【摘要】：隨著人類工業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn),全球氣候發(fā)生了顯著的變化。大氣二氧化碳濃度升高,并由此導(dǎo)致了氣候變暖以及伴隨發(fā)生的降水格局變化。大量的控制實(shí)驗(yàn)研究和模型預(yù)測都表明在未來極端降水事件會(huì)顯著增多,包括極端干旱和極端洪澇。植物物候是對氣候變化響應(yīng)最為敏感的指標(biāo)之一,一直被作為植物應(yīng)對氣候變化的指示性指標(biāo)。以往的研究往往只關(guān)注于干旱或者增雨對物候的影響,缺乏關(guān)于降水格局變化對植物物候影響的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)。半干旱草原是降水限制的主要生態(tài)系統(tǒng)類型之一。其植物物候在未來氣候變化情景下會(huì)如何變化尚不清楚。為了研究半干旱草地植物物候?qū)θ蜃兓捻憫?yīng),我們于2010-1012年在內(nèi)蒙古半干旱草原設(shè)計(jì)了一項(xiàng)包括七個(gè)降水梯度(增雨20%,40%,60%;自然降雨,減雨20%,40%,60%)的控制實(shí)驗(yàn)。為了研究水分干擾后植被的生產(chǎn)恢復(fù)能力,我們于2013年停止降水梯度處理。在本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上,我們在2012生長季后期選取了3個(gè)優(yōu)勢物種進(jìn)行了物候研究,并于2013-2014年選取了群落中的10個(gè)常見物種進(jìn)行研究。通過三年的物候觀測數(shù)據(jù),結(jié)果表明:(1)在處理年份(2012年),不同物種的物候?qū)Σ煌慕涤晏荻扔胁町愋皂憫?yīng)。減雨60%使得克氏針茅在花期推遲了7.8天,增雨對克氏針茅的花期無顯著影響。冷蒿物候?qū)邓荻鹊淖兓療o顯著響應(yīng)。這可能是由于冷蒿是一種半灌木,根系發(fā)達(dá),吸收能力強(qiáng),因而對環(huán)境水分的改變不敏感。減雨和增雨條件下糙隱子草的開花時(shí)間均提前,可能是由于它本身植株矮小,對光的需求可能大于對水的需求。(2)在恢復(fù)年份植物物候?qū)η捌谔幚淼捻憫?yīng)與處理年份不同。與2012年干旱推遲針茅花期不同,在2013年,在干旱處理中針茅的開花時(shí)間比對照提前11.2天(P0.001),這可能是由于前期處理中,降雨減少導(dǎo)致的干旱降低了群落蓋度,以及減少某些物種的數(shù)量,針茅受到的競爭壓力比對照處理低。另外在恢復(fù)時(shí)期當(dāng)水分不再受到限制,植物對地下的競爭轉(zhuǎn)為地上光的競爭,針茅本身植株較高,對光的競爭優(yōu)勢強(qiáng),植物生長更為迅速。(3)在恢復(fù)階段植物群落整體花期提前。在干旱恢復(fù)期(2013-2014),禾草和非禾草分別顯著提前開花物候2.3(P0.05)和0.9天(P0.1);早期開花物種和晚期開花物種分別提前開花1.9(P0.05)和2.2天(P0.05)。這說明在整個(gè)群落水平上物候提前,這可能是由于在干旱的內(nèi)蒙古草原植被后代對干旱的響應(yīng)是一種進(jìn)化上的適應(yīng),通過提前開花來躲避干旱。我們的實(shí)驗(yàn)證明了在降水改變的條件下,不同植物由于其植株高度、根系吸水狀況不同對降水改變的響應(yīng)不同。在恢復(fù)期,由于植物對干旱環(huán)境適應(yīng)的快速進(jìn)化適應(yīng),群落水平物候整體提前。這種機(jī)制有利于植物在干旱脅迫后快速適應(yīng)環(huán)境恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)。本研究對全球變化背景下的物候預(yù)測提供了一定的數(shù)據(jù)支持,并且對于當(dāng)?shù)夭莸厣鷳B(tài)系統(tǒng)管理具有一定的指導(dǎo)意義。
[Abstract]:With the advancement of the human industrialization process, the global climate has changed significantly. The concentration of carbon dioxide in the atmosphere is raised and thus results in a change in the climate warming and the resulting precipitation pattern. A large number of control experiments and model predictions show a significant increase in extreme precipitation events in the future, including extreme drought and extreme flooding. Plant phenology is one of the most sensitive indicators for climate change response and has been used as an indicator of plant response to climate change. Previous studies have been focused on the effects of drought or rain on the phenology, and the lack of systematic knowledge about the effect of precipitation pattern on the phenological effects of plants. Semi-arid grassland is one of the main ecosystem types of precipitation limitation. The change of plant phenology in future climate change scenarios is not clear. In order to study the response of plant phenology to global change in semi-arid grassland, we designed a control experiment including seven precipitation gradients (20%,40%,60%, natural rainfall,20%,40%,60%) in the semi-arid grassland of Inner Mongolia in 2010-1012. In order to study the recovery and recovery of vegetation after water disturbance, we stopped the precipitation gradient treatment in 2013. In this experimental platform, we selected three dominant species in the late season of 2012 and studied 10 common species in the community in 2013-2014. The results show that: (1) In the year of treatment (2012), the phenology of different species has a differential response to different rainfall gradients. The effect of precipitation on the flowering stage of Stipa grandis was delayed by 60%. There was no significant response to the change of the precipitation gradient. This may be due to the fact that the cold artemisia is a semi-shrub, the root system is developed, the absorption capacity is strong, and thus the change of the environment moisture is not sensitive. The flowering time of the rough and hermit grass is in advance under the conditions of rain-reducing and rain-increasing, which may be due to the short stature of the plant itself, and the demand for light may be larger than the water demand. (2) The response of the plant phenology to the previous treatment in the recovery year is different from that of the treatment year. In 2013, the flowering time of the Stipa grandis in the drought treatment was 11.2 days earlier than that in the control (P0.001), which may be due to the decrease in the degree of community coverage and the reduction of the number of certain species due to the early treatment, The competition pressure of the Stipa grandis is lower than that of the control. In addition, when the water content is no longer restricted during the recovery period, the competition of the plants to the underground is converted into the competition of the ground light, the plants of the Stipa are higher, the competition advantage of the light is strong, and the growth of the plants is more rapid. And (3) the whole flowering period of the plant community is advanced in the recovery stage. In the period of drought recovery (2013-2014), the early flowering of grass and non-grass was 2.3 (P0.05) and 0.9 days (P0.01), and the early flowering and late flowering species were flowering 1.9 (P0.05) and 2.2 days (P0.05). This indicates that there is an advance in the whole community level, which may be due to an evolutionary adaptation to the drought response in the drought-affected Inner Mongolia grassland, and to avoid the drought by early flowering. Our experiment shows that under the condition of the change of precipitation, the response of different plants to the change of precipitation is different due to the height of the plant and the water absorption of the root system. In the recovery period, the community level is advanced as a result of the rapid evolution adaptation of the plant to the drought environment. The mechanism is beneficial to the rapid adaptation of plants to the production of the ecosystem after drought stress. This study provides some data support for phenological prediction in the background of global change, and has certain guiding significance to the local grassland ecosystem management.
【學(xué)位授予單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S812

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本文編號(hào)：2478155