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林线地带植物的生理生态特征是研究高山林线形成机理的热点研究内容之一。其中水分利用效率(water use efficiency,WUE)是衡量植物能否适应区域极限环境条件的重要指标。本文以分布于长白山北坡海拔1800m-2050m的岳桦(Betula ermanii)为研究对象,通过测定岳桦成树及幼苗叶片、龄枝δ13C,以δ13C值作为其长期水分利用效率指示值,分析其随海拔等的变化规律,并通过对土壤含水量、叶片含水量、比叶质量、枝条长度以及温湿度等指标的相关分析,探讨高山林线岳桦WUE及其对气候条件响应和适应。主要结果如下:
(1)长白山岳林线位置生长季大气/土壤日平均温度为:10.6℃/8.2℃;最热月大气/土壤日平均温度为:12.6℃/11.6℃;生长季持续131 d,海拔每升高1OOm,积温日期间隔平均减少约4 d;温暖指数(WI)为20℃月。通过对比目前林线研究结果,长白山岳桦林线格局对气候变化的响应存在一定的时滞性,林线位置并未到达其相应气候林线的位置;温度并非是长白山林线唯一限制性因子,而生长季初的融雪造成一定的生理性干旱。
(2)随海拔升高,土壤体积含水量、比叶质量显著增大(p<0.01),而叶片含水量显著减少(p<0.05);岳桦叶片δ13C值与海拔呈极显著正相关关系(p<0.0001),存在随海拔升高而增大的趋势,增幅为1.013‰/100 m;与生长季土壤平均温度、叶片含水量呈显著负相关关系(p<0.001);与土壤体积含水量、比叶质量呈显著正相关关系(p<0.001)。说明岳桦WUE受温度和水分的影响,随海拔上升而增大。
(3)岳桦龄枝的生长速度及其WUE受季节影响较小,而受海拔影响显著(p<0.0001)。在海拔梯度上,龄枝δ13C值呈先增大后减小趋势,海拔2000m为其趋势的拐点;而龄枝生长速度的变化趋势相反,并与其δ13C值极显著负相关(p<0.0001)。岳桦生长受WUE的影响显著,在海拔2000m可能遭受一定的水分生理胁迫。
(4)岳桦树及其幼苗叶片WUE沿海拔上升均呈逐渐增大趋势,且二者之2的显著差异在林线以上基本消失。在一定程度上说明了岳桦对气候变化的较强敏感性,同时佐证了林线过渡带“生理干旱”事件存在的可能性。