【摘要】：樹木體內(nèi)碳-水平衡被眾多干擾打破,難以維持生長而出現(xiàn)大范圍森林衰敗和植物死亡的現(xiàn)象成為當前熱點研究話題。水分在相對脆弱的干旱荒漠區(qū)扮演著重要的角色,是其發(fā)生和演替的主要驅(qū)動因子和限制因子。艾比湖流域分布著干旱區(qū)荒漠生態(tài)系統(tǒng),并且蒸發(fā)旺盛,鹽隨水移,形成“水高鹽高、水少鹽少”的土壤水鹽分布格局,因此鹽漬化與干旱同樣地控制著因子之間的組合變異程度。植物面臨脅迫帶來的困難短期內(nèi)通過生理調(diào)節(jié),長期內(nèi)通過形態(tài)調(diào)整來適應環(huán)境。以往有關植物碳-水生理響應的研究多集中在干旱、蟲害、遮蔭等脅迫,有關水鹽雙重脅迫下對原位植物碳-水平衡影響的研究較少。另外,植物水-碳生理對外界環(huán)境的響應,與體內(nèi)元素關系密切。木本植物是荒漠生態(tài)系統(tǒng)的建群種和優(yōu)勢種,研究其碳-水生理對外界脅迫響應,以及地上組織形態(tài)調(diào)整機制,并探討上述生理變化與營養(yǎng)元素之間的關系,對闡釋荒漠生態(tài)系統(tǒng)中植物的生理響應機制和生態(tài)適應具有重要意義。梭梭(Haloxylon ammodendron)是能生存于超干旱和強鹽堿脅迫環(huán)境下的固沙植物,對保持干旱區(qū)荒漠森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構恢復與功能穩(wěn)定極具重要意義。了解梭梭在不同土壤水分和鹽分環(huán)境梯度上的碳-水動態(tài)響應及其形態(tài)調(diào)整機制,有助于理解和預測梭梭種群數(shù)量變化及與群落之間的關系。另外,梭梭的化學計量性狀特征與非結(jié)構性碳動態(tài)和形態(tài)調(diào)整密切關聯(lián),因此其元素吸收策略與碳動態(tài)之間的計量關系對生存的作用值得深入探討。本研究基于土壤水鹽梯度下,通過觀測梭梭的水碳生理、形態(tài)指標以及碳、氮、磷化學計量特征,探討其碳-水生理的響應機制和形態(tài)調(diào)整策略,并試圖揭示元素吸收和生理作用的內(nèi)在關系。研究結(jié)果表明:(1)在高水分、高鹽分環(huán)境下,嚴重的土壤鹽漬化導致根系吸水困難,梭梭樹采取夜間降低同化枝水勢并低于二級枝條水勢的策略,吸收和利用冠層形成的凝結(jié)水,來維持體內(nèi)的水分平衡,并且較強的氣孔行為調(diào)控能力和高效的水分利用效率,使其能夠在白天快速得提高凈光合速率;在中度水分、鹽分的環(huán)境下,梭梭樹木的氣孔行為調(diào)控能力略有下降,高蒸騰速率,使其木質(zhì)部具有發(fā)達的導水系統(tǒng),以保持體內(nèi)水分的需求量,但這會增大體內(nèi)水分的消耗量和夜間的呼吸速率,需要消耗更多的碳水化合物維持運輸系統(tǒng)的安全;在低水分、低鹽分的環(huán)境下,梭梭沒有出現(xiàn)逆向水勢梯度現(xiàn)象,以及沒有發(fā)達的、高效的導水率木質(zhì)部系統(tǒng),但是能夠維持較高的氣孔導度提高光合速率。(2)隨著土壤水分和鹽分含量的降低,梭梭基徑、株高、冠幅面積和比葉面積以及總非結(jié)構性碳水化合物含量均呈顯著降低趨勢,地上部分的這種形態(tài)調(diào)整類似于“自疏”行為,目的是減少蒸騰面積和平衡體內(nèi)的碳分配,體內(nèi)的碳積累有助于梭梭植株對干旱和鹽漬化雙重脅迫的抵抗。水分含量高有利于光合作用的進行,總非結(jié)構性碳含量高,梭梭植株表現(xiàn)出高、寬、大的體形;水分含量低不利于物質(zhì)合成,總非結(jié)構性碳含量少,梭梭植株表現(xiàn)出矮、瘦、小的形態(tài)。(3)艾比湖流域梭梭同化枝和二級枝條的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量均低于中國和全球水平下的陸地生態(tài)系統(tǒng)植被;隨著土壤水分和鹽分的降低,同化枝的C含量呈升高的趨向,二級枝條的C含量呈先降低后升高的規(guī)律,而兩者的N、P含量均呈先逐漸降低的趨勢,同時組織間的N、P均與C呈負相關關系,并且同化枝的N:P普遍大于16,表明其主要是由P限制作用;梭梭同化枝和二級枝條的總非結(jié)構性碳含量(TNC)與C之間均呈顯著負相關,與N、P呈顯著正相關,并且TNC:P與N:P之間存在強烈的正相關計量關系,而TNC:N與N:P之間關系不顯著。梭梭體內(nèi)的總非結(jié)構性碳合成與積累受到C、N、P含量及其關系的影響,并且根系向地上部分輸送P含量的豐富度可能對調(diào)節(jié)營養(yǎng)元素平衡以及非結(jié)構性碳動態(tài)有重要的決定性作用。
【圖文】：

