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Leaf structure traits and their correlation of five tree seedlings of Fagaceae family

壳斗科五树种幼苗叶片结构型性状及其相关关系



全 文 :  Guihaia  May 2016ꎬ 36(5):507-514
http: / / journal.gxzw.gxib.cn
http: / / www.guihaia-journal.com
DOI: 10.11931 / guihaia.gxzw201505008
赵广东ꎬ李超ꎬ史作民ꎬ等. 壳斗科五树种幼苗叶片结构型性状及其相关关系[J]. 广西植物ꎬ 2016ꎬ 36(5):507-514
ZHAO GDꎬLI CꎬSHI ZMꎬet al. Leaf structure traits and their correlation of five tree seedlings of Fagaceae family [J]. Guihaiaꎬ 2016ꎬ 36(5):507-514
壳斗科五树种幼苗叶片结构型性状及其相关关系
赵广东1ꎬ 李  超1ꎬ 史作民1ꎬ 王  兵1ꎬ 邓宗富2ꎬ 陈和东2ꎬ 夏  晨2
( 1. 中国林业科学研究院 森林生态环境与保护研究所ꎬ 国家林业局森林生态环境重点实验室ꎬ 北京 100091ꎻ
2. 中国林业科学研究院 亚热带林业实验中心ꎬ 江西 分宜 336600 )
摘  要: 通过种子的人工采集、低温沙藏和温室培育后ꎬ将幼苗移栽到环境条件相同的同质园中自然生长ꎬ研
究了中亚热带壳斗科丝栗栲(Castanopsis fargesii)、苦槠(C. sclerophylla)、锥栗(Castanea henryi)、板栗(C. mol ̄
lissima)和麻栎(Quercus acutissima)2 年生幼苗生长季节的叶面积、叶厚度、比叶面积、叶干物质含量、叶氮浓
度、叶磷浓度和叶氮磷比 7种结构型性状的差异及其相关关系ꎮ 结果表明:(1)在 5树种幼苗中ꎬ锥栗幼苗的
叶面积和比叶面积最大、叶氮浓度最高ꎬ其叶干物质含量最低ꎻ丝栗栲幼苗的叶面积最小、叶氮浓度和叶磷浓
度最低ꎻ苦槠幼苗的叶厚度和比叶面积最小ꎬ其叶干物质含量最高ꎻ板栗幼苗则是叶厚度最小ꎻ同时 5 树种幼
苗叶片的氮磷比均无显著差异(P>0.1)ꎮ (2)Pearson相关和线性回归分析表明ꎬ壳斗科 5树种幼苗的叶面积
与叶氮浓度极显著正相关(P<0.01)ꎬ并与比叶面积显著正相关(P<0.05)ꎻ叶厚度与比叶面积极显著负相关(P
<0.01)ꎬ其与叶干物质含量显著正相关(P<0.05)ꎻ比叶面积与叶干物质含量极显著负相关(P<0.01)ꎬ并与叶
氮浓度极显著正相关(P<0.01)ꎬ同时与叶磷浓度显著负相关(P<0.05)ꎻ叶氮浓度与叶干物质含量、叶磷浓度
分别为显著负相关(P<0.05)和显著正相关(P<0.05)ꎮ 该研究结果表明壳斗科 5树种幼苗叶片的 7种结构型
性状表现出了一定的种间差异性ꎬ但同一结构型性状的大小顺序和种间差异的显著性不同ꎻ同时所有树种幼
苗叶片各结构型性状间的相关性及其显著程度不同ꎮ
关键词: 壳斗科ꎬ 树种幼苗ꎬ 叶片结构型性状ꎬ 相关关系
中图分类号: Q945    文献标识码: A    文章编号: 1000 ̄3142(2016)05 ̄0507 ̄08
Leaf structure traits and their correlation of
five tree seedlings of Fagaceae family
ZHAO Guang ̄Dong1ꎬ LI Chao1ꎬ SHI Zuo ̄Min1ꎬ WANG Bing1ꎬ
DENG Zong ̄Fu2ꎬ CHEN He ̄Dong2ꎬ XIA Chen2
( 1. Key Lab of Forest Ecology and Environmentꎬ State Forestry Administrationꎬ Institute of Forest Ecologyꎬ Environment
and Protectionꎬ Chinese Academy of Forestryꎬ Beijing 100091ꎬ Chinaꎻ 2. Experimental Center of
Subtropical Forestryꎬ Chinese Academy of Forestryꎬ Fenyi 336600ꎬ China )
Abstract: After sand reservoir in the condition of low temperature and cultivation in the greenhouse of the collected seedsꎬ
5 tree species (Castanopsis fargesiiꎬ C. sclerophyllaꎬ Castanea henryiꎬ C. mollissima and Quercus acutissima) seedlings of
Fagaceae family in the mid ̄subtropical zone of China were transplanted into the common garden. The leaf sizeꎬ leaf thick ̄
