A study of the relationship between plant functional traits and environmental factors in the alpine meadows of western Sichuan

doi:10.11686/cyxb2023388

Abstract

Abstract:

As a bridge connecting plants and the environment， plant functional traits reflect the adaptation of plants to the environment and the interrelationships between different functions within plants. This study， based on plant community， plant functional traits， and habitat survey results， analyzed the relationship between plant functional traits and environmental factors in the alpine meadows of western Sichuan. The results showed that the functional traits of alpine meadow plants were mainly coordinated， especially in terms of energy， substrate， and biomass allocation. There was a clear trade-off between root-shoot ratio （RSR）， and stem mass fraction （SMF）， as well as reproductive organ mass fraction （RPMF）. In response to stress and disturbance， alpine meadow plants devoted more resources to root growth and development， and less to stems and reproductive organs， while ensuring resources for photosynthesis in leaves. Alpine meadow plants employed a series of strategies to adapt to environmental stresses such as low temperature， intense radiation， and water scarcity， including dwarfing， reducing SMF， leaf mass fraction （LMF） and RPMF， lowering specific root length （SRL）， increasing leaf dry matter content and specific leaf area， increasing RSR， increasing individual underground biomass and root dry matter content， etc. Anthropogenic disturbance led to a decrease in vegetation height， SMF， stem dry matter content， RPMF， reproductive organ dry matter content （RPDMC）， LMF， SRL， and individual aboveground biomass of alpine meadow plants， and an increase in RSR. However， the changes in the functional traits of alpine meadow plants were primarily influenced by environmental factors， with the impact of anthropogenic disturbance relatively small. The research results provide a scientific foundation for understanding how plants adapt to environmental changes by adjusting functional traits， and for formulating effective strategies for the protection and management of meadows.

Key words: alpine meadow, plant functional traits, anthropogenic disturbance, trait trade-off, environmental adaptation

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Figures/Tables 9

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项目Item	类型ⅠType Ⅰ	类型ⅡType Ⅱ	类型Ⅲ Type Ⅲ
海拔Elevation （m）	3863.80±87.80	4054.10±81.40	3846.00±280.80
坡度Slope （°）	8.80±2.70	11.27±2.35	11.75±3.90
坡向转换指数Transformation index of aspect	0.53±0.13	0.73±0.08	0.43±0.19
干扰指数Disturbance index	39.20±3.70	34.40±2.00	27.40±6.50
降水量Precipitation （mm）	408.64±16.89	319.18±20.49	327.69±39.86
气温Temperature （℃）	10.23±0.37	10.38±0.38	11.40±1.35
相对湿度Humidity （%）	52.94±0.88	53.94±1.58	55.26±4.67
日照时数Sunshine-hour （h）	860.29±19.56	879.19±29.47	797.68±83.80
优势物种（平均盖度） Dominant species （average coverage）	线型嵩草K. pygmaea var. filiculmis （6.27%）、西南委陵菜P. fulgens （8.45%）、银莲花A. rockii （9.09%）、嵩草K. myosuroides （8.27%）	高山嵩草K. pygmaea （15.00%）、高原嵩草K. pusilla （9.67%）、嵩草K. myosuroides （7.27%）、狭叶委陵菜P. stenophylla （7.33%）	羊茅Festuca spp. （3.50%）、华扁穗草B. sinocompressus （22.00%）、川滇雀儿豆C. polystichoides （5.75%）

项目Item	类型ⅠType Ⅰ	类型ⅡType Ⅱ	类型Ⅲ Type Ⅲ
海拔Elevation （m）	3863.80±87.80	4054.10±81.40	3846.00±280.80
坡度Slope （°）	8.80±2.70	11.27±2.35	11.75±3.90
坡向转换指数Transformation index of aspect	0.53±0.13	0.73±0.08	0.43±0.19
干扰指数Disturbance index	39.20±3.70	34.40±2.00	27.40±6.50
降水量Precipitation （mm）	408.64±16.89	319.18±20.49	327.69±39.86
气温Temperature （℃）	10.23±0.37	10.38±0.38	11.40±1.35
相对湿度Humidity （%）	52.94±0.88	53.94±1.58	55.26±4.67
日照时数Sunshine-hour （h）	860.29±19.56	879.19±29.47	797.68±83.80
优势物种（平均盖度） Dominant species （average coverage）	线型嵩草K. pygmaea var. filiculmis （6.27%）、西南委陵菜P. fulgens （8.45%）、银莲花A. rockii （9.09%）、嵩草K. myosuroides （8.27%）	高山嵩草K. pygmaea （15.00%）、高原嵩草K. pusilla （9.67%）、嵩草K. myosuroides （7.27%）、狭叶委陵菜P. stenophylla （7.33%）	羊茅Festuca spp. （3.50%）、华扁穗草B. sinocompressus （22.00%）、川滇雀儿豆C. polystichoides （5.75%）

状况Status	干扰类型Disturbance types	干扰程度Disturbance degree	赋分Disturbance score
1	仅有旅游或放牧Tourism or grazing	轻Light	25
2	仅有旅游或放牧Tourism or grazing	强Heavy	50
3	同时存在旅游+放牧Tourism and grazing	轻Light	75
4	同时存在旅游+放牧Tourism and grazing	强Heavy	100

状况Status	干扰类型Disturbance types	干扰程度Disturbance degree	赋分Disturbance score
1	仅有旅游或放牧Tourism or grazing	轻Light	25
2	仅有旅游或放牧Tourism or grazing	强Heavy	50
3	同时存在旅游+放牧Tourism and grazing	轻Light	75
4	同时存在旅游+放牧Tourism and grazing	强Heavy	100

属性 Traits	平均值±标准误 Mean±standard error	标准偏差 Standard deviation	最小值 Minimum	最大值 Maximum	变异系数 Variation coefficient （%）
植株高度Vegetation height （cm）	4.56±0.528	2.89	0.67	12.34	63.25
比根长Specific root length （cm·g^-1）	44.94±7.216	39.53	6.47	199.76	87.95
茎比例Stem mass fraction	0.02±0.003	0.02	0.00	0.06	93.16
叶比例Leaf mass fraction	0.04±0.001	0.02	0.01	0.08	48.04
繁殖器官比例Reproductive organ mass fraction	0.01±0.010	0.00	0.00	0.03	83.12
比叶面积Specific leaf area （cm²·g^-1）	39.90±4.408	24.15	7.08	119.94	60.52
叶干物质含量 Leaf dry matter content （mg·g^-1）	0.06±0.005	0.03	0.01	0.14	56.76
茎干物质含量 Stem dry matter content （mg·g^-1）	0.11±0.172	0.08	0.00	0.34	75.81
繁殖器官干物质含量Reproductive organ dry matter content （mg·g^-1）	0.12±0.048	0.08	0.03	0.28	64.46
植株个体生物量Individual biomass （g·plant^-1）	1.06±0.136	0.94	0.11	3.55	88.56
植株个体地上生物量Individual aboveground biomass （g·plant^-1）	0.33±0.022	0.27	0.04	1.13	81.28
植株个体地下生物量Individual underground biomass （g·plant^-1）	0.74±0.015	0.75	0.07	2.92	101.52
根干物质含量Root dry matter content （mg·g^-1）	0.23±0.014	0.12	0.00	0.45	51.17
根冠比Root-shoot ratio	2.48±0.331	1.82	0.53	7.82	73.36