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学科主题: 地理学::自然地理学
题名: 藏东南树线过渡带优势植物沿海拔梯度的生态适应性研究
作者: 张林
答辩日期: 2010-06-01
导师: 马耀明 罗天祥
授予单位: 中国科学院青藏高原研究所
授予地点: 北京
学位: 博士后
关键词: 生态适应性
索取号: BH000021
部门归属: 图书馆
摘要: 树线过渡带的物种对气候变化十分敏感,可捕捉全球气候变化的早期信号,因此树线的相关变化过程及其测定指标可用来解释全球变化的影响和响应,但在高海拔的树线过渡带,随海拔的进一步增加,植物的生理生态特征将发生怎样的变化,目前仍存在很大的不确定性。在中国西藏东南部,主要由急尖长苞冷杉(Abies georgei var.smithii)和方枝柏(Sabina saltuaria)构成的色季拉山高山树线是全球海拔最高的树线之一,相对较多的降水以及高海拔的低温环境导致该地区具有典型的冷湿气候特征,对气候变化尤为敏感,为揭示植物与环境的关系以及植物对全球气候变化的响应机理提供了理想的天然实验室。 本研究通过沿海拔梯度对色季拉山树线过渡带几个优势植物的调查,同时结合气象观测数据和土壤温、湿度数据,比较分析了急尖长苞冷杉和方枝柏更新苗木的密度和年龄结构,测定了不同生长季节薄毛海绵杜鹃(Rhododendronaganniphum var.schizopeplum)、岩白菜(Bergenia purpurascens)和两个乔木物种对坡移植幼苗的叶水势,揭示了岩白菜叶片能量特征及相关叶形状随海拔的变化规律,从多个角度阐述了树线过渡带几种优势植物沿海拔的生态适应性特征,为预测该海拔植物对未来气候变化的可能响应模式、深入理解树线形成机理提供科学依据。主要研究结果概括如下: 1、对藏东南色季拉山高山树线树种急尖长苞冷杉和方枝柏幼苗及幼树更新情况的调查分析表明,两个物种林下更新苗木密度具有随海拔增加而增加的趋势,这种趋势可能主要归因于高海拔地区较高的土壤水分,以及由于乔木层叶面积指数降低所导致的林下光环境和土壤温度的改善,高海拔地区的这些环境条件可能均有利于两物种种子的萌发以及幼苗的早期生长。在冷杉幼苗生长的后期(10年以后),由于限制植物生长的主导环境因子发生了转化,高海拔地区幼苗后期存活率反而降低,最终能够继续存活并长成大树的个体反而较少。 2、在高海拔的树线生态过渡带,植物可能遭受由于低温所导致的水分胁迫,但相关的直接证据并不多见。通过对色季拉山阴坡急尖长苞冷杉林内、外不同海拔薄毛海绵杜鹃(常绿灌木)和岩白菜(常绿草本)叶水势的日动态测定。发现较高海拔地段两种植物生长季节盛期叶水势均明显低于低海拔地段,表明较高海拔地区植物的水分胁迫程度较高,由于温度通常随海拔增加而降低,这种水分胁迫现象在很大程度上是由于低温所导致。进一步通过模拟自然增温(阳坡林线土壤温度比阴坡林线高1-2℃),将具有相同来源的两树种幼苗分别移植到阴坡与阳坡林线处,发现生长季节盛期,两物种的移植幼苗叶水势均表现为阳坡>阴坡,表明乔木物种幼苗遭受明显的低温导致的水分胁迫,并且这种水分胁迫很可能是限制林线乔木物种进一步向更高海拔生长的关键因子。 3、大尺度研究表明叶片热值具有随纬度/海拔增加而增加的规律,但目前并不清楚这种变化是由气候因子的白花花或是物质更替所致。通过对藏东南色季拉山阴坡急尖长苞冷杉林外常绿草本植物岩白菜沿海拔提督的采样分析,发现同一物种叶片建成成本和热值均呈现随海拔增加而增加的趋势,并且其变化率与跨越不同物种的研究结果一致,表明叶片能量特征随海拔的变化主要由环境因子所决定。具有较高的叶建成成本和热值体现了植物在高海拔胁迫环境下,维持碳收获并使氮素利用效率达到最大化的一种生长策略。较高的叶建成成本和热值,与其具有较低的SLA和较高的木质素含量有关,同时高海拔地区的低温、高紫外辐射强度可能是导致叶建成成本较高的主要环境因子。 如何尽可能提高对限制性资源的利用效率是植物应对环境及进化压力的策略之一。上述研究表明,随海拔的增加,植物遭受水分胁迫的程度加重,通过对降低植株高度以及改变植物生活型(高大乔木被低矮灌木/草本所替代)均有利于改善土壤温度和提高植物对水分的利用效率。对于高海拔常绿草本植物而言,增加叶建成成本可能会延长叶寿命而提高养分存留时间,最终达到提高养分利用效率的目的。
语种: 中文
内容类型: 学位论文
URI标识: http://ir.itpcas.ac.cn/handle/131C11/1312
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张林.藏东南树线过渡带优势植物沿海拔梯度的生态适应性研究[博士后].北京.中国科学院青藏高原研究所.2010
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