nessꎬ specific leaf areaꎬ leaf dry matter contentꎬ leaf nitrogen concentrationꎬ leaf phosphorus concentrationꎬ ratio of leaf ni ̄
收稿日期: 2015 ̄07 ̄08    修回日期: 2015 ̄10 ̄23
基金项目: 国家自然科学基金 (31170306ꎬ 30870193ꎬ 31290223) [ Supported by the National Natural Science Foundation of China (31170306ꎬ
30870193ꎬ 31290223)]ꎮ
作者简介: 赵广东(1974 ̄)ꎬ男ꎬ山东泰安人ꎬ博士ꎬ副研究员ꎬ主要从事植物生理生态学研究ꎬ(E ̄mail)zhaogdcaf@ 126.comꎮ
trogen and phosphorus concentration and their correlation of two ̄year old seedlings in the growing season were investigated
in this paper. The results were as follows:(1)The leaf size and specific leaf area of Castanea henryi were the maximumꎬ its
leaf nitrogen concentration was the highest and its leaf dry matter content was the lowest. The leaf size of Castanopsis fargesii
was the minimumꎬ its leaf nitrogen concentration and leaf phosphorus concentration were the lowest. The leaf thickness and
specific leaf area of C. sclerophylla was the minimum and its leaf dry matter content was the highest. For C. mollissima seed ̄
lingsꎬ the leaf thickness was the minimum. In the meanwhileꎬ there was no significant difference of the ratio of leaf nitrogen
and phosphorus concentration among the 5 tree seedlings. (2)Pearson and linear regression analysis indicated that leaf sizes
of the 5 tree seedlings were in a highly significant positive correlation with leaf nitrogen concentration(P<0.01)and signifi ̄
cant positive correlation with specific leaf area(P<0.05). The leaf thickness was in a highly significant negative correlation
with leaf size(P<0.01) and significant positive correlation with leaf dry matter content(P<0.05). The correlation among
specific leaf area and leaf dry matter contentꎬ leaf nitrogen concentration was highly significant negative and positive respec ̄
tively(P<0.01). At the same timeꎬ it was significantly and negatively correlated with leaf phosphorus concentration(P<
0.05). The correlation among leaf nitrogen concentration and leaf dry matter contentꎬ leaf phosphorus concentration was sig ̄
nificant negative and positive respectively(P<0.01). The results indicated that the seven leaf structure trait indicators of the
5 tree seedlings of Fagaceae family exhibited a certain interspecific differenceꎬ but the order of the same indicator and its
difference significance were differentꎻ while the correlation of the seven leaf structure trait indicators among all of the five
tree seedlings was not the same.
