叶片建成成本(LCC)是构建单位质量或面积叶片投入能量成本的衡量指标,其差异与变化能够反映植物的能量利用策略和环境适应特征.该研究假设:不同功能类群的荒漠植物具有不同的叶片能量利用策略,从而有利于其适应干旱环境.为验证这一假设,该研究以河西走廊荒漠区主要荒漠植物为研究对象,比较了LCC在不同生态系统和不同植物功能类群之间的差异,分析了LCC和其他叶片性状之间的关系,以及LCC随环境因子的变化规律.结果表明:荒漠生态系统中植物单位质量的LCC显著低于森林、苔原和草地生态系统;在荒漠生态系统中,肉质植物单位质量LCC显著低于非肉质植物,而单位面积LCC在两种植物类群间无显著差异;叶片碳、氮含量,热值以及灰分含量与LCC之间的相关关系说明灰分含量是影响肉质植物和非肉质植物之间LCC差异的内在决定因素;环境因子对单位质量LCC空间变异的贡献非常有限(肉质植物:11.22％,非肉质植物:25.30％,所有植物:24.99％),并且6个环境因子中只有土壤电导率、年平均气温和年降水量表现出显著的独立贡献;肉质植物单位质量LCC随年平均气温的降低而减小,非肉质植物单位质量LCC随年降水量和年平均气温的降低而减小.该研究的结果表明,降低单位质量而非单位面积的LCC更加有利于植物适应干旱、高盐的荒漠生境.

干旱区植物在如何提高水分利用效率与降低叶建成成本之间可能存在一种权衡.我们假设:与湿润区植物相比,干旱区植物能通过调节叶功能性状之间的关系(如通过提高单位面积叶氮含量(Narea)),实现在相同的叶建成成本下具有更高的水分利用效率.为了验证这一假设,该研究以毛乌素沙地的广布物种油蒿(Artemisia ordosica)为研究对象,分析了油蒿叶建成成本沿降水梯度的变化规律及其与比叶面积(SLA)、单位质量叶氮含量(Nmass)、Marea和叶碳稳定同位素比率(δ13C)的关系.结果 表明:油蒿单位质量叶建成成本(CCm)在不同降水条件下差异不显著,而单位面积叶建成成本(CCa)在不同降水条件下虽有显著差异,但并未随降水减少而明显增加.油蒿CCm与SLA无显著相关性,与叶δ13C值呈显著正相关关系.油蒿叶建成成本与Narea呈显著正相关关系,但这种关系格局在低降水量(264 mm)区与高降水量(310-370 mm)区之间存在策略位移现象——即在相同叶建成成本下,低降水量区植物比高降水量区植物具有更高的Narea.以上结果表明,尽管高水分利用效率与高叶建成成本相关,但与高降水量区植物相比,低降水量区植物具有较高的Narea并没有导致其叶建成成本增加.

植物枝叶生长普遍存在显著的正相关关系,决定了植物构型塑造和生物量分配.以上海辰山植物园149种木本植物为对象,通过测定顶枝上70 cm长枝条的直径、叶面积及其生物量,比较相同生境条件下不同生活型木本植物的枝叶大小关系.结果 表明,枝条截面积与总叶面积间呈异速生长关系(a=1.1486,CI=1.000 6～1.302 3),枝条干重与叶干重间呈等速生长关系(a=1.0542,CI=0.921 3 ～1.205 6),不同生活型均具有相同的斜率系数a.不同生活型的异速生长常量b(y轴截距)存在显著差异,相同枝条截面积下落叶乔木比常绿乔木和常绿灌木具有更大的叶面积,相同枝条干重下常绿乔木和落叶乔木比常绿灌木具有更大的叶干重.这可能与不同生活型木本植物水分竞争效率和叶建成成本差异有关.

叶功能性状与植物的生长对策及资源利用效率密切相关,研究叶功能性状沿气候梯度的变异特征能为理解植物对气候变化的响应机制提供一种简便可行的测定指标.以我国西北荒漠地区广泛分布的唐古特白刺(Mtmria tangutorum)为研究对象,对其比叶面积(SLA)、单位质量和单位面积叶氮含量(Nmass、Narea)、单位质量和单位面积叶建成成本(CCmass、CCarea)进行测定,分析这些叶功能性状及性状相关关系沿气候梯度的变异特征.结果表明,唐古特白刺叶功能性状(CCma除外)在气候梯度下存在显著差异,其中,温度是决定唐古特白刺SLA变化的主要因子,SLA随着温度的增加而增加;降水和温度对唐古特白刺Nmass、Narea和CCmass均有显著影响,Nmass和Narea随着降水和温度的增加而降低,而CCmass呈增加趋势.沿气候梯度,唐古特白刺SLA-Nmas、CCmass-Nmass和CCarea-Narea的线性正相关关系发生平移,导致在相同SLA、CCmass和CCarea下,降水和温度较低的地区具有更高的Nmass和Narea.这一结果表明唐古特白刺能通过调节叶功能性状之间的关系来适应气候的变化,并形成性状间的最佳功能组合.