本文關(guān)鍵詞： 尼泊爾黃堇(Corydalis hendersonii) 化學(xué)計(jì)量學(xué) 生理生態(tài) 適應(yīng)機(jī)制 種群動(dòng)態(tài)　出處：《蘭州大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：尼泊爾黃堇(Corydalis hendersonii)為罌粟科紫堇屬植物,多年生草本,生長(zhǎng)在海拔4700-5900 m的青藏高原高寒山區(qū),是青藏高原典型高寒植物和地道珍惜瀕危藏藥材“矮紫堇”的正品,全草入藥。深入開展高寒瀕危物種的生理生態(tài)適應(yīng)性及種群動(dòng)態(tài)研究,能為特種保護(hù)和馴化引種提供科學(xué)依據(jù)。因此,本研究運(yùn)用生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)、植物生理生態(tài)學(xué)、穩(wěn)定性碳同位素組成(δ13C)、生態(tài)位模型和基于DNA序列變異的種群動(dòng)態(tài)研究等方法,探討了瀕危藥用植物尼泊爾黃堇的C:N:P化學(xué)計(jì)量學(xué)與環(huán)境適應(yīng)、生理生態(tài)適應(yīng)對(duì)策、種群動(dòng)態(tài)和潛在分布區(qū)變化,主要研究結(jié)果如下:1、揭示了在養(yǎng)分限制和充裕條件下,尼泊爾黃堇分別啟用了養(yǎng)分儲(chǔ)備和積累對(duì)策,以權(quán)衡生長(zhǎng)和資源保存來適應(yīng)嚴(yán)酷環(huán)境。研究表明,尼泊爾黃堇生長(zhǎng)和分布受碳(C)、氮(N)、磷(P)等關(guān)鍵養(yǎng)分的限制,且受N的限制程度大于P。此外,還發(fā)現(xiàn)STN 0.75 mg g-1和STP 0.50 mg g-1分別是尼泊爾黃堇受N和P限制的閾值。2、闡明了尼泊爾黃堇具有很強(qiáng)的C:N:P化學(xué)計(jì)量學(xué)內(nèi)穩(wěn)態(tài)能力,這一動(dòng)態(tài)平衡主要通過根的養(yǎng)分儲(chǔ)備功能來實(shí)現(xiàn)并維持,這是其適應(yīng)貧瘠環(huán)境的重要機(jī)制。研究結(jié)果表明,N、P含量和C:N、C:P、N:P的變異系數(shù)都呈現(xiàn)土壤地下部地上部整株,且盡管尼泊爾黃堇生境土壤N:P變異很大,但其組織N:P保持相對(duì)恒定;尼泊爾黃堇地上部和地下部N、P之間的關(guān)系取決于土壤養(yǎng)分狀況,當(dāng)生長(zhǎng)受到N和P限制時(shí),其通過組織中N、P的儲(chǔ)備來緩沖環(huán)境養(yǎng)分的不足;反之其將更多N和P分配到地上部分以提高光合和生長(zhǎng)能力。此外,還發(fā)現(xiàn)在不受養(yǎng)分和水分限制的條件下,地上部養(yǎng)分含量隨生物量的增大而增大,但地下部養(yǎng)分含量隨生物量的增大而降低。說明尼泊爾黃堇通過養(yǎng)分體內(nèi)調(diào)控和平衡,來實(shí)現(xiàn)化學(xué)計(jì)量?jī)?nèi)穩(wěn)態(tài)和適應(yīng)貧瘠環(huán)境。3、揭示了土壤C:N≈17和N:P≈1.75是尼泊爾黃堇的最適宜生長(zhǎng)土壤C:N:P化學(xué)計(jì)量比。研究表明,尼泊爾黃堇地上部和整株生物量同生境土壤C:N比呈二次凸曲線關(guān)系,最高值出現(xiàn)在土壤C:N≈17;地下地上生物量比同生境土壤C:N和N:P呈二次凹曲線關(guān)系,最低值出現(xiàn)在土壤C:N≈17和N:P≈1.75。4、闡釋了“生長(zhǎng)-抵御-資源保存”平衡策略是尼泊爾黃堇適應(yīng)低溫、干旱和貧瘠環(huán)境的重要生態(tài)對(duì)策。功能性狀同氣候因子間關(guān)系分析表明,尼泊爾黃堇最適宜生長(zhǎng)年平均溫度為-2.5℃,在此溫度下其生物量最大,n利用效率和水分利用效率最低;以年平均溫度-2.5℃為界,隨溫度的降低其各部生物量顯著降低,但各部c、n、p含量、n利用效率和水分利用均顯著升高,表明尼泊爾黃堇通過養(yǎng)分儲(chǔ)存來節(jié)約資源利用的同時(shí)將更多的光合產(chǎn)物投資到非結(jié)構(gòu)性碳水化合物等抵御低溫脅迫的物質(zhì)合成,以提高生存能力;隨溫度的升高其地上部生物量和c、n、p含量顯著降低,但地下地上生物量比、養(yǎng)分和水分利用效率及地下部c含量顯著升高,表明為適應(yīng)高溫和干旱,尼泊爾黃堇將更多的光合產(chǎn)物分配到地下部分,用于提高資源獲取能力。