新疆濒危植物野生樱桃李群落与种群生态研究

发布时间：2017-05-26 20:15

  本文关键词：新疆濒危植物野生樱桃李群落与种群生态研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：野生樱桃李(Prunus cerasifera Ehrh.,P.divaricata Ldb,P.sogdiana Vass),俗名野酸梅,为蔷薇科李属落叶小乔木或灌木,是新疆伊犁河谷野果林的主要组成树种之一,也是国家和自治区Ⅱ级重点保护物种。作为野果林的重要组成物种,野生樱桃李对该地区生态系统的稳定、水土保持和生物多样性的维持与保育等均具有重要意义。野生樱桃李表型多样性较高,抗逆能力强,果实的应用价值较高,具有很好的园林育种和果业开发利用前景。近年来,由于毁林开荒、旅游开发、放牧等人为干扰的影响,天然种群的生境发生了片断化与破碎化,野生樱桃李的濒危形式进一步加剧。本文以新疆霍城县大西沟内的野生樱桃为研究对象,通过群落物种多样性及其生态类型结构分析,表型多样性分析,种群年龄结构与更新格局,种子雨、土壤种子库的时空格局分析,以及食果(种子)动物的捕食、散布和贮藏活动对种子萌发和幼苗建成的影响,系统探索了野生樱桃李群落基本结构与种群生态学特征。主要结果如下:(1)霍城县大西沟野生樱桃李林内物种多达33科78属96种,且具有丰富的生态类型。其中,有6个株生长型,8个根生长型,4个Raunkiaer生活型,4个水分生态型。株生长型中分枝型最多,直立型次之,半莲座型最少。根生长型中直根型最多,根茎型次之,块根、块茎与寄生型最少。在生活型中,多年生植物占据主要成分,其次是两年生,一年生最少且主要是一些早春类短命植物。在群落内C3植物占比最高,C4次之。生活型表现为地下芽植物比例最多,依次为一年生植物、高位芽植物和地面芽植物。该群落具有温带草原草本群落的植株和根系的特点,并具有温带地下与地面芽植物气候特征。(2)由于环境的差异性,樱桃李天然种群的株高、冠幅结构在不同生境内分别表现为不同的结构特征和变化趋势。种群的径级结构基本呈现为稳定型,但由于过度的干扰,有三个生境的种群径级缺失严重。种群的存活曲线整体呈现为B1型,即台阶型。各生境内种群的龄级结构存在一定的差异性,种群结构表现出较强的波动性。由于极度缺乏低龄级个体,种群趋向于衰退的风险较高。(3)在表型多样性中,无论果实的横径、纵径还是果形指数,其变异性均以红色变型的为最高,黄色次之;在果核大小的变异性中,核长、核宽和核形指数也均以红色变型的为最高。在干果的各构件中,黄色变型的果核和果肉干生物量的变异系数在四个果色变型中均为最大,而核仁干生物量的变异系数则以紫红色变型的为最大。利用筛选的14条SSR引物对40份野生樱桃李种质进行PCR扩增,发现除了BPPCT004外均具有较高的多态性位点。同时,野生樱桃李的遗传多样性属中等水平(每个基因座含6.71个等位基因,H=0.3295,I=0.4899)。(4)野生樱桃李的种子雨开始于每年的8月中旬,到12月中下旬基本结束。不同变型野生樱桃李的种子雨格局存在一定的时间差异。野生樱桃李的土壤种子种子库由完整有活力种子、完整无活力种子、啮齿动物破损种子和腐烂种子组成。地表的枯落层和0~2 cm的土层中聚集了土壤种子库中80%以上的种子,种子数量在垂直空间上表现为自上而下的递减规律,且种子库的类型为持久土壤种子库。在所调查的四个群落中,野生樱桃李的实生幼苗由5个龄级组成。在林下、林缘和林窗生境中的樱桃李实生苗种群,经过一个生长季的生长,株生物量的积累以林窗内的为最高,林下次之,林缘的最低;根生物量、单叶生物量均以林窗为最高,比叶面积则以林窗内最小。在生物量分配格局中,根和叶的生物量分配均以林窗内最高。樱桃李的无性繁殖存在着一定程度的生境选择性,根蘖苗(或幼株)的密度和根蘖率均表现为陡坡林下平地沟底缓坡,根蘖率随母株基径增大先缓慢增加后急剧下降,且各生境中的根蘖萌芽点在各土层深度中的比率均表现为第1层(0~1 cm)的最大。(5)在啮齿类动物的捕食和搬运作用下,野生樱桃李大种子、中等种子和小种子的存留时间间均无显著性差异,小种子的就地取食率显著高于大种子和中等种子,小种子的消失速率明显比大种子、中等种子快。