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小兴安岭不同生长型阔叶植物叶性状变异及权衡

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植物生态学报 2024年第3期48卷 364-376页

作者：范宏坤曾涛金光泽刘志理东北林业大学生态研究中心森林生态系统可持续经营教育部重点实验室东北亚生物多样性研究中心哈尔滨150040

植物叶功能性状的变异模式以及相关关系一直是解析植物对气候变化响应机制的关键,然而不同生长型阔叶植物间叶片结构性状和光合生理性状变异及相关性的异同性尚不清晰。该研究以典型阔叶红松(Pinus koraiensis)林中的优势或常见的18种... 详细信息

植物叶功能性状的变异模式以及相关关系一直是解析植物对气候变化响应机制的关键,然而不同生长型阔叶植物间叶片结构性状和光合生理性状变异及相关性的异同性尚不清晰。该研究以典型阔叶红松(Pinus koraiensis)林中的优势或常见的18种阔叶植物为研究对象,通过测量4个结构性状(叶面积(LA)、叶片厚度(LT)、叶干物质含量(LDMC)和比叶质量(LMA))和4个光合生理性状(叶绿素值(SPAD)、胞间CO_(2)浓度(C_(i))、气孔导度(G_(s))和净光合速率(P_(n))),分析了在不同生长型阔叶植物叶片结构性状和光合生理性状的变异及相关性。结果表明:不同生长型植物叶功能性状的变异范围为7.73%-74.54%,其中种间变异是LA和LT的主要变异来源,C_(i)、SPAD、LDMC以及LMA的变异主要由生长型驱动,G_(s)和Pn变异的主要来源是种内;不同生长型叶功能性状间存在显著差异,其中草本的LA、LT和C_(i)显著高于灌木和乔木,乔木的LMA、LDMC、SPAD、P_(n)和G_(s)显著高于灌木和草本;不同生长型之间P_(n)和LMA、LDMC之间具有显著的异速生长关系,且斜率大于1,而SPAD和LA、LT、LDMC、LMA,Ci与LT、LDMC、LMA之间则呈斜率小于1的异速生长关系;草本采取“快速投资-收益”型(获取型)策略,相对而言,乔木采取“缓慢投资-收益”型(保守型)策略,灌木采取介于乔木与草本之间的资源利用策略,这可能与不同生长型植物所处环境的光照条件有关。植物叶片结构性状和光合生理特征的变异及相互关系的研究对于揭示植物资源获取与分配策略具有重要意义。

关键词：功能性状叶光合特性叶结构性状叶经济谱

小兴安岭3种槭树不同生长期叶性状变异及相关性分析

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南京林业大学学报（自然科学版） 2024年第1期48卷 131-139页

作者：彭仲韬郭嘉兴王艺璇王磊金光泽刘志理东北林业大学生态研究中心森林生态系统可持续经营教育部重点实验室东北亚生物多样性研究中心黑龙江哈尔滨150040 东北林业大学林学院黑龙江哈尔滨150040

【目的】叶性状对植物资源获取、光合能力等起重要作用。本研究分析植物通过叶性状的调整以适应不同生长期的生存策略。【方法】以小兴安岭3种典型槭树:花楷槭(Acer ukurunduense)、青楷槭(A.tegmentosum)和五角枫(A.pictum subsp.mono... 详细信息

【目的】叶性状对植物资源获取、光合能力等起重要作用。本研究分析植物通过叶性状的调整以适应不同生长期的生存策略。【方法】以小兴安岭3种典型槭树:花楷槭(Acer ukurunduense)、青楷槭(A.tegmentosum)和五角枫(A.pictum subsp.mono)为研究对象,在展叶期(6月初)、叶稳定期(7月中旬)和叶凋落期(9月初)3个时期分别测定比叶面积、叶干物质含量、叶绿素含量及叶厚4个叶性状,分析叶性状的生长动态以及性状间的相关性。【结果】在不同生长期,3种槭树的叶性状均发生了显著变异,且随生长期变化存在相似的变异规律,展叶期的叶厚和叶稳定期的叶干物质含量显著高于其余两个时期。叶性状间的相关关系随生长期不同发生了显著变化。3种槭树在展叶期选择“快速投资-收益”型策略,在叶稳定期和叶凋落期则偏向于“缓慢投资-收益”型策略。叶性状及其相关性在不同树种间也存在显著差异。【结论】植物可通过叶性状变异及调整叶性状间的相关关系来适应生长期的变化,并最终形成不同的生存策略。

