基因型多样性对群落生态功能的影响

发布时间：2017-10-07 18:10

  本文关键词：基因型多样性对群落生态功能的影响

  更多相关文章： 基因型多样性 羊草 生长特性 生物量 土壤养分 昆虫多样性 物种共存

【摘要】：近些年来,人类活动持续严重影响着全球环境,随之而来的是全球物种灭绝速度的加快,其带来的生态系统后果也受到关注。因此生物多样性与生态功能之间关系的研究备受重视。但这些大都是物种多样性水平上进行的研究。结果表明物种多样性对生态功能有积极的作用,比如增加生产力,提高系统稳定性等。基因型多样性是生物多样性的一个关键组成部分,近年来,随着分子遗传标记的发展,基因型多样性与生态功能之间的关系逐渐开始受到人们的广泛关注。研究表明基因型多样性可以产生与物种多样性相似的生态效应,如基因型多样性可以提高生产力、加快干扰后的恢复能力、增强对干扰的抵抗能力、改变群落结构等。但并不是所有的研究都得出了一致的结果,基因型多样性与生态功能的关系值得进一步探讨。羊草广泛分布在欧亚大陆上,是欧亚大陆草原区东部草甸草原及干旱草原上的重要建群种之一。羊草由于其分布范围较广、生境类型多样和生态适应性强等特点,在长期适应环境的进化过程中,最终形成了不同基因型的种群。本研究以12种不同基因型的羊草为试验材料,通过控制羊草种群内基因型的数量,我们对羊草种群设置了5个基因型多样性水平,即单基因型水平、2-基因型、4-基因型、8-基因型和12-基因型多样性水平。并通过对各基因型多样性水平下羊草生物量、土壤养分含量、昆虫多样性和杂草多样性的测定分析,初步探讨基因型多样性对群落生态功能的影响。同时,我们对12种不同基因型羊草的生长特性指标进行测定分析,比较不同基因型羊草的生长特性。主要得到以下结果：(1)不同基因型羊草营养单株的株高和株重存在显著差异,同时不同基因型羊草营养单株的株高与株重均符合显著且不同的直线回归方程。不同基因型羊草生殖单株的株高、穗长、穗重、株重和生殖分配均存在显著差异。不同基因型羊草种群的密度、地上生物量和叶面积指数也存在显著差异。但是不同基因型羊草的叶片养分含量比较分析,只有全氮含量存在显著差异,而有机碳含量不存在显著差异。全磷含量虽总体间不存在显著差异,但某些基因型两两之问存在显著差异。同时,没有一个基因型的所有指标都是最优或较优的。SMA回归分析表明不同基因型羊草的穗重与株重均符合显著的异速关系,而且除了4基因型其余基因型的异速斜率均与1显著不同。说明各基因型羊草的生殖分配都是异速过程且都依赖大小,除了4基因型其余各基因型均分配更多的生物量到穗。但是,不同基因型之间异速斜率的差异也说明了不同基因型之间异速分配策略的差异。以上结果说明不同基因型的羊草形成了不同的生长和繁殖策略。(2)随着基因型多样性水平的增加,羊草的总生物量、总地下生物量、0-10cm地下生物量、10-20cm地下生物量均呈显著的增加趋势,而20-30cm地下生物量没有显著差异,地上生物量呈现随基因型多样性水平先增加后降低的趋势,但始终高于单基因型水平的地上生物量。随基因型多样性水平的增加,羊草的地上地下生物量比没有显著差异。这说明羊草的初级生产力受基因型多样性水平的影响,多基因型混合种群的初级生产力高于单基因型的种群,但地上地下生物量比不受基因型多样性的影响。(3)在一定范围内,0-10cm土壤有机碳含量随基因型多样性水平的增加而增加。当基因型多样性水平增加到一定程度时,0-10cm土壤有机碳含量又随之减少。而且除了12基因型多样性水平之外其余各基因型多样性水平下,0-10cm土壤有机碳含量都是增加的,说明在一定范围内,基因型多样性水平的增加可以促进0-10cm土壤有机碳含量的增加,但基因型多样性水平增加到一定程度时,它对0-10cm土壤有机碳含量的增加效果又降低。各基因型多样性水平之间的20-30cm土壤有机碳和全氮含量没有显著差异,20-30cm土壤有机碳和全氮含量的变化值也没有显著差异。说明20-30cm土壤有机碳和氮含量不受基因型多样性的影响。同时基因型多样性对10-20cm土壤有机碳含量、0-10cm和10-20cm土壤全氮含量没有显著影响。各基因型多样性水平之间的0-10 cm、10-20 cm和20-30cm土壤全磷含量均不存在显著差异,土壤全磷含量的变化量也不存在显著差异。说明土壤磷的含量不受基因型多样性的影响。(4)5月份时,随基因型多样性水平的增加,昆虫的Patrick丰富度指数、Gleason丰富度指数、Shannon-weinner信息指数和Simpsom指数均先增大后减小,但始终高于单基因型水平下的。而Pielou均匀度指数没有显著差异。说明昆虫的丰富度和均匀度受基因型多样性水平的影响,多基因型混合种群的昆虫丰富度和均匀度高于单基因型的种群。6月份的Simpsom指数、7月份的Shannon-weinner信息指数、9月份的Simpsom指数和Pielou均匀度指数,它们均随基因型多样性的增加先减小后增大。说明基因型多样性水平的增加降低了昆虫的丰富度和均匀度,而随后又增加了昆虫的丰富度和均匀度。8月份时,随着基因型多样性水平的增加,昆虫的各多样性指数均没有显著差异。不同时期昆虫的多样性指数数据分析表明,基因型多样性对昆虫多样性的影响随时间动态发生了改变。(5)随基因型多样性水平的增加,杂草的Patrick丰富度指数、Gleason丰富度指数、Shannon-weinner信息指数、Simpsom指数和Pielou均匀度指数均呈现增加的趋势,但是Shannon-weinner信息指数和Pielou均匀度指数没有显著差异。随基因型多样性水平的增加,杂草的丰富度和均匀度增加。说明基因型多样性影响物种共存,基因型多样性水平的增加可以促进物种共存。综合以上所得结果表明,说明不同基因型的羊草的生长特性存在显著差异。基因型多样性的增加能提高种群的初级生产力、改变昆虫群落组成、促进物种共存。但基因型多样性只对表层土壤有机碳含量有影响,说明基因型多样性对土壤养分动态的影响不明显,可能需要更长的时间基因型多样性才能表现出对土壤养分动态的影响。研究结果将为今后羊草草原的保护和合理利用提供科学的理论指导。
【关键词】：基因型多样性 羊草 生长特性 生物量 土壤养分 昆虫多样性 物种共存
【学位授予单位】：辽宁大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q14
【目录】：

