常绿阔叶林植物构型与群落层片配置的生理学机理

批准号:
31270475
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
阎恩荣
依托单位:
学科分类:
C0305.群落生态学
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
郑泽梅、杨海波、杨晓东、谢一鸣、许月、徐艺露、黄海峡、孙宝伟、张志浩
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中文摘要
植物构型是其植株建造构件在空间上的配置模式和形态体现,是群落层片配置的基本单位,其特征一般取决于植物的光资源获取和水分输导特征。但是,目前对此生态过程的理解往往基于推理性的科学假设,缺乏定量的生理学证据。本课题选择浙江天童100×100m大小的成熟常绿阔叶林样地,根据植物构型与其光线利用和水分传导功能间的生理生态关系,在调查群落结构、光照和水分特征的基础上,通过测量常见植物的冠层形态、枝条伸展方向和疏密度、枝叶的空间搭配方式、导管直径与比叶面积等构型特征,以及光合和蒸腾速率、气孔导度、水分传导速率和导水率等表征植物光资源获取和水分输导过程的生理学参数,从植物功能和群落代谢角度,揭示光照和水分驱动下常绿阔叶林植物构型和群落层片配置关系的生理学机制。本研究旨在深化植物几何构型与功能关系理论,完善植物群落的层片配置机制,也为全面理解植物的光照和水分利用策略,乃至指导该地区的营林建设提供理论依据。
英文摘要
Plant architecture, as a basic unit for shaping community structure and synusium, refers to the overall shape of a tree and the spatial position of its components. The characteristics of plant architecture are the important determinant of its light capture and hydraulic conduction. However, our understanding of this ecological process derives largely from the predictive hypothesis, and the underlying physiological mechanisms are still unknown. Based on the ecological and physiological linkages between plant architecture and each of light capture and water conduction, characteristics of plant architecture and physiology will be determined in a 100×100 m plot in the evergreen broad-leaved forest in Tiantong, Zhejiang province, following investigation of community structure, light and water availabilities. Plant architecture includes canopy size and shape, stretch direction and intensity of branches, spatial patterns between twigs and leaves, vessel diameter, and specific leaf area. Physiological characteristics, associated to both light interception and hydraulic transportation, are mainly of photosynthesis and transpiration rates, stomatal conductance, and hydraulic conductivity. Using methods of metabolic scaling in ecology, we will explore physiological mechanisms that are driven by both light and water factors, for the relationship between plant architecture and community synusium. The aim of this project attempts to advance the knowledge for relationship between plant architecture and its function, and the mechanisms structuring community synusium, and to improve our understanding of plant water and light use strategies, as well as to provide application basis to guide afforestation in the studied region.
水分和光线是植物构型和群落层片分异的主要驱动因素,但我们对其生理生态过程的理解仍不完全。本项目以浙江天童常绿阔叶林的木荷群落和灌丛为研究对象,分别测定和分析了各高度层每木个体木本植物的构型、水分利用、水分动力学及光线利用特征。结果表明:树木构型特征在森林垂直层次间存在显著差别,乔木层植物具有空间体积大、枝叶浓密和树冠紧凑的构型,而亚乔木和灌木层植物具有空间体积小、枝叶稀疏和树冠开阔的形态。随群落垂直高度升高,树冠曝光度、植物净光合速率和叶绿素a/b值显著增大(p < 0.001);叶片气孔导度和蒸腾速率均显著增加(p < 0.001),胡伯尔值未有显著性差异(p = 0.55);上层木导水率、最大导水率、比导率、最大比导率、液流通量和液流密度均显著大于下层木,上层木与下层木相比,有明显大的导管直径和导管内腔面积(p < 0.01),表明群落垂直结构分化的解剖学机制可能为导管大小的异质性,而不是导管密度的异质性。气孔密度随垂直层次高度的升高而增加(p < 0.001),净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和液流密度与气孔密度存在显著的相关关系(p < 0.05)。树干温度在垂直层次间表现为乔木白天低于灌木,夜间高于灌木;树干液流速率、日蒸腾量、树干日温差和最大光合速率等4种代谢速率均与树木高度间存在WBE模型预测的幂函数关系。植物株高与液流密度、单叶面积、木质部导管大小、枝空腔面积、叶片气孔密度、最大光合速率、光饱和点、光补偿点、植物导水率及边材比导率均存在着显著正相关关系,与比叶面积、干材密度负相关,表明植物高度与水分和光线利用间存在显著的经济型谱。综合而言,本研究结果证明了植物光线利用、水力运输和利用能力是决定常绿阔叶林树木构型和群落层片垂直分异的主要生理因素,其中气孔密度可能起决定性影响。项目研究成果对于揭示群落垂直结构的分化机理提供了重要依据,有望为推动群落建构理论的进一步发展起到重要作用。
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Tree architecture varies with forest succession in evergreen broad-leaved forests in Eastern China
中国东部常绿阔叶林树木结构随森林演替变化
DOI:10.1007/s00468-014-1054-6
发表时间:2015-02
期刊:Trees-Structure and Function
影响因子:2.3
作者:Yan Enrong;Chang Scott X.;Da Liangjun;Wang Xihua
通讯作者:Wang Xihua
Stand structural diversity rather than species diversity enhances aboveground carbon storage in secondary subtropical forests in Eastern China
林分结构多样性而非物种多样性增强了中国东部次生亚热带森林的地上碳储存
DOI:10.5194/bg-13-4627-2016
发表时间:2016-08-17
期刊:BIOGEOSCIENCES
影响因子:4.9
作者:Ali, Arshad;Yan, En-Rong;Xu, Ming-Shan
通讯作者:Xu, Ming-Shan
DOI:--
发表时间:2016
期刊:植物生态学报
影响因子:--
作者:程浚洋;朱丹妮;Ali ARSHAD;阎恩荣
通讯作者:阎恩荣
DOI:--
发表时间:2016
期刊:福建林业科技
影响因子:--
作者:程浚洋;朱丹妮;宋彦君;阎恩荣
通讯作者:阎恩荣
DOI:--
发表时间:2013
期刊:植物生态学报
影响因子:--
作者:杨晓东;阎恩荣;张志浩;孙宝伟;黄海侠;Ali ARSHAD;马文济;史青茹
通讯作者:史青茹
海岛生物多样性与生态系统多功能性关系的维持机制
- 批准号:--
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:294万元
- 批准年份:2020
- 负责人:阎恩荣
- 依托单位:
浙东森林树种多度分布对海陆降雨梯度的功能响应
- 批准号:31770467
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:56.0万元
- 批准年份:2017
- 负责人:阎恩荣
- 依托单位:
常绿阔叶林演替过程中植物枝叶比例的尺度推移
- 批准号:31070383
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:34.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:阎恩荣
- 依托单位:
植物叶性状对常绿阔叶林生态系统演替的指示作用
- 批准号:30770365
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:28.0万元
- 批准年份:2007
- 负责人:阎恩荣
- 依托单位:
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