Key words: Fagaceae familyꎬ tree seedingsꎬ leaf strulture traitsꎬ correlation
    植物功能性状(plant functional trait)指能够响应
生存环境变化ꎬ并(或)对生态系统功能产生一定影
响的性状(Díaz et alꎬ2001)ꎬ为植物在长期适应环境
过程中而形成的一系列特征(李修鹏等ꎬ2013)ꎬ反映
了植物表征生态系统功能方面的生态指示作用(孟婷
婷等ꎬ2007)ꎮ 植物部分功能性状不仅易于测定ꎬ而且
可以代表物种对环境变化的响应或物种对生态系统
功能的贡献ꎬ并客观反映植物对外部环境的适应性
(Reich et alꎬ2003ꎻAckerly et alꎬ2000)ꎮ 植物作为陆
地生态系统的重要组成成分之一ꎬ其功能性状对全球
变化的指示作用ꎬ为探寻全球变化规律、减缓气候变
化提供了科学依据(龚春梅等ꎬ2011)ꎮ
叶片功能性状(1eaf functional trait)与植株生物
量、植物对资源的获取及其利用效率的关系密切ꎬ反
映了植物适应环境变化而形成的生存策略ꎬ并可以
同时比较大量植物种类叶片功能性状之间的差异
(宝乐等ꎬ2009)ꎮ 在自然生长条件下ꎬ环境因子和
遗传因素共同决定植物功能性状ꎬ环境梯度对性状
的影响可能会被不同植物功能群性状的种间差异抵
消或强化(李东胜等ꎬ2013)ꎮ 叶片性状可分为结构
型和功能型两种类型ꎮ 结构型性状主要从植物叶片
的生物化学结构特征方面反映不同物种对生境的适
应对策(张林和罗天祥ꎬ2004)ꎮ 功能型性状随时间
和空间的变异相对较大ꎬ主要体现叶片的生长代谢
指标ꎬ因此难以深入解释植物在长期进化过程中对
环境变化的适应机理(刘金环和曾德慧ꎬ2006)ꎮ
目前国内外对植物功能性状的研究主要集中在
全球、区域、群落和物种尺度上大量植物多个叶性状
的差异分析以及叶性状与环境因子的相关关系
(Wright et alꎬ2004ꎻHan et alꎬ2005ꎻQuentin et alꎬ
2014ꎻReich et alꎬ2003ꎻ任书杰等ꎬ2008ꎻ董廷发等ꎬ
2012ꎻ冯秋红等ꎬ2010ꎻ董莉莉等ꎬ2009)ꎬ而对生长在
相同环境条件下不同树种多个叶性状的差异及其相
关关系的研究相对较少(李东胜等ꎬ2013)ꎮ 壳斗科
(Fagaceae)是我国温带和亚热带最重要的森林树种
之一(刘茂松和洪必恭ꎬ1998)ꎮ 幼苗作为森林生态
系统的一个重要组成部分ꎬ对森林生态系统的物种
多样性维持、群落演替和树种更新等过程发挥了重
要作用(冯秋红ꎬ2008)ꎮ 本文以中亚热带壳斗科丝
栗栲(Castanopsis fargesii)、苦槠(C. sclerophylla)、锥
栗( Castanea henryi)、板栗 ( C. mollissima)、麻栎
(Quercus acutissima)的 2年生幼苗为研究对象ꎬ通过
测定和分析其生长季节的叶面积( leaf sizeꎬLS)、叶
厚度 ( leaf thicknessꎬ LT)、比叶面积 ( specific leaf
areaꎬSLA)、叶干物质含量( leaf dry matter contentꎬ
LDMC)、 叶 氮 浓 度 ( leaf nitrogen concentrationꎬ
LNC)、叶磷浓度(leaf phosphorus concentrationꎬLPC)
和叶氮磷比 ( Ratio of leaf nitrogen and phosphorus
concentrationꎬN / P)7 种结构型性状指标ꎬ比较相同
环境条件下 5树种幼苗叶片同一结构型性状指标的
805 广  西  植  物                                  36卷
差异性ꎬ并探讨其功能性状的相关关系ꎬ以期为认识
中亚热带主要树种叶片功能性状的特征及其差异性
提供相关的科学依据ꎮ
1  研究区概况
研究区位于江西大岗山森林生态系统国家定位
观测研究站ꎬ地理位置为 114° 30′ ~ 114° 45′ Eꎬ
27°30′~27°50′N ꎬ海拔 167.8 mꎬ地处长江中下游低
山丘陵区ꎮ 该地区属亚热带湿润气候ꎬ雨量充沛、光
