海拔梯度上的植物生长与生理生态特性

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1、生态环境学报2009,18(2):722-730http://www.jeesci.comEcologyandEnvironmentalSciencesE-mail:editor@jeesci.com海拔梯度上的植物生长与生理生态特性1,21,42312*潘红丽，李迈和，蔡小虎，吴杰，杜忠，刘兴良1.中国科学院成都山地环境与灾害研究所，四川成都610041；2.四川省林业科学研究院，四川成都610081；3.西南大学农学与生命技术学院，重庆400716；4.瑞士联邦森林、雪和景观研究院，瑞士苏黎世

2、CH-8903摘要：环境是植物生存和发展的条件，在各种不同的生境中聚生着特定的植物种类。全球气候变化迅速而显著地改变着高海拔地区的生态环境，这必将导致山地植物生理生态适应性、分布界限等发生变化，这些变化反过来又会对气候变化造成深远影响。因此，研究山地植物的生理生态特性，揭示其对全球气候变化的响应和适应性，具有重要的现实与科学意义。海拔梯度由于包含了温度、湿度、光照等诸多环境因子的剧烈变化而成为了研究植物对全球气候变化响应的理想区域。随着海拔升高，气温下降、大气压及CO2分压降低、光强增加等，植物的

3、生态和生理特征将产生巨大的变化，可能影响到植物种类在海拔梯度上的分布、植物群落的结构组成。一些亟待回答的问题包括：全球气候变化将如何影响高山植物的生长环境？环境变化如何影响植物生理生态适应性？植物群落的分布、结构和组成将发生哪些变化？这些变化又将怎么样影响气候进一步变化？众多的研究报导了树木的生理生态特征、生长速率和生产力等对海拔的响应。本文在总结前人研究的基础上，系统地综述了海拔梯度上温度、水分、光照、土壤等环境因子的差异对高山植物的生长及生理生态特性的影响，以及植被分布的变化，旨在阐明植物对全

4、球气候变化的行为与生理生态响应，以期为该领域的深入研究提供参考。关键词：海拔梯度；植物生长；形态特征；光合作用；生化组成；物种多样性；分布边界中图分类号：Q945文献标识码：A文章编号：1674-5906（2009）02-0722-09作为陆地表面的重要组成部分，山区物种丰局的研究资料进行汇总、分析，详细阐述高山亚高富，生态系统类型多样，但随着区域经济的发展和山地区温度、水分等主要环境因子在海拔梯度上的全球气候的变化，山区环境正经历着迅速而显著的变化及其对植物生长的影响，以及植物生理生态特变化，山

5、地生态系统变得脆弱而又敏感。海拔梯度征对不同生长环境的适应特性，旨在阐明环境异质由于包含了温度、湿度、光照等诸多环境因子的剧性是影响高山植物生理生态差异的重要原因。以期烈变化，因而成为研究植物在海拔梯度格局上变化为该领域的深入研究提供参考。的理想区域。海拔梯度造成的温度、水分和土壤肥1海拔梯度上环境因子变化与植物生长力等环境异质性可能会极大地影响到植物的生长，1.1温度在海拔梯度上的变化及其对植物生长的从而导致山地植物生理生态适应性发生变化，不同影响海拔上植物生理生态特征的差异必将导致种群特对于植

6、物的生长和分布来说，温度是一个十分[3]征的可塑性变化，从而影响种群的空间分布格局，重要而复杂的因子。它直接影响植物的光合、呼使海拔梯度上植物多样性及其分布界限发上变异吸、细胞分裂、物质运输与传递等生理生化过程。[1-7]从而影响种群的空间分布格局。目前，亚高山和当温度超出阈值，会影响到植物的代谢和调节过高山植物的生理生态特征、生长速率和生产力等对程，导致植物产生生理衰退(如枯萎和落叶)，生长[8-17][18]海拔的响应研究已经相当广泛，然而对于植物受到抑制，甚至引发死亡。另一方面，温度在有而言

7、，影响其生理生态特性的环境因子复杂多变，机物分解、N的矿化和土壤蒸散发等方面扮演着重[19-22]如在潮湿温暖的地区，随海拔升高降水量增加，但要角色。在温度和养分都受限制的地域，如北对于许多亚热带地区，通常中海拔的高度降水量最温带、寒温带和亚极地生态系统等的增温实验显大；同样地，温带地区随着海拔升高，中海拔的高示，升高的温度促进了植物的生长速率，提高了生[23-24]度可能存在逆温层，温度随海拔升高呈现“低-高-态系统净生产力。相反，在温度因子不占支配[1]低”的格局。海拔梯度上复杂多变的环境必将

8、导致地位的中低海拔，增温反而增强蒸散发和土壤干旱[25]不同区域的研究难以取得一致结果。程度，从而对植物生长起到限制作用。物候与温作者就掌握的国内外有关植物在海拔梯度格度密切地联系着。由于全球气候变暖，使得春季物基金项目：国家自然科学基金资助项目(40771071)；“十一五”科技支撑项目(2006BAD03A10)；中央级公益性科研所基本科研业务费专项资金(CAFIFEEPYBB2007001)；王宽城教育基金项目(2008)作者简介：潘红丽（1979年生），女，博士，主要从事气