河岸約 500 m)進行梭梭植株調(diào)查與選擇標記(圖 2-1)。在樣帶內(nèi)設有 121 個 30m 30 m 的供生物多樣性調(diào)查的標準樣方。本文在該樣帶內(nèi)，，每隔 90 m 選擇一個 30m 30m 的標準樣方，總計 31 個樣方(圖 2-1)，在每個樣方內(nèi)選取 2 株成熟健康的梭梭個體進行標記，作為供試植株，如果所設樣方內(nèi)梭梭長勢不好或者沒有，就橫向在樣方外選取離樣方最近的梭梭植株，共計 62 棵。梭梭屬于古地中海植物區(qū)系的遺留種，目前主要集中分布在非洲及亞洲降雨量較少(30-200mm)的荒漠地帶，屬于超旱生，強耐鹽生植物。梭梭為了適應極其稀少的土壤水和強烈的高溫蒸騰環(huán)境，其光合作用由退化成為鱗片狀的、多肉(汁)質(zhì)的綠色嫩枝(同化枝)執(zhí)行，越幼嫩的綠色同化枝往往具有較高的代謝速率，因此如無特別說明，本文中所觀測的梭梭均為當年生同化枝。野外實驗開展于 2017 年植物的生長季(7-8 月)，研究對象為樣帶內(nèi)已標記的梭梭植株，對其進行采樣與測量，研究其地上的生理響應和形態(tài)調(diào)整，揭示水鹽交互過程中梭梭的水、碳動態(tài)，探討生態(tài)化學計量與生命活動的響應關系。

新疆大學碩士學位研究生畢業(yè)論文類。采用 SPSS 19.0(IBM Analytics, USA)對數(shù)據(jù)進行描述性統(tǒng)計分析，不同梯度間的比較由單因素方差分析(one-way ANOVA)。相關性的分析在 SigmaPlot12.5(Systat, USA)實現(xiàn)擬合。2.4.2 圖件繪制研究區(qū)示意圖和技術路線圖分別在 ArcGIS 10.0(Environmental SystemsResearch Institute, USA)和 VISO 2013(Microsoft, USA)中完成。其他圖示的繪制均在 R 3.4.3 程序(https://www.r-project.org) ggplot2 程序包的 ggplot 函數(shù)中和SigmaPlot 12.5(Systat, USA)中完成。2.5 技術路線
【學位授予單位】：新疆大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S718.5

【參考文獻】

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本文編號：2609638