照充足ꎬ非常适合林木生长ꎮ 年均气温15.8 ~ 17.7
℃ꎬ年积温 5 355 ℃ꎬ极端最高温 39.9 ℃ꎬ极端最低
温-8.3 ℃ꎬ年均日照时数 1 656.9 hꎬ年蒸发量 504
mmꎬ年降水量 1 590.9 mm(其中 4-6 月份降雨量占
全年降雨量的 45%)ꎬ年太阳辐射总量约 487 kJ􀅰
cm ̄2ꎬ年均相对湿度 80%ꎬ无霜期 265 dꎮ 地带性植
被为天然常绿阔叶混交林ꎬ代表树种是青冈栎(Cas ̄
tanopsis glauca)、丝栗栲、苦槠、刺栲 ( Castanopsis
hystrix)、木荷( Schima superba)和甜槠(Castanopsis
eyrei)等(王致远等ꎬ2014)ꎮ
2  材料与方法
2.1 试验设计
2012年 10月ꎬ人工采集壳斗科(Fagaceae)的丝
栗栲、苦槠、锥栗、板栗、麻栎和大叶青冈(Cyclobal ̄
anopsis jensenniana )、樟科 ( Lauraceae ) 的刨花楠
(Machilus pauhoi)、闽楠 ( Phoebe bournei)和香樟
(Cinnamomum camphora)、木兰科(Magnoliaceae)的
观 光 木 ( Tsoongiodendron odorum )、 乐 昌 含 笑
(Michelia chapensls)和深山含笑(M. maudiae)、山茶
科(Theaceae)的银木荷(Schima argentea)的果实饱
满、无病虫害且生长于林冠向阳面和中上部的种子ꎮ
种子经过低温沙藏后于 2013年春季在温室播种ꎬ待
种子萌发并在温室中生长一段时间后ꎬ将其幼苗转
至土沙质量比为 3 ∶ 1 的塑料钵中培养ꎮ 4 月初选
择株高及生长状况基本一致的幼苗移栽到位于江西
大岗山森林生态系统国家定位观测研究站站区附近
且周围无高大乔木或灌木遮挡的同质园( common
garden)的 12个栽培小区内ꎮ 每个栽培小区内从东
到西依次栽植大叶青冈、闽楠、深山含笑、乐昌含笑、
观光木、银木荷、丝栗栲、香樟、刨花楠、板栗、麻栎、
锥栗和苦槠幼苗各两行ꎬ株行距均为 0.3 m × 0.4 mꎮ
每个栽培小区四周埋设深度为 50 cm、并高出土壤
表面 10 cm 的 PVC 隔水板ꎮ 两个栽培小区之间设
置约 50 cm的缓冲区ꎮ 树种幼苗生长期间人工定期
进行除草和防治病虫害等田间管理 (李东胜等ꎬ
2013)ꎮ 同质园中土壤的理化性质见表 1ꎮ
2.2 叶片样品采集
2014年 7月ꎬ在同质园中选取生长状况基本一
致的丝栗栲、苦槠、锥栗、板栗和麻栎幼苗各 3 株ꎮ
在每株幼苗的中上部分别选取 20片无病虫害、生长
表 1  同质园中土壤的理化性质
Table 1  Soil properties in the common garden
土层
Soil layer
(cm)
土壤全氮
Soil total nitrogen
(g􀅰kg ̄1)
土壤全磷
Soil total phosphorus
(g􀅰kg ̄1)
土壤全钾
Soil total potassium
(g􀅰kg ̄1)
土壤含水量
Soil water content
(%)
土壤容重
Soil bulk density
(g􀅰cm ̄3)
0~10 0.61±0.05a 0.26±0.03ab 0.77±0.16a 21.77±0.61a 1.37±0.04a
10~30 0.46±0.03b 0.28±0.03a 0.92±0.22a 20.03±0.42b 1.38±0.02a
30~50 0.33±0.01c 0.22±0.02b 0.82±0.05a 18.65±0.58c 1.39±0.03a
  注: 数值为平均值 ± 标准偏差ꎻ 同一列指标数值后的不同小写字母表示同一测定指标在0.05水平上差异显著ꎮ
  Note: Data in the table are mean ± SEꎻ Different lowercase letters in the same column indicate significant differences at 0.05 level of the same indicator.
