中國西部森林樹種對環(huán)境變化梯度的生理生態(tài)響應(yīng).pdf

1、在過去的100多年里，全球氣候狀況發(fā)生了重大變化，尤其是大氣CO2濃度升高和全球變暖的趨勢日益明顯。盡管全球氣候變化的機(jī)制尚未得到徹底解決，但是氣候變化對植物許多生物過程產(chǎn)生了深刻而廣泛的影響，使植物與環(huán)境之間的相互作用關(guān)系更加復(fù)雜。由于長期受低溫的限制，高山生態(tài)系統(tǒng)的植物物種對全球氣候變化特別是溫度升高非常敏感，而且不同發(fā)育期的植物物種也可能對氣候變化具有不同的敏感性；同時(shí)，由于較大的自然地理分布范圍，廣布植物物種具有多樣性的生境，它

2、們不同生境的種群可能對氣候變化具有不同的響應(yīng)。為了深刻理解和預(yù)測未來氣候變化對植物物種的影響，利用穩(wěn)定同位素技術(shù)并結(jié)合植物葉片形態(tài)、結(jié)構(gòu)特征，本論文以海拔梯度分布較廣的高山森林樹種青海云杉、林芝云杉、急尖長苞冷杉、川滇高山櫟和西藏落葉松以及自然地理分布較大的廣布森林樹種油松、肋果沙棘和虎榛子屬的虎榛子與滇虎榛子為對象，研究它們?nèi)~片適合度特征對溫度、降雨和海拔等環(huán)境因子梯度的生理生態(tài)響應(yīng)，探討它們對環(huán)境變化的適應(yīng)性。
　　 研究結(jié)

3、果表明，青海云杉葉片特征在成年樹與幼年樹之間具有明顯的差異，而林芝云杉和急尖長苞冷杉葉片特征則沒有顯著的差異，而且葉片特征尤其是δ13C和LMA在成年樹中明顯較高，其它葉片特征在成年樹與幼年樹之間則沒有一致性的差異；青海云杉和急尖長苞冷杉的許多葉片特征在成年樹與幼年樹之間具有相似的海拔變化趨勢，而林芝云杉的大部分葉片特征則具有不同的海拔變化形式：線性vs非線性，而且西藏落葉松葉片特征在色季拉山東、西坡之間也具有不同的海拔變化趨勢；無論是

4、成年樹還是幼年樹，青海云杉和林芝云杉葉片δ13C與其它葉片特征具有顯著的相關(guān)關(guān)系，而急尖長苞冷杉和西藏落葉松葉片δ13C與葉片特征之間不同的海拔變化形式而缺乏密切的相關(guān)性，川滇高山櫟葉片δ13C與葉片形態(tài)、結(jié)構(gòu)特征密切相關(guān)，而與葉片N含量則沒有相關(guān)性。此外，隨著海拔的升高，川滇高山櫟葉片δ15N表現(xiàn)出先升高而后又降低的變化趨勢，并且與Nmass、Narea、C∶N和 St/N具有顯著的相關(guān)關(guān)系。
　　 在大的地理尺度水平上，我們

5、發(fā)現(xiàn)油松、肋果沙棘和虎榛子屬的葉片特征在種群之間具有顯著的差異，并且葉片特征種群間的差異與其生境的降雨、溫度和海拔等環(huán)境因子具有密切的關(guān)系。隨著年平均降雨量(MAP)的升高，油松和肋果沙棘種群葉片δ13C和δ15N顯著線性降低，而虎榛子屬種群葉片δ13C和δ15N僅僅在MAP≤550 mm時(shí)才顯著線性降低。隨著年平均溫度(MAT)的升高，僅僅虎榛子屬葉片δ13C表現(xiàn)出明顯的降低趨勢，油松、肋果沙棘和虎榛子屬種群葉片δ15N均表現(xiàn)出顯著的

6、降低趨勢。隨著海拔的升高，油松與虎榛子屬葉片δ13C和δ15N表現(xiàn)出顯著的升高趨勢，而肋果沙棘葉片δ15N則呈現(xiàn)出顯著的降低趨勢。隨著降雨、溫度和海拔等環(huán)境因子梯度的變化，其它葉片特征的變化趨勢在種間、亞種間具有不一致性。而且，我們還發(fā)現(xiàn)葉片特征之間也具有密切的相關(guān)關(guān)系，例如，葉片δ13C和δ15N之間的正相關(guān)關(guān)系、葉片δ13C、δ15N與葉片特征LMA、Nmass、Narea之間的正相關(guān)關(guān)系；但是，葉片特征之間的相關(guān)關(guān)系也受到種、亞種

7、的影響。此外，研究結(jié)果表明：與局限于較小生境的密毛肋果沙棘相比，生態(tài)幅度較寬的肋果沙棘亞種種群的葉片特征表型可塑性指數(shù)(PIv)較高。
　　 綜上所述，我們得到以下結(jié)論：(1)隨著海拔梯度的變化，葉片特征及其變化趨勢和它們之間的相關(guān)關(guān)系在成年樹與幼年樹之間具有明顯的差異，并且與所研究的樹種種類具有密切的關(guān)系；(2)樹木葉片δ13C和LMA可以作為衡量樹齡和樹高的重要指標(biāo)，而其它葉片特征不僅受樹齡的影響，還受到海拔變化的影響；(3

8、)葉片δ13C隨海拔變化而變化的主要因素是LMA，其次是葉片N含量，而氣孔參數(shù)由于受樹齡和樹種的影響而不具普遍性；(4)川滇高山櫟葉片δ15N表現(xiàn)出先升高而后又降低的變化趨勢，并且與葉片N含量顯著正相關(guān)，表明N利用對葉片δ15N具有重要的影響；而且，海拔3300 m附近其N循環(huán)相對比較開放；(5)在大的地理尺度水平上，降雨和溫度對葉片δ13C、δ15N的影響相對具有一致性和普遍性，而對其它葉片特征的影響則具有種和屬的特異性；(6)葉片特