年均降水量300mmyr-1和土壤含水量20%可能是限制尼泊爾黃堇生長(zhǎng)的水分閾值。在干旱貧瘠的環(huán)境中,尼泊爾黃堇通過降低生物量生產(chǎn),并將更多的養(yǎng)分(n、p)和生物量分配到地下部分,同時(shí)提高地上組織的n利用效率及水分利用效率。反之,其提高養(yǎng)分吸收和生物量生產(chǎn),并將更多的養(yǎng)分分配到地上部分,降低n利用效率及水分利用效率,以實(shí)現(xiàn)生長(zhǎng)和資源節(jié)約平衡。5、闡明了尼泊爾黃堇屬于c3植物,有很強(qiáng)的耐貧瘠能力,其分布主要受水分的限制。研究結(jié)果表明,作為c3植物,尼泊爾黃堇地上、地下和整株組織中的δ13c平均值分別為-25.87‰、-25.71‰和-25.79‰;在土壤δ13c-20‰的情況下,各組織δ13c同生境土壤δ13c呈顯著正相關(guān)關(guān)系,生境土壤δ13c同土壤養(yǎng)分呈顯著負(fù)相關(guān),表明尼泊爾黃堇具有很強(qiáng)的耐貧瘠能力;尼泊爾黃堇各組織δ13c值同map、干旱指數(shù)、土壤含水量和比葉面積呈顯著負(fù)相關(guān),同海拔、降水陸性指數(shù)和比葉重呈顯著正相關(guān),說明水分是限制尼泊爾黃堇生長(zhǎng)和分布的關(guān)鍵生態(tài)因子。6、生態(tài)位模型模擬發(fā)現(xiàn)尼泊爾黃堇在末次間冰期分布很局限,在末次盛冰期發(fā)生了明顯的種群擴(kuò)張,同末次盛冰期相比當(dāng)前的潛在分布范圍又發(fā)生了收縮,其未來分布范圍將會(huì)進(jìn)一步收縮�；谌~綠體dna序列變異的中性檢驗(yàn)結(jié)果顯示,尼泊爾黃堇整個(gè)居群和西部區(qū)域居群的fu’sfs和tajima’sd均為負(fù)值,說明發(fā)生了種群擴(kuò)張,而東部、中北和中南區(qū)域居群的fu’sfs和tajima’sd均為正值,說明經(jīng)歷了種群收縮;錯(cuò)配分析結(jié)果顯示,整個(gè)居群以及中南、西部區(qū)域居群的錯(cuò)配分布曲線呈單峰模式,提示發(fā)生了種群擴(kuò)張;而中北和東部區(qū)域居群的錯(cuò)配分布呈雙峰模式,表明近期可能經(jīng)歷了瓶頸事件。貝葉斯天際線分析結(jié)果顯示,尼泊爾黃堇在末次冰期之前其種群一直處于收縮狀態(tài),最近且最嚴(yán)重的一次瓶頸事件發(fā)生在0.07ma左右,之后又發(fā)生了擴(kuò)張;西部居群的種群動(dòng)態(tài)模式跟整個(gè)區(qū)域的模式完全一致,瓶頸事件大約發(fā)生在0.025ma,而中南、中北和東部區(qū)域的居群至今一直處于種群收縮狀態(tài),且近期經(jīng)歷了嚴(yán)重的瓶頸事件。這些結(jié)果同尼泊爾黃堇的生物學(xué)特性及青藏高原氣候演變的歷史非常吻合,預(yù)示未來尼泊爾黃堇的瀕危程度還會(huì)進(jìn)一步加劇。7、闡釋了尼泊爾黃堇的最適宜生長(zhǎng)氣候和土壤養(yǎng)分條件,提出青藏高原緯度30~31N°和經(jīng)度90~93E°區(qū)域適宜設(shè)立瀕危藏藥材尼泊爾黃堇自然保護(hù)區(qū)和野生撫育基地。本論文通過研究尼泊爾黃堇養(yǎng)分儲(chǔ)備和積累對(duì)策、化學(xué)計(jì)量學(xué)內(nèi)穩(wěn)態(tài)機(jī)制、適應(yīng)低溫、干旱和貧瘠環(huán)境的生態(tài)對(duì)策及種群變化趨勢(shì),揭示了青藏高原瀕危藥用植物尼泊爾黃堇的生理生態(tài)適應(yīng)性及種群動(dòng)態(tài),為建立尼泊爾黃堇自然保護(hù)區(qū)和人工馴化種植提供技術(shù)支撐,對(duì)解決藏醫(yī)藥資源瓶頸問題和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的理論價(jià)值。
[Abstract]:A study on the physiological and ecological adaptability and population dynamics of the endangered species in Qinghai - Tibet Plateau in Qinghai - Tibet Plateau was studied . The results showed that N , P and C : N , C : P , N : P were the most important mechanisms to adapt to the harsh environment . The results showed that the soil C : N 鈮，

本文編號(hào)：1464750