良好的成熟叶片装入塑料自封袋并贴好标签ꎮ
2.3 叶片结构型性状测定
将叶片样品带回实验室ꎬ先用 LI ̄3000C 便携式
叶面积仪(LI ̄COR Inc.ꎬ Lincolnꎬ USA)测量每个叶片
的叶面积ꎬ接着沿叶片主脉方向均匀选取 3 个点ꎬ利
用精度为 0.01 mm的电子游标卡尺测量叶片主脉一
侧约 0.25 cm处的厚度ꎬ其平均值即为该叶片的厚度ꎮ
然后将叶片样品浸泡在水里ꎬ每隔 5 h 测量 1 次叶
重ꎬ直至叶重不再增加为止ꎬ取出叶片用吸水纸迅速
吸走其表面的水分ꎬ用精度为 0.01 g的电子天平称取
其饱和鲜重ꎬ再将叶片样品放置在 65 ℃的烘箱里烘
干至恒重ꎬ测量其干重ꎮ 叶片干物质含量 (LDMC)=
9055期                赵广东等: 壳斗科五树种幼苗叶片结构型性状及其相关关系
图 1  壳斗科 5树种幼苗叶片结构型性状的种间差异性  数值为平均值 ± 标准偏差ꎻ不同小写字母表示 5树种幼苗
同一测定指标差异显著(P<0.05)ꎮ 横轴 1、2、3、4和 5分别代表丝栗栲、苦槠、锥栗、板栗和麻栎ꎮ
Fig. 1  Difference among leaf structure traits of the 5 tree seedlings of Fagaceae family   Data in the figure are mean ± SEꎻ
Different lowercase letters indicate significant differences of the 5 tree seedlings of the same indicator (P<0.05). The 1ꎬ 2ꎬ 3ꎬ 4 and 5 in
horizontal axis respresent Castanopsis fargesiiꎬ C. sclerophyllaꎬ Castanea henryiꎬ C. mollissima and Quercus acutissimaꎬ respectively.
叶片干重(g) /叶片饱和鲜重(g)ꎮ 比叶面积(SLA)
=叶片面积(cm2) /叶片干重(g)ꎮ 最后将叶片样品
研磨过 1 mm 筛后ꎬ在国家林业局森林生态环境重
点实验室采用 KDY 9830全自动凯氏定氮仪测定叶
氮浓度(mg􀅰g ̄ 1)、IRIS IntrepidⅡXSP 等离子发射
光谱仪(Thermo Electronꎬ Walthamꎬ USA)测定叶磷
浓度(mg􀅰g ̄ 1)ꎮ
2.4 数据处理与分析
采用 Excel 2013软件对数据进行整理、计算和
图表制作处理ꎬ运用 SPSS 22.0(SPSS Inc.ꎬ Chicagoꎬ
USA)Duncan法检验不同树种叶片结构型性状间的
差异显著性、Pearson相关分析检验叶片各结构型性
状之间的相关关系ꎮ
3  结果与分析
3.1 叶片结构型性状的差异性分析
壳斗科 5树种幼苗中ꎬ锥栗叶面积最大ꎬ丝栗栲
015 广  西  植  物                                  36卷
最小ꎻ而且苦槠、板栗、麻栎的叶面积差异不显著(P
>0.1)ꎮ 苦槠幼苗的叶厚度显著高于丝栗栲、锥栗、
板栗和麻栎(P<0.05)ꎬ但丝栗栲、锥栗、板栗和麻栎
的叶厚度则差异不显著(P>0.1)ꎮ 5 树种幼苗的比
叶面积大小为锥栗>板栗>麻栎>丝栗栲>苦槠ꎬ锥
栗、麻栎和板栗比叶面积差异不显著(P>0.1)ꎬ但三
