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《兰州大学》 2011年
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中国主要森林树种功能性状变化规律以及驱动力的研究

姬明飞  
【摘要】:植物赖以生存的环境不论是空间异质性的变化还是历史性地质、气候事件的变化,都将导致植物逐渐形成许多内在生理和外在形态方面的适应性对策,以最大程度地减小环境变化对植物的不利影响,这些适应对策的表现即为植物功能性状。长期以来,植物功能性状与环境的关系一直是植物生态学家所关注的焦点。而在较大的空间尺度上,对广布种生理、形态特性沿地理环境梯度变化模式和机制的研究,正好为我们深入地研究、理解他们的进化过程以及定量分析不同的生物和非生物因子在其表型分化上的重要性提供了非常独特的机会。而近年来,植物生态学家除了对某个广布种的研究外,更热衷于通过对植物在全球尺度不同生活型植物群落(包括苔原、草本、灌木、针叶树木和阔叶树木等)叶片功能性状中N、P元素含量变化的研究,来进一步探索、了解植物群落立地环境的营养状况,以及植物对于环境异质性和全球气候变化的响应机制和适应对策。虽然此类研究在全球尺度上已经广泛进行,但是对森林群落的N、P元素状况进行系统全面的研究相对较少,尤其是中国森林群落几乎还是空白。由于中国森林群落在近几十年来遭到了一定的破坏,况且中国森林群落中还具有及其独特地理环境和气候条件的青藏高原高寒森林群落。因此,我们迫切想弄清中国森林群落的N、P基本营养元素循环是否处于稳定状态,以及是否与全球陆地生态系统的N、P元素循环状况存在明显差异等科学问题。为此,针对以上科学问题,我们分别采集了中国本土针叶树种—油松195份叶样,以及在中国主要分布的23个针叶树种的258份叶片样品,而且还收集了474份来自119个主要的森林树种数据,涵盖了48个属,31个科的叶片样品。 植物生态学家Wright等通过对全球不同物种在不同地理环境条件下的叶片功能性状(GLOPNET)系统研究后,提出了叶片经济学理论(1eafeconomics spectrum, LES),并认为该理论具有普适性规律。然而,植物叶片形态、生理特性的经济学谱究竟是植物物种差异导致而形成的还是地理环境比如温度、光照和水分的异质性所驱动而成的呢?如果该理论具有较强的普适性,那么我们能否运用叶片经济学谱中一些简单易测的指标来预测植物在不同自然环境条件下的光合响应曲线呢?鉴于检验此科学问题,本研究收集了中国森林群落代表性树种(62个种)种子,并在在统一环境条件下培育、生长。 针对以上研究内容,本文主要得出以下结论: (1)对所有自然分布范围内油松(Pinus tabulaeformis)的球果、种子、种翅和叶的表型性状变异研究表明,多因素共变关系决定了表型的变异。尽管油松的大多数表型性状受到当地自然选择和遗传因素的共同控制,但相比之下,自然选择发挥了更重要的作用。而且通过对各种驱动因素分析显示,各个形态特征均与潜在蒸发量呈显著的负相关,而与其他环境变量呈现出较弱的相关性。这进一步揭示了油松种群适宜生境仅局限于温带湿润区的中低海拔地区的原因。 (2)通过对中国森林群落叶片化学计量学研究发现,中国的森林群落N元素含量(平均14.4mg g-1)显著低于全球水平(平均18.3mg g-1)以及中国大陆生态系统的研究结果(平均18.6mg g-1)。本研究中P元素含量基本与陆生生态系统的研究持平(平均1.1mg g-1),但仍低于全球水平(平均1.5mgg-1)。N:P作为指示群落N、P相对限制的指标显示,当N:P比率小于14时,表明植物环境中的N元素受到了限制;而当N:P大于16时则表明P元素亏缺。本研究中N:P为14.2,与中国大陆生态系统(14.4)基本持平,而明显高于全球(11.8)以及全球森林群落水平(12.6),表明中国森林群落的N元素含量偏低,但总体上N、P元素基本上处于相对稳定状态。 (3)中国森林群落化学计量研究表现出一定地域性差异。