• 摘要4-7
• ABSTRACT7-15
• 第1章 前言15-19
• 1.1 基因型多样性与生态功能的研究进展15-17
• 1.1.1 基因型多样性15
• 1.1.2 基因型多样性与生态功能关系15-17
• 1.2 羊草的研究进展17
• 1.3 研究目的及意义17-19
• 第2章 材料与方法19-27
• 2.1 试验材料19
• 2.2 试验方法19-26
• 2.2.1 不同基因型羊草的比较试验19-20
• 2.2.1.1 不同基因型羊草营养单株的株高和株重的测定19
• 2.2.1.2 不同基因型羊草种群的密度、地上生物量和叶面积指数的测定19-20
• 2.2.1.3 不同基因型羊草的叶片养分含量的测定20
• 2.2.1.4 不同基因型羊草生殖单株指标的测定20
• 2.2.2 基因型多样性的控制实验20-26
• 2.2.2.1 羊草生物量的测定20-21
• 2.2.2.2 土壤养分含量的测定21-25
• 2.2.2.3 昆虫多样性的测定25-26
• 2.2.2.4 杂草多样性的测定26
• 2.3 数据统计和分析26-27
• 第3章 结果与分析27-51
• 3.1 不同基因型羊草生长特性的比较分析27-35
• 3.1.1 不同基因型羊草营养单株的株高和株重的比较27-29
• 3.1.2 不同基因型羊草种群的密度、地上生物量和叶面积指数的比较29-30
• 3.1.3 不同基因型羊草的叶片养分含量的比较30-32
• 3.1.4 不同基因型羊草生殖单株指标的比较32-35
• 3.2 基因型多样性的影响35-51
• 3.2.1 基因型多样性对羊草生物量的影响35-41
• 3.2.1.1 基因型多样性对羊草地上生物量的影响35-36
• 3.2.1.2 基因型多样性对羊草地下生物量的影响36-39
• 3.2.1.3 基因型多样性对羊草总生物量的影响39-40
• 3.2.1.4 基因型多样性对羊草地上地下生物量比的影响40-41
• 3.2.2 基因型多样性对土壤养分含量的影响41-46
• 3.2.2.1 基因型多样性对土壤有机碳含量的影响41-43
• 3.2.2.2 基因型多样性对土壤全氮含量的影响43-45
• 3.2.2.3 基因型多样性对土壤全磷含量的影响45-46
• 3.2.3 基因型多样性对昆虫多样性的影响46-49
• 3.2.4 基因型多样性对物种共存的影响49-51
• 第4章 结论与讨论51-56
• 4.1 不同基因型羊草的生长特性51-52
• 4.2 基因型多样性对羊草生物量的影响52-53
• 4.3 基因型多样性对土壤养分含量的影响53-54
• 4.4 基因型多样性对昆虫多样性的影响54
• 4.5 基因型多样性对物种共存的影响54-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-64
• 攻读学位期间发表的学术论文及参加科研情况64

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1 郭俊s，

本文编号：989313