常绿和落叶阔叶木本植物小枝内生物量分配关系研究：异速生长分析

生物量分配是植物净碳获取的重要驱动因素,当年生小枝内部的生物量分配是植物生活史对策研究的一个重要内容。本文采用标准化主轴估计(Standardized major axis estimation,SMA)和系统独立比较分析(Phy1ogenetica11y independent contrast analysis,PIC)的方法,研究了贡嘎山常绿和落叶阔叶木本植物当年生小枝内各组分生物量分配之间的关系。结果显示：小枝干重与茎干重、叶(含叶柄)干重和叶片(不含叶柄)干重,以及茎干重与叶(含叶柄)干重之间均呈极显著的等速生长关系,表明分配到叶或者叶片中的生物量独立于小枝生物量;叶柄干重与叶片(不含叶柄)干重和小枝干重呈极显著的异速生长关系,显示叶柄对小枝内的生物量分配具有重要的影响;在某一给定的小枝干重或叶片干重时,常绿物种比落叶物种具有更大的叶柄干重,即更大的支撑投资。这些结果表明叶柄作为叶片生物量最大化的一个不利因素,影响了小枝内的生物量分配,并且叶片与其支撑结构之间的异速生长关系随叶片生活型的变化而变化。     

胡杨当年生小枝茎构型对展叶效率的影响

枝叶异速生长关系对理解荒漠植物生物量分配和生活史策略具有重要意义。该研究以小枝茎长度、茎纤细率和茎体积表征茎构型, 以叶密度(单位茎长度的叶数量)、叶面积比(单位小枝茎干质量的总叶面积)和叶茎质量比(单位小枝茎干质量的总叶干质量)表征展叶效率, 采用标准化主轴回归(SMA)方法研究胡杨(Populus euphratica)当年生小枝茎构型对展叶效率的影响及二者沿地下水埋深(GWD)梯度的权衡策略。结果显示, 胡杨当年生小枝茎直径、展叶效率和比叶面积、叶大小随GWD增加而降低, 小枝茎长度、茎纤细率及其上的叶数量则增大。小枝茎构型性状均与展叶效率呈显著负相关关系, 即随小枝茎长度、茎纤细率和茎体积的增加, 展叶效率逐渐降低, 这可能是枝叶大小、水分传导与机械支撑间的权衡结果。小枝茎构型与展叶效率的异速生长指数(斜率)随GWD增加而增大, 是由于单位小枝茎投资获得的叶面积或者叶质量降低所致, 反映出随GWD增加胡杨采取了高消耗低收益的保守型策略。胡杨应对环境压力时, 倾向于在长枝上着生数量较多的小叶, 短枝上着生数量较少的大叶, 体现出胡杨小枝的资源利用策略与枝叶大小的权衡机制。综上所述, GWD显著影响胡杨小枝茎构型-展叶效率的权衡关系, 低展叶效率是胡杨应对日益旱化荒漠环境的适应策略。     

武夷山常绿阔叶林木本植物小枝生物量分配

小枝是木本植物的重要组成单元,研究其生物量分配策略有利于了解不同物种对环境的响应。本文以武夷山常绿阔叶林群落中19种木本植物的小枝为研究对象,采取标准化主轴回归(standardized major axis,SMA)的方法分析小枝的叶重、叶片面积、叶柄重、茎重、叶数量等性状特征,研究在群落水平上和不同生活型上,常绿阔叶林群落木本植物的小枝生物量分配格局。结果表明:群落水平上小枝重、总叶重和茎重三者间均呈等速生长关系。同样的,在乔木和灌木不同生活型分类中,茎重和总叶重也呈等速生长关系。但是,小枝重和总叶重、茎重之间的关系却不一致:小枝重和总叶重在乔木、灌木中分别呈等速生长关系和异速生长关系;小枝重和茎重在乔木、灌木中分别呈异速生长关系和等速生长关系;此外,单叶重和出叶强度在群落水平上呈负等速生长关系。然而,这种负等速生长关系并不存在于不同生活型的植物中。小枝水平上,总叶柄重和小枝重、总叶重均呈小于1的异速生长关系,即随叶的增大,小枝需要分配更多生物量用于运输组织和支撑结构(叶柄)的构建。因此,叶柄投资是限制亚热带常绿阔叶林当年生枝和叶增大的重要因素,对于小枝和叶大小的优化选择具有重要影响。     

