本文關(guān)鍵詞：青藏高原東部高寒濕地逆向演替序列上植物物種對土壤水分變化響應(yīng)的研究

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【摘要】：水分是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最重要的環(huán)境限制因子,植物的生長和分布都要受到土壤水分狀況的影響。植物功能性狀對不同環(huán)境資源狀況(例如水分條件)的可塑性響應(yīng)是植物適應(yīng)多變環(huán)境的一個重要機(jī)制。青藏高原作為受氣候變化影響最嚴(yán)重的地區(qū)之一,其降水格局受氣候變化影響預(yù)計在未來可能會出現(xiàn)劇烈的波動,因此水分條件的變化將成為該地區(qū)影響植物生長、生存和分布的非常重要的一個環(huán)境因子,而這對正在經(jīng)歷干旱化的高寒濕地及其逆向演替序列上的植物群落物種的影響尤其嚴(yán)重。因此關(guān)于高寒濕地及其逆向演替序列上植物群落和組成物種對環(huán)境水分變化的響應(yīng)機(jī)制和適應(yīng)性特征的研究具有十分重要的理論和實踐意義。以水分處理為主線,本研究通過對演替序列上季節(jié)性濕地、沼澤化草甸兩種草地群落成熟個體功能性狀和演替序列上52個常見植物種幼苗生長和種子萌發(fā)特性對水分變化的響應(yīng),得出如下主要結(jié)論:1)青藏高原東緣高寒濕地逆向演替序列上植物物種對土壤水分變化的響應(yīng)具有顯著的物種特異性和生境特異性。不同的土壤水分狀況影響著從種子萌發(fā)到葉片形態(tài)和光合生理性狀,以及植株個體大小和生產(chǎn)力等不同層次的植物生長表現(xiàn)特征;而演替序列上不同草地類型植物群落中的物種對水分變化的響應(yīng)也不盡相同。2)在生長季中具有較高水分波動的季節(jié)性濕地植物群落中,優(yōu)勢物種通過降低葉片形態(tài)性狀的表型可塑性和提高其葉片生理性狀的表型可塑性來實現(xiàn)其在群落中的優(yōu)勢度。因此我們推斷植物通過形態(tài)生理性狀的可塑性調(diào)節(jié)來適應(yīng)快速改變的環(huán)境的能力可能是植物適應(yīng)未來環(huán)境變化的一個重要的調(diào)節(jié)方式。植物物種在生理性狀上的表型可塑性能夠提高其在具有高的季節(jié)性降雨變化的生態(tài)系統(tǒng)中的生長表現(xiàn);而與之相反,在相同的環(huán)境條件下,較高的形態(tài)性狀的表型可塑性則可能會對其生長生存具有不利的影響。3)處在演替序列中濕地和草甸中間階段的高寒沼澤化草甸中,其群落物種組成既具有典型高寒濕地的特點(diǎn),同時也具有典型高寒草甸的特點(diǎn),主要組分物種對水分變化的響應(yīng)具有明顯的生境特異性,起始于不同生境的物種對不同的水分處理響應(yīng)很不一致。其群落組分物種一部分在水分充足的環(huán)境下表現(xiàn)出顯著高于相對干旱環(huán)境下的生長表現(xiàn),而另外一部分物種則在相對干旱環(huán)境下具有較高的生長能力。因此可以推斷其植物群落的物種組成對土壤水分條件的變化非常敏感,群落組成很不穩(wěn)定,降水格局的輕微改變足以對其群落組成和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生根本性的影響。4)對來自演替序列上植物群落常見的52個物種幼苗對不同水分處理響應(yīng)的研究顯示,水分變化顯著地影響著這些物種幼苗根長、葉片大小、比葉面積及根冠比等不同層次功能性狀,進(jìn)而影響到其最終的生長和生物量生產(chǎn)。不同物種幼苗對水分變化的響應(yīng)具有顯著的物種間差異,且受到其主要分布生境水分條件的影響。因此高寒草地植物群落對水分變化的響應(yīng)將在很大程度上依賴于其物種組成,不同物種組成的群落對水分變化的響應(yīng)可能會很不一致。在草地保護(hù)和恢復(fù)過程中需要考慮到這一差異。對幼苗功能性狀的表型可塑性和平均值對其生長預(yù)測能力的分析表明,這些常見植物物種幼苗的表型可塑性指標(biāo)整體較低,并且表型可塑性指標(biāo)與其生長能力之間沒有顯著的相關(guān)關(guān)系;而其平均功能性狀值與其中生物量之間在總體和處理水平下均具有顯著的相關(guān)關(guān)系,因此平均功能性狀可能是預(yù)測這些植物物種幼苗生長表現(xiàn)更好的預(yù)測指標(biāo)。5)對演替序列上常見物種萌發(fā)對水分變化響應(yīng)的研究顯示,水分顯著地影響著這些物種種子的萌發(fā)率,而萌發(fā)時間則不受水分變化的影響,根據(jù)以往對該地區(qū)種子萌發(fā)研究的文獻(xiàn)報道,決定種子萌發(fā)時間的主要因素可能是其系統(tǒng)發(fā)育水平以及溫度和光照等環(huán)境因子。另外種子母本植株在演替序列上所處的生境也對種子的萌發(fā)能力和萌發(fā)格局具有一定的影響。因此在通過播散種子,補(bǔ)種等策略進(jìn)行保護(hù)和恢復(fù)的過程中,還需要考慮到不同物種種子萌發(fā)能力對水分的響應(yīng)特點(diǎn),以及不同物種系統(tǒng)發(fā)育水平對其萌發(fā)的影響,以期能夠最大限度地實現(xiàn)種群更新和補(bǔ)充。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：Q948

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