的叶片功能性状!
王玉平:陶建平:刘晋仙:何:泽
’三峡库区生态环境教育部重点实验室:重庆市三峡库区植物生态与资源重点实验室:西南大学生命科学学院:重庆 !%%5#;(
摘:要! :研究不同光环境’旷地)林窗)林下(下缙云山常绿阔叶林 \ 种常见树种的叶片功能性状及性状间的相
互关系!并对不同演替阶段物种的叶片性状进行比较$ 结果表明" #(在光照较弱的林窗和林下!树种的比叶面积
’&-,()叶片氮含量’-*’(和叶片 *rY比显著高于光照充足的旷地!叶干物质含量’-8[’(变化趋势与 &-,相反!
叶片磷含量’-Y’(在 9 种光环境下无显著差异# $(演替前期种具有较高的 &-,!-*’和 -Y’!而演替后期种的
-8[’和 *rY比显著高于演替前期种$随光照的减弱!演替前期种的 -Y’无显著差异!而演替后期种则呈下降趋
势# 9(在 9 种光环境下!-*’与 -Y’!&-,正相关!-8[’与 -Y’!-*’!&-,负相关!*rY比与 -Y’负相关!而与 -*’
无显著相关性$ 随光照的减弱!&-,?-8[’!-Y’?*rY及 -*’?-Y’性状关系沿共同斜率或 M轴截距发生了显著的
变异!表明研究材料主要通过增大 &-,!-*’及维持较高的 *rY比来适应低光环境!不同演替阶段物种适应策略不
同# 叶功能性状间的权衡关系沿光资源梯度发生了相应的变化$
关键词" :常绿阔叶林# 叶片功能性状# 适应策略# 光环境# 演替阶段
中图分类号!&5#"1!; :::文献标识码! ,:::文章编号! #%%# 45!"""$%#$### 4%%$9 4%5
S,($")(,"*N,%*I4).1’")%3+&%’1(1" /’**,&,)1N’CB1S,C’#,(’)%)
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67(1&%.1" :-B=OOI>RSA/>=0SC=ASF=CBR0/FB0L=FF/RA=SBQ TAS< CBF/ICRB=RkIAFASA/> =>Q ISA0AX=SA/> =FTB0=FR<=>HBF/O
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SLI> [/I>S=A> =>Q SFQBCQAOBCB>S0AHQ R/DE=CBQ 0B=OSC=ASF/OFEBRABF=SQAOBCB>S
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*rYC=SA/A> H=EF=>Q I>QBCFS/CLTBCBFAH>AOAR=>S0L S /EB> =CB=F/OO/CBFSBQHB3-B=OQCLD=SBCR/>SB>S
’-8[’( A> H=EFT=FFAH>AOAR=>S0L0/TBCS<=> S<=SA> /EB> =CB=F/OO/CBFSBQHB3+/FAH>AOAR=>SQAOBCB>RBFA>
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=>Q *rYC=SA/S<=> 0=SB?FIRRBFFA/>=0FEBRABF39( ,RC/FFFEBRABF! -*’T=FE/FASA2B0LR/CCB0=SBQ TAS< &-,=>Q -Y’! =>Q
-8[’T=F>BH=SA2B0LR/CCB0=SBQ TAS< -Y’! -*’=>Q &-,3*rYC=SA/T=F>BH=SA2B0LR/CCB0=SBQ TAS< -Y’! NIS>/S
R/CCB0=SBQ TAS< -*’3+F 0B=OSC=ASFI>QBCQAOBCB>S0AHBC=0LSFAH>AOAR=>S0L=0/>HR/DD/> F0/EB’BVRBESBQ -*’?-Y’( =>Q M?A>SBCRBES3+QAR=SBQ S<=SSDI0SA?SC=ASF<=Q QL>=DARR<=>HBFS/=Q=ESS/QAOBCB>S0AHQ E0=>SF=Q=ESBQ S/0/T?0AH2AC/>DB>SNL
A>RCB=FA>H&-,! -*’/CD=A>S=A>A>H=8,2 9"&5(" :B2BCHCBB> NC/=Q?0B=2BQ O/CBFS# 0B=OOI>RSA/>=0SC=ASF# =Q=ES=SA/> FSC=SBHL# 0AH=0FS=HB
::植物对环境变化的响应及适应策略一直以来都 是生态学研究的热点问题之一$ 植物功能性状
林 业 科 学 !" 卷:
’E0=>SOI>RSA/>=0SC=ASF(是指能够响应生存环境的变
化!并对生态系统具有一定影响的植物属性’8p=X$+
’5B! $%%#(!它与环境的联系是气候)干扰和生物条
件筛选的结果’8p=X$+’5B! #66"($ 叶片是绝大多数
维管植物能量生产和物质积累的中介!同时植物对
环境变化的绝大多数响应也表现在叶级性状’0B=O?