武夷山不同海拔黄山松枝叶大小关系

对武夷山自然保护区不同海拔黄山松叶片面积、叶片数量、小枝长度及小枝直径等性状进行测定,分析不同海拔黄山松枝-叶大小间的权衡关系.结果表明: 随海拔升高,黄山松小枝的叶片数量、小枝长度、小枝直径、出叶强度及茎截面积逐渐增大,单叶面积呈逐渐减小趋势;不同海拔黄山松小枝出叶强度与单叶面积均呈显著负相关,不同海拔黄山松小枝茎截面积与总叶面积呈显著正相关;不同海拔黄山松小枝长度、小枝直径与出叶强度呈显著负相关,与单叶面积、叶片数量及总叶面积均呈显著正相关.为提高竞争优势或是资源利用效率,低海拔黄山松倾向于在短枝上着生量少但单叶面积大的针叶,而高海拔黄山松趋向于在长枝上着生量大但单叶面积小的针叶,这体现出不同海拔梯度黄山松小枝的资源利用策略及枝叶间生物量分配的权衡机制.     

亚热带常绿阔叶林植物叶小枝的异速生长

 植物生态学研究的重要内容之一是识别和定量刻画种间生态变异的主要维数,叶大小小枝大小维（谱）是其中之一,目前的研究相对比较薄弱,两者之间是异速还是等速生长关系仍存在着争论。亚热带常绿阔叶林植物叶大小-枝大小维的研究报道很少。该文以我国东部亚热带典型区域福建梅花山常绿阔叶林的68种常绿乔灌木植物为对象,进行了叶-小枝关系及其生态意义的研究。结果表明：1）小枝茎截面积与叶干重、总叶面积和单叶面积之间的SMA斜率分别为1.29、1.23和1.18,呈现异速生长关系,支持叶大小 小枝大小为异速生长的相关研究结论,但SMA斜率低于预期值,其原因及生态意义有待进一步研究;2）小枝总叶面积与单叶面积呈显著正相关,而与叶片数量不相关,反映了小枝总叶面积的增加主要是由单叶面积大小决定的,可能与这一地区湿润气候有关;而单叶面积与枝条长度呈正相关则可能反映了植物对常绿阔叶林内较弱光照环境的适应;3）叶干重同小枝干重、叶面积为等速生长关系,可能反映了植物与动物之间代谢方式的差异。     

EFFECTS OF TWIG SIZE ON BIOMASS ALLOCATION WITHIN TWIGS AND ON LAMINA AREA SUPPORTING EFFICIENCY IN RHODODENDRON: AL. LOMETRIC SCALING ANALYSES

 当年生小枝是多年生植物体上最活跃的部分之一, 其生物量分配是植物生活史对策研究的一个重要内容。该文采用标准化主轴估计(Standardized major axis estimation, SMA)和系统独立比较分析(Phylogenetically independent contrast analysis, PIC)的方法, 研究了杜鹃花属(Rhododendron)植物一年生小枝的大小对小枝叶片、叶柄和茎的生物量分配的影响, 以及对叶面积支持效率(即单位质量小枝支持的叶面积)的影响。结果显示: 1)小枝大小对叶片生物量分配比率的影响不显著, SMA斜率为1.040 (95%的置信区间(CI)=0.998～1.085); 但是, 小枝越大, 叶柄生物量分配比例越高(SMA斜率为1.245, 显著大于1.0, 呈显著的异速生长关系)。2)小枝越小, 单叶面积越小(支持Corner法则), 单位质量小枝所支持的叶面积越大, 即具有较小枝条和较小叶片的物种可能具有较高的叶面积支持效率。这些结果有助于我们更好地理解亲缘关系十分接近的杜鹃花属植物, 在不同生境条件下叶片大小的差异, 以及为什么在胁迫生境条件下小叶物种更为常见。     

濒危种观光木小枝生物量分配与功能性状的纬度变异规律及其影响因素

为了探讨观光木当年生枝条生物量的分配规律和叶片功能性状的变化规律及其影响因素,该研究以濒危物种观光木(Michelia odora)为对象,测定了广西地区5个不同纬度上观光木当年生小枝及叶片功能性状.结果表明:(1)随着纬度的增加小枝总重和总叶重总体呈异速生长关系,其生物量更多趋于对小枝的构建.(2)观光木叶功能性状呈...     

