
Responses of needle functional traits of Pinus elliottii to phosphorus addition
JIA Ting, SONG Wuyun, GUAN Xinxian, WEI Zhiwen, CHEN Han, YI Min, XIONG Qihui, ZHANG Lu
JOURNAL OF NANJING FORESTRY UNIVERSITY ›› 2021, Vol. 45 ›› Issue (6) : 65-71.
Responses of needle functional traits of Pinus elliottii to phosphorus addition
【Objective】 The aim of this study is to reveal the correlation between functional traits of needles in middle-aged Pinus elliottii plantations and to explore the response mechanism of functional traits of needles to the phosphorus addition and the adaptation strategy to environmental nutrients. 【Method】 In this study, a 12-year-old P. elliottii plantation was selected as the research object. Three phosphorus gradients (P1 as 25 kg/hm 2, P2 as 50 kg/hm2, P3 as 100 kg/hm2) and no phosphorus application (CK) were used as controls. The changes in nine morphological indexes, such as leaf length, leaf area and specific leaf area, and the contents of total nitrogen, total phosphorus, and organic matter in needles were analyzed. 【Result】 ① The coefficient of variation of functional traits of P. elliottii needles under all treatments ranged from 6.62% to 19.77%, among which the coefficient of variation of sheath length and specific leaf area was larger than 19%, and the coefficient of variation of organic carbon was the least (6.61%). ② Compared with CK, the increase in P concentration, except in the dry matter content of needles, decreased significantly (P < 0.05), while other morphological indices such as leaf area, specific leaf area and nutrient content of needles increased. ③ There was a close correlation between morphological indices and the nutrient content of P. elliottii needles. The leaf area and specific leaf area of P. elliottii needles were positively correlated with the contents of total K and total P (P < 0.05), and the correlation coefficient was above 0.597. The dry matter content of P. elliottii needles was negatively correlated with the contents of total P, total K and organic matter (P < 0.05), with correlation coefficients of -0.840, -0.639, and -0.530, respectively. 【Conclusion】 ① The functional traits of P. elliottii needles were weakly variable, and the functional traits of P. elliottii needles had strong internal stability in specific environments. ② Phosphorus supplementation could improve the morphogenesis and nutrient storage of P. elliottii needles, and the effect of high concentration (P3) phosphorus supplementation was the most obvious. ③ The morphogenesis of P. elliottii needles is related to their nutrient content. High nutrient content promotes the growth and metabolism of needles, increases the area of needles, and speeds up the transport of dry matter to other organs, which reduces the dry matter content of needles.
Pinus elliottii / phosphorus addition / needle leave / functional characters / morphogenesis of needles / nutrient
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植物性状反映了植物对生长环境的响应和适应,将环境、植物个体和生态系统结构、 过程与功能联系起来(所谓的“植物功能性状”)。该文介绍了植物功能性状的分类体系,综述了国内外植物功能性状与气候(包括气温、降水、光照)、地理空间变异(包括地形地 貌、生态梯度、海拔)、营养、干扰(包括火灾、放牧、生物入侵、土地利用)等环境因素,以及与生态系统功能之间关系的研究进展,探讨了全球变化(气候变化和CO<sub>2</sub>浓度升高 ) 对个体和群落植物功能性状的影响。植物功能性状的研究已经取得很多成果,并应用于全球变化、古植被恢复和古气候定量重建、环境监测与评价、生态保护和恢复等研究中,但大尺度、多生境因子下的植物功能性状研究仍有待于加强,同时需要改进性状的测量手段;我国 的植物功能性状研究还需要更加明朗化和系统化。
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性状变异反映了植物的生活史对策。该研究以贵州普定县天龙山10种木本植物为对象, 通过分析枝叶和根系9个功能性状的种间与种内变异, 揭示植物对喀斯特生境的适应策略。结果表明: (1) 9个性状变异程度不同, 细根组织密度的种间和种内变异系数最大, 分别达96.47%和51.44%, 小枝干物质含量的种间与种内变异最小, 分别为11.67%和6.83%。(2)种间水平的细根组织密度在不同物种中没有显著的差异, 比根长、叶厚度、叶面积、比叶面积、叶干物质含量、叶组织密度、小枝干物质含量和小枝组织密度均表现出显著的差异。在种内, 比叶面积差异显著, 其他性状差异不显著。(3)绝大多数叶和枝性状间显著相关, 比根长与比叶面积显著负相关, 其他根系性状与枝叶性状相关性不显著。总之, 与同纬度非喀斯特地区植物相比, 普定喀斯特地区植物具有较小的叶面积和比根长度, 较大的叶干物质含量、叶组织密度等一系列有利于减小蒸腾和储存养分的功能性状组合, 这可能是其适应干旱贫瘠的喀斯特环境的主要生态策略。
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