长白山西坡苔原带尖被藜芦关键物候期及其与环境要素关系

发布时间：2020-05-15 17:58

【摘要】：长白山苔原带是东亚典型的山地苔原植被生态系统。在全球变暖背景下,长白山苔原带植被正在发生显著的变化,草本植物上侵,苔原带植被出现草甸化趋势。作为中国仅有的两处山地苔原之一,长白山苔原带草本植物物种多样性的时空格局和苔原带草甸化过程及机制研究显得愈发重要。尖被藜芦多坡向分布,扩展速度快,生长周期短,利用自身物候优势,大量吸收苔原带生长季初期土壤中的营养元素,成为了目前苔原带物种重要值增速最快的植物和草本上侵的主要物种之一。本研究利用物候相机,自动连续获取长白山苔原带尖被藜芦的物候信息,使用关键物候期提取技术提取尖被藜芦的关键物候期(返青期、成熟期、衰落期和枯萎期),分析尖被藜芦的植株生长状况和叶片生长状况。同时,研究环境要素与尖被藜芦生长的关系。得出以下主要结论:(1)长白山苔原带的尖被藜芦主要分布于苔原带洼地和山谷土壤水分丰富、土层深厚、养分优越的微地形中。尖被藜芦具有典型的异速生长性且生长周期短,不足70天。在苔原带积雪消融后,尖被藜芦在6月初发芽返青,快速生长,在7月初达到成熟状态。在成熟状态停留时间占其生长周期相对较长,且海拔越低,停留时间越长。在7月末尖被藜芦表现出衰落迹象,且衰落迅速,海拔越高,衰落用时越短。在8月中上旬,尖被藜芦植物体地上部分全部枯萎。(2)长白山苔原带尖被藜芦的关键物候期随海拔的变化特征为:返青期和成熟期随海拔升高而推后,低、中、高海拔的推后速率为0.33 d/100m、0.89 d/100m;衰落期和枯萎期均随海拔升高而提前,提前速率分别为1.00 d/100m、2.11 d/100m。生长季长度随海拔升高缩短,缩短速率平均为2.44 d/100m。(3)长白山苔原带尖被藜芦植株高度随海拔升高而显著下降,植株数量随海拔升高表现出先增多再减少。尖被藜芦叶绿素含量随海拔和物候期变化差异显著,表现为尖被藜芦叶片叶绿素含量随海拔升高而降低,各海拔尖被藜芦叶片中叶绿素在返青期含量最低,在成熟期或衰落期达到峰值。(4)土壤温度、土壤水分、空气温度和空气相对湿度对尖被藜芦生长的贡献度均比较高,尤其是空气温度、土壤温度、土壤水分与尖被藜芦的生长状况关系密切。在长白山苔原带尖被藜芦生长季初期,土壤水分充足,温度升高触发了尖被藜芦返青期;而后,苔原带温度持续升高,土壤水分的充足供应使得尖被藜芦快速生长到达成熟期,然后由于土壤水分的持续消耗造成的水分供给不足,导致尖被藜芦生长速度下降并表现出衰落迹象。在第214 d附近,苔原带温度升高至最高温后回落,土壤水分下降到最低值后回升,但尖被藜芦的衰落趋势无法扭转,继续衰落直至地上部分植物体全部枯萎死亡。(5)长白山苔原带尖被藜芦分布的土壤中,有机碳、全氮磷钾含量随海拔变化差异显著,但在各物候期间变化相对稳定。土壤中的速效养分和叶片中营养元素含量随海拔和物候期变化差异均显著,且两者的变化特征具有较好的一致性。各海拔土壤中速效养分和尖被藜芦叶片中营养元素在返青期含量均显著高于成熟期和衰落期含量,这不仅与长白山苔原带高寒地区冬季土壤养分积累的特殊性有关,也与尖被藜芦自身较强的土壤养分吸收能力有关。苔原带尖被藜芦植物叶片氮磷养分回收率较高,说明尖被藜芦保证自身生长和抗寒抗旱能力较强。长白山苔原带目前正处于快速草甸化进程中,本研究能为长白山苔原带草本植物入侵机理和苔原带生态系统养分循环过程提供科学参考。
【图文】：

技术路线图

概况,苔原带,温带,长白山西坡

2 研究区概况和研究方法况长白山西坡苔原带（41°58′ N ~ 41°59′ N，，127°59′ E ~ 1于受季风影响的温带大陆性山地气候，具有明显的垂直明显的山地垂直分布带谱，依次分为温带落叶阔叶林带带（800 ~ 1100 m）、针叶林带（1100 ~ 1800 m）、岳苔原带（2000 m 以上）。研究区具体位置如图 2-1 所示
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q948

【相似文献】