两种盐生植物解剖结构的生态适应性

结合对研究区域土壤水分和盐分的分析,对3种不同生境下梭梭和多枝柽柳两种荒漠盐生植物光合器官解剖结构的研究表明:梭梭(Haloxylon ammodendron)依靠当年生绿色同化枝进行光合作用,且同化枝具有发达的贮水组织,是典型的超旱生稀盐盐生植物;同化枝的栅栏组织富含叶绿体,是C_4高光效植物,提高了植物的光合作用效率,进一步增强了梭梭对荒漠干旱、盐渍化环境的适应能力.多枝柽柳(Tamarix ramosissima)同化枝及叶的表皮上均具下陷的气孔和泌盐腺,是旱生泌盐盐生植物;叶为全栅型,且同化枝具有发达的维管柱,占同化枝直径的60%以上,此外,其同化枝及叶的表皮细胞外凸形成乳状突,是一种环境胁迫指示结构.这些特征均能说明梭梭和多枝柽柳具有很好的抗旱、耐盐碱能力,且作为荒漠环境的优势树种,它们对荒漠生态系统的恢复和重建有积极意义.     

种群密度对大果虫实形态特征与异速生长的影响

为揭示种群密度与植物形态特征、器官生物量间的异速生长关系,阐明植物在退化土地恢复过程中的适应策略,以大果虫实为材料,通过异速生长分析方法,研究种群密度对其形态特征、生物量分配与异速生长的影响。结果表明,种群密度对大果虫实的株型构建产生了显著地影响。随着密度增大,大果虫实株高呈减小趋势,其分枝数及分枝长度明显减小。大果虫实各器官生物量随密度增大而显著减小。随密度增大,茎和繁殖器官生物量分配呈减小趋势,根和叶片生物量分配呈增大趋势。这与最优化分配理论中水分、营养物质及光资源受限时的情况一致。密度对大果虫实株高:根生物量间异速生长具有显著影响,且对株高与器官生物量间异速指数和个体大小产生了极显著影响。密度对根:地上部分、叶片:根、繁殖器官:根生物量间的影响属于表观可塑性,而对根:茎、茎:地上部分、叶:其他器官及繁殖器官:其他器官生物量间的影响属于真正可塑性,说明密度改变了大果虫实的株型发育系统,并影响各器官间的异速生长,进而权衡器官生物量分配以完成生活史。     

不同海拔典型竹种枝叶大小异速生长关系

为了分析竹子枝-叶大小间的权衡关系,本研究对武夷山不同海拔典型竹种(毛竹、箬竹、肿节少穗竹、毛竿玉山竹和武夷山玉山竹)小枝的叶片总质量、茎质量、单叶质量和出叶强度等性状进行测定.结果表明: 随海拔升高,5个竹种间小枝上总叶质量与茎质量的异速生长指数呈显著下降趋势.竹种内,毛竹、箬竹和肿节少穗竹总叶质量与茎质量在不同海拔上均拥有共同异速生长指数(分别为0.94、0.85、0.84).毛竿玉山竹和武夷山玉山竹的叶茎质量也存在共同异速生长指数(0.79).除武夷山玉山竹外,竹子单叶质量与出叶强度之间均呈显著的负相关关系.5个竹种的单叶质量和出叶强度之间存在共同异速生长指数-1.12.总之,竹类植物的小枝总体上倾向于在低海拔环境中着生更多的叶片,而在高海拔生境下则投资更多的生物量到茎的构造上.尽管竹种间小枝的茎投资随海拔升高而增加,但其基于茎质量的出叶强度策略取决于叶片大小的构建而不是海拔生境差异.     

