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        淺析地形因子對(duì)植物葉片功能性狀的影響

        2021-04-20 05:57:27韓麗冬沃曉棠肖宇飛
        安徽農(nóng)學(xué)通報(bào) 2021年6期
        關(guān)鍵詞:坡向坡度海拔

        韓麗冬 沃曉棠 肖宇飛

        摘 要:植物與環(huán)境因子的相互關(guān)系是植物生態(tài)學(xué)的熱點(diǎn)問題之一。植物葉片功能性狀因環(huán)境因子的改變而改變,反映了植物對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)機(jī)制。該文以地形因子為切入點(diǎn),分析了植物葉片功能性狀對(duì)地形因子的響應(yīng)規(guī)律,旨在探究全球氣候變化背景下植物適應(yīng)環(huán)境的生態(tài)策略,為有效預(yù)測(cè)環(huán)境變化對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)的影響提供一定的理論依據(jù)。

        關(guān)鍵詞:葉片;功能性狀;海拔;坡向;坡度

        中圖分類號(hào) Q944文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731(2021)06-0024-02

        近年來,全球氣候變暖的問題日益突出,對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng),特別是植物生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了巨大影響。植物功能性狀可以揭示植物對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)機(jī)制和適應(yīng)規(guī)律,是連接植物與環(huán)境的重要樞紐。由于葉片在各項(xiàng)植物功能性狀中對(duì)環(huán)境變化最敏感,因此,植物葉片功能性狀已成為探討植物對(duì)環(huán)境響應(yīng)機(jī)制和適應(yīng)對(duì)策的熱點(diǎn)課題。地形因子對(duì)植物功能性狀影響顯著,其通過影響氣候因子(光照、溫度、降水)的重新分配而間接影響植物生長(zhǎng)。影響植物生長(zhǎng)的地形因子主要有海拔、坡度和坡向等[1]。近年來,葉片功能性狀與環(huán)境因子的相互關(guān)系,尤其是與地形因子的關(guān)系吸引了越來越多學(xué)者的關(guān)注[2,3]。研究發(fā)現(xiàn),地形因子和葉片功能性狀在區(qū)域尺度上關(guān)系較為密切,而在全球尺度上地形因子和葉片功能性狀則無顯著相關(guān)性。在一些地形復(fù)雜的區(qū)域,因地形因子不同而形成的生境有很多,對(duì)植物葉片功能性狀的影響也較為復(fù)雜多變。探究植物葉片功能性狀對(duì)不同地形因子的響應(yīng)機(jī)制,可以更好地揭示植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)策略和生態(tài)對(duì)策,從而為區(qū)域生態(tài)恢復(fù)和生物多樣性保護(hù)提供理論依據(jù)。

        1 海拔對(duì)植物葉片功能性狀的影響

        目前,有關(guān)海拔因子影響植物葉片功能性狀的研究較多,光照、溫度和降水等會(huì)隨著山地海拔的變化而發(fā)生變化,隨著海拔的不斷升高,光照強(qiáng)度隨之增大,而溫度會(huì)隨之下降。不同海拔梯度上的溫度和降水差異顯著,這些差異特征對(duì)于陸地森林生態(tài)系統(tǒng)的形成起著至關(guān)重要的作用,因此,海拔被認(rèn)為是植物葉片功能性狀最為重要的一個(gè)影響因素。隨著海拔的不斷上升,為了適應(yīng)新的環(huán)境,植物的葉干物質(zhì)含量和葉厚度會(huì)隨之增加,而植物比葉面積會(huì)減小[4]。衛(wèi)晶等[5]研究發(fā)現(xiàn),植物葉片干重和葉長(zhǎng)寬隨著海拔升高而下降,葉面積隨著海拔升高先上升,達(dá)到一定的高度后下降,葉綠素總含量隨著海拔升高逐漸減少。Craine等[6]研究發(fā)現(xiàn),隨著海拔的升高,植物葉肉細(xì)胞密度逐漸增加,導(dǎo)致葉厚度逐漸增加,葉、根的氮含量則表現(xiàn)出隨著海拔升高而降低的相反趨勢(shì)。齊威等[7]研究發(fā)現(xiàn),隨著海拔的升高,植物比葉面積顯著減小,草地中植物受海拔影響比葉面積最小,林下植物受海拔影響比葉面積最大,而其他環(huán)境下海拔對(duì)比葉面積沒有顯著影響。葉片大小會(huì)受到海拔的影響,在高海拔地區(qū)的葉片會(huì)比較小。Royar等[8]的研究同樣證明了這一結(jié)論,他認(rèn)為出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因是高海拔地區(qū)的溫度較低,這是植物對(duì)惡劣環(huán)境適應(yīng)的結(jié)果。Holste等[9]研究發(fā)現(xiàn),在德國(guó)黑森州北部的4個(gè)樹種中,單位面積的葉片重量隨著海拔的升高而增加。但在不同的研究區(qū)域和研究尺度下,物種葉片功能性狀會(huì)呈現(xiàn)出不同的規(guī)律。羅路等[10]研究表明,神農(nóng)架落葉闊葉林的單位面積的葉片重量與海拔呈負(fù)相關(guān)。李芳蘭等[11]研究發(fā)現(xiàn),黃櫨葉片形態(tài)、表皮細(xì)胞等均隨著海拔的升高而不斷增大。海拔對(duì)植物葉片功能性狀的影響顯著,研究植物葉片功能性狀對(duì)海拔的響應(yīng)規(guī)律,在測(cè)環(huán)境變化對(duì)植物葉片功能性狀的影響機(jī)制方面有著重要意義。