关键词：槭树比叶面积叶干物质含量叶绿素叶厚生存策略小兴安岭

叶序对复叶植物小叶性状变异及内在联系的影响

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应用生态学报 2023年第3期34卷 577-587页

作者：郭羽金光泽刘志理东北林业大学生态研究中心森林生态系统可持续经营教育部重点实验室东北亚生物多样性研究中心哈尔滨150040

为了解复叶内小叶性状随叶序的分布格局,以小兴安岭3种具有对生叶序的复叶植物水曲柳、黄菠萝和胡桃楸为研究对象,通过测定复叶内不同叶序位置小叶的叶厚、叶面积、比叶面积、叶干物质含量、栅栏组织厚度(栅)、海绵组织厚度(海)、栅海... 详细信息

为了解复叶内小叶性状随叶序的分布格局,以小兴安岭3种具有对生叶序的复叶植物水曲柳、黄菠萝和胡桃楸为研究对象,通过测定复叶内不同叶序位置小叶的叶厚、叶面积、比叶面积、叶干物质含量、栅栏组织厚度(栅)、海绵组织厚度(海)、栅海比以及碳、氮、磷含量,探讨小叶性状随叶序的变异规律及叶序对小叶性状间内在联系的影响。结果表明:3种树小叶的叶面积、叶干物质含量、海绵组织厚度、栅海比随叶序的变化规律主要分为3种:增加、减小、先增加后减小;叶厚、比叶面积、栅栏组织厚度随叶序无明显变化;碳、氮、磷含量随叶序以无明显变化为主。3种树的复叶内部,叶厚、叶面积、比叶面积、叶干物质含量、栅栏组织厚度、海绵组织厚度和栅海比的变异系数和可塑性指数变化范围分别为6.1%~28.6%和0.14~0.70。叶序对小叶性状间的双变量相关关系产生显著影响,小叶干物质含量与比叶面积在水曲柳和胡桃楸不同叶序位置呈现负相关,氮含量与磷含量在水曲柳和黄菠萝不同叶序位置呈现正相关。胡桃楸的一、二级小叶(离叶柄基部最远端为一级小叶)表现为保守策略,七、八级小叶表现为获取策略,而水曲柳和黄菠萝不同叶序位置的小叶未表现出明显不同的生态策略。

关键词：复叶叶序小叶性状

小兴安岭红松胸高断面积生长随树龄的变化规律及主要影响因素

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林业科学 2023年第7期59卷 96-105页

作者：马颢铜金光泽刘志理东北林业大学生态研究中心森林生态系统可持续经营教育部重点实验室东北亚生物多样性研究中心哈尔滨150040

【目的】揭示红松胸高断面积生长随树龄的变化规律,探究其在不同生长阶段的主要影响因素,为理解树龄、环境因子和功能性状在树木生长和经营中的重要性提供科学依据。【方法】于黑龙江凉水国家级自然保护区内采集不同树龄(16~285年)红松... 详细信息

【目的】揭示红松胸高断面积生长随树龄的变化规律,探究其在不同生长阶段的主要影响因素,为理解树龄、环境因子和功能性状在树木生长和经营中的重要性提供科学依据。【方法】于黑龙江凉水国家级自然保护区内采集不同树龄(16~285年)红松样树65株,采用胸高断面积生长率(BAGR)表征树木径向生长,测定树木所处的环境因子(光照强度、土壤养分、土壤含水量、土壤pH)和功能性状(叶、枝、根性状),探究红松胸高断面积生长随树龄的变化规律及主要影响因素。【结果】1)红松BAGR随树龄增加呈先增大后减小的变化趋势,树龄小于220年时BAGR随树龄增加而增大,大于220年时BAGR随树龄增加而减小;2)树龄、光照强度和土壤pH对红松幼龄树(16~100年)BAGR存在正向影响,比叶面积对幼龄树BAGR存在负向影响;3)土壤氮含量和木质密度对红松中龄树(100~220年)BAGR存在显著负向影响;4)树龄显著抑制红松老龄树(大于220年)胸高断面积生长,根氮含量及多年生针叶单位质量氮和磷含量促进老龄树胸高断面积生长,且根氮含量的影响更加显著。【结论】树龄、环境因子和功能性状共同驱动红松径向生长,影响效果随树龄变化而异;限制红松生长的资源条件随树龄增加由光照转为土壤养分和自身生理因素。