葎草种群自疏过程中幼苗构件性状及生物量分配变化

以雌雄异株攀援草本植物葎草为材料,通过每10 d测量1次,连续6次,测定幼苗期葎草种群的密度和高度、个体构件性状和生物量分配等参数,分析种群自疏过程中种群密度与个体构件性状及生物量分配的关系,研究葎草种群的自疏规律。结果表明:幼苗期葎草种群存在显著的自疏现象,种群密度60 d内下降了71%;幼苗期葎草由直立生长向横向生长时,种群密度和株高显著降低;自疏过程中存留植株的茎性状有显著变化,变化大小为节间长主茎长茎直径,节间长增加,叶性状变化大小为叶面积叶柄长叶厚叶宽叶长总叶数保留叶片数,根性状变化大小为总根长根体积根数根长最大根长;自疏过程中存留植株的构件生物量、单株生物量显著增加,而单位面积累积生物量呈阶段性下降;留存植株的地上生物量分配比相对稳定(P0.05),根茎比和叶茎比有极显著变化(P0.01);叶、茎、叶柄生物量与根生物量和地上生物量之间均呈极显著的异速关系(P0.01),茎随地上生物量增长呈等速生长,而叶、叶柄和根随地上生物量增长呈异速生长,地上生物量与叶、茎、叶柄及根生物量极显著相关(P0.01);茎生物量与密度的异速关系遵循最终产量恒定法则,叶、叶柄和根生物量并不满足-3/2或-4/3或-1自疏法则;地上和单株总生物量与密度极显著相关(P0.01),存留单株的地上生物量和总生物量与密度的异速关系遵循最终产量恒定法则。     

白刺不同物候期的生物量分配规律

植物生物量的分配模式是植物对环境适应的结果, 并伴随着植物生活史的每一个阶段, 与植物的生长和发育息息相关。目前关于植物生物量分配的大小依赖性已有相关报道, 但关于其对物候期的响应尚鲜有报道。该研究以乌兰布和沙漠地区白刺(Nitraria tangutorum)为研究对象, 通过对其2016与2017年连续2个生长季里盛花期、盛果期与营养生长期3个物候期的根、压条、新枝、老枝、叶、繁殖器官等部分的生物量测定, 采用标准化主轴回归方程的斜率和截距的显著性比较, 分别探讨了白刺在不同物候期的异速生长的大小依赖程度和相对生物量分配比例, 特别是地上与地下部分之间、支持与同化器官之间, 在不同物候期的生物量分配规律。结果表明: 白刺的繁殖生长对生物量分配模式造成的影响主要体现在相对生物量分配比例(36.00%)而不是个体大小的依赖性程度上(16.67%), 且对新枝的影响较大, 使其不同物候期的大小依赖性程度发生了改变, 但是变化趋势不一致, 同时繁殖生长增加对叶片的相对生物量分配比例, 减少对老枝的相对生物量分配比例, 但并没有改变他们的大小依赖性程度。白刺生长过程中的地下部分生物量分配率随个体生物量的累积均增大, 而繁殖分配会在一定程度内减弱这种速率。白刺随着个体生物量的增大其生物量向支持器官分配率也越大, 但随着生长时间推移, 更倾向于将生物量分配给同化吸收器官。     

古尔班通古特沙漠三种生境下梭梭种群的生殖分配特征

对古尔班通古特沙漠梭梭种群进行样地调查,从各构件生物量分配特征、开花和结果特征、不同发育阶段的生殖分配、同化枝与生殖生物量之间关系等方面研究了3种生境下梭梭种群的生殖分配特征。结果表明:3种生境中各构件生物量分配格局均具有显著差异,且变化趋势不一致,梭梭平均生殖分配在0.64%～1.5%;3种生境下,梭梭开花和结果特征均具有显著差异,表现出砾石生境>沙质生境>土质生境。不同生境梭梭生殖分配均随径级的增加变化不同,砾石生境和沙质生境样地随着径级的增加而降低,而土质生境样地随着径级的增加而增加;不同生境类型下梭梭同化枝、生殖生物量与径级的关系不同;梭梭的生殖分配和同化枝生物量之间呈线性或多项式正相关。     

