海岸梯度上风胁迫强度与频率均呈现出时空变化特征,随着离海岸距离的增加,风速逐渐降低,从而形成不同程度的风胁迫生境。风主要从改变树木周围气场环境和增强机械刺激来影响林木的功能性状,特别是光合器官叶片功能性状,从而引起叶片产生“向触性形态建成”(thigmomorphogenesis)。前期已有大量模拟控制实验研究风对植物的影响,但长期自然风环境下的研究仍显不足。因此,近年来风胁迫下树木的响应与适应的研究受到许多学者的关注,探明树木在风环境下形成的生存策略与生理调控机制不仅对于加深人们对植物逆境生理生态学的认识具有重要意义,对于沿海防护林的建设经营也有重要的指导作用。基于此,本研究以滨海黑松林为研究对象,设置3条与海岸线垂直,间距700m的样线;沿每条样线每间隔100m选取1个10m×10m样方,一共选取8个样方;3条样线总计选取24个样方。分别采集迎风面与背风面的针叶以及土壤样品,分析海岸梯度上针叶形态解剖结构性状、化学计量特征、碳水化合物含量及其分配的变化规律,探究针叶性状间的关系。研究结果表明:1.海岸梯度上黑松针叶形态与解剖结构的变化规律海岸梯度上黑松迎风面针叶长度、宽度、周长、面积、厚度和比叶面积随着离海岸距离的减小逐渐减小(P<0.05);而表皮厚度、角质层厚度和导管孔径则随着离海岸距离的减小逐渐增加(P<0.05);背风面各指标均无明显变化规律。黑松迎风面与背风面针叶性状(比叶面积除外)主要在海岸500m内存在显著差异(P<0.05)。可以看出,随着海风胁迫的增加,黑松通过减少受力面积和加厚组织结构来适应大风环境。2.海岸梯度上黑松针叶化学计量特征的变化规律海岸梯度上,迎风面针叶化学计量特征(有机碳除外)、背风面针叶交换性钙和钠含量随着离海岸距离的增加逐渐减少,400m之后趋于稳定,黑松迎风面与背风面针叶各元素含量主要在海岸400m内存在显著差异(P<0.05);迎风面针叶化学计量特征间普遍存在相关关系,背风面仅氮和磷、钙和钠间存在显著相关关系(P<0.05),且迎风面与背风面存在共同的SMA斜率;黑松迎风面针叶化学计量特征的变异主要由风胁迫所决定,解释量为77.15%-97.23%。研究表明海岸梯度上风胁迫会显著改变黑松针叶化学元素含量,但其比值相对稳定;随海岸距离减少,风胁迫增加,针叶碳同化能力受到明显影响,针叶通过氮、磷、钾、钙、钠、镁含量的增加来提高黑松耐受风胁迫的能力,这可能是自然环境下黑松对长期风胁迫的一种适应策略。3.海岸梯度上黑松针叶碳水化合物的变化规律海岸梯度上黑松迎风面针叶非结构性碳水化合物(NSC)含量随着离海岸距离的减小而逐渐减小;可溶性糖/淀粉、结构性碳水化合物含量、木质素/纤维素离海岸距离的减小而逐渐增大,400m之后基本趋于稳定;而背风面各指标在梯度间差异均不显著。黑松迎风面与背风面针叶各指标主要在海岸200m内存在显著差异。可见,随着海风胁迫的增加,非结构性碳水化合物、淀粉和纤维素逐渐转化为结构性碳水化合物、可溶性糖和木质素,以增强黑松针叶的抗弯能力和保水能力。4.海岸梯度上黑松针叶化学计量特征与碳水化合物的相关性海岸梯度上黑松迎风面针叶结构性碳水化合物与钙含量之间显著正相关(P<0.05),非结构性碳水化合物含量和氮含量显著负相关,背风面各变量之间无相关关系(P>0.05);迎风面针叶可溶性糖含量/淀粉含量与钙、磷含量显著正相关,而背风面可溶性糖/淀粉与钙含量显著负相关,与磷含量则无相关关系。研究表明风环境中碳水化合物的转化与化学计量特征密切相关。5.海岸梯度上黑松针叶化学性状与形态解剖特征的相关性海岸梯度上黑松迎风面针叶化学计量特征、碳水化合物含量及各组分分配与形态特征普遍存在相关关系,其中有机碳含量、非结构性碳水化合物含量与形态特征呈正相关关系,氮、磷、钾、钙、钠、镁、可溶性糖含量/淀粉含量和结构性碳水化合物含量与形态特征呈显著负相关关系;迎风面针叶比叶面积、表皮厚度与纤维素/木质素、木质素/纤维素之间显著正相关(P<0.05),背风面各指标几乎无相关关系。因此,风环境中黑松的化学性状对形态建成有重要的调控作用。