者的比叶面积均显著大于丝栗栲和苦槠(P<0.05)ꎬ
同时丝栗栲的比叶面积显著大于苦槠(P<0.05)ꎮ 5
树种幼苗的叶干物质含量表现为苦槠>麻栎>丝栗
栲>板栗>锥栗ꎬ苦槠的叶干物质含量显著高于丝栗
栲、板栗和锥栗(P<0.05)ꎬ并与麻栎幼苗无显著差
异(P>0.1)ꎻ麻栎、丝栗栲、板栗两两之间以及丝栗
栲和锥栗、板栗和锥栗的叶干物质含量差异不显著
(P>0. 1)ꎬ锥栗的干物质含量显著低于麻栎 (P <
0.05)ꎮ 锥栗的叶氮浓度最高ꎬ并显著高于板栗、苦
槠和丝栗栲(P<0.05)ꎻ丝栗栲的叶氮浓度最低ꎬ并
显著低于锥栗和麻栎(P<0.05)ꎬ而且板栗、苦槠和
丝栗栲的叶氮浓度差异不显著(P>0.1)ꎮ 麻栎的叶
磷浓度最高ꎬ但仅显著高于苦槠和丝栗栲 ( P <
0.05)ꎻ丝栗栲的叶磷浓度最低ꎬ并显著低于锥栗、麻
栎和板栗(P<0.05)ꎬ而且丝栗栲和苦槠的叶磷浓度
差异不显著(P>0.1)ꎮ 壳斗科 5 树种幼苗的叶氮磷
比差异均不显著(P>0.1)ꎮ
3.2 叶片结构型性状的 Pearson相关分析
通过 Pearson相关分析(表 3)表明ꎬ壳斗科 5树
种幼苗叶片的叶面积与叶氮浓度极显著正相关(P<
0.01)ꎬ与比叶面积显著正相关(P<0.05)ꎻ叶厚度与
比叶面积极显著负相关(P<0.01)ꎬ而与叶干物质含
量显著正相关(P<0.05)ꎻ比叶面积与叶干物质含量
极显著负相关(P<0.01)ꎬ叶氮浓度则极显著正相关
(P< 0. 01)ꎬ而其与叶磷浓度则显著负相关 ( P <
0.05)ꎻ叶干物质含量与叶氮浓度显著负相关(P<
0.05)ꎬ而叶氮浓度与叶磷浓度则显著正相关(P<
0.05)ꎮ
3.3 叶片结构型性状的线性相关分析
5树种幼苗的叶面积和叶厚度之间的相关性表
现为极微弱的负相关(R2 = 0.0045ꎻP = -0.067)ꎮ 5
树种幼苗的比叶面积和叶干物质含量呈极显著的负
相关(R2 = 0.5613ꎻP<0.01)ꎮ 5 树种幼苗的叶面积
与比叶面积呈显著正相关(R2 = 0.2677ꎻP<0.05)ꎬ但
叶面积与叶干物质含量的负相关关系不显著(R2 =
0.1575ꎻP= -0.397)ꎮ 5树种幼苗的叶厚度与比叶面
积呈极显著负相关关系(R2 = 0.5751ꎻP<0.01)ꎬ并与
表 3  壳斗科 5树种幼苗叶片结构型性状
之间 Pearson相关系数
Table 3  Pearson correlation coefficients among leaf
struture traits of the 5 tree seedlings of Fagaceae family
叶面积
LS
叶厚度
LT
比叶
面积
SLA
叶干物质
含量
LDMC
叶氮
浓度
LNC
叶磷
浓度
LPC
叶面积
LS

叶厚度
LT
 ̄0.067 1
比叶面积
SLA
0.517∗  ̄0.758∗∗ 1
叶干物质
含量 LDMC
 ̄0.397 0.608∗  ̄0.758∗∗ 1
叶氮浓度
LNC
0.694∗∗  ̄0.337 0.731∗∗  ̄0.579∗ 1
叶磷浓度
LPC
0.352  ̄0.304 0.594∗  ̄0.405 0.545∗ 1
  注: ∗显著水平 (P<0.05)ꎻ ∗∗极显著水平 (P<0.01)ꎮ
  Note: ∗ Correlation is significant ( P < 0.05)ꎻ ∗∗ Correlation is highly
significant (P<0.01).