0B2B0SC=ASF(’.=0=Q=CBF$+’5B! $%%%($ 在各种植物功
能性状中!叶功能性状’0B=OOI>RSA/>=0SC=ASF(能够直
接反映植物适应环境变化所形成的生存对策!与植
株生物量和植物对资源的获得)利用及利用效率的
关系密切’孟婷婷等! $%%5(!同时!叶片性状容易收
集!便于进行大尺度的比较研究 ’J/QHF/> $+’5B!
#666($ 因此!研究者已在叶片功能性状方面进行
了大量的研究 ’@CAH’5B! $%%\(!但多集中在全球不同气候带或不同群落
类型等大 ’或较大 (尺度上 ’@CAH&IQA>H$+’5B! $%%"# 宝乐等! $%%6($ 在大尺度下!
环境对植物功能性状!特别是叶片功能性状的影响
往往不大 ’@CAH$%%\(!且大尺度下叶片性状间的关系不能完全在
区域等小尺度上受到重现 ’@CAH因此!在大尺度研究的背景下!小尺度’区域性(控
制试验的开展在提供叶片功能性状对环境变化响应
的细节方面具有重要意义$ 目前这方面的研究还相
对较少!且主要集中在人为遮光和养分控制等方面
’肖春旺等! #666# .=0=Q=CBF$+’5B! $%%%# 万宏伟
等! $%%"($
本文通过试验生态学的方法!对 \ 种缙云山常
绿阔叶林常见树种在林下)人工林窗及林缘旷地中
树种苗期在不同光环境下!叶片性状变化规律及性
状间关系的变化#不同演替阶段物种的叶性状对光
环境的响应是否存在差异进行探讨$
#:材料与方法
:;:<研究地概况
研究地位于西南大学三峡库区生态与环境教育
部重点实验室试验基地内!海拔 $!6 D!气候属典型
的亚热带季风气候!年均气温 #91\ o!年均降水量
# #!9 DD!土壤为酸性黄壤!距离缙云山保护区直线
距离约 $ PD!气候和土壤条件相近$
:;=<试验材料
试验材料为薄果猴欢喜’75)’1$’ 5$E+)=’*E’()喜
树 ’ 3’;E+)+>$=’ ’=4;01’+’ () 香 樟 ’ 3011’;);4;
=’;E>)*’ () 黑 壳 楠 ’ &01/$*’ ;$2’E>%5’ () 薯 豆
’ I5’$)=’*E49@’E)10=49() 灯 台 树 ’ .)+>*)=’*%4;
=)1+*)6$*94;($ 灯台树)喜树和香樟为演替前期种!