结果显示,对青藏高原东南部地区高山森林群落叶片的P元素含量与中国其他森林群落相似(1.2mg g-1),但是N元素含量(11.9mg g-1)明显低于其他森林群落。这可能是因为较低的环境温度影响了植物枯枝落叶的分解速率,进而影响植物.土壤之间的养分循环速率;这也可能是在青藏高原极端环境下,环境倾向于选择那些具有较长叶寿命,且叶片N、P元素含量较低的植物构建群落。 (4)通过对于中国森林群落化学计量学变化驱动力的研究发现:尽管年均温度(MAT)和年均降雨量(MAP)对N、P元素含量和N:P比值的变化产生显著的影响,但是把植物分类单元因素考虑进去时,植物在属水平之间的差异才是变异的最主要来源。这表明源于长期的自然选择而形成的植物群落内部不同种类的构建模式决定了叶的性状和化学计量学的变化模式。 (5)对于中国主要森林群落树种的室内研究显示,与GLOPNET数据相比,温室内的植物具有较为松散线性分布,除呼吸指标表现出不一致的变化,其他指标基本符合LES规律。这样的结果证明叶片经济学在自然条件下变化规律是环境对植物具有较强的趋同进化选择压力而造成的。除此之外,本研究还旨在探讨是否存在用LES的指标来预测光响应曲线上的拟合指标的可能性。结果显示,QE和Isat因为存在与LMA较强的共变性,可以作为考虑指标。不过,在接下来的研究中,我们可以通过量化QE、Isat与LMA、Amax和Rd等简单易测指标间的关系,从而提升在不同光照条件下光响应曲线拟合参数评估的实用性。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S718.4

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 韩文轩;吴漪;汤璐瑛;陈雅涵;李利平;贺金生;方精云;;北京及周边地区植物叶的碳氮磷元素计量特征[J];北京大学学报(自然科学版);2009年05期
2 任书杰;于贵瑞;陶波;王绍强;;中国东部南北样带654种植物叶片氮和磷的化学计量学特征研究[J];环境科学;2007年12期
3 李炎林;桂克印;唐前瑞;严潜;程永生;章金盟;;地被植物耐荫性研究进展[J];现代园艺;2008年05期
4 孟婷婷;倪健;王国宏;;植物功能性状与环境和生态系统功能[J];植物生态学报;2007年01期
5 贺金生;韩兴国;;生态化学计量学:探索从个体到生态系统的统一化理论[J];植物生态学报;2010年01期
6 周鹏;耿燕;马文红;贺金生;;温带草地主要优势植物不同器官间功能性状的关联[J];植物生态学报;2010年01期
7 杨阔;黄建辉;董丹;马文红;贺金生;;青藏高原草地植物群落冠层叶片氮磷化学计量学分析[J];植物生态学报;2010年01期
8 冯秋红;史作民;董莉莉;刘世荣;;南北样带温带区栎属树种功能性状间的关系及其对气象因子的响应[J];植物生态学报;2010年06期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 江红英;陈中义;郝勇;;喜旱莲子草生理生态特性研究进展[J];安徽农业科学;2007年22期
2 刘贤娴;李俊清;;北京野鸭湖湿地植物叶功能性状研究[J];安徽农业科学;2008年20期
3 包玉;王志泰;;不同遮阴处理大叶黄杨叶片生理响应[J];安徽农业科学;2009年12期
4 沈娟;;红花酢浆草的耐阴性研究[J];安徽农业科学;2010年24期
5 邵梅香;覃林;谭玲;;我国生态化学计量学研究综述[J];安徽农业科学;2012年11期
6 沈后海;吴泽民;许克福;宋学德;;不同栽植类型下3种灌木氮磷养分动态及相关性分析[J];安徽农业大学学报;2010年03期
7 张业;任一星;姚婧;李颖;杨松;侯继华;;华北地区油松林主要乔木物种叶片氮磷化学计量特征[J];安徽农业大学学报;2012年02期
8 韩文轩;吴漪;汤璐瑛;陈雅涵;李利平;贺金生;方精云;;北京及周边地区植物叶的碳氮磷元素计量特征[J];北京大学学报(自然科学版)网络版(预印本);2008年04期
