关键词:
次级叶脉性状
气孔性状
叶片形态性状
海拔梯度
物种优势度
摘要:
叶片功能性状是影响植物生存和生长的重要性状,对环境变化敏感且可塑性大,与植物生态适应策略密切相关。叶脉,尤其是次级叶脉,是负责叶片内水分运输的重要结构,影响着叶片的水分状况和光合能力,能够很好地反映植物对外部环境的适应和响应方式。此外,植物往往通过多个叶片功能性状组合来适应不同的环境条件。因此,研究叶脉性状变异及与叶片其他功能性状间的关系有助于了解植物对不同生境的适应策略,这为通过叶片功能性状来筛选不同立地条件下适宜生存的物种提供了理论依据。本研究以太白山北坡为研究区域,测定了不同海拔植被垂直带谱内194个常见物种的次级叶脉性状以及气孔性状、比叶面积和叶片干物质含量。通过分析次级叶脉性状沿海拔梯度的变化规律,并考察其与气孔性状、比叶面叶、叶片干物质含量的关联关系,比较群落内优势种和非优势种的性状差异,旨在揭示植物在适应环境过程中的性状协同变异规律,从而为植物保护和繁育、生态恢复和群落构建提供理论依据。结果表明:(1)次级叶脉性状沿海拔梯度的变化规律在不同植物生长型中存在差异。乔木中,次级叶脉直径(Vein diameter,VD)和叶脉体积(Vein volume,VV)沿海拔升高逐渐增大(P<0.05),次级叶脉密度(Vein length per leaf area,VLA)沿海拔变化不显著(P>0.05);灌木的3种次级叶脉性状沿海拔变化均不显著(P>0.05);草本植物中,VLA和VV沿海拔升高逐渐增大(P<0.05),而VD沿海拔变化不显著(P>0.05)。此外,次级叶脉性状间的关系在不同海拔梯度和生长型中也存在差异。其中,VLA和VV仅在1370 m处表现出正相关(P<0.05),而在其他海拔梯度并未表现出显著相关(P>0.05)。在不同生长型中,VLA和VD在乔木和灌木中表现出正相关(P<0.01),而VLA和VV仅在草本中表现出正相关性(P<0.01)。当考虑所有物种时,环境因素对次级叶脉性状影响微小。在不同生长型中,气候和土壤因子解释了乔木叶脉性状变异的25.0%–32.9%,对草本的解释度为5.0%–15.0%,而在灌木中,气候和土壤因子仅对VLA具有13.1%的解释度。(2)VLA和气孔密度(Stomatal density,SD)间存在显著的正相关关系(P<0.01),在去除系统发育的影响后,这种关系依然显著(P<0.01)。此外,VLA和SD的正相关关系在不同海拔梯度都存在,且随着海拔的升高这种协调逐渐增强。在不同生长型中,VLA和SD在灌木和草本中存在显著的正相关关系(P<0.01),然而在乔木中这种关系发生解耦。总次级叶脉长度和总气孔数在所有物种、乔木、灌木和草本中都表现出强烈的正相关(P<0.001)。(3)与非优势种相比,优势种具有高的VLA、SD、气孔长度(Stomatal length,SL)和叶片干物质含量(Leaf dry matter content,LDMC),但低的比叶面积(Specific leaf area,SLA)。VLA和VD仅在优势种中表现出显著的负相关关系,而VLA和SD则仅在非优势种表现出显著的正相关关系(P<0.05)。VLA与SLA在优势种中表现出正相关,但在非优势种中表现出显著负相关(P<0.05)。VD和SLA在优势种和非优势种中均表现为负相关关系(P<0.01)。此外,VLA和VD与LDMC的正相关关系只在非优势种中存在(P<0.01)。群落相对优势度(Pi)仅与SD在低海拔表现出正相关,与SLA在高海拔表现出负相关。综上,叶脉性状及其与叶片其他性状间的协同变异在植物适应不同环境的过程中具有重要作用,并且影响着物种优势度。因此,在营林过程中,可通过利用叶片功能性状的差异来改变物种的优势度,进而促进不同树种共存,提高群落物种多样性。