喜光# 薄果猴欢喜)薯豆和黑壳楠为演替后期种!具
有耐荫特性’郭全邦等! #666($
:;@<材料处理方法
$%%; 年 9 月 ’$%%\ 年补栽了部分幼苗(!从缙
云山自然保护区采集长势一致)生长良好的 \ 种试
验材料当年生幼苗各 9% 株!种植于直径 $; DD!深
$% RD的营养袋中!以缙云山林下带腐殖质的土壤
为前期栽培基质$ 在林窗中恢复生长 $ 周后!将幼
苗随机分成 9 组!分别种植于试验基地的常绿阔叶
林林缘旷地)常绿阔叶林人工林窗和林下 9 种自然
光环境下$ 9 种环境的相对光照强度分别为林缘旷
地 #%%e)人工林窗 #"e ‘$9e)林下 9e ‘5e!其
有效光辐射的日变化规律参见汤爱仪等 ’$%%"(报
道$ 对材料进行常规管理!同时对林窗冠层进行不
定期修剪!保持林窗形态$
:;E<采样处理及分析方法
$%#% 年 5 月!时间选择在 #""%% 左右!每种随
机选取 9 ‘; 株个体!采集冠层当年生枝条上完整的
成熟叶片!分别装入信封!迅速带回实验室测量相关
指标$ 由于自然状态下的长时间处理!部分材料在
林窗’喜树和猴欢喜(和林下’香樟和喜树(环境中
死亡或数量不足!故林窗和林下环境中只选择了其
余 ! 种试验树种$
#1!1#:比叶面积和叶片干物质含量的测定:用根
系扫描仪’)Y&c*)VECBFFA/> #%%%%U-! i&,(扫描
叶片!用 @A>h然后放入 \% o的烘箱中!烘干至恒质量 ’5$ <( !
称量干质量!计算比 叶面积 ’FEBRAOAR0B=O=CB=!
&-,! RD$+H4# !叶面积b叶干质量 ( $ 叶片干物质
含量’0B=OQCLD=SBCR/>SB>S! -8[’(是指单位饱和
鲜质量的叶片所含干物质的多少 ’’/C>B0AFFB>
$+’5B! $%%9( $ 将叶片放入黑暗环境的清水中浸
泡!#$ < 后取出叶片并用吸水纸将叶片表面的水
分吸干!同时进一步将叶片杂质擦拭干净!称量
饱和 鲜 质 量! 然 后 在 \% o 下 烘 干 至 恒 质 量
’5$ <( !称量干质量! 计算 -8[’’叶干质量b饱
和鲜质量!H+H4# ( $
#1!1$:叶片 *#Y含量的测定:将烘干的叶片用混
合球磨仪’[[$%%! hBSFRL(磨碎混匀!磨碎
前去除叶柄和明显叶脉$ 用浓 J$ &c!?J$c$消煮材
料! 然 后 采 用 凯 氏 定 氮 仪 ’ 7?9$!! 7IR&TASXBC0=>Q(测定干样全 *含量!钼锑抗比色法测定
干样全磷含量’鲍士旦! $%%%($ *!Y测定结果以单
位质量样品的养分含量’DH+H4#(表示$
!$
:第 ## 期 王玉平等" 不同光环境下 \ 种常绿阔叶林树种苗期的叶片功能性状
:;F<数据处理与统计分析
对叶片性状指标数据进行光环境和演替阶段的
双因素方差分析!对差异显著’Ds%1%;(的指标作
8I>R=> 多重比较# 不同演替阶段物种间的比较用
独立样本 +检验# 性状间的相关性采用 YB=CF/> 双
侧检验$ 应用软件 &[,+h’Z=0FSBC$+’5B! $%%\(对
不同光环境下叶功能性状之间的关联进行了 ((型
回归分析’[/QB0((hBHCBFFA/>(# 对原始数据进行了
底数为 #% 的对数变换以保证正态分布$
$:结果与分析
=;:<树种叶片功能性状对不同光环境的响应
除叶片磷含量 ’0B=OESB>S! -Y’(
外!比叶面积 ’ &-,()叶片干物质含量’-8[’()叶
片氮含量 ’0B=O>ASC/HB> R/>SB>S! -*’( 及氮磷比
’*rY( 在 不 同 光 环 境 下 具 有 极 显 著 差 异
’Ds%1%#(# 不同演替阶段物种间叶片性状均存在
极显著差异 ’Ds%1%#($ 另外!$ 种因素的交互作
用只对比叶面积的影响达到极显著水平 ’Ds
%1%#(!对其他叶片性状影响不显著’表 #($
$1#1#:不同光环境下的植物比叶面积和叶干物质
含量:&-,随着光照的减弱!总体呈先增加后降低
的趋势$ 林下和林窗环境下 &-,极显著地高于旷
地环境下植物的 &-,’Ds%1%#(!林窗与林下之间
无显著差异’D]%1%;( ’表 $($ -8[’在 9 种环境
下的变化趋势为先降低后增加# 旷地和林窗与林下
-8[’无显著差异!林窗中 -8[’极显著低于旷地
环境’Ds%1%#($
$1#1$:不同光环境下植物叶片 *#Y含量及 *rY比
总体特征:9种光环境下!-*’变化幅度为 $%19 ‘
$\1$ DH+H4#!林窗和林下的 -*’显著高于旷地
’Ds%1%;($-Y’变化幅度为 #1!$ ‘#1"5 DH+H4#!
