扎龙湿地保护区芦苇种群构件动态及其对土壤驱动因子响应

发布时间：2018-04-14 20:54

  本文选题：芦苇 + 种群动态　； 参考：《东北师范大学》2017年博士论文

【摘要】：扎龙湿地保护区誉为丹顶鹤的故乡,1992年被列入国际重要湿地,拥有自然景观最为原始的湿地生态系统。芦苇在保护区中既可形成大面积优势种群落,也可形成亚优势种或者共生种群落,在维持湿地生态系统的结构和稳定上发挥着重要的作用。芦苇作为世界广布种植物,其个体将通过改变自身的形态结构和生长过程等发生系列的生态可塑性响应,其种群将通过数量特征的改变来进行适应性调节。但对于芦苇在异质生境系列其个体形态结构变化和生长可塑性与适应性、其种群各构件数量特征对异质生境环境因子变化的响应及其调节规律等,则缺少系统的实验研究。为此,开展构件水平芦苇种群动态及其与环境因子相互关系研究,不仅可以揭示芦苇不同构件及种群生长发育节律,也能够解释环境条件对构件及种群影响,为进一步揭示广布种的趋异适应机理提供依据,为扎龙湿地保护区的管理提供科学参考。本文采用植物种群生态学调查与分析方法,对扎龙湿地保护区4个生境(旱生生境、湿生生境、水生生境和盐碱生境)芦苇种群分株、根茎、根茎芽等构件进行了时间系列动态的实地调查,比较了芦苇种群构件结构特征的差异及时空变化特征,分析了土壤环境因子对芦苇种群分株、根茎和根茎芽的影响;采用植物组织解剖学方法,对4个生境芦苇叶片显微特征进行比较。主要结果如下:(1)4个生境芦苇种群在个体生长和生产上存在较大的生态可塑性。其中,不同生育期分株高度和分株生物量均以水生生境最高,盐碱生境最低,分株高度平均值最大为最小的1.5-2.3倍,各生境内的变异系数为8.07-17.61%之间,4个生境间的变异系数为19.45-31.56%之间;分株生物量平均值最大为最小的2.0-5.1倍,各生境内的变异系数为24.92-79.82%之间,4个生境间的变异系数在33.43-55.61%之间。(2)4个生境芦苇种群分株、根茎、根茎芽等数量在生境间的差异及其差异序位均相对稳定,种群动态均存在明显的环境效应。其中,不同生育期种群密度均以湿生生境最大为287-455株/m2,盐碱生境最小为128-305株/m2;种群生物量均以水生生境最大为644.7-5818.9g/m2,盐碱生境最小为194.4-874.8g/m2。种群根茎长度和根茎生物量均以湿生生境最大,分别为13754-17446cm/m3,1063.6-1379.6 g/m3,盐碱生境最小,分别为7898-9877cm/m3,587.0-787.3 g/m3,种群根茎干物质贮量均以旱生生境最大为8.0-9.6 g/100cm,盐碱生境最小为5.4-6.6 g/100cm。种群芽库存量、输入量均以湿生生境最大,分别为2245-3159个/m3,327-2197个/m3,盐碱生境最小,分别为1399-1598个/m3,114-960个/m3;输出量均以水生生境最大为663-673个/m3,盐碱生境最小为261-357个/m3;休眠量均以盐碱生境最大为962-2245个/m3,水生生境最小为631-1286个/m3。(3)4个生境芦苇种群分株、根茎、根茎芽诸数量的季节动态均具有比较稳定变化规律,这种规律性变化的稳定性主要受遗传因素控制。其中,分株高度、密度持续增加至8月份;单个分株生物量和种群生物量持续增加至9月份;根茎长度在整个生育期内均呈增加的趋势;根茎生物量、干物质贮量和根茎芽库存量均从6月份逐渐减少,8月份最小,10月份最大;7月份以后,根茎芽输入量、输入率均呈逐渐增加的趋势,各生育期根茎芽输出量均相对稳定,休眠量、休眠率、输出率均呈逐渐减少的趋势,死亡量、死亡率均较低且无规律性波动。(4)4个生境芦苇种群分株、根茎、根茎芽诸数量的季节性和随着龄级的变化均可用拟合方程进行定量刻画。其中,分株高度、密度,分株和种群生物量与返青后实际生长时间之间均较好地符合对数函数关系;根茎长度,根茎芽输入量、输入率,根茎芽休眠量、休眠率,不同龄级根茎长度和生物量的比率,不同龄级根茎芽数量和比率与返青后实际生长时间之间以及根茎芽休眠率和萌发率与龄级之间均较好地符合直线函数关系;根茎生物量、干物质贮量,不同龄级根茎生物量和干物质贮量,芽库存量与返青后实际生长时间之间以及根茎干物质贮量与龄级之间均较好地符合二次函数关系。其拟合方程均达到了P0.05的显著水平。(5)4个生境芦苇种群分株、根茎、根茎芽等构件的诸数量性状之间存在着相互依赖关系。其中,分株高度、密度以及分株和种群生物量之间呈显著或极显著(P0.01)的正相关。分株密度与根茎长度、根茎芽库存量和输入量之间呈显著或极显著的正相关,与根茎芽休眠量之间呈显著负相关。根茎芽库存量、输入量和输出量与根茎长度之间呈显著或极显著正相关。(6)4个生境的5个土壤因子对芦苇种群分株、根茎、根茎芽具有不同的驱动作用。相关性分析表明,土壤含水量和pH对分株数量驱动作用较大,其中,含水量为正向驱动,pH为负向驱动;而对于根茎数量,含水量、有机质、速效氮为正向驱动,pH为负向驱动;对于根茎芽数量,含水量、有机质、速效氮为正向驱动,pH和速效磷为负向驱动。(7)4个生境芦苇种群的根茎和根茎芽在6月份均由5个龄级(2-6a)组成,7-10月份均由6个龄级(1-6a)组成。随着生育期的进程,1a根茎的长度、生物量和干物质贮量均不断增加,2a、3a根茎长度相对稳定,4-6a根茎长度逐渐减小;2-4a根茎生物量先减少后增加,5a、6a根茎生物量逐渐减少;2-5a根茎干物质贮量先减少后增加,6a根茎干物质贮量逐渐减少;1a根茎芽数量逐渐增加,2-6a根茎芽数量逐渐减少。根茎和根茎芽在生长季的中前期均呈衰退型年龄结构,生长季的末期又均转为增长型年龄结构。芦苇种群可以通过自我调节,在根茎和根茎芽上形成相对稳定的年龄结构来维持种群的稳定和更新。(8)4个生境芦苇叶片的叶脉、刺突、气孔、解剖结构及叶绿体在形态、数量、分布等均发生趋异适应的改变。其中,叶脉间距离在湿生生境和水生生境的均匀分布,旱生生境和盐碱生境变为宽窄交替,叶脉的厚壁细胞也由方形变成近方形,甚至马鞍形或半月形等;湿生生境和水生生境叶片刺突为3列,旱生生境和盐碱生境则为4列,刺突密度以盐碱生境最大,水生生境最小;气孔数量以盐碱生境最大,水生生境最小,气孔面积占叶片面积比率以水生生境最大,盐碱生境最小;旱生生境和盐碱生境叶绿体呈长梭形,体积较小,多贴壁分布,湿生生境和水生生境叶绿体呈圆形或椭圆形,体积较大,分布在整个叶肉细胞中。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：Q948
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本文编号：1750977