毛乌素沙地臭柏群落不同演替阶段生理生态学特性的研究

论文摘要

臭柏（Sabina vulgaris）为柏科圆柏属常绿匍匐针叶灌木,在防治荒漠化方面起着重要的作用。本文运用植物种群生态学、植物生理生态学、种群遗传学的研究方法,探讨了臭柏群落不同演替阶段生理生态学特性,研究结果如下:毛乌素沙地臭柏群落自发演替的基本过程为:半流动沙地沙竹+沙米（有时是白沙蒿）群落→半固定沙地油蒿+臭柏群落→固定沙地臭柏+硬质早熟禾群落→固定沙地臭柏群落→老固定沙地臭柏+苔藓群落,最后可能发展成为地带性的本氏针茅草原。臭柏群落的演替可分为进展演替和逆行演替两个阶段,随着进展演替的发展物种多样性逐步增加,生态环境逐渐变湿。在逆行演替过程中物种多样性开始减少,群落生境向旱生化发展。随着进展演替土壤颗粒组成发生变化,砂粒含量趋于减少、粉粒和粘粒增多、有机质含量逐渐增加、C/N下降,逆行演替阶段与其相反;臭柏群落的演替对有机质积累的影响主要集中在土壤表层0～50㎝土层内;物种丰富度、盖度与土壤粘粒、C、N、K、P呈正相关。随着演替的进行,臭柏叶片含水量呈下降趋势;CHLa、CHLb和CHLa+b含量均呈现先上升后下降的趋势,各阶段间差异显著,CHLa/b在各阶段间差异不显著;PRO、MDA含量呈先上升后下降再上升的变化,各演替阶段间差异极显著。臭柏SOD、POD活性在各演替阶段间差异极显著,而CAT活性差异不显著。演替第Ⅳ阶段臭柏叶片含水量和叶绿素含量的降低,游离PRO含量上升,MDA含量增加,SOD、POD活性增加,表现出环境胁迫下植物受损的生理共性。土壤指标与PRO、MDA、保护酶活性的相关分析显示土壤的多数指标降低会使臭柏叶片内的PRO含量、MDA含量大量积累,保护酶活性大幅度增加。不同演替阶段的生理指标对环境胁迫的响应不同,从各种指标来看,一是在演替第Ⅳ阶段植物体内出现一系列的受损表现;二是多数指标在演替第Ⅲ阶段出现较低水平,因此可以看出在演替第Ⅲ阶段是环境最稳定的关键时期。臭柏种群有着较丰富的遗传多样性,多态位点高达91.05%,用Shannon多样性指数、Nei’s基因多样度对臭柏4个种群的遗传多样性进行评价时,大小顺序为半固定沙地油蒿+臭柏种群>固定沙地臭柏+硬质早熟禾种群>老固定沙地臭柏+苔藓种群>固定沙地臭柏种群;臭柏的种群间遗传分化较小Gst= 0.1761,82.39%的遗传变异存在于种群内;聚类分析显示,演替阶段相近的种群聚到了一起,反映了臭柏种群的遗传分化和演替阶段有着密切的关系; Nm*=2.7972>1,说明种群间有广泛的基因交流。通过上述研究表明,臭柏群落的演替过程与土壤的发育和基质的变化有着相互联系、彼此制约的规律,不但表明基质条件在臭柏群落演替过程中的作用,更重要

论文目录

• 1 引言
• 1.1 生态系统的演替与植被、土壤
• 1.2 不同演替阶段植物对环境的适应
• 1.3 演替与遗传分化
• 1.4 臭柏的研究现状
• 1.5 臭柏的生境和分布
• 1.6 本研究课题的目的与意义
• 2 研究地点概况与研究方法
• 2.1 研究区域概况
• 2.2 研究方法
• 2.3 测定内容和方法
• 2.4 数据处理
• 3 臭柏群落在不同演替阶段某些群落特征的研究
• 3.1 臭柏群落的演替
• 3.1.1 半固定沙地油蒿+臭柏群落
• 3.1.2 固定沙地臭柏+硬质早熟禾群落
• 3.1.3 固定沙地臭柏群落
• 3.1.4 老固定沙地臭柏+苔藓群落
• 3.2 不同演替阶段臭柏群落某些特征
• 3.2.1 群落盖度及臭柏某些形态特征的变化
• 3.2.2 臭柏群落各类型生态类群的变化
• 3.2.3 物种丰富度的变化
• 3.3 群落相似性指数的变化
• 3.4 讨论
• 3.5 小结
• 4 臭柏群落演替过程中土壤环境的变化
• 4.1 土壤物理性质
• 4.1.1 土壤含水量
• 4.1.2 土壤颗粒分析
• 4.2 土壤化学性质
• 4.3 土壤质地分析
• 4.4 物种丰富度、盖度与土壤平均粘粒、土壤含水量N.C.K.P 和 C/N 的相关性分析
• 4.5 讨论
• 4.6 小结
• 5 臭柏在不同演替阶段的生理反应和适应性
• 5.1 叶片含水量
• 5.2 叶绿素
• 5.3 脯氨酸
• 5.4 丙二醛
• 5.5 保护酶
• 5.5.1 超氧化歧化酶
• 5.5.2 过氧化物酶
• 5.5.3 过氧化氢酶
• 5.6 脯氨酸含量、丙二醛含量、保护酶活性与土壤含水量土壤粘粒、土壤 C/N、土壤N、土壤 C 含量的相关性分析
• 5.7 讨论
• 5.8 小结
• 6 臭柏种群在不同演替阶段的遗传多样性分析
• 6.1 RAPD 产物的多态性
• 6.2 种群内遗传多样性
• 6.3 臭柏种群遗传分化程度和基因流
• 6.4 种群间的遗传一致度和遗传距离
• 6.5 讨论
• 6.6 小结
• 7 讨论与结论
• 7.1 讨论
• 7.2 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附图
• 作者简介