叶干物质含量呈显著正相关关系(R2 = 0.3699ꎻP<
0.05)(图 1)ꎮ
5树种幼苗的叶面积与叶氮浓度呈极显著的正
相关ꎬ其与叶磷浓度的正相关关系则不显著ꎮ 5 树
种幼苗的叶厚度与叶氮浓度、叶磷浓度的负相关关
系均不显著ꎮ 5树种幼苗的比叶面积与叶氮浓度呈
显著的正相关ꎬ而与叶磷浓度则呈极显著的正相关ꎮ
5树种幼苗的叶干物质含量与叶氮浓度呈显著的负
相关ꎬ其与叶磷浓度的负相关关系则未达到显著水
平(表 4)ꎮ
4  讨论
叶片是植物与周围环境进行物质能量转换的主
要器官ꎮ 叶性状是植物的重要特性之一ꎬ是植物二
级功能性状(Cornelissen et alꎬ2003)ꎮ 中国南北样
带 9种主要栲属树种的叶厚度为 0.10~0.65 mm(董
莉莉等ꎬ2009)ꎬ8 种栎属树种比叶面积、叶干物质含
量分别为 114.02~232.72 cm2􀅰g ̄1、0.32~0.45 g􀅰g ̄1
(冯秋红等ꎬ2008)ꎮ 而在本研究中ꎬ壳斗科 5 树种
幼苗的叶厚度、比叶面积、叶干物质含量则分别为
0.20~0.30 mm、66.66~105.05 cm2􀅰g ̄1和 0.36~0.43
g􀅰g ̄1ꎮ 我国 753 种植物叶片的叶氮浓度(Han et
alꎬ2005)、中国南北样带 9种主要栲属树种(董莉莉
等ꎬ2009)和 8 种栎属树种(冯秋红等ꎬ2008)的叶磷
1155期                赵广东等: 壳斗科五树种幼苗叶片结构型性状及其相关关系
图 2  壳斗科 5树种幼苗叶面积、叶厚度、比叶面积、叶干物质含量之间的线性相关关系
Fig. 2  Linear correlation among LSꎬ LT and SLAꎬ LDMC of the 5 tree seedlings of Fagaceae family
表 4  5树种幼苗叶面积、叶厚度、比叶面积、叶干物质
含量与叶氮浓度、叶磷浓度的线性相关关系 (mg􀅰g ̄1)
Table 4  Linear correlation between LSꎬ LTꎬ SLAꎬ LDMC
and LNCꎬ LPC of the 5 tree seedlings of Fagaceae family
项目 Item
拟合方程
Fitting
equation
相关系数
Correlation
coefficient
显著性
Significance
叶面积与叶氮浓度
LS and LNC
y = 0. 2386x +
10.091 0.4823 P<0.01
叶面积与叶磷浓度
LS and LPC
y = 0. 0108x +
0.9064 0.3903 P= 0.352
叶厚度与叶氮浓度
LT and LNC
y=-27.733x+
20.617 0.1137 P=-0.337
叶厚度与叶磷浓度
LT and LNC
y=-1.7162x+
1.4883 0.1719 P=-0.304
比叶面积与叶氮浓度
SLA and LNC
y = 0. 1005x +
5.6255 0.3744 P<0.01
比叶面积与叶磷浓度
SLA and LPC
y = 0. 0079x +
0.3934 0.6262 P<0.05
叶干物质含量与叶氮浓度
LDMC and LNC
y=-35.907x+
28.746 0.1839 P<0.05
叶干物质含量与叶磷浓度
LDMC and LPC
y=-2.6564x+
2.1417 0.2753 P=-0.405
浓度、 我国 753种植物叶片的叶氮磷比 (Han et alꎬ
2005)均高于本文的相关结果ꎬ这表明植物叶片结
构型性状的种间差异性较大ꎮ
叶厚度可能与植物对资源的获取、水分保存和