且随着光照的减弱依次降低!但三者间无显著差异
’Dd%1##5($ *rY比变化幅度较大’#$1% ‘#61"($
随着光照的减弱!*rY比逐渐增大!且旷地环境下
*rY比显著低于林窗和林下环境’Ds%1%;($
表 :<不同光环境下 = 种演替阶段树种叶片功能性状的双因素方差分析结果!
+%7>:比叶面积
&-,b’RD$+H4# (
干物质含量
-8[’b’H+H4# (
叶氮含量
-*’b’DH+H4# (
叶磷含量
-Y’b’DH+H4# (
氮磷比
*rY
光环境 -AH演替阶段 &IRRBFFA/>=0FS=HBF %1%%% %1%%% %1%%# %1%%% %1%%%
光环境 a物种演替阶段 -AH=0FS=HBF %1%%% %1%"! %1%\# %15$" %1#;6
::)数据为 D值$ 8=S=TBCBD2=0IBF3
表 =<不同光环境下植物叶片性状比较!
+%7>=光环境
-AH叶片性状 -B=OSC=ASF
比叶面积
&-,b’RD$+H4# (
干物质含量
-8[’b’H+H4# (
叶氮含量
-*’b’DH+H4# (
叶磷含量
-Y’b’DH+H4# (
*rY
旷地 cEB> #9$1"% t\1#5N %195 t%1%#= $%1$"! " t%1""N #1"\5 \ t%1#9= ##166\ ; t%1\%N
林窗 K=E $#\1;% t$91;%= %19$ t%1%#N $\1$$$ " t#1$#= #1\65 9 t%1#6= #\16\5 6 t#1%#=
林下 i>QBCFS/CL $%\1;! t$$1\#= %19! t%1%$=N $!1"6$ 9 t#1$;= #1!#\ 6 t%1#9= #61"%5 9 t#19;=
平均 ,2BC=HB #";1$" %19! $91"%% % t#1"% #1\\% \ t%1#9 #\1$;5 $ t$1$"
变异系数 ’.’e( $!1\" 5199 #91%6 #915% $!19$
::)不同小写字母表示差异显著 ’D s%1%; ( $ 8AOBCB>S0/TBCR=FB0BSBCFCBECBFB>SFS=SAFSAR=0LFAH>AOAR=>SQAOBCB>RBF=D/>H0AH=SDs%1%;3
$1#19:不同演替阶段物种在不同光环境下的比叶
面积和叶干物质含量:演替前期种的 &-,在 9 种
光环境下均高于演替后期种!其中在林窗和林下!差
异达到显著水平’Ds%1%;(# 而 -8[’则相反!9 种
环境下均为演替后期种显著高于演替前期种
’Ds%1%;($随着光照的减弱!演替前期种 &-,逐步
增大! -8[’减 小! 且 林 下 和 旷 地 间 差 异 显 著
’Ds%1%;(# 演替后期种随着光照的减弱!&-,先
增加后减小!-8[’变化趋势相反 ’先减少后增
加(!且两者均在旷地环境下与林窗和林下差异显
著’Ds%1%;($
$1#1!:不同演替阶段物种在不同光环境下植物叶
片 *#Y含量及 *rY特征:不同演替阶段物种的