虽然大种子的种子收益(种仁重/种子重)最低,但啮齿类动物还是倾向于搬运、储藏更多的大种子,并且倾向于在贮藏点取食埋藏更多高收益的中等种子,并洞藏更多的大种子。在没有食种动物的取食扰动条件下,樱桃李的土壤种子库表现为短期持久型土壤种子库,地表凋落物存留显著降低了食种动物对种子的搬运和取食。在盆播栽培条件下,切除子叶后种子的出苗率、幼苗的成活率均有不同程度的降低,幼苗的株高、基径、主根长、单株叶片数和叶面积,以及单株的总生物量、根、茎和叶生物量等生长参数均随子叶切除程度的增大而减小。由此说明,子叶在野生樱桃李幼苗早期的存活、幼苗的定居和建成过程中具有重要作用。本研究结果对于全面了解新疆野生樱桃李的种群现状、濒危形式,解决野生樱桃李的成林、分布受限性与天然更新问题找到切实可行的科学方法,为制定野生樱桃李资源保存和可持续利用,以及野果林的保育与恢复提供一定的理论与实践依据。
【关键词】：野生樱桃李 群落结构 种群生态 遗传多样性 种子雨 种子库
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q948
【目录】：

• 中文摘要5-7
• 英文摘要7-14
• 第一章 引言14-26
• 1.1 植物种群生态学研究进展14-16
• 1.1.1 植物种群生态学溯源、发展现状及其发展趋势14-15
• 1.1.2 植物种群构件的概念及其发展15-16
• 1.2 植物种群更新研究概况16-19
• 1.3 动物对种子和果实的捕食作用19
• 1.4 动物对果实和种子的贮藏19-20
• 1.5 土壤种子库生态学20-21
• 1.6 野生樱桃李的研究现状与分析21-24
• 1.6.1 物种的生物学特性21-22
• 1.6.2 逆境生理生态学特征22
• 1.6.3 种群与群落生态学特征22
• 1.6.4 种子与繁殖生态学研究22-23
• 1.6.5 化学成分与营养价值23-24
• 1.6.6 遗传多样性24
• 1.7 立题依据与研究意义24-26
• 第二章 自然概况与研究方法26-38
• 2.1 伊犁河谷自然概况26-27
• 2.1.1 地理位置及地形地貌26
• 2.1.2 气候特点26
• 2.1.3 土壤条件26
• 2.1.4 植被状况26-27
• 2.2 研究样地自然概况27-29
• 2.2.1 气候特点27-28
• 2.2.2 分布区的土壤条件28
• 2.2.3 分布区植被与物种组成28-29
• 2.3 实验材料与实验方法29-38
• 2.3.1 实验地选择29
• 2.3.2 实验材料29
• 2.3.3 群落物种组成调查29
• 2.3.4 种群的表型与遗传多样性研究方法29-32
• 2.3.4.1 果实的表型多样性研究方法29-30
• 2.3.4.2 遗传多样性研究方法30-32
• 2.3.5 种群结构调查方法32-34
• 2.3.6 种子雨的时空动态调查34
• 2.3.7 土壤种子库调查34-35
• 2.3.8 种群的实生与根蘖苗更新调查35
• 2.3.8.1 实生苗的调查35
• 2.3.8.2 野生樱桃李根蘖苗及根系调查方法35
• 2.3.9 食果（种子）动物对种子库的影响调查35-37
• 2.3.9.1 人工土壤种子库中种子命运研究35-36
• 2.3.9.2 种子大小对啮齿类动物散布及捕食种子的影响36
• 2.3.9.3 模拟动物取食子叶对种子萌发和幼苗生长的影响36-37
• 2.3.10 数据统计分析方法37-38
• 第三章 野生樱桃李群落的物种组成及其生态结构38-48
• 3.1 物种组成及其生态结构38-46
• 3.1.1 群落的物种多样性的科属组成38-43
• 3.1.2 群落植物的分布区型结构43
• 3.1.3 生长型及生活型结构43-45
• 3.1.4 群落植物的生活史型与光合类型结构45
• 3.1.5 群落植物的水分生态类型结构与应用价值分析45-46
• 3.2 讨论与结论46-48