同化有关ꎬ因此通常被作为叶片一个非常有价值的
特性(刘金环和曾德慧ꎬ2006)ꎮ 25 种南亚热带植物
盆栽幼苗(曾小平等ꎬ2006)、东灵山地区 15 种不同
森林群落(宝乐等ꎬ2009)的叶面积与叶厚度呈极显
著的正相关ꎬ但本研究中壳斗科 5 树种幼苗的叶面
积与叶厚度呈极微弱的负相关关系ꎮ 相关研究结果
表明ꎬ在养分贫瘠的环境中ꎬ植物叶片通常较厚
(Reich et alꎬ1998)ꎻ而本研究中ꎬ叶厚度与养分元素
间的相关关系则并不显著ꎮ
壳斗科 5树种幼苗的比叶面积与叶干物质含量
呈显著的负相关ꎬ这与 Bill & Thi ̄Tam(2002)的研究
结果相一致ꎮ 25 种南亚热带植物盆栽幼苗的叶面
积与比叶面积呈显著正相关(曾小平等ꎬ2006)ꎬ比
叶片面积较低的植物常形成厚度较大而面积较小的
叶片(Reich et alꎬ1998)ꎬ以上结论均与本实验研究
结果相同ꎮ 科尔沁沙地 23 种植物的叶厚度与干物
质含量呈负相关(刘金环和曾德慧ꎬ2006)ꎬ则与本
研究结果正好相反ꎮ
氮、磷作为陆地生态系统中植物生长的主要限
制元素ꎬ植物叶氮浓度与叶磷浓度的正相关关系具
有全球尺度的普遍性(Wright et alꎬ2004ꎻ任书杰等ꎬ
2008ꎻReich & Jacekꎬ2004)ꎮ 本研究中壳斗科 5 树
215 广  西  植  物                                  36卷
种幼苗的叶氮浓度和叶磷浓度亦呈显著的正相关关
系(R2 = 0.4957ꎬP<0.05)ꎬ这进一步印证了该结论ꎮ
植物叶片氮磷比是描述群落水平上植被结构、功能
和养分限制的重要指标(Güsewellꎬ2004)ꎮ 研究表
明ꎬ当叶氮磷比大约为 15时植物营养状况被认为是
处于临界状态ꎻ当叶氮磷比小于 14 时ꎬ植物生长主
要受氮限制ꎻ而当叶氮磷比大于 16 时ꎬ植物生长主
要受磷限制(Koerselmanꎬ1996)ꎮ 本研究中壳斗科 5
树种幼苗的叶氮磷比在 10~15 之间ꎬ说明其生长更
容易受到叶片氮浓度的限制ꎮ
壳斗科 5树种幼苗的叶氮浓度与比叶面积呈显
著的正相关关系ꎬ与青海省沙珠玉治沙站地区 17 种
主要植物功能性状的相关研究结论一致(李永华
等ꎬ2009)ꎮ 中国南北样带 8 种栎属树种的叶氮浓
度、叶磷浓度均与叶干物质含量的相关关系不显著
(冯秋红等ꎬ2008)ꎬ而本研究中则只有叶磷浓度与
叶干物质含量的相关关系不显著ꎮ
植物功能性状作为连接植物与环境关系的桥梁
和纽带ꎬ近年来已成为生态学和全球变化研究领域
的热点之一(宝乐等ꎬ2009)ꎮ 我国已成为全球继欧
洲和北美之后的第三大氮沉降区 ( Richter et alꎬ
2005)ꎮ 多年来ꎬ相关人员在我国亚热带地区通过
设置氮沉降增加的不同梯度开展了研究工作(王致
远等ꎬ2014ꎻ李德军等ꎬ2004ꎬ2005ꎻ胡正华等ꎬ2010ꎻ
袁颖红等ꎬ2013ꎻ郑丽丽等ꎬ2015)ꎮ 据 IPCC(2007)
预测到 21世纪末ꎬ气候变暖引起陆地生态系统的干
旱频繁ꎬ导致高纬度地区降雨增加、亚热带地区降雨
将减少(IPCCꎬ2007)ꎮ 今后本研究将通过人工设置
对照(CK)、氮沉降增加( +N)、降雨减少( -W)、施
氮减水 ( + N - W) 4 种处理ꎬ以同质园 ( Common
garden)中的所有树种幼苗为研究对象ꎬ系统深入地
探讨未来氮沉降增加、降雨减少、氮沉降增加和降雨
减少交互作用对 13 种幼苗生长状况、水分状况、叶
片和细根功能性状特征及其相互关系的影响ꎬ以揭
示中亚热带常见树种的生理生态学特征对全球气候
变化响应与适应规律的差异性ꎮ
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