-*’在旷地’Dd%1#$#(和林窗’Dd%1%\\(环境下
无显著差异!而在林下演替前期种显著高于演替后
期种’Ds%1%;(’图 $,(# 在 9 种光环境下!演替前
期种的 -Y’均显著高于演替后期种’图 $7(# *rY
比为演替后期种均显著高于演替前期种 ’图 $’($
随着光照的减弱!演替前期种的 -*’逐渐增大!而
演替后期种在林窗环境下最大!但均表现为在旷地
;$
林 业 科 学 !" 卷:
环境下显著低于林窗和林下# -Y’表现为演替后期
种随着光照的减弱呈下降趋势!且旷地和林下间差
异显著’Ds%1%;(!而演替前期种在 9 种光环境下
组间差异不显著# 随着光照的减弱!*rY比逐渐增
大!但演替前期种在林下和旷地间差异显著!演替后
期种林下和林窗均显著高于旷地$
图 #:不同演替阶段物种在 9 种光环境下比叶面积和叶干物质含量
ZAH3#:&-,=>Q -8[’/OFEBRABF=SQAOBCB>SFIRRBFFA/>=0FS=HBFI>QBCQAOBCB>S0AH小写字母表示不同演替阶段物种性状在同一光环境下的差异# 大写字母表示同一演替阶段物种性状在不同光照环
境下的差异$ -/TBCR=FB0BSBCFCBECBFB>SSRBFA> 0B=OSC=ASFNBSTBB> FIRRBFFA/>=0FS=HBFI>QBCF=DB0AHR=EAS=00BSBCFCBECBFB>SSRBFA> 0B=OSC=ASF=D/>H0AH=0FS=HBFEBRABF3下同$ +F=DBNB0/T3
图 $:不同演替阶段物种在不同光环境下植物叶片 *!Y含量及 *rY比
ZAH3$:-*’! -Y’=>Q *rYC=SA//OFEBRABF=SQAOBCB>SFIRRBFFA/> FS=HBFI>QBCQAOBCB>S0AH=;=<植物叶片性状间的关系
$1$1#:不同光照环境下叶片性状间的关系:在 9
种光环境下! -*’与 -Y’均呈显著的正相关关系
’图 9,(!标准主轴’ &[,(共同斜率为 #15\$ 不同
光环境下!-*’?-Y’关系沿共同斜率无显著变异!
而林窗和林下的 M轴截距显著小于旷地’表 9(!即
在给定 -*’情况下!随着光照的减弱!-Y’降低$
*rY比与 -Y’呈显著的负相关关系!&[,共同
斜率为 4%15!$ 不同光环境下!*rY?-Y’关系沿共
同斜率发生了显著的变异!林窗和林下的 M轴截距
显著大于旷地!即随光照降低!物种具有更小的 -Y’
和更大的 *rY值’图 97!表 9($
&-,与 -8[’呈显著的负相关关系!&[,共同
斜率为 4%1\!$ 不同光环境下!&-,?-8[’关系沿
共同斜率发生了显著变异!林窗和林下的 M轴截距
显著低于旷地!表明随光照的降低!物种具有更大的
&-,和较小的 -8[’’图 9’!表 9($
$1$1$:比叶面积$叶干物质含量与叶片养分含量的
关系:-*’和 -Y’与 -8[’均呈显著的负相关关
系’<$ d%195"! Ds%1%;# <$ d%1\%9!Ds%1%#(!
