生长期小黑杨叶功能性状对不同退化程度黑土的响应OACHSSCD

我国东北黑土作为全球重要黑土区之一,其优质的土壤资源极其珍贵,但受多种自然和人为因素的综合影响,土层厚度下降,土壤质量严重退化。因此,开展黑土修复、遏制土壤流失与侵蚀已迫在眉睫。近年来,从植物功能性状视角出发,基于植物功能性状“响应-影响”的框架对退化环境修复起到了强大的指导作用,但关于植物叶功能性状如何响应退化土壤的研究仍相对匮乏。鉴于此,基于典型黑土区克山农场通过土壤分层剥离、同层混合回填方法模拟不同退化程度(轻、中和重度退化)黑土的实验样地,以小黑杨(Populussimonii×P.nigra)为研究对象,测定其3个生长期(展叶期、稳定期、凋落期)的净光合速率、水分利用效率、比叶面积、叶干物质含量、叶碳氮比和氮磷比6个叶功能性状。通过分析不同退化程度土壤上小黑杨叶功能性状的变异、相关关系及主成分变化,探讨小黑杨应对不同退化程度黑土环境时形成的叶片功能策略。结果表明:(1)生长期内,小黑杨叶功能性状变异系数介于1.45%一25.89%之间,其中比叶面积的变异程度最大,叶碳氮比的变异程度最小。(2)在叶片稳定期,叶功能性状沿黑土退化程度呈现显著性变化,随退化程度加重,净光合速率和比叶面积显著减小,而水分利用效率、叶干物质含量和碳氮比显著增加,氮磷比则呈先增后降趋势。(3)叶功能性状间的相关性在不同退化程度黑土上存在差异,叶干物质含量与叶面积显著负相关,净光合速率与比叶面积、水分利用效率显著负相关,且相关性随退化程度加重而变化。(4)主成分分析表明,随退化程度加重,小黑杨的资源权衡策略由资源获取型逐渐转向资源保守型。研究表明:在土壤退化修复过程中,植物通过土壤介导作用,内在调节光合生理功能和养分含量,外在改变形态结构性状,逐渐形成与退化土壤环境相互关联的功能性状组合。研究结果可为侵蚀退化黑土的生态保护和生态修复提供科学依据。