甘南亚高山森林植物经济谱随次生演替的移位

The plant economics spectrum (PES) shows the functional integration at the whole plant level, which reflects the trade-off between investments and returns of resources, provides a useful framework for examining species strategies as shaped by their evolutionary history. However, how PES shift and the trait interrelationships that the similar traits between different organs and the different traits within the organs, change with the forest succession remain obscure, which ultimately limits our understanding of ecosystem process, such as primary productivity and biogeochemical cycles. This study aims to establish the PES of subalpine vegetation, and investigate the responses and the sensitivity of plant function traits to the secondary succession, explicitly the allometry relationships between leaf traits, stem traits and root traits which response to succession, explore the shifts of the plant at the economic spectrum, and to reveal the influence of environmental factors on plant economic spectrum. For this purpose, we intend to investigate the community structure, measure the leaf, stem and root function traits of the subalpine secondary vegetation in south Gansu. The standardized major axis estimation, phylogenetically independent contrast analysis, principal component analysis and cluster analysis were used. This study will provide insights into the communities and species shared trait-based ecological strategies adaptations to resource in different stages of succession, and will aid in enriching the global PES database. In addition, this study will have implication for the management of subalpine ecosystems with the aim of facilitating clear-cutting site restoration.

植物经济谱反映了植物根、茎、叶各器官的协变关系，展示着不同环境条件下植物的“投资-收益”权衡，为验证植物进化过程中形成的物种对策提供了适用的理论框架，但植物经济谱是否会随群落演替发生移位有待揭示。本项目以甘南亚高山皆伐迹地次生植被为对象，通过开展群落调查和根、茎、叶各器官功能性状测定，采用标准化主轴估计、系统独立比较分析、主成分分析和聚类分析等数学方法，试图构建甘南亚高山植物经济谱，明确植物功能性状对群落演替的响应方式及敏感性；揭示器官内功能性状间的异速生长关系和器官间功能性状的协变关系随演替过程的变化规律；探明物种在经济谱上的分布位点及移位方向和幅度，揭示环境因子对植物经济谱的驱动作用。旨在阐释甘南亚高山植物对资源获取利用方式的权衡策略，为植物经济谱理论的丰富提供支撑数据，并为甘南亚高山地区植被恢复和管理提供科学依据。

为揭示演替进程和海拔高度对植物适应策略的影响，本项目在甘南亚高山布设26个样地开展了植物功能性状测定，主要结论如下:.(1)在适应生活型、演替阶段和海拔高度变化的过程中，叶鲜重与叶面积的异速生长指数比叶干重与叶面积的异速生长指数更敏感。叶鲜重与叶面积之间的异速生长关系大多符合收益递减规律，但叶干重与叶面积之间的异速生长关系显得更为复杂。叶干重与叶鲜重的比例关系主要表现为收益递增。递增回报在生活型、中等海拔和中等演替中更为明显。总体而言，在生活型或环境变化(包括演替阶段和海拔变化)中，叶面积和叶生物量之间的权衡或异速关系是不同的，这种模式可以解释为叶片对环境压力和约束表现出的不同响应策略。.(2)木本植物的叶中脉木质部厚度随海拔高度的增加而增加，其它的叶解剖性状随海拔高度的增加而减少；草本植物上、下表皮细胞宽度、中脉薄壁细胞厚度和中脉下表皮细胞厚度随海拔高度的增加而增加，其它的叶解剖性状随海拔高度的增加而减少。木本植物和草本植物的解剖性状策略谱随海拔高度的变化呈现出相同的趋势，只是数值上的幅度不同，说明木本植物和草本植物对环境变化响应的敏感性存在差异。海拔越高，越不适合植物生长，可供植物使用的资源就会减少，植物就会从“投资-快速收获”的获取策略转向“投资-缓慢收获”的保守策略。.(3)叶片和茎中C、P含量随海拔升高呈显著的线性增加，叶片中N含量则呈上升趋势，C:P和N:P随海拔的升高而显著下降。SMA分析表明，N和P均呈等距关系。这些结果表明，随着海拔的升高，植物倾向于积累N而不是C和P。植物元素指示种对海拔响应的识别有助于我们理解亚高山植物器官元素的物种特异性生物地理格局和潜在的适应策略。