-Y’与 -8[’相关性更显著 ’图 !,!7($ &-,与
-*’呈显著的正相关关系 ’<$ d%1!\6!Ds%1%#(
’图 !’(!与 -Y’关系不显著$
\$
:第 ## 期 王玉平等" 不同光环境下 \ 种常绿阔叶林树种苗期的叶片功能性状
图 9:不同光环境下叶片功能性状间的关系’&型回归(
ZAH39:hB0=SA/>F 0B=OOI>RSA/>=0SC=ASF=RC/FFQAOBCB>S0AH(
数据进行了 #% 为底的对数转换$ ,0Q=S=TBCB0H?SC=>FO/CDBQ NBO/CB=>=0LFAF3
表 @<不同光环境下叶片性状关系的斜率及截距差异!
+%7>@U?M
斜率 &0/EB
旷地
cEB> =CB=
林窗
K=E
林下
i>QBCFS/CL
D
截距 (>SBCRBES
旷地
cEB> =CB=
林窗
K=E
林下
i>QBCFS/CL
D
-*’?-Y’ #159" #1";# #1\%\ ]%1%; 4$1%$9= 4$1!%"N 4$1#$%N s%1%;
-Y’?*rY 4%1555N 4%1\\9= 4%1"!#= s%1%; #1$!\N #1996= #195%= s%1%;
&-,?-8[’ 4%15#;N 4%1\\;= 4%1;"6= s%1%; #1%5%= #1%$6N %1"5%N s%1%;
::)-*’!叶氮含量 0B=O>ASC/HB> R/>SB>S# -Y’!叶磷含量 0B=OESB>S# 氮磷比 *rYC=SA/# &-,!比叶面积 FEBRAOAR0B=O=CB=# -8[’!叶
干物质含量 0B=OQCLD=SBCR/>SB>S$ 字母表示性状关系斜率或截距的差异$ -/TBCR=FB0BSBCFCBECBFB>SQAOBCB>RBFA> CBHCBFFA/> F0/EB=>Q A>SBCRBES
O/C0B=O?SC=ASCB0=SA/>F图 !:比叶面积)叶干物质含量与叶片养分含量的关系
ZAH3!:hB0=SA/>F &-,! -8[’=>Q 0B=O>ISCAB>SR/>SB>SF
9:讨论与结论
@;:<不同光环境下植物叶片功能性状比较
植物的叶片性状反映了植物对环境变化的不同
响应策略’刘金环等! $%%\($ 比叶面积和叶干物质
含量都能在一定程度上代表植物对环境资源的利用
方式和能力!与环境适应对策关系密切’*A>BDBSF!
$%%#(!被认为是环境资源利用轴’CBF/ICRBIFB=VAF(
上的一组最佳变量’刘金环等! $%%\($ 比叶面积能
够反映植物对资源获取和利用的权衡关系’@A0F/>
$+’5B! #666# -/>H$+’5B! $%##($ 研究表明" 在荫蔽
的林下植物有较大的比叶面积 ’.=0=Q=CBF$+’5B!
$%%%# ’/C>B0AFFB> $+’5B! $%%9($ 叶干物质含量反映
的是植物对养分的保持能力’祁建等! $%%"(!叶干
物质含量较低的植物叶片具有较强的生产能力
’’/C>B0AFFB> $+’5B! $%%9($ 本研究中!林窗和林下
环境中的比叶面积显著高于林缘旷地!叶干物质含
量在 9 种光环境下变化趋势与比叶面积相反 ’表
$(!表明植物叶片在荫蔽的环境下!一方面通过增
大受光面积来捕捉更多的光资源# 另一方面!通过
增强叶片的生产能力和养分保守能力!高效地利用
光资源$
氮和磷是陆地生态系统植物生长的主要限制因
子’任书杰等! $%%5 ($ 叶氮是光合酶 ’特别是
hINAFR/(和叶绿素的主要成分!与磷的固定能力呈
正相关’赵平等! #66"# @CAH与植物的生长速率密切相关’曾德慧等! $%%;($ 在
光资源不足的林下!植物叶片通过增加单位干质量
的氮含量来提高净光合速率’赵平等! #66"(!同时!
