【摘 要】
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喀斯特地区土层浅薄,且土壤薄厚不一,使乔木在该地区难以立地生长。特殊的地质背景容易形成大量发育的岩溶裂隙,一方面,岩溶裂隙可以加速喀斯特地区的水土漏失;另一方面,贮留在岩溶裂隙层中的土壤可以为植物生长提供水分和养分等资源,为植物根系提供穿蹿的途径和立地空间。喀斯特地区不同厚度的岩溶裂隙层和土壤层构成了该区域生境高度的异质性;此外,在全球气候变化下,降雨时间格局的改变导致喀斯特地区表现为:降雨时间间
【基金项目】
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国家自然科学基金资助项目(31500399); 重庆市自然科学基金资助项目(cstc2020jcyj-msxm X0244); 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(XDJK2020B037);
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喀斯特地区土层浅薄,且土壤薄厚不一,使乔木在该地区难以立地生长。特殊的地质背景容易形成大量发育的岩溶裂隙,一方面,岩溶裂隙可以加速喀斯特地区的水土漏失;另一方面,贮留在岩溶裂隙层中的土壤可以为植物生长提供水分和养分等资源,为植物根系提供穿蹿的途径和立地空间。喀斯特地区不同厚度的岩溶裂隙层和土壤层构成了该区域生境高度的异质性;此外,在全球气候变化下,降雨时间格局的改变导致喀斯特地区表现为:降雨时间间隔延长、单次的降雨量增大的趋势,这将进一步加剧喀斯特地区的生境的异质性。异质性生境为植物的生存环境提供了不同的水、肥、气、空间,进而对植物的生长和生理产生重大影响。在土层浅薄的喀斯特生境中,岩溶裂隙能否为植物提供立地空间?改变降雨时间间隔以及土层和岩溶裂隙层的厚度,植物的适应策略是否会改变?为了解决以上问题,本研究以桢楠(Phoebe zhennan S.Lee)幼苗为实验材料,研究总降水量相同条件下两种降雨时间格局(I2d:2 d降雨间隔;I19d:19 d降雨间隔处理)和三种异质小生境(S0:无石全土,S1/2:半石半土,S3/4:多石少土)对桢楠光合作用、功能性状、生物量的积累和分配的影响。结果表明:1.不同降雨时间格局下喀斯特异质生境对桢楠幼苗光合作用的影响(1)在降雨时间间隔较短的条件下,桢楠的光合速率在半石半土生境下最大;而延长降雨时间间隔以后,桢楠的光合速率随着岩溶裂隙层的增厚逐渐减小。(2)在全土生境下,降雨格局的改变并不影响桢楠的光合速率,而在有岩溶裂隙层的生境下,降雨时间间隔延长会抑制桢楠的光合速率且这种抑制作用随着岩溶裂隙层的增厚而加剧。这说明,在降雨间隔时间短,降雨补充及时的情况下,有少量的岩溶裂隙能够促进桢楠的光合作用,但降雨间隔时间延长后,这种作用丧失;另一方面,在土壤相对较厚时,降雨时间间隔的改变对桢楠的光合速率影响不显著,但岩溶裂隙层的增加加剧了降雨时间间隔增大对桢楠光合的负面影响。2.不同降雨时间格局下喀斯特异质生境对桢楠幼苗功能性状的影响(1)随着土层的减少和岩溶裂隙层的增厚,桢楠面对两种降雨时间间隔的适应策略基本一致:在紧挨岩溶裂隙的下层土壤中充分发展根系,削弱上层岩溶裂隙层中根系的吸收功能。(2)不同的是,经过积极适应不同生境,降雨时间间隔较短条件下的桢楠基本可以充分利用岩溶裂隙,使其导管面积和导管密度保持正常生长,仅有叶片形态以及气孔面积和气孔密度轻微受到土层减少和岩溶裂隙层增厚的影响。在降雨时间间隔较长条件下,随着土层的减少和岩溶裂隙层的增厚,桢楠根系将会更敏感、迅速地调整其适应策略,导管的密度和面积的适应策略均进行了调整,叶片的功能性状也会受到越来越严重的抑制作用。3.不同降雨时间格局下喀斯特异质生境对桢楠幼苗生物量积累与分配的影响(1)在降雨时间间隔较短的条件下,随着土层的减小和岩溶裂隙层的增厚,桢楠根系生物量不受异质性生境和土层减小的影响,但根系会调整其在不同土层中的生物量占比,总生物量以及茎、叶生物量积累均受到了较为轻微的影响:侧枝生物量投入及叶片生物量投入均受到抑制作用。(2)延长降雨时间间隔后,各器官对土层的减少采取的生物量分配策略的调整更加迅速,且桢楠根、茎、叶以及总生物量的积累均随着土层的减少和岩溶裂隙层的增厚而受到抑制。总之,在喀斯特地区,降雨时间间隔较短时,一定厚度的岩溶裂隙可以提供足够的资源和空间来维持桢楠的正常生长,但土层太薄的情况也会一定程度上抑制桢楠的生长;但在降雨时间间隔延长时,桢楠对于生境改变采取了更加迅速的适应策略,但总体上其生长处于被抑制的状态。
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