9 韩文轩;吴漪;汤璐瑛;陈雅涵;李利平;贺金生;方精云;;北京及周边地区植物叶的碳氮磷元素计量特征[J];北京大学学报(自然科学版);2009年05期
10 朱宏光;温远光;梁宏温;徐海根;杨瑶青;李明臣;黄志辉;邓荣艳;;广西桉树林取代马尾松林对植物多样性的影响[J];北京林业大学学报;2009年06期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 屈振江;李良序;王景红;张维敏;李艳丽;;西安世界园艺博览会观赏植物气象服务系统研究[A];第28届中国气象学会年会——S11气象与现代农业[C];2011年
2 刘晓玲;李世杰;;贵州省东南部土壤氮磷对常见森林群落植物叶片的养分化学计量学特征[A];第十五届中国科协年会第18分会场:农业生态环境保护与农业可持续发展研讨会论文集[C];2013年
3 王玉涛;陈思思;张晶晶;刘平;;银杏和垂柳叶性状对温度和降水的响应研究[A];第十六届中国科协年会——分11森林培育技术创新与特色资源产业发展学术研讨会论文集[C];2014年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张凯;园林绿地生态系统养分动态及其利用效率研究[D];安徽农业大学;2010年
2 商侃侃;中国东部亚热带微地形上孑遗落叶阔叶树种分异格局及其成因与维持机制[D];华东师范大学;2011年
3 丁晓纲;黑木相思苗期平茬与施肥技术研究[D];北京林业大学;2011年
4 刘楠;缙云山典型林分对径流水质的作用及评价研究[D];北京林业大学;2011年
5 赵君;甘南亚高寒草甸金露梅氮磷化学计量特征及其机制的研究[D];兰州大学;2011年
6 李奇;青藏高原东缘植物群落构建机制研究[D];兰州大学;2011年
7 张仁懿;亚高寒草甸不同功能群植物N:P化学计量特征差异研究[D];兰州大学;2010年
8 陈海军;荒漠草原主要植物种群繁殖性状及化学计量特征对载畜率的响应[D];内蒙古农业大学;2011年
9 涂利华;模拟氮沉降对华西雨屏区苦竹人工林生态系统碳循环过程和特征的影响[D];四川农业大学;2011年
10 冯秋红;川西亚高山不同生活型植物叶片δ~(13)C的海拔响应研究[D];中国林业科学研究院;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李红;黄土丘陵区3个树种光合效率光响应过程及其模拟[D];山东农业大学;2010年
2 沈后海;马鞍山不同栽植类型下6种地被植物养分含量的动态研究[D];安徽农业大学;2010年
3 管新新;八种地被植物光合生理生态特性及应用的研究[D];安徽农业大学;2010年
4 聂泽宇;太湖流域苕溪面源污染源解析与过程控制技术研究[D];浙江大学;2011年
5 蒙乾财;秦岭与陕北黄土高原辽东栎叶片的生理生态适应特征[D];西北大学;2011年
6 郭春晓;菊花对盐胁迫的响应及外源SA的缓解效应研究[D];山东农业大学;2011年
7 汤俊兵;氮浓度和去叶干扰对芦苇与互花米草的影响[D];南京大学;2011年
8 张奇平;天目山主要树种叶性状在海拔梯度和微地形上的分异格局[D];华东师范大学;2011年
9 樊艳文;东北主要木本植物叶和茎的功能性状及其影响因子的研究[D];北京林业大学;2011年
10 杨雪;民勤地区白刺叶片和沙包土壤化学计量学特征研究[D];兰州大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 彭少麟,赵平,任海,郑凤英;全球变化压力下中国东部样带植被与农业生态系统格局的可能性变化[J];地学前缘;2002年01期
2 裴保华,彭伟秀, 张东林;富贵草耐阴性的研究[J];河北林学院学报;1994年03期
3 徐治国;何岩;闫百兴;宋长春;;湿地植物对外源氮、磷输入的响应研究[J];环境科学研究;2007年01期