植物体生长减缓!叶片内限制磷含量的核糖体 ’特
别是 Ch*,(对磷的需求降低’程滨等! $%#%(!因此
叶磷含量随之降低!同时 *rY比升高’表 $($ 在本
5$
林 业 科 学 !" 卷:
研究中!叶磷含量随光照减弱而降低!但差异不显
著!这可能与弱光光环境下成熟叶片生命活动周期
延长有关’*A>BDBSF! $%%#($
叶片的 *rY比值可以作为判断植物生长是否
受到养分限制 ’KvFBTB0! $%%! ($ g/BCFB0D=> 等
’#66\(研究认为" 当 *rY比小于#! 时!表示植物生
产力受 *的限制# *rY比大于#\ 时!表示植物生产
力受 Y的限制# 介于中间则被认为受两者共同限制
或 $ 种元素都不缺少’+BFFABC$+’5B! $%%9($ 本研究
中!旷地环境下植物叶片 *rY比小于#!!在林窗和
林下环境下!分别为 #5 和 $%!而本研究中土壤养分
环境基本一致!由此说明!光照显著影响了 *rY比
对环境养分限制的指示作用$小尺度范围内!在利用
*rY临界比判断环境或系统养分限制状况的研究
中!应考虑光环境!因为植物生物量的生产除 *!Y
元素限制外!还将受到光照和其他气候因子的影响
’8ICB> $+’5B! $%%%($
@;=<不同演替阶段的物种对光环境的响应
本研究中!在 9 种光环境下!演替后期种的叶干
物质含量和 *rY比均显著高于演替前期种!叶磷含
量相反!这体现了 $ 种演替阶段的物种本身所具有
的差异" 演替前期种生长快速!后期种具有较强的
养分保持能力和耐阴能力$ 在光资源丰富的旷地!
演替前期和后期种的比叶面积和叶氮含量均无显著
差异$ 随着光照的减弱!不同演替阶段物种的比叶
面积在林窗和林下出现显著差异!叶氮含量在林下
出现显著的差异!表明在光资源足够的环境下比叶
面积和叶氮含量与物种演替阶段关系不大# 而当光
资源减少’林窗(或成为限制因子时’林下(!不同演
替阶段物种的叶性状出现差异性响应!说明了比叶
面积和叶氮含量两性状对光资源有较好的指示
作用$
不同演替阶段物种对光环境变化的响应也不一
致$ 演替前期物种的叶磷含量随光照的减弱而无显
著差异!而演替后期种则逐渐降低!且林下与旷地差
异显著!表明演替前期种的快速生长策略!同时跟演
替前期种在 9 种光环境下都具有较大的比叶面积和
叶 *含量有关$
@;@<植物叶片功能性状间的关系
与功能性状和气象因子间的关系相比!功能性
状间的关系更加紧密’@CAH尺度上!比叶面积)叶寿命)叶碳含量)叶磷含量及单
位物质的光合能力等互相具有密切的相关性!且具
有全球普遍性 ’hBAR< $+’5B! #665# @CAH$%%!=($ 大量研究表明" 比叶面积与叶干物质含量
呈负相关关系 ’@A0F/> $+’5B! #666# @CAH$%%!N(# 叶氮含量与叶磷含量呈正相关关系# *rY
比与叶 Y含量呈负相关关系而与叶 *含量无显著
相关性’高三平等! $%%5(!本研究结果与这些报道
一致’图 9($ 同时!叶片养分含量与植物资源利用
或植物适应环境的策略也存在一定的相关关系’冯
秋红等! $%#%($ 叶氮含量与比叶面积呈正相关!与
叶干物质含量呈负相关关系’图 !(!表明随着比叶
面积的增大!叶干物质含量减小!同时分配到单位质
量光合器官的氮也随之增加!以维持较高的光合
能力$
性状间的关系还受环境因子的影响 ’冯秋红
等! $%#%($ 本研究中!随着光照的减弱!&-,?-8[’
的关系逐渐增强!且沿着共同斜率和 M轴截距均发