关键词：红松胸高断面积径向生长树龄光照强度土壤养分比叶面积

阔叶红松林3种阔叶树种柄叶性状变异与相关性

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植物生态学报 2022年第6期46卷 687-699页

作者：李露金光泽刘志理东北林业大学生态研究中心森林生态系统可持续经营教育部重点实验室东北亚生物多样性研究中心哈尔滨150040

叶包括叶片和叶柄,二者在结构和功能上密切相关,探究叶片性状和叶柄性状变异及性状间相关关系的影响因素对了解植物叶水平上的生物量分配策略具有重要意义。该研究以阔叶红松(Pinus koraiensis)林内3种主要阔叶树种白桦(Betula platyphy... 详细信息

叶包括叶片和叶柄,二者在结构和功能上密切相关,探究叶片性状和叶柄性状变异及性状间相关关系的影响因素对了解植物叶水平上的生物量分配策略具有重要意义。该研究以阔叶红松(Pinus koraiensis)林内3种主要阔叶树种白桦(Betula platyphylla)、紫椴(Tilia amurensis)、五角枫(Acer pictum subsp.mono)为研究对象,每个树种选取小树(胸径:1–6 cm)、中等树(胸径:15–20 cm)、大树(胸径:35–45 cm)各10株样树;另针对大树,考虑取样冠层位置对其结果的影响。通过测定叶片面积、叶片干质量、叶柄长和叶柄干质量,主要探讨树种、植株大小和冠层位置(大树)对叶片性状和叶柄性状变异及其性状间相关性的影响。结果显示:(1)树种和植株大小对4个性状均存在显著影响,3个树种小树的叶柄长和叶柄干质量显著小于大树,紫椴和五角枫小树的叶片干质量也显著小于大树,而白桦和紫椴小树的叶片面积显著大于大树;对于大树,冠层位置对4个性状变异的影响因树种而异。(2)叶片性状和叶柄性状表现为显著的异速生长关系,且3个树种的回归斜率为紫椴>白桦>五角枫;在白桦不同植株大小间的回归斜率为小树>大树>中等树,而紫椴和五角枫大树的回归斜率最大;对于大树,在不同冠层位置叶片性状和叶柄性状间的相关关系存在共同斜率。研究结果表明叶片性状和叶柄性状的变异及其相关关系受树种和植株大小的显著影响,冠层位置对大树柄叶性状变异及相关关系的影响则相对较小。

关键词：叶片性状叶柄性状植株大小冠层位置异速生长

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小兴安岭不同径级白桦枝叶性状变异及权衡

北京林业大学学报 2023年第12期45卷 32-40页

作者：解书文金光泽刘志理东北林业大学生态研究中心森林生态系统可持续经营教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150040

【目的】植物可以通过调整自身性状变化从而更有效地利用资源。探究不同径级植物枝叶性状间的变异及其相关关系,对理解植物功能性状种内变异及对资源的获取策略具有重要意义。【方法】以黑龙江凉水国家级自然保护区阔叶红松林中的白桦... 详细信息

