景观破碎化对雌雄异株植物黄连木（Pistacia chinensis.B）性别比例及繁殖成效的影响

论文摘要

本研究以千岛湖库区高度破碎化岛屿为平台,通过对经历50年破碎化的岛屿上自然繁殖生长的雌雄异株植物黄连木（Pistacia chinensis Bunge）种群的研究,来探讨景观破碎化对雌雄异株植物种群性别比例和繁殖成效的影响及其机理。本研究选取了千岛湖库区黄连木的30个岛屿种群1016个个体和一个库区附近未遭受破碎化影响的大陆连续种群为对象,比较经历过破碎化的黄连木种群和未经历破碎化的连续种群在性别比例以及繁殖成效上的差异,探究差异背后的机理,对今后雌雄异株植物的保护工作提供理论依据。黄连木种群的性别比例的研究中,我们对种群的GPS位点、土壤N含量、种群个体数、个体性别、胸径以及每个种群的斑块连接度（patch connectivity）进行调查。研究结果显示：大陆种群的性别比例能够维持在接近1：1的理论水平,但30个黄连木岛屿种群的开花的个体中85%为雄性,种群性别比例分布（F/M）为0-1.42,仅有4个种群雌性个体数超过雄性,种群大小与种群性别比例（F/M）呈正相关关系。种群生存的环境中的土壤N含量也对种群性别有影响。土壤N含量越低,种群的性别比例越偏向雄性。通过胸径推算个体的树龄我们发现,大陆种群和岛屿上的大种群（population size>100）中的个体在不同树龄段中都能保持一个接近于1：l的性别比例。但在小种群中（population size<100）50年以下的个体和50年以上的个体的性别比例有显著的差异。此外,研究结果显示岛屿种群的50年以内的个体性别比例与种群的景观连通性成正比,但是大于50年的个体的性别比例却没有类似的规律。我们认为这个结果与雌雄个体竞争差异的结果相吻合,土壤营养状况差,雄性在种内竞争中越占优势,在种群中所占的比例越大。在本研究中黄连木种群斑块大小对的其种群性别比例（F/M）有直接的影响,斑块越大（个体数越多）种群性别比例越接近1,反之,雌性个体数的比例越小。而环境破碎后较大的种群的性别比例则能够较好的维持在1：1附近。此外花粉流的限制可能是导致性别比例偏倚的另一个原因,高质量的花粉可以导致性别比例偏向雌性,所以当种群个体数量较低,连通性较差的条件下,雌性在种群中的比例也会随之降低。此外随着种群内部成熟雄性个体数量的减少,种群内部雌性个体柱头花粉数显著降低,果实重量减少,空籽率增加。通过对种群花粉密度的统计可以发现,种群内部雄性个体数量对种群花粉密度有显著影响,说明破碎化环境中由于雄性个体数量减少导致的花粉数量限制是影响黄连木种群雌雄繁殖成效的重要因素。通过在人工授粉实验证明了我们的结论,授粉实验结果显示,小种群经过人工授粉实验,授粉雌性个体果实重量较前一年以及对照个体有显著提高,结实率有所提高,但人工授粉对于大种群雌性繁殖成效的影响并不显著。我们推测：景观破碎化对雌雄异株植物种群的影响主要是通过改变斑块小和环境状态来实现的,大的斑块会对局部小环境有更好的保护作用；对于群居性的物种黄连木来说,大的种群能够更好的维持种群内部小环境,减少雌雄个体之间的竞争,维持雌性个体在种群中的数量。大的种群数量又能很好的保证黄连木种群雌雄繁殖成效。因此,我们建议在今后对雌雄异株的保护过程中,维持种群数量和小环境质量是至关重要的。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 雌雄异株植物进化优势和弊端
• 1.2 景观破碎化对雌雄异株植物带来的威胁
• 1.3 雌雄异株植物个体差异以及产生的机理研究
• 1.3.1 雌雄异株植物不同性别间生理生态差异
• 1.3.2 环境条件对不同性别个体的影响差异
• 1.3.3 总结
• 2. 研究目的及意义
• 2.1 研究意义
• 2.2 研究目标与内容
• 3. 研究区域与研究方法
• 3.1 研究区域概况
• 3.2 研究物种介绍
• 3.3 研究方法
• 3.3.1 野外数据收集
• 3.3.2 植株年龄计算
• 3.3.3 土壤N含量测定
• 3.3.4 种群斑块连接度的计算
• 3.3.5 花粉密度观测试验
• 3.3.6 雌花柱头花粉数统计
• 3.3.7 人工授粉实验
• 3.3.8 果实重量、空籽率的测定
• 3.3.9 数据统计分析
• 4. 研究结果与讨论
• 4.1 景观破碎化对黄连木性别比例的影响
• 4.1.1 千岛湖黄连木性别比例变化
• 4.1.2 土壤N含量对种群性别比例的影响
• 4.1.3 种群大小对黄连木种群性别比例的影响
• 4.1.4 破碎化前后岛屿种群个体性别比例的差异
• 4.1.5 斑块连通性对黄连木种群性别比例的影响
• 4.2 景观破碎化对性别比例的影响讨论
• 4.3 景观破碎化对黄连木种群繁殖成效的影响
• 4.3.1 种群雄性个体数对雄性繁殖成效（柱头花粉数）的影响
• 4.3.2 种群雄性个体数对雌性繁殖成效（百粒重和空籽率）的影响
• 4.3.3 不同种群雄性个体数对种群花粉密度的影响
• 4.3.4 人工授粉实验结果
• 4.4 景观破碎化对黄连木种群繁殖成效影响的讨论
• 5 研究总结与展望
• 参考文献