4 周青,黄晓华江南大学化学与材料工程学院,刘小林;酸雨对3种木本植物的胁迫效应[J];环境科学;2002年05期
5 周运超,潘根兴,李恋卿,张旭辉,张平究;太湖地区3种水稻土不同温度培养中有机碳库变化及其对升温的响应[J];环境科学;2003年01期
6 苏永中,赵哈林;持续放牧和围封对科尔沁退化沙地草地碳截存的影响[J];环境科学;2003年04期
7 李玉强;赵哈林;移小勇;左小安;陈银萍;;沙漠化过程中科尔沁沙地植物-土壤系统碳氮储量动态[J];环境科学;2006年04期
8 张丽华;宋长春;王德宣;王毅勇;;沼泽湿地生态系统呼吸与温度、氮素及植物生长的相互关系[J];环境科学;2007年01期
9 任书杰;于贵瑞;陶波;王绍强;;中国东部南北样带654种植物叶片氮和磷的化学计量学特征研究[J];环境科学;2007年12期
10 陶波;曹明奎;李克让;顾峰雪;季劲钧;黄玫;张雷明;;1981~2000年中国陆地净生态系统生产力空间格局及其变化[J];中国科学.D辑:地球科学;2006年12期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 苏志尧,陈北光,古炎坤,谢正生,曾曙才;广州白云山几种森林群落的物种丰富度和多样性[J];华南农业大学学报;2001年03期
2 覃林,余世孝,王永繁;广东黑石顶不同森林类型的优势种分析[J];中山大学学报(自然科学版);2004年05期
3 李国雄;;森林能促进降水[J];云南林业;1991年01期
4 张祝平;丁明懋;在国良;蚁伟民;黄玉佳;;鼎湖山黄果厚壳桂群落的生物量[J];生态科学;1991年01期
5 王希田,刘自强,陈大我,田忠奎;大兴安岭各种森林群落有效可燃物燃烧值的估算[J];东北林业大学学报;1993年03期
6 杨君;;北京八达岭植物群落多样性特征分析[J];吉林林业科技;2006年02期
7 赵彦博;白鹏;杨辉;;试析模拟地带性森林群落的种植设计原理[J];黑龙江农业科学;2008年06期
8 谢守鑫;森林分类经营概念及成因浅析[J];华东森林经理;2005年03期
9 谢少鸿,詹潮安,陈远合,肖泽鑫,陈玉军,舒春风;广东南澳岛主要森林群落与植物多样性研究[J];广东林业科技;2005年03期
10 项亚飞;辽河源国家森林公园的天然油松林[J];河北林果研究;2005年04期
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1 张庆费;孙卿;李乃丹;;上海半自然森林群落生理生态效应研究[A];中国植物学会七十五周年年会论文摘要汇编(1933-2008)[C];2008年
2 刘世忠;旷远文;;鼎湖山森林群落演替系列的叶面积指数及其季节变化[A];中国生态学会2006学术年会论文荟萃[C];2006年
3 申国珍;谢宗强;李俊清;;大熊猫适宜栖息地恢复指标研究[A];第五届全国生物多样性保护与持续利用研讨会论文摘要集[C];2002年
4 彭绍云;;长汀县水土流失区森林群落重建实践与成效[A];福建省水土保持学会2006年学术年会论文集[C];2006年
5 付海龙;胡正华;徐学红;于明坚;;古田山自然保护区森林群落植物功能群组成和物种多样性研究[A];浙江省第二届生物多样性保护与可持续发展研讨会论文摘要集[C];2004年
6 唐亚坤;Ulrich Apel;张卓文;程德锋;计晧;路宽;杨鸣;张宾宾;周君;马秀杰;;大别山中部地区不同森林群落类型物种多样性及其与环境因子关系[A];第二届中国林业学术大会——S10 林业与气候变化论文集[C];2009年
7 唐亚坤;Ulrich Apel;张卓文;程德锋;计晧;路宽;杨鸣;张宾宾;周君;马秀杰;;大别山中部地区不同森林群落类型物种多样性及其与环境因子关系[A];第二届中国林业学术大会——S4 人工林培育理论与技术论文集[C];2009年
