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《西北师范大学》 2014年
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兰州北山刺槐和新疆杨叶性状与叶脉网络性状的关系

李钰  
【摘要】:叶片是种子植物制造有机养料的重要部位,具有蒸腾、光合和呼吸等功能和作用,在生态系统中,是初级生产者的能量转换器,植物的物质生产直接受其形态与功能的关系影响,进而叶片的性状特征能够影响植物的功能和基本行为。叶脉作为叶片中的维管束组织和木质部组分,是叶片的重要运输通道,承担着水分、养分和光合产物等的传输,具有生理学和力学的双重功能。植物叶片形态和功能多样化往往通过叶脉网络的高度多样化反映出来。叶片形态和叶脉网络功能性状的分异规律反映了植物在自然选择压力下形成的生态适应对策,是理解植物环境可塑性机制的重要途径。较多学者分别对叶内生物量分配、叶大小的形成和适应机制、叶脉网络构建与支持投资等问题进行了研究,但是将叶性状与叶脉网络功能性状结合起来,对叶片的生长和适应策略的综合分析和认识还比较缺乏。鉴于此,在兰州北山西北师范大学绿化基地,选取刺槐和新疆杨为研究对象,采用标准化主轴估计方法(SMA),分析刺槐和新疆杨叶柄、中脉生物量分配和叶大小的关系、中脉生物量分配与叶脉密度的关系,以及叶脉密度与叶大小的关系,以系统阐述叶片通过调整叶脉网络构建来调控碳分配策略,进而增强植物的光合收益和适应性的机制,并对比分析不同叶片形状和叶脉型植物中这种生长策略的差异。结果表明: (1)刺槐叶片呈卵形,大小为2.03-7.89cm2,干重为0.035-0.095g,叶柄干重0.001-0.003g,中脉干重0.002-0.007g,叶脉羽状分布,1级、2级、3级和次级叶脉密度分别为0.53-1.09cm/cm2、2.38-4.47cm/cm2、9.20-11.12cm/cm2和40.06-52.17cm/cm2;新疆杨叶片分裂,大小为20.86-81.74cm2,干重为0.135-2.203g,叶柄干重0.013-0.269g,中脉干重0.017-0.251g,叶脉掌状分布,1级、2级、3级和次级叶脉密度分别为0.43-0.71cm/cm2、0.63-1.20cm/cm2、2.34-3.79cm/cm2和6.08-19.37cm/cm2。 (2)刺槐和新疆杨中,叶柄干重和中脉干重均随叶干重的增大而增加,并且二者增加速度大于叶干重的增大速度,中脉干重的生长速率大于叶柄干重的生长速率,新疆杨比刺槐有更多的叶柄和叶脉的生物量分配比例,叶柄较中脉有更高比例的生物量分配比例。 (3)刺槐和新疆杨中,叶柄干重和中脉干重随叶面积的增大而增大,并且二者增加速度大于叶面积的增加速度。 (4)刺槐和新疆杨中脉生物量分配与叶脉密度之间均存在显著的负相关关系,即存在权衡关系。 (5)刺槐和新疆杨均表现为1级、2级和3级叶脉密度均与叶大小呈显著负相关,2级叶脉密度与叶大小的相关性最显著,次级叶脉密度与叶大小不相关。 叶内支持组织的资源投入受叶大小的限制,其中中脉的投资与叶脉密度有关,而叶脉密度与叶大小之间存在权衡,叶片通过三者之间的相互协作、相互制约的关系来调控植物适应性和促进光合收益。然而,这种权衡关系在种间存在显著差异,这主要与种间叶片形态和叶脉类型等潜在影响因素有关,不同的植物由于叶片生物学特性的差异,导致其必然采取各自不同的适合自身生长的最优生长模式,这也是植物生态位分化和补偿的需求和必然结果。
【学位授予单位】:西北师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:S792.27;S792.11

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