【目的】植物可以通过调整自身性状变化从而更有效地利用资源。探究不同径级植物枝叶性状间的变异及其相关关系,对理解植物功能性状种内变异及对资源的获取策略具有重要意义。【方法】以黑龙江凉水国家级自然保护区阔叶红松林中的白桦为研究对象,选取3个径级(小树、中等树、大树)的样树,测定其枝横截面积、单叶面积、总叶面积、总叶干质量、枝干质量和出叶强度。采用单因素方差分析检验枝叶性状在不同径级间是否存在显著差异;以标准化主轴预估检验径级对白桦枝叶性状间的相关关系是否存在影响。【结果】随着径级的增加,枝横截面积呈上升趋势,单叶面积和总叶面积呈下降趋势,而总叶干质量、枝干质量、出叶强度不存在显著差异。不同径级白桦的枝横截面积与单叶面积、总叶面积和总叶干质量呈显著正相关,与出叶强度呈显著负相关,其中,小树和大树枝横截面积与总叶面积和总叶干质量呈接近1的等速生长关系,而中等树呈接近1.5的异速生长关系;单叶面积与出叶强度显著负相关,呈异速生长关系。径级对白桦枝叶性状相关关系的斜率或截距存在显著影响。【结论】在同一群落内,不同径级的白桦枝叶性状存在差异是其自身的一种资源获取策略,且枝叶性状为了获得有效的资源而协同变化。

关键词：白桦径级枝叶性状变异

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小兴安岭不同耐荫性树种枝叶性状变异及权衡

生态学报 2023年第22期43卷 9314-9327页

作者：解书文金光泽刘志理东北林业大学生态研究中心森林生态系统可持续经营教育部重点实验室东北亚生物多样性研究中心哈尔滨150040

随着植株生长,不同耐荫性树种枝叶性状对资源的响应策略存在差异。探究不同耐荫性树种在不同径级间枝叶性状变异及其相关关系,对理解植物功能性状种内和种间变异以及植物对资源的响应策略具有重要意义。以黑龙江凉水国家级自然保护区阔... 详细信息

随着植株生长,不同耐荫性树种枝叶性状对资源的响应策略存在差异。探究不同耐荫性树种在不同径级间枝叶性状变异及其相关关系,对理解植物功能性状种内和种间变异以及植物对资源的响应策略具有重要意义。以黑龙江凉水国家级自然保护区阔叶红松(Pinus koraiensis)林中不同径级(小树、中等树和大树)的喜光树种(白桦Betula platyphylla、枫桦Betula costata)和耐荫树种(春榆Ulmus japonica、紫椴Tilia amurensis、色木槭Acer mono)为研究对象,测定其出叶强度、枝横截面积、枝干重、单叶面积、总叶面积、总叶干重共6个枝叶性状。利用单因素方差(LSD)分析检验不同耐荫性树种在不同径级间其枝、叶性状是否存在显著差异;以标准化主轴估计(SMA)对不同耐荫性树种枝叶性状间相关关系进行分析。结果表明:除枝干重外,耐荫树种枝叶性状均大于喜光树种;不同耐荫性树种大树枝横截面积均最大,中等树叶面积均最小;喜光树种不同径级间枝干重、总叶干重和出叶强度无显著差异,而耐荫树种均存在显著差异。随径级增大,不同耐荫性树种枝横截面积与叶面积均呈正异速生长关系,且除耐荫树种枝横截面积与单叶面积外,均存在共同斜率;不同耐荫性树种出叶强度与单叶面积存在共同斜率为-0.51和0.47,小树和中等树枝横截面积与总叶面积和总叶干重的异速生长指数均与1存在显著差异,而大树与1无显著差异。结果表明:不同耐荫性树种在不同径级间对资源的获取策略存在差异,不同耐荫性树种小树阶段均表现出资源获取策略,大树阶段则表现出资源保守型策略。与耐荫树种相比,喜光树种表现为快速生长策略,而随着径级增大不同耐荫性树种这种差异逐渐消失,本研究结果为森林演替过程中种内和种间的相互作用提供了一个新的视角。

关键词：耐荫性径级变异权衡枝叶性状

阔叶红松林3种典型蕨类叶功能性状的垂直变异

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植物生态学报 2023年第8期47卷 1131-1143页