8 柳江;洪伟;吴承祯;彭少麟;;中亚热带南缘退化地域封育森林群落的物种多样性[A];中国生物多样性保护与研究进展——第五届全国生物多样性保护与持续利用研讨会论文集[C];2002年
9 张万里;周晓峰;;黑龙江省东部林区森林植物生物多样性的初步研究[A];第五届全国生物多样性保护与持续利用研讨会论文摘要集[C];2002年
10 王忠;王瑞江;;广州地区种子植物区系及物种多样性研究[A];中国植物学会七十五周年年会论文摘要汇编(1933-2008)[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 唐柳 赵思平;射洪发现1.5亿年前地下森林群落[N];地质勘查导报;2009年
2 吴红梅 吴昌红;监测树叶可知其周边重金属污染情况[N];科技日报;2006年
3 黎玉才;城市森林 “自然”有方[N];湖南科技报;2007年
4 吴红梅 吴昌红;树叶可显示重金属污染[N];新华日报;2006年
5 夏汉平;为受灾森林重建提供依据[N];广东科技报;2008年
6 记者 文慧;“东方水都”的前世今生[N];湖北日报;2010年
7 记者 常国梁 特约记者 顾明华 张建荣 通讯员 周新忠;泰兴建成九大生态功能区[N];泰州日报;2006年
8 陆阳;德国近自然森林经营考察见闻[N];中国绿色时报;2005年
9 宋鹏霞;佘山植被如何持续葱茏[N];解放日报;2007年
10 上海市园林科学研究所教授 张庆费;城市森林维护与技术研究[N];经济日报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 姬明飞;中国主要森林树种功能性状变化规律以及驱动力的研究[D];兰州大学;2011年
2 梁珍海;南京紫金山典型森林群落及其主要树种BVOCs的组成与释放规律研究[D];南京林业大学;2012年
3 王永昌;云台山区森林立地分类与植被恢复技术研究[D];南京林业大学;2006年
4 杨小林;西藏色季拉山林线森林群落结构与植物多样性研究[D];北京林业大学;2007年
5 刘宏文;山西省庞泉沟森林群落特征与景观格局特征分析的研究[D];北京林业大学;2007年
6 赵良平;燕山山地森林植被恢复与重建理论和技术研究[D];南京林业大学;2007年
7 杨占彪;六盘山自然保护区主要森林群落天然更新与生态恢复评价研究[D];兰州大学;2009年
8 陈引珍;三峡库区森林植被水源涵养及其保土功能研究[D];北京林业大学;2007年
9 刘鸿雁;缙云山森林群落次生演替中土壤特性动态变化及其影响因素研究[D];西南农业大学;2005年
10 康冰;广西大青山退化森林植被特征及生态恢复研究[D];西北农林科技大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 袁帅;长白山区不同森林群落中主要树种植物功能性状与固碳能力初探[D];东北师范大学;2011年
2 朱江;清江源森林群落生态与植物资源利用潜力评价研究[D];湖北民族学院;2013年
3 李孝伟;宝天曼自然保护区藓类植物群落与森林群落关系的研究[D];河南农业大学;2004年
4 Metmany SOUKHAVONG;老挝Phou Khao Khouay国家公园森林群落树种组成特征研究[D];北京林业大学;2013年
5 李晓红;苏南森林群落分析及风景林改造技术研究[D];北京林业大学;2006年
6 胡有宁;陕西周至老县城自然保护区主要森林群落特征研究[D];西北农林科技大学;2011年
7 李晓捷;六盘山林区主要森林群落物种多样性研究[D];兰州大学;2007年
8 张莉萍;兰州市南北两山人工林结构特征及生长状况研究[D];甘肃农业大学;2007年
9 程小琴;山西庞泉沟自然保护区森林群落植物多样性及种间关系的研究[D];北京林业大学;2008年
10 华超;千岛湖不同森林群落气候舒适度和空气质量研究[D];浙江农林大学;2011年
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