模拟风胁迫对杨树幼苗叶性状和养分回收特征的影响

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00086

摘要/Abstract

摘要：

中国荒漠化土地中风蚀区占比约70%，其植被长期面临风胁迫干扰。现有研究对长期风环境中植物的适应策略及养分利用机制仍缺乏系统认识，制约了风蚀区植被恢复与生态管理的科学决策。本研究通过模拟低风速（3~4 m·s^-1）和高风速（7~8 m·s^-1）两种风吹条件，分析生长季持续90 d风胁迫对杨树幼苗叶性状、结构性养分以及关键功能性养分回收特征的影响。结果表明：①风胁迫显著抑制叶片生物量积累，使植株矮化、构型紧凑化，叶面积和比叶面积均明显下降（P<0.05）；②风胁迫显著提高叶片碳（C）、钙（Ca）含量，反映出结构性投入增强（P<0.05）；③风胁迫显著降低叶片氮（N）、磷（P）、钾（K）的回收效率（P<0.05），且结构性养分含量与回收效率呈显著负相关（P<0.05）。研究表明，模拟风胁迫下杨树幼苗通过增加结构性投入以抵御机械损伤，但此策略降低了功能性养分在叶片衰老过程中的动员率，进而降低养分回收效率，体现出植物在风环境中权衡结构-功能的资源分配策略。本研究拓展了风胁迫背景下植物生态适应策略的研究。

关键词: 风蚀区, 模拟风胁迫, 功能性状, 养分回收效率, 结构性养分

Abstract:

Wind-eroded areas account for approximately 70% of China's desertified land， where vegetation is subject to persistent wind stress. However， plant adaptation strategies and nutrient utilization mechanisms under long-term wind conditions remain poorly understood， limiting effective ecological restoration and management in these regions. In this study， we simulated two wind regimes low wind speed （3-4 m·s⁻¹） and high wind speed （7-8 m·s⁻¹） to analyze the effects of simulated wind stress （90 days） on leaf traits， structural nutrient content， and key functional nutrient resorption in poplar （Populus spp.） seedlings. The results showed that：（1） sustained wind stress significantly reduced leaf biomass accumulation， led to plant dwarfing and compact architecture， and decreased both leaf area and specific leaf area；（2） wind stress markedly increased leaf carbon （C） and calcium （Ca） concentrations， indicating enhanced structural investment；（3） wind stress significantly inhibited nitrogen （N）， phosphorus （P）， and potassium （K） resorption efficiency， with structural nutrient content negatively correlated with nutrient resorption. These findings suggest that poplar seedlings adapt to sustained wind stress by allocating more resources to structural reinforcement to resist mechanical damage， but this strategy compromises the remobilization of functional nutrients， reflecting a structural-functional trade-off in resource allocation. This study advances our understanding of plant ecological adaptation strategies under wind-dominated environments and provides insights for vegetation restoration in wind-eroded desertified regions.

Key words: wind-eroded zone, simulated wind stress, functional traits, nutrient resorption efficiency, structural nutrients

中图分类号:

Q944

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图/表 6

图1 不同强度模拟风胁迫下杨树幼苗的植株形态

Fig.1 Morphological characteristics of poplar seedlings under different intensities of simulated wind stress

图2 模拟风胁迫下杨树幼苗叶面积（A）、比叶面积（B）和叶生物量（C）的变化注：不同小写字母表示对应指标在不同吹袭强度下差异显著（P<0.05），误差棒表示平均值±标准误

Fig.2 The changes in leaf area （A）， specific leaf area （B）， and leaf biomass （C） of poplar seedlings under simulated wind stress

图3 模拟风胁迫对杨树幼苗叶片C、Ca含量的影响注：不同小写字母表示对应指标在不同吹袭强度下差异显著（P<0.05），误差棒表示平均值±标准误

Fig.3 Effects of simulated wind stress on C and Ca contents in leaves of poplar seedlings

图4 模拟风胁迫对杨树幼苗成熟和衰老叶片N、P、K含量的影响注：不同小写字母表示对应指标在不同吹袭强度下差异显著（P<0.05），误差棒表示平均值±标准误

Fig.4 Effects of simulated wind stress on the contents of N， P and K in mature and senescent leaves of poplar seedlings

图5 模拟风胁迫对杨树幼苗叶片养分回收效率的影响

Fig.5 Effects of simulated wind stress on nutrient resorption efficiency in leaves of poplar seedlings

图6 杨树幼苗叶片养分回收特征与叶片结构性养分含量的关系

Fig.6 Relationships between leaf nutrient resorption efficiency and leaf structural nutrient content in poplar seedlings

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