作者：赵孟娟金光泽刘志理东北林业大学生态研究中心森林生态系统可持续经营教育部重点实验室东北亚生物多样性研究中心哈尔滨150040

研究蕨类在不同垂直高度下叶功能性状及其相关关系的差异,可为揭示大型蕨类叶片的资源利用策略提供科学依据。以阔叶红松(Pinus koraiensis)林内的粗茎鳞毛蕨(Dryopteris crassirhizoma)、东北蹄盖蕨(Athyrium brevifrons)和荚果蕨(Matt... 详细信息

研究蕨类在不同垂直高度下叶功能性状及其相关关系的差异,可为揭示大型蕨类叶片的资源利用策略提供科学依据。以阔叶红松(Pinus koraiensis)林内的粗茎鳞毛蕨(Dryopteris crassirhizoma)、东北蹄盖蕨(Athyrium brevifrons)和荚果蕨(Matteuccia struthiopteris)3种蕨类为研究对象,将个体按叶片垂直高度分为上、中、下3层,分别测定其比叶面积、叶干物质含量、净光合速率、瞬时水分利用效率、叶氮含量和叶磷含量,并测定每株个体的光环境和土壤因子,重点揭示叶功能性状的垂直变异规律及相关关系。结果表明:(1)3种蕨类叶干物质含量随叶片垂直高度增加均呈递增趋势,比叶面积无显著差异;东北蹄盖蕨和荚果蕨净光合速率随叶片垂直高度增加呈递增趋势;荚果蕨瞬时水分利用效率随叶片垂直高度增加先增后减,叶氮含量逐渐减少;粗茎鳞毛蕨叶磷含量随叶片垂直高度增加表现为先增后减。(2)叶氮含量与比叶面积,瞬时水分利用效率与净光合速率显著正相关;叶氮含量与叶干物质含量,叶干物质含量与比叶面积则显著负相关;上述叶功能性状间的相关关系在不同垂直高度间均无显著差异。(3)土壤有效磷含量和土壤pH是不同垂直高度叶功能性状变异的主要影响因子,土壤有效磷含量对叶功能性状变异的解释度最高。该研究表明,阔叶红松林内大型蕨类的叶功能性状存在一定的垂直差异,然而个体内部性状间的变化速率基本恒定,光环境和土壤因子对不同垂直高度叶功能性状变异的影响程度不同。

关键词：叶功能性状蕨类垂直高度相关关系环境因子

不同生长期小兴安岭3种槭树叶性状变异及相关性分析

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南京林业大学学报(自然科学版) 2023年

作者：彭仲韬郭嘉兴王艺璇王磊金光泽刘志理东北林业大学林学院东北林业大学生态研究中心森林生态系统可持续经营教育部重点实验室东北亚生物多样性研究中心

【目的】叶性状对植物资源获取、光合能力等起重要作用，了解植物通过叶性状的调整以适应不同生长期的生存策略。【方法】以小兴安岭3种典型槭树：花楷槭（Acer ukurunduense）、青楷槭（Acer tegmentosum）和五角枫（Acer pictum subsp... 详细信息

【目的】叶性状对植物资源获取、光合能力等起重要作用，了解植物通过叶性状的调整以适应不同生长期的生存策略。【方法】以小兴安岭3种典型槭树：花楷槭（Acer ukurunduense）、青楷槭（Acer tegmentosum）和五角枫（Acer pictum subsp. mono）为研究对象，在展叶期（6月初）、叶稳定期（7月中旬）和叶凋落期（9月初）3个时期分别测定比叶面积、叶干物质含量、叶绿素含量及叶厚4个叶性状，分析叶性状的生长动态以及性状间的相关性。【结果】在不同生长期，3种槭树的叶性状均发生了显著变异，且随生长期变化存在相似的变异规律，展叶期的叶厚和叶稳定期的叶干物质含量显著高于其余两个时期。叶性状间的相关关系随生长期不同发生了显著变化。3种槭树在展叶期选择“快速投资-收益”型策略，在叶稳定期和叶凋落期则偏向于“缓慢投资-收益”型策略。叶性状及其相关性在不同树种间也普遍存在显著差异。【结论】植物可通过叶性状变异和调整叶性状间的相关关系来适应生长期的变化，并最终形成了不同的生存策略。

关键词：槭树比叶面积叶干物质含量叶绿素叶厚生存策略小兴安岭