青藏高原东南缘陇蜀杜鹃当年生小枝茎叶性状对海拔变化的响应

通过在青藏高原东南缘的岷江源区三处高山林草交错带采集陇蜀杜鹃当年生小枝,测量小枝的茎长、茎粗与茎生物量,沿海拔梯度自然分布的空间变化对比其当年生小枝的茎结构与生物量及其相互关系,接着比较了总叶质量和比叶面积的变化,最后通过典范对应分析(CCA)探究小枝茎叶性状与土壤因子的相关关系,有助于理解陇蜀杜鹃适应异质环境的生态适应对策。结果表明:(1)除弓杠岭外,斗鸡台与卡卡山土壤因子在海拔间差异显著,相似海拔不同山地间土壤因子也存在显著差异。(2)除卡卡山高海拔比叶面积显著小于低海拔外,其他样地的小枝茎性状(茎长、茎粗、比茎长和茎生物量)和叶性状(总叶质量和比叶面积)在海拔间并无显著差异,相似海拔不同坡体间茎粗、茎生物量以及比茎长差异也未达到显著水平(P>0.05),但弓杠岭(3963 m)的茎长显著大于卡卡山(3921 m)(P<0.05)。(3)小枝茎长、茎粗与茎生物量之间均为异速生长关系,且茎生物量累积速率大于茎长和茎粗增加的速率,且茎长的增加速率约为茎粗的2.8倍。(4)CCA排序结果表明,11个土壤环境因子中,碳含量、碳氮比、有机碳含量、总磷和容重对植物性状有显著的影响,但在海拔及不同山体间影响小枝茎叶性状的土壤因子不同。由此可知,较小的海拔梯度变化对小枝茎叶性状影响较小,土壤因子是导致小枝茎叶性状差异的重要原因之一。     

江西常绿阔叶林木本植物不同冠层高度当年生小枝茎构型对叶生物量的影响

以江西阳际峰自然保区69种木本植物为对象,采用标准化主轴回归(SMA)的方法,对不同冠层高度当年生小枝的构件生物量(叶生物量、茎生物量、小枝生物量)与茎构型特征(茎直径、茎长度、茎宽长比、茎体积和茎密度)进行了分析,研究当年生小枝茎构型对叶生物量的影响.结果表明:不同冠层高度及生活型间叶生物量、茎生物量、小枝生物量、茎直径、茎长度、茎宽长比及茎体积均无显著差异,而茎密度差异显著.不同冠层高度及生活型间,叶生物量与茎生物量及总生物量之间均呈显著等速生长关系.小枝叶生物量分别与茎直径、茎体积呈显著异速生长关系,且该异速生长指数在不同冠层高度无显著差异.茎长度、茎宽长比及茎密度对当年生小枝叶生物量变异的解释力较小(<24%).冠层高度和生活型对小枝叶-茎生物量的等速分配关系影响不显著.小枝茎构型中,相比于茎长度、茎宽长比以及茎密度,茎的直径与体积对当年生小枝叶生物量的影响更大,冠层高度对当年生小枝茎构型与叶生物量间的异速分配模式无显著影响.     

几种荒漠植物地上生物量估算的初步研究

在调查植物样方的基础上,利用植株冠幅特征如冠幅长与宽、株高、基径、新生枝条数、总枝条数等作为变量建立了估算典型荒漠植物地上生物量的模型,利用植株冠幅长与宽所建拟合方程对估算琵琶柴灌丛生物量的精确度较高,经验证,预测值与实测值的相关系数为O．9989,相对误差在4．79％～10．12％之间利用植株株高、基径所建拟合方程对估算梭梭、多枝柽柳生物量计算值与实测值的相关系数在0.9418以上,显著性检验表明相关系数均为极显著经验证,预测值与实测值的相关系数分别为0．9902和0．9875．相对误差分别为6．87％～19．22％和7．49％～18．47％。研究表明,在大面积荒漠植物生物量研究中,利用植株冠幅特征作为变量来估算琵琶柴灌丛地上生物量方法简便可行,用来估算梭梭、多枝柽柳等灌木地上生物量时存在一定误差     

