基于树龄和海拔变化的青杄功能性状研究

来源 :山西农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:X2000N
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植物功能性状是指植物在生长过程中形成的形态、结构、生理、生态、物候等性状,这些性状与自身发育相关,同时响应外部环境变化,又在一定程度上影响生态系统功能。以关帝山典型森林分布区的青杄(Picea wilsonii)为研究对象,分析其叶片鲜干比、叶面积、叶绿素和叶、枝、根的碳、氮、磷含量等重要功能性状在不同树龄(5a、15a、25a、35a、45a)和不同海拔梯度(1760m、1820m、1880m、1940m、2000m)的变化,以及碳、氮、磷含量及其比值在各器官间分配格局随树龄和海拔的时空变化,进一步分析土壤空间变异、树龄、海拔对各功能性状的影响。结果表明:1)随着树龄增大,青杄叶面积、叶鲜干比、枝磷含量、根有机碳含量呈增大趋势,最大值分别是20.81mm2、56.06%、1.91g.kg-1、532.50g.kg-1;而叶磷含量、叶有机质含量呈减小趋势,最小值分别是1.48 g.kg-1、530.06 g.kg-1。随树龄的增加,青杄叶面积、叶鲜干比呈增大趋势,叶磷和根磷含量呈下降趋势,叶有机碳含量下调,但根有机碳在上调。树龄与叶片鲜干比、叶面积、根有机碳含量、叶有机碳含量呈显著正相关,与枝有机碳含量显著负相关。2)随着海拔的增大,叶片鲜干比、叶绿素含量、叶面积、枝有机碳含量、根有机碳含量呈增大趋势,都在海拔2000m时达到最大值,分别是51.78%、79.08g.kg-1、18.97mm2、547.26g.kg-1、521.68g.kg-1;而叶有机碳含量呈减小的趋势,在海拔2000m时达到最小值,为525.44g.kg-1;枝、根、叶磷含量呈先增大后减小的趋势,在海拔1820m时达到最大值,分别是2.16g.kg-1、1.43g.kg-1、1.73g.kg-1;叶、根、枝的氮含量在海拔1880m时达到最大值14.46g.kg-1、7.84g.kg-1、11.48g.kg-1,整体上呈现先增大后减小的趋势。海拔与叶面积、枝氮含量成显著正相关,与根磷含量成显著负相关。3)各功能性状间相关性分析表明:青杄叶磷含量和枝磷含量、根有机碳含量、根氮含量呈显著负相关,和根磷含量、叶面积、叶有机碳含量呈显著正相关。枝磷含量和根磷含量、叶面积、叶有机碳含量呈显著负相关,和根有机碳含量、根氮含量呈显著正相关。根磷含量和叶有机碳含量、叶面积呈显著正相关,和根有机碳含量呈显著负相关。叶有机碳含量和根有机碳含量、叶片鲜干比呈极显著负相关,和叶面积呈显著正相关。4)随树龄增加,碳、氮、磷含量及其比值在各器官间分配格局表现为:磷在幼年时于叶、根中分配比例相对较大,成年时主要集中在枝中。在研究的5a-45a范围内,氮分配呈叶>枝>根的稳定格局,未随年龄而显著变化。有机碳则在各器官呈近乎均匀分配的基础上随年龄增加在根中比例略有增大,相反叶中比例略有下降。C:N在叶枝根三个器官中的分配较均匀,且不随树龄的变化发生明显的变化。而C:P和N:P在三个器官中的分配随树龄变化的波动较大,且都在35年生的青杄树种中,在叶中达到最小分配比值,而在根中到达最大的分配比值。在对不同海拔的碳氮磷含量及其比值在叶枝根不同器官中的分配比值的研究发现:C:N在叶中分配较少,枝中次之,根中最多,且分配较稳定,不会随海拔的变化发生明显的变化。而C:P和N:P在三个器官中的分配随树龄变化的波动较大,且都在海拔1940m时的青杄树种中,在叶中的分配达到最大值,而在根中的分配比值达到最小比例。5)土壤无论在水平还是垂直空间上都呈现异质性特征:土壤氮、磷和有机碳在空间整体上都是呈现斑块状分布的。其中氮和有机碳的斑块分布在空间上呈现相似的格局,即在样地南部土壤氮和有机碳含量较高,分别达33g.kg-1和166g.kg-1以上;而土壤磷含量斑块状是与氮和有机碳的含量相反的,在样地西北部区域和北部区域达到最高值,要高于30g.kg-1。随着海拔的增大,土壤碳含量呈增大趋势,最大值分别为3.31%和65.52g.kg-1;而土壤磷含量和氮含量都呈先增大后减小的趋势,且都在海拔1820m时达到最大值,且最大值分别为0.47g.kg-1和4.88g.kg-1。综合研究可得,青杄不同指标随着树龄、海拔和土壤的变化表明,青杄可通过改变自身生理、形态等功能性状及其在各器官间的协调分配以形成不同生长阶段的生存策略和对外部环境变化的适应性。
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