• 第四章 樱桃李天然种群的结构与动态48-57
• 4.1 种群结构与动态49-54
• 4.1.1 种群的株高结构49-50
• 4.1.2 种群的冠幅结构50-51
• 4.1.3 种群的径级结构51-52
• 4.1.4 种群的静态生命表52-53
• 4.1.5 种群的存活曲线53-54
• 4.1.6 种群生存分析54
• 4.2 讨论与结论54-57
• 第五章 野生樱桃李种群表型与遗传多样性57-65
• 5.1 果实的表型多样性57-61
• 5.1.1 鲜果的大小及其表型变异57-59
• 5.1.2 果实构件的生物量累积特征59-61
• 5.1.3 干果构件的生物量分配特征61
• 5.1.4 果实鲜重与干果重、核重及果肉重间的关系分析61
• 5.2 野生樱桃李遗传多样性的SSR分析61-63
• 5.3 讨论与结论63-65
• 5.3.1 野生樱桃李果实的表型多样性63
• 5.3.2 野生樱桃李在分子水平上的遗传多样性63-65
• 第六章 野生樱桃李种群的繁殖与更新特征65-82
• 6.1 种子雨的时空动态66-68
• 6.1.1 种子雨的组成66
• 6.1.2 不同变型的种子雨时间动态66-67
• 6.1.3 种子雨的空间分布格局67-68
• 6.2 土壤种子库特征68-70
• 6.2.1 土壤种子库的组成68-69
• 6.2.2 种子库的时空分布格局69-70
• 6.2.3 种子库的属性70
• 6.3 不同群落实生苗的更新70-71
• 6.3.1 不同群落实生苗种群的年龄结构70-71
• 6.3.2 不同龄级实生苗的转化率71
• 6.4 实生幼苗的生长与物质分配格局71-74
• 6.4.1 三种生境实生苗种群构件的数量生长特征71-72
• 6.4.2 三种生境实生苗的生物量积累及其分配格局72-73
• 6.4.3 生物量与基径的关系73-74
• 6.5 无性繁殖特征74-79
• 6.5.1 根蘖萌苗的空间分布特征74-75
• 6.5.2 根蘖萌苗的数量特征75
• 6.5.3 根萌苗的龄级结构75-76
• 6.5.4 根蘖率及其与母株径级的关系76-77
• 6.5.5 土壤中根蘖萌芽的发生深度77-78
• 6.5.6 根蘖苗的死亡率78-79
• 6.6 讨论与结论79-82
• 6.6.1 有性繁殖与种群更新79-80
• 6.6.2 无性繁殖与种群的更新80-82
• 第七章啮齿类动物对野生樱桃李种群实生更新的影响82-95
• 7.1 啮齿类动物对种子的捕食与扩散格局83-86
• 7.1.1 主要取食动物83
• 7.1.2 种子大小对啮齿类动物储存和散布的影响83-86
• 7.1.2.1 释放点种子的消失速率83
• 7.1.2.2 释放点种子的命运83-84
• 7.1.2.3 释放点种子的扩散格局84-85
• 7.1.2.4 扩散后种子的命运85-86
• 7.2 动物及凋落物存留对种子命运的影响86-89
• 7.2.1 取食动物扰动环境下的种子命运86-87
• 7.2.2 无取食动物扰动条件下土壤种子命运87
• 7.2.3 凋落物覆盖条件下种子留存的时间动态87-88
• 7.2.4 凋落物覆盖条件下种子命运88-89
• 7.3 模拟动物取食子叶对种子萌发和幼苗生长的影响89-91
• 7.3.1 切除子叶处理对种子出苗的影响89
• 7.3.2 切除子叶处理对幼苗生长的影响89-91
• 7.4 讨论与结论91-95
• 7.4.1 动物对种子捕食、搬运的选择性91-93
• 7.4.2 地表覆盖物对种子命运的影响93
• 7.4.3 子叶损伤对幼苗生长的影响93-95
• 第八章 结论和创新点95-97
• 8.1 主要结论95-96
• 8.2 创新点96
• 8.3 研究展望96-97
• 参考文献97-112
• 在读期间公开发表的相关论文情况112-113
• 在读期间研究项目情况113-114
• 致谢114-11

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