        2 坡向和坡度對(duì)植物葉片功能性狀的影響

        坡向和坡度是影響植物葉片功能性狀的重要的地形因子。坡向和坡度可以調(diào)控水熱組合,特別是在一些在山地地形中,雖然坡向之間相對(duì)距離較短,但可通過影響坡面接受的太陽光輻射來調(diào)節(jié)水熱組合,產(chǎn)生一個(gè)新的生境。對(duì)比陽坡和陰坡,植物的環(huán)境因子顯著不同,陽坡由于太陽輻射更強(qiáng),水分蒸發(fā)快,所以土壤比較貧瘠,含水量和養(yǎng)分含量都比較低,所以植物一般情況下比葉面積小。陰坡由于生境資源較充足,土壤含水量高,所以植物比葉面積顯著大于陽坡。

        不同坡向的植物由于太陽輻射和降水量不同而體現(xiàn)為葉片功能性狀存在差異,而坡度通過影響光照條件、溫度和土壤水分含量等氣候因子間接造成植物葉片功能性狀不同[12]。楊士梭等[13]研究發(fā)現(xiàn),排除植物自身影響時(shí),黃土丘陵區(qū)不同坡向的植物葉片功能性狀存在明顯差異,而坡位對(duì)植物葉片功能性狀的影響較小。李鈕等研究發(fā)現(xiàn)陰坡葉干物質(zhì)含量高于陽坡,而比葉面積陽坡高于陰坡[12]。寶樂等[14]研究發(fā)現(xiàn),海拔是影響東靈山植物葉大小、葉氮、葉鉀含量的首要地形因子,葉厚度、葉干物質(zhì)含量的主要影響因子是坡度,坡位對(duì)比葉面積、葉磷含量的影響最為顯著。牛亞琳等[15]研究發(fā)現(xiàn),陽坡狗娃花葉面積和葉干物質(zhì)含量低于陰坡,但陰坡和陽坡狗娃花比葉面積和葉片含水量無顯著差異。盤遠(yuǎn)方等[16]研究發(fā)現(xiàn),與陰坡相比,陽坡葉干物質(zhì)含量較高,在水分和養(yǎng)分比較有限的條件下,陽坡植物為了防衛(wèi),形成了厚而小的葉片,而陰坡由于溫度低于陽坡而土壤含水量高,得益于良好的水熱條件,陰坡植物細(xì)胞體積和數(shù)目增加較快,促進(jìn)了葉面積的擴(kuò)展,致使比葉面積高于陽坡。陽坡植被具有較高的葉干物質(zhì)含量,這可能提高其對(duì)環(huán)境適合度??傊?,植物葉片功能性狀隨坡度和坡向的變化而變化是其自身因素和環(huán)境因素共同作用的結(jié)果。

        綜上所述,海拔、坡向、坡度等地形因子相互協(xié)同共同作用,影響著植物葉片功能性狀。探究植物葉片功能性狀對(duì)地形因子的響應(yīng),有助于了解植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)策略,從而為不同地形條件下的植被恢復(fù)和生物多樣性保護(hù)及生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展提供理論支持。

        3 展望

        (1)植物葉片功能性狀與環(huán)境關(guān)系較為復(fù)雜,一次性樣品采集并不能全面代表植物功能性狀對(duì)環(huán)境的響應(yīng)策略。因此,在試驗(yàn)中應(yīng)跨越整個(gè)生長(zhǎng)季進(jìn)行全面系統(tǒng)的采樣。

        (2)植物葉片功能性狀對(duì)環(huán)境的響應(yīng)在不同水平存在差異,因此,應(yīng)從個(gè)體出發(fā),進(jìn)一步著眼于群落水平,探索一個(gè)地區(qū)范圍內(nèi)植物功能性狀對(duì)環(huán)境的響應(yīng)模式,以期更好地了解植物在區(qū)域范圍內(nèi)對(duì)不同地形因子下的適應(yīng)策略和生態(tài)對(duì)策。

        (3)植物功能性狀的研究應(yīng)與生態(tài)可持續(xù)發(fā)展策略和生物多樣性保護(hù)機(jī)制相結(jié)合,通過研究植物功能性狀,為制定植被保護(hù)及恢復(fù)方針以及生態(tài)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。

        參考文獻(xiàn)

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        (責(zé)編:張宏民)

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