生了显著的变异!趋于更大的比叶面积和较小的叶
干物质含量’图 9’(# -*’?-Y’的关系在林窗下最
显著!在林窗和林下环境下 M轴截距显著小于旷地
’图 9,(# -Y’?*rY关系随着光照的减弱向高氮磷
比)低叶磷含量方向移动’图 97($ 表明植物性状的
权衡关系沿着光资源梯度发生了相应的动态变化以
适应不同光照环境’冯秋红等! $%%"(!即环境因子
通过改变植物性状来影响植物的同时!还通过控制
和影响植物性状间的关系来影响植物的适应策略$
参 考 文 献
宝:乐! 刘艳红3$%%63东灵山地区不同森林群落叶功能性状比较3
生态学报! $6’5( " 9\6$ 495%93
鲍士旦3$%%%3土壤农化分析39 版3北京" 中国农业出版社3
程:滨! 赵永军! 张文广! 等3$%#%3生态化学计量学研究进展3生
态学报! 9%’\( " #\$" 4#\953
冯秋红! 史作民! 董莉莉3$%%"3植物功能性状对环境的响应及其
应用3林业科学! !!’!( " #$; 4#9#3
冯秋红! 史作民! 董莉莉! 等3$%#%3南北样带温带区栎属树种功能
性状间的关系及其对气象因子的响应3植物生态学报! 9!’\( "
\#6 4\$53
郭全邦! 刘玉成! 李旭光3#6663缙云山森林次生演替序列群落的
物种多样性动态3应用生态学报! #%’;( " ;$# 4;$!3
高三平! 李俊祥! 徐明策! 等3$%%53天童常绿阔叶林不同演替阶段
常见种叶片 *)Y化学计量学特征3生 态 学 报! $5 ’ 9 ( "
6!" 46;$3
刘金环! 曾德慧! -BB8g3$%%\3科尔沁沙地东南部地区主要植物
叶片性状及其相互关系3生态学杂志! $;’"( " 6$# 46$;3
孟婷婷! 健:倪! 王国宏3$%%53植物功能性状与环境和生态系统
功能3植物生态学报! 9#’#( " #;% 4#\;3
祁:建! 马克明! 张育新3$%%"3北京东灵山不同坡位辽东栎
’A4$*=4950’)+412$1909( 叶属性的比较3生态学报! $" ’ # ( "
#$$ 4#$"3
任书杰! 于贵瑞! 陶:波! 等3$%%53中国东部南北样带 \;! 种植物
叶片氮和磷的化学计量学特征研究3环境科学! $" ’ #$ ( "
"$
:第 ## 期 王玉平等" 不同光环境下 \ 种常绿阔叶林树种苗期的叶片功能性状
$\\; 4$\593
汤爱仪! 陶建平! 刘:欣! 等3$%%"3常绿阔叶林两种树种幼苗对不
同光环境的适应***关于生长特征和光合色素含量的研究3西
南大学学报"自然科学版! 9%’#( " #%6 4##93
万宏伟! 杨:阳! 白世勤! 等3$%%"3羊草草原群落 \ 种植物叶片功
能特性对氮素添加的响应3植物生态学报! 9$’9( " \## 4\$#3
肖春旺! 刘玉成3#6663不同光环境下四川大头茶幼苗的生态适应3
生态学报! #6’9( " !$$ 4!$\3
阎恩荣! 王希华! 周:武3$%%"3天童常绿阔叶林演替系列植物群
落的 *rY化学计量特征3植物生态学报! 9$’#( " #9 4$$3
曾德慧! 陈广生3$%%;3生态化学计量学" 复杂生命系统奥秘的探
索3植物生态学报! $6’\( " #%%5 4#%#63
赵:平! 孙谷畴3#66"3植物氮素营养的生理生态学研究3生态科
学! #5’$( " 95 4!#3
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