植物功能性状之间的关系是反映植物在资源获取和资源保守策略之间权衡的有力指标.喀斯特是全球最脆弱的陆地生态系统之一,其中的植被长期遭受干旱的胁迫,对极端天气和极端降水高度敏感.在降雨极端化的背景下,喀斯特地区植物生态策略的变化还不得而知.以西南喀斯特弃耕地演替初期群落中12种草本植物为对象,通过保持年降水量不变,人为控制单次降水量以及降水频率,以自然降雨为对照组(CK),设置中雨频率增强处理组(T10),大雨频率增强处理组(T25)和暴雨频率增强处理组(T50)3个处理组.模拟在全球变化导致的降雨极端化情境下,研究植物根茎叶功能性状的响应特征及经济型谱之间的关系.主要结果如下:(1)根茎叶的功能性状对降雨极端化的响应不同,其中根的理论导水率随着降雨极端化增强而增加,而茎和叶的理论导水率仅在T25增加,根茎叶三种器官中对降雨极端化最敏感的是茎;(2)根茎叶各器官均有自身稳定的"快-慢"经济型谱.降雨极端化仅T50的植物会选择介于资源获取和资源保守策略之间稳定的经济型谱;(3)不同植物器官之间的经济型谱的协调并不一致,其中茎根经济型谱之间的相关系数在三个处理组中均变大,而叶根经济型谱之间的相关系数仅在T25变大,叶茎经济型谱之间的相关系数仅在T10变大.总之,喀斯特弃耕地演替初期群落中草本植物的根茎叶有自身稳定的经济型谱,降雨极端化导致了以根茎叶经济型谱所反映的植物地上和地下资源保存和获取策略的解耦;本研究中的植物最容易发生功能性状变异的器官是茎.本研究提高了对植物不同器官各功能性状之间关系和植物地上与地下部分关联性的理解,揭示了植物不同器官的"快-慢"植物经济型谱以及由此反映的植物适应能力的差异和功能策略的多样性,促进了对植物资源获取与环境响应策略的深入认识,为预测未来气候变化背景下喀斯特弃耕地草本植物的适应趋势和响应策略提供了新见解.

分析不同树种叶片性状的变化有助于了解植物群落结构.该文通过对典型阔叶红松(Pinuskoraiensis)林15种阔叶树种的比叶质量、叶片厚度、叶干物质含量、叶绿素含量指数、叶片碳、氮、磷含量的测定,分析了冠层高度对叶性状及叶性状间相关关系的影响.结果表明,水曲柳(Fraxinusmandshurica)和大青杨(Populuussurieniis)上层的比叶质量显著大于下层,而其他树种冠层间的比叶质量无显著变化;叶绿素含量指数在白桦(Betulaplatyphylla)和春榆(Ulmusjaponica)冠层间的分布分别为上层显著大于下层和上层显著大于中层;单位质量氮含量在水曲柳的中层显著大于上层.叶片性状间存在着广泛的相关性,比叶质量与叶片厚度、干物质含量在三层间均呈显著正相关关系,而有些性状,只在一或二个冠层中存在一定的相关性.山杨(Populus davidiana)和大青杨的叶片倾向于选择光合能力较低、营养浓度较低、呼吸速率较慢的一端,而黄檗(Phellodendron amurense)和山槐(Maackia amurensis)叶片更倾向于光合能力强、营养物质浓度高的一端.不同树种对光照响应的差异可能会改变不同冠层中叶片的形态和化学性状,从而有助于群落构建和物种共存.

红树林是潮间带区域的高生产力植物群落.由于生长在淹水、高盐及潮水冲击的潮间带生境,红树植物具有高效利用有限能量以维持生活史的能力.权衡其在繁殖、生存、抵抗胁迫、竞争等过程中的能量需求,是红树植物成功定居的关键.红树植物从幼苗到成熟植株的生长过程,其能量投资对象也从根系转移到茎干.随着植株生长,叶片生物量占比逐渐下降;但叶片始终具有较高的热值.植物抵抗胁迫需额外耗损能量,因此缓慢-收益型投资的能量利用策略在植物中更为常见:其叶片投资减少,新增能量集中于根系与茎干以保证植株的存活.胎生的红树植物对繁殖体的能量投入较高,而非胎生物种的比叶面积较高、氮含量高、建成成本低,投资回报更快.植物的能量利用策略与叶经济型谱联系紧密,可揭示胁迫生境下红树植物的适应策略和入侵性.

