长白山阔叶红松林优势树种冠层叶片功能性状空间变化特征.pdf

摘要

植物功能性状（plantfunctionaltraits）是植物对外界环境长期适应和演化后所

呈现的相对稳定并可度量的特征参数，对性状的相关研究，可以深入了解生物的

生活史、行为、适应性以及生物间相互作用，对于理解植物适应策略和物种共存

机制具有重要意义。冠层是植物进行光合作用的重要场所，其复杂的结构在冠层

垂直方向上形成高度异质的微环境。为适应林冠内异质性的微环境，叶片通过调

整功能性状间协同变异关系以达到最适的生态位。为探究功能性状在冠层垂直方

向上的协同变异特征，本研究在长白山阔叶红松林依托塔吊平台，分析叶片功能

性状在不同物种间和沿冠层垂直层次的变化规律，同时分析沿冠层垂直层次叶片

功能性状的种内和种间变异是否存在差异，并探究8个叶性状（叶厚度、比叶重、

叶绿素含量、类黄酮含量、花青素含量、光化学有效量子产量、氮含量、碳氮比）

间的协同与权衡关系，为更好的理解温带森林物种适应策略及共存机制提供理论

依据。主要得到以下结果：

1.长白山阔叶红松林16种优势树种叶片功能性状沿冠层垂直高度存在显著

差异，随冠层高度的增加，叶厚度、比叶重、叶绿素含量、类黄酮含量、花青素

含量和碳氮比呈增加趋势，光化学有效量子产量和氮含量没有明显的变化规律。

不同功能型树种的叶性状也存在差异，耐阴树种的比叶重、叶厚度和叶绿素含量

显著大于喜光树种，耐阴树种的花青素含量、氮含量显著小于喜光树种。叶片功

能性状在种内和种间均存在不同程度的变异，叶厚度、比叶重、叶绿素含量、类

黄酮含量、花青素含量、氮含量以及碳氮比这7个性状的种间变异更明显；种内

变异在不同冠层高度存在显著差异，生化性状种内变异沿垂直高度的增加而减小，

而种间变异在垂直梯度上变化不明显，表明种间变异对阔叶红松林物种共存具有

重要的意义，但种内变异亦不可忽视。

2.叶片光谱存在多样性，长白山阔叶红松林16种树种间的叶片光谱反射率在

700nm-900nm达到最大，不同树种的光谱反射率在400nm-700nm波段范围差异最

I

沈阳大学硕士学位论文

大；叶片光谱反射值沿冠层垂直高度在400nm-680nm差异明显，红松、春榆和假

色槭上冠层的光谱反射率小于中层和下层，裂叶榆、春榆、水榆花楸、山槐、紫

椴和假色槭在中冠层的光谱反射率大于上冠层和下冠层，在绿波段反射率值对叶

片光谱的变化最敏感。

3.长白山阔叶红松林16种优势树种的叶片功能性状（叶厚度、比叶重、叶绿

素含量、类黄酮含量、花青素含量、光化学有效量子产量、氮含量、碳氮比）间

存在显著的相关关系。不同冠层高度间性状的相关性存在差异，上冠层的叶绿素

含量与花青素含量间存在显著正相关，而在中冠层没有相关性；下冠层的叶绿素

含量与花青素含量间极显著正相关，花青素含量与氮含量和碳氮比没有相关性。

主成分分析结果表明轴1的方差解释率为41.5%，比叶重对轴1的贡献最高

（52.00%），长白山阔叶红松林内的物种多采用“快速投资-收益”型生态策略，

更倾向于将资源用于增大叶面积和增加叶绿素含量。

关键词：冠层，功能性状，性状变异，协同权衡

II

Characteristicsofspatialvariationinleaffunctionaltraitsof

dominanttreespeciesinthecanopyofbroadleavedKorean

pineforestsinChangbaiMountain,China

Abstract

Plantfunctionaltraitsarerelativelystableandmeasurablecharacteristicparameters

ofplantsafterlong-termadaptationandevolutiontotheexternalenvironment.Studies

ontraitscanprovideinsightsintothelifehistory,behaviour,adaptations,and

interactionsoforganisms,andareofgre