常绿阔叶林林下木本植物的耐荫机制：茎寿命的生态学意义

在热带和亚热带地区，耐荫植物是物种多样性的重要组分，然而其耐荫生存机制至今仍然存在较多争论。这可能源于人们对茎寿命这一功能特征的长期忽视，本项目围绕 "茎寿命与其它耐荫性状共同决定了植物耐荫能力的大小，延长茎寿命可能是耐荫植物的一个重要策略"的科学假设，以亚热带常绿阔叶林下不同耐荫性和不同生活型的典型成年植物个体枝条为研究对象，回答 "耐荫植物的茎寿命是否比阳性植物长？" 的科学问题。围绕茎寿命在植物耐荫性中的核心作用，分析与植物耐荫性密切相关的叶片大小、比叶重、光合作用、茎寿命、生物量分配等重要性状间的关系，研究茎寿命在耐荫植物与阳性植物间的差异，分析茎寿命与其它耐荫功能性状间的关系，揭示茎寿命在物种功能特征谱中的地位，从而探讨茎寿命在植物适应耐荫生境的成本－收益关系中的作用，为阐释森林演替动态以及物种共存机制提供理论依据。

在亚热带常绿阔叶林中，数量众多的耐荫植物是森林物种多样性的重要组分，然而其耐荫生存机制至今仍然存在较多争论，这可能源于人们对茎寿命这一功能特征的长期忽视。.本项目围绕 "茎寿命与其它耐荫性状共同决定了植物耐荫能力的大小，延长茎寿命可能是耐荫植物的一个重要策略"的科学假设，在位于重庆市北碚区缙云山地区的典型亚热带常绿阔叶林中选择阳性和耐荫木本植物共30余种，采用定位标记、连续观测法和关键属性在重要时段测量等方法，追踪其生长状况。获得如下研究结果：.（1）耐荫植物的茎（有叶片着生至末端小枝部分）寿命约为1-6年（平均3.9年）, 阳性植物的茎寿命为1-3年（1.9年）；相应地，耐荫植物的叶片寿命为1-5.9年，阳性植物为0.8-1年；耐荫植物的叶、茎平均寿命大于阳性植物，常绿植物的叶、茎寿命均高于落叶植物。.（2）通过对一系列相关形态、生理生态等属性的研究发现，耐荫植物较阳性植物具有较强的保存资源的能力（非结构性碳水化合物高、呼吸速率低），这与其延长茎、叶寿命的特征相适应；但他们在获取光资源（光合能力、叶绿素含量）和利用光资源（SLA、光合氮利用效率）能力等方面与阳性物种相比没有显著差异。但常绿物种和落叶物种相比较，通常表现出获取资源能力较低但保存资源能力较强的系列适应特征。.（3）通过对三个叶片大小分别相差2-5倍的同属耐荫物种（排除生境差异和系统发育影响）进行植株尺度上的研究，发现相同茎径下大叶物种支持的总叶面积更大(TLA-SD)，传输斜率高，表明大叶物种在叶片伸展上有优势。然而大叶物种在相同茎径下支持的总茎长更长，输导长度增加（TSL-SD），导致输导代价增加。揭示大叶物种和小叶物种在叶－茎功能耦合关系中存在传输效率与传输代价之间的权衡关系。.（4）耐荫植物要在低光生境中存活，必须在大叶片、高光合速率和延长叶寿命三者之间权衡，本项目验证了耐荫物种的叶、茎寿命长于阳性物种的核心假设，揭示了茎寿命的重要适应价值，对叶片大小变异的进化有了进一步理解。茎寿命作为植物生活史对策维度中一个重要的参数，可作为植物功能型的划分依据。本项目构建了叶片大小、光合效率与茎寿命之间的权衡关系，是本研究的核心创新点，其成果可为丰富植物生活史对策理论、阐释森林演替动态以及物种共存机制提供新的理论和实践价值。