【摘 要】
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植物功能性状表征植物对环境的响应与适应,性状间的协变关系是植物适应环境的重要策略。针对植物功能性状的研究丰富,但是基于性状间相互关系随环境梯度的适应策略仍不明确。地处青藏高原东缘的白龙江流域是青藏高原、黄土高原与秦巴山区三大地理区系的交汇中心,也是生物多样性、孑遗种存留、物种基因交流的发源地与集散地,对维持内陆生态系统稳定意义重大。研究该地区植物叶片功能性状随海拔梯度的适应不仅能清晰的揭示植物对环
【基金项目】
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国家自然科学基金“甘南亚高山森林植物经济谱随次生演替的移位”（No.31800352）； 甘肃省青年科技人才托举工程项目“黄河上游水源涵养区旗舰物种紫果云杉种群更新过程中的权衡策略”（No.GXH20210611-11）； 甘肃省教育厅优秀研究生创新之星项目“高山植物叶权衡关系的检验”（No.2021CXZX-398）；
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植物功能性状表征植物对环境的响应与适应,性状间的协变关系是植物适应环境的重要策略。针对植物功能性状的研究丰富,但是基于性状间相互关系随环境梯度的适应策略仍不明确。地处青藏高原东缘的白龙江流域是青藏高原、黄土高原与秦巴山区三大地理区系的交汇中心,也是生物多样性、孑遗种存留、物种基因交流的发源地与集散地,对维持内陆生态系统稳定意义重大。研究该地区植物叶片功能性状随海拔梯度的适应不仅能清晰的揭示植物对环境变化的适应策略,还能为森林碳汇测算和植被恢复与保护提供科学依据。本研究在白龙江流域沿海拔梯度（1050-3500 m）测定了257种木本植物叶片性状,以标准主轴估计、异速生长理论、广义可加模型、主成分分析等数理方法探究了叶片性状沿海拔梯度的变异特征及其异速关系的转变。主要研究结果如下:叶片性状的研究表明:（1）随海拔升高,叶鲜重和叶面积呈显著的单峰型变化,叶干重则缓慢增大,其余性状无显著变化;（2）叶性状间存在显著的异速生长关系,随着叶鲜重逐渐增大、叶含水量逐渐增多,随着叶质量逐渐增大、叶面积的成本逐渐减小,表明叶质量与叶面积呈收益递增现象;（3）异速生长常数随海拔升高显著增大,表明不同海拔的植物出现了策略分化;叶性状并未影响异速生长指数与常数,表明叶性状不是导致异速生长关系发生转变的主要因素。叶柄性状的研究表明:（1）随海拔升高,叶柄长、叶柄径和叶柄纤细率逐渐增大,叶柄干质量逐渐减小;（2）叶柄径与叶柄长存在异速指数为2.1的异速生长关系,即叶柄长约2.1倍于叶柄的增粗,并且随海拔升高叶柄长的增速显著减小;（3）叶柄径与叶干重和叶面积呈显著的异速生长关系,叶干重和叶面积的生长速率约2.3倍于叶柄径的增粗速率,随海拔升高异速生长关系显著减小;（4）叶柄长与叶干重和叶面积呈等速生长关系,叶柄干重与叶干重和叶面积呈异速生长关系,且叶片性状的增速小于叶柄干重增速,而海拔并未对异速指数产生影响;（5）基于叶面积的叶柄径、叶柄长和叶质量的支撑效率均表明,中等海拔处叶柄的支撑效率最高;基于叶质量的叶柄径和叶柄长的支撑效率随海拔无明显关系,但基于叶柄质量的支撑效率随海拔显著减小,表明相较于高海拔,低海拔的植物单位叶柄质量支撑更大的叶质量。叶片、叶柄的综合分析表明:（1）比叶面积与叶干物质含量呈权衡关系,不同海拔植物性状分化策略明显;（2）不同功能的叶性状对海拔变化的响应敏感程度不同,光合性状比形态性状、支撑性状更敏感,而且相比于低海拔、高海拔植物敏感性更高。总之,海拔梯度升高不仅改变了叶性状特征,还进一步影响性状间的异速生长关系,不同功能性状对海拔的响应程度不同。上述结果解析了叶性状间的权衡、协变关系,并丰富了高山植物对环境的适应策略,进一步拓展了植物功能适应性的理论基础。
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