密度对尖头叶藜生物量分配格局及异速生长的影响

植物器官指示植物不同的功能,而植物器官生物量分配比例的变化表征了植物对资源获取能力的调整。在植物生长发育过程中,植物各器官呈一种明显的异速生长规律。利用异速生长分析方法,通过模拟不同密度(16、44.4、100、400株/m~2)下尖头叶藜(Chenopodium acuminatum)的生长特性,研究密度对尖头叶藜器官生物量分配格局及异速生长的影响。结果表明,随密度增加,尖头叶藜地上和地下器官都存在不同程度的竞争:其中,根和主茎生物量分配增加,茎和地上生物量分配减少,而叶和繁殖生物量分配不随密度变化而变化。研究发现,尖头叶藜各器官间具有显著的异速生长关系:其中叶∶主茎、根∶地上部分、根∶茎、根∶主茎、繁殖器官∶地上部分及繁殖器官∶根生物量间的异速生长不随密度变化而变化,属于表观可塑性;而叶∶地上部分、叶∶根、叶∶茎、茎∶地上部分、主茎∶地上部分、繁殖器官∶茎、繁殖器官∶主茎生物量间具有极显著的异速生长关系,异速指数和个体大小显著受密度变化影响,属于真正可塑性,这表明密度能够影响尖头叶藜各器官的生长变化。尖头叶藜叶∶主茎、叶∶根及主茎∶地上部分生物量间的异速指数在D4-密度时与3/4差异不显著(P0.05),符合生态代谢理论,而在D1—D3密度时与3/4差异显著(P0.05),表明充分竞争的植株更符合代谢理论,而竞争不激烈的植株对资源的投入具有物种特异性。     

长期增温对树线交错带岷江冷杉幼苗异龄叶大小与出叶强度关系的影响

全球气候变暖强烈影响树线交错带植物的生活史策略,异龄叶大小-出叶强度权衡关系是常绿植物生活史策略的重要内容。以川西树线交错带的岷江冷杉（Abies faxoniana）幼苗为例,研究气候变暖对异龄叶大小与出叶强度关系的影响。通过开顶箱（Open-top chamber, OTC）对川西王朗自然保护区树线交错带的岷江冷杉进行模拟增温,采用标准化主轴估计（Standardized major axis estimation, SMA）方法研究了叶大小（单叶质量、单叶面积）与出叶强度（基于茎生物量、茎体积）间异速生长关系对长期增温的响应及其年际变化。结果表明：使用不同参数表征叶大小与出叶强度得到的结果存在差异;多年生小枝上存在单叶质量-出叶强度的负等速权衡关系,共同主轴随小枝年龄增加而向下漂移;长期增温并不影响单叶质量与出叶强度的异速生长关系,不同年龄小枝的异速生长常数对增温具有差异性响应。增温处理中当年生小枝在相同单叶质量下的出叶强度更低,以换取叶片总数的增加,使小枝具有更大的可塑性而适应增温。本研究提供了岷江冷杉幼苗协调异龄叶大小与出叶强度从而适应长期增温的证据,为评估树木生长随气候变化而加速提供了理论参考。     

温室条件下增强UV-B辐射对小麦、谷子大小等级性和异速生长的影响

通过温室盆栽试验,研究了小麦与谷子种群在增强UV—B辐射条件下个体大小等级性与异速生长的变化模式。结果如下：①UV—B辐射处理组与对照组相比株高和生物量极显著下降（P〈0．01）,并且其株高和生物量的频率分布均向左偏移。②增强的UV—B辐射使小麦、谷子株高和各部位生物量的Gini系数极显著增大（P〈0．001）。③在增强UV-B辐射下,小麦和谷子株高．生物量之间仍表现为“简单异速生长关系”（P〈0．05）,但株高一生物量之间这种关系发生较大的偏离。结果表明增强UV—B辐射对不同大小的植物个体影响是不均匀的。     

干热河谷草本植物生物量分配及其对环境因子的响应

以干热河谷6种草本植物为对象,研究了水分、养分、刈割对生物量在根、茎、叶的分配及异速生长关系的影响.结果表明:刈割处理叶生物量质量分数从25.1%显著增加到31.2%,茎生物量质量分数从43.7%显著降低到34.2%;养分添加处理根生物量质量分数从34.0%显著降低到30.8%;水分处理对生物量分配没有显著影响.物种对根、茎、叶生物量分配有显著影响,适应贫瘠土壤的物种将更多生物量分配给叶和根,对茎生物量的分配相对较低.物种与环境因子存在显著的互作效应,表明环境因子对不同物种的生物量分配影响不同.适应贫瘠土壤的物种叶-茎标度指数和异速生长常数大于其他物种,而茎-根标度指数和异速生长常数小于其他物种.养分显著增加了叶-茎和叶-根的异速生长常数,刈割显著降低了茎-根的标度指数,水分处理则没有显著效应.环境因素对器官间异速生长关系的影响存在种间差异.生物量分配的种间差异及其对环境因素的响应特征可能对植物适应环境变化产生重要影响.