岷山摩天岭东段木本植物叶性状变异的生物学来源及对地形因子的响应

论文摘要

植物在长期进化过程中,其形态性状和功能性状的建成除了受多种气候因子和地理因子的影响,也可能受到物种内在遗传的影响。摩天岭地处青藏高原东缘、东接秦岭山地、南近横断山脉和华中地区,其地域的独特性和叶性状研究的适宜性,使得在摩天岭地区开展有关植物叶性状的研究至关重要。本研究以岷山摩天岭东段为研究区,在3个植被带利用样线和样方调查相结合的方式进行群落植被调查和样品采集,并通过实地调查,整理、实验测量及查阅中国植物志获得地形因子数据、植物叶片功能性状和植物生物学特性等。本研究选择叶面积、比叶面积、叶干物质含量、叶碳含量、叶氮含量和叶磷含量6个重要的叶性状,分析岷山摩天岭东段木本植物的叶性状的变异特征及变异的生物学来源,试图探索着找到木本植物叶性状变异的主要生物学来源;分析叶性状与地形因子（海拔、坡度、坡向和坡位）间的关系,揭示叶功能性状对地形因子的响应等;同时比较不同水平（物种水平和群落水平）木本植物叶功能性状及叶性状间关系随环境梯度的变化,探讨植物生存策略随环境梯度的调整。研究成果为进一步理解植物与气候之间的相互关系奠定基础,同时可以积累具有“大跨度”、“高浓度”典型区域的小尺度基础数据,对之后关于叶性状以及摩天岭地区的相关研究提供依据,除此之外,也期望能对甘肃省陇南土石山区进行森林生态系统的恢复与重建提供一定的科学依据。本研究得到如下主要研究成果:（1）岷山摩天岭东段木本植物叶性状变异及生物学来源。本研究中木本植物的叶性状存在较大的变异,变异系数介于6.65%127.27%之间,其中,只有叶碳含量（LCC）属于低变异性状,表现出较强的内稳性,叶面积（LA）、比叶面积（SLA）和叶磷含量（LPC）都属于高变异性状,叶干物质含量（LDMC）和叶氮含量（LNC）属于中等变异性状。虽然叶性状变异的来源并非某一单独的生物学因子,但生物学因子对叶性状的影响却有主次之分;其次,相比单个因子,不同生物学因子的交互作用对叶性状变异的解释量更大。该研究中,比叶面积（SLA）变异的生物学来源按主次依次为科类群、生活型、耐寒性;叶干物质含量（LDMC）变异的生物学来源按主次依次为科类群、胸径、耐旱性、高度;叶碳含量（LCC）变异的生物学来源按主次依次为科类群、耐寒性、耐旱性;叶氮含量（LNC）变异的生物学来源按主次依次为生活型、耐寒性、耐旱性;对于叶磷含量（LPC）,单独生物学因子对它均无显著影响,但两两交互和三阶交互作用则表现出显著影响,说明叶性状变化存在一定的稳定性和复杂性,其变异的来源绝非单一因子所致。这些结果表明植物功能性状与经典形态分类之间或许存在某种尚未明确的耦合机制,需更进一步的深入研究。（2）岷山摩天岭东段木本植物叶性状与地形因子的关系。在物种和群落水平,叶面积（LA）都随海拔的升高呈极显著下降的趋势,这说明海拔是影响叶面积（LA）的最主要因素;对比叶面积（SLA）而言,最主要的影响因子是海拔和坡向;对叶干物质含量（LDMC）而言,主要的地形因子是坡向;对叶碳含量（LCC）和叶氮含量（LNC）而言,海拔和坡度则是地形因子中最主要的影响因子;坡位对叶磷含量（LPC）影响最显著,这表明地形因子对各个叶性状的影响并非是均衡的,而是有所倚重,这可能与植物所处生境的复杂性有关。（3）岷山摩天岭东段木本植物叶功能性状间关系随环境梯度的变化。在岷山摩天岭高度浓缩的生境,不论在物种水平还是群落水平,植物叶性状间存在普遍的相关关系。其中,一些功能性状间的组合在不同水平都较为稳定,如比叶面积与叶氮含量（SLA-LNC）显著正相关,叶氮含量与叶磷含量（LNC-LPC）极显著正相关,这为以后进行大尺度（全球尺度或全国尺度）研究时叶性状的选择提供参考,也为叶性状间关系随环境梯度（海拔梯度）变化的进一步研究奠定基础,也进一步证实了叶性状间相关关系较单个性状而言相对稳定这一论述。此外,该研究发现基于物种多度加权的叶性状间的相关关系明显优于物种水平,这可能是因为群落较单个物种而言,对环境有更强的适应策略。

论文目录

摘要

Summary

第一章绪论

1.1 引言

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究目的及意义

1.1.3 项目来源及经费来源

1.2 主要的叶性状

1.2.1 叶面积（LA:Leaf area）

1.2.2 比叶面积（SLA:Specific leaf area）

1.2.3 叶干物质含量（LDMC:Leaf dry-matter content）

1.2.4 叶片化学计量学特征（LCC、LNC、LPC:Leaf carbon、nitrogen、phosphorus content）

1.3 国内外研究现状

1.3.1 性状相关概念及其分类

1.3.2 叶性状间关系

1.3.3 叶性状变异及来源

1.3.4 叶功能性状与地理因子的关系

1.4 拟解决的问题

1.5 研究内容及技术路线

1.5.1 研究内容

1.5.2 研究技术路线

第二章研究区概况及研究方法

2.1 研究区概况

2.1.1 地貌特征

2.1.2 气候特征

2.1.3 水文特征

2.1.4 植被特征

2.1.5 土壤特征

2.2 研究方法

2.2.1 样地设置

2.2.2 植被调查

2.2.3 样品测定

第三章岷山摩天岭东段植被群落特征

3.1 结果与分析

3.1.1 群落组成分类学特征

3.1.2 植被状况

3.2 本章小结

第四章岷山摩天岭东段木本植物叶性状变异及来源

4.1 数据处理与分析

4.1.1 变量分类

4.1.2 数据统计

4.2 结果与分析

4.2.1 木本植物叶性状特征

4.2.2 叶性状变异与生物学因子间的关系。

4.3 讨论

4.3.1 叶性状变异特征

4.3.2 叶性状变异的驱动力

4.4 本章小结

第五章岷山摩天岭东段木本植物叶性状在物种和群落水平

5.1 数据处理与分析

5.2 叶性状与海拔的关系

5.2.1 物种水平

5.2.2 群落水平

5.3 不同水平叶性状间耦合关系

5.4 讨论

5.4.1 叶性状间的关系

5.4.2 叶性状对海拔变化的响应特征

5.5 本章小结

第六章岷山摩天岭东段木本植物叶性状对坡度等地形因子的响应

6.1 .数据处理与分析

6.2 结果与分析

6.2.1 叶性状与坡度的关系

6.2.2 叶性状与坡向的关系

6.2.3 叶性状与坡位的关系

6.3 讨论

6.4 本章小结

第七章结论与不足

7.1 主要结论

7.2 研究不足

参考文献

致谢

作者简介

导师简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 何桂萍

导师: 田青

关键词: 叶性状,变异,生物学来源,地形因子,岷山摩天岭

来源: 甘肃农业大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 甘肃农业大学

基金: 国家自然科学基金项目《岷山摩天岭植物功能性状对环境因子的动态响应》(项目号:31260122)的一部分

分类号: Q948

DOI: 10.27025/d.cnki.ggsnu.2019.000154

总页数: 62

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