植物叶片功能性状之间的权衡关系一直是生态学研究的热点问题.其中叶经济谱相关性状的研究较多,但叶片防御性状方面的研究,尤其是幼苗阶段的研究较少.该研究以黑龙江凉水国家级自然保护区典型阔叶红松(Pinus koraiensis)林和谷地云冷杉林内共有的8种阔叶乔木和11种阔叶灌木物种的幼苗叶片为研究对象,通过测定5个叶经济谱性状和4个叶片防御性状,分析了叶性状在不同生活型、林型间的差异以及性状之间的协调关系.结果表明:所有叶片性状在乔木和灌木幼苗之间不存在显著差异,谷地云冷杉林中的幼苗的叶总酚含量和单宁含量显著高于阔叶红松林中的幼苗,其原因为谷地云冷杉林林下光照强度弱于阔叶红松林,且空气和土壤湿度较高,该环境更有利于自然天敌的聚集,可能有更强的天敌破坏效应,而这种更强的生物相互作用反过来驱动幼苗提高其防御能力;幼苗叶绿素含量与比叶面积呈极显著正相关关系,与叶氮含量、叶磷含量呈显著正相关关系;幼苗叶氮含量与叶磷含量呈显著正相关关系;幼苗叶防御性状之间呈显著正相关关系;幼苗叶绿素含量与叶总酚含量、单宁含量和类黄酮含量呈显著负相关关系,叶氮含量与叶总酚含量、单宁含量呈显著负相关关系,与类黄酮含量呈极显著负相关关系;说明幼苗叶经济谱性状与防御性状之间存在权衡关系,即对叶片碳代谢性状的更多投资意味着对叶防御性状更少的投资;乔、灌木幼苗具有相似的资源利用策略.

厘清叶片功能性状的变异及性状间的权衡关系,对揭示植物对环境变化的响应及适应策略具有重要意义.以中亚热带柯(Lithsocarpus glaber)-青冈(Cyclobalanopsis glauca)常绿阔叶林为对象,测量了 1 hm2固定监测样地内6个优势树种的叶面积(LA)、比叶面积(SLA)、干物质含量(LDMC)、叶片厚度(LT)、叶片碳(LC)、叶片氮(LN)、叶片磷(LP)含量和叶片碳氮比(LC:LN)8个功能性状,采用多重比较、主成分分析(PCA)法分析了群落叶片功能性状的生活型、种内和种间变异及性状间关系.结果表明:(1)群落内叶片功能性状种内、种间差异显著,变异中等(CV:0.02-0.59),其结构性状的可塑性较化学性状保守,变异格局符合"性状空间变异分割假说";针叶树种的L4、SLA显著低于阔叶树种,常绿树种的LC和LDMC最小,而落叶树种的SLA、LN和LP最大以及LT和LC:LN最小.(2)群落叶片功能性状变异主要来源于生活型和种间变异,种内变异亦有显著贡献;生活型对多数性状的贡献率较大,其对LDMC、LC:LN的贡献分别高达93.11％和91.76％;种间变异(LDMC除外)对结构性状的贡献率均高于化学性状;种内变异对LP的贡献率(23.66％)较种间变异高.(3)叶片性状之间多表现出显著相关关系,针叶树和阔叶树在PCA排序图中聚集于不同区域,叶经济型谱在柯-青冈群落中具有适用性.不同树种通过叶片结构、化学性状之间的权衡策略来适应环境变化,从而实现群落物种共存.结果可为理解森林群落物种的环境适应策略、预测群落动态变化和制定植被恢复措施提供科学依据.

功能性状是联系植物、环境与生态系统的重要特性,对指示生存环境变化有深远的意义.以5种常绿园林树种红叶石楠(Photinia ×fraseri)、金边黄杨(Euonymus japonicus'Aurea-marginatus')、香樟(Cinnamo-mum camphora)、女贞(Ligustrum lucidum)和桂花(Osmanthus fragrans)为对象,选择14项植物叶片和细根形态、生理及养分性状指标,分析其沿城乡环境梯度的变异特点以及地上地下部分的相关性,旨在了解不同园林树种在城乡环境梯度下的生存适应策略.结果表明:不同树种的功能性状变异较大,叶片形态在城乡间无显著差异,生理指标及根、叶碳含量在城乡间呈递增趋势;地上及地下部分的形态性状变化在环境梯度间并未表现出协同一致;根据主成分分析结果和植物经济型谱理论,乡村环境下园林树种的细根偏向于采取"保守型"策略,整株的生存策略偏向于"缓慢投资-收益"型,而在城市环境下并未发现这一生存策略.表明城市化可能会增强植物获取生长和生产资源的能力.