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不同水分梯度下垂柳枝叶性状及其与光合特性的关系

【摘要】:植物枝叶性状是衡量植物生长状况的重要指标,影响植物获取光照、水分等资源的程度,植物枝叶性状与光合特性的关联性研究,有助于理解植物叶片的光合产物分配与能量分配之间的权衡机制。植物枝叶性状的变化一定程度上反映了植物的生长对策,不同的土壤含水量营造了植物群落差异化的光照条件,形成不同的冠层形态、小枝构型及枝叶生物量分配模式,显著的影响植物枝叶性状和生理生化特性,分析不同水分梯度下植物小枝枝叶性状与光合特性的关系,有利于了解植物在不同生境下的内部结构分配,以及生境变化下植物对空间资源的获取和利用特征,对于揭示不同生长条件下物种资源间的调节有重要理论价值。鉴于此,本文以甘肃省金昌市金川金水湖国家湿地公园的垂柳(Salix babylonica)种群作为研究对象,采用幂函数回归分析的方法,分析了不同土壤水分梯度下垂柳种群生长特征的变化及冠层构型特征、枝叶性状关系、枝叶性状与光合特征(净光合速率,Net photosynthetic rate,Pn;蒸腾速率,Transpiration rate,Tr)之间的关系,揭示了垂柳枝叶表型可塑性及生理生态学机制。结果表明:(1)不同水分梯度垂柳冠层面积与冠层厚度存在显著差异(P0.05)。随着冠层面积的增加,垂柳冠层厚度逐渐减小,即在近水区选择了大的冠层厚度和小的冠层面积,形成的“狭长形”的树冠形态,在远水区形成小冠层厚度、大冠层面积的“水平形”树冠形态。(2)不同土壤水分梯度下垂柳小枝结构特征存在显着差异(P0.05)。土壤含水量不断增加,小枝单叶面积、枝长度均显著增加;叶厚度、小枝直径、分枝角度,小枝数量均显著减小。在三个地块中,树枝的总叶面积和茎横截直径之间存在显着的负相关(P0.05),且茎截直径在样地Ⅰ较小,样地III较大;总叶面积与总叶片重、茎重均存在显著差异性。(3)不同水分梯度垂柳在给定的枝大小条件下,随着土壤含水量的增加,垂柳选择了大的总叶面积和小的出叶强度,在光照胁迫的地方,总叶面积相对减小,选择了较大的出叶强度,(4)随着土壤含水量的降低,叶片长度和宽度,叶脉密度和中脉直径之间存在相互协调的关系。生长在样地I的垂柳增加了叶片长度与叶面积,选择了较低的叶脉密度和较大的中脉直径,提升了叶片的光截获能力;生长在样地III的垂柳拓展了叶片宽度的同时增加了叶厚度,选择了增大叶脉密度,减小中脉直径的构建方式,实现了高净光合速率和蒸腾速率。植物枝叶性状与光合特性的关系受土壤含水量的影响,由于不同样地土壤含水量的不同,造成群落光照条件的差异,进一步影响小枝性状、叶片形态及叶脉性状,植物光合特性也随之发生变化。植株枝叶结构和功能性状的差异,导致其必然选择各自不同的最佳收益生长模式,也是植物生态位分化和补偿的必然结果。

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