鄂尔多斯高原藏锦鸡儿（Caragana tibetica）的生态适应性

论文摘要

干旱和半干旱生态系统是一类非常重要的生态系统类型,它覆盖着世界陆地面积的1/3,储存着>30%的全球有机碳含量,但该生态系统较为脆弱,对气候变化和人类活动较为敏感,极易发生退化和破坏。水分是干旱和半干旱区域的限制性因子,对这里植物的生存和生产、生态系统的结构和生产力、植被动态起着决定性的作用。鄂尔多斯高原是我国干旱、半干旱区一个相对独立的自然单元,也是一个十分特殊和敏感的生态过渡带。藏锦鸡儿（Caragana tibetica）群落在该区是分布在草原和荒漠过渡带上的重要群落类型,也是非常重要的牧草场。本文通过分析鄂尔多斯高原藏锦鸡儿的群落特征、种群特征、生物学特征、以及藏锦鸡儿的沙堆效应,探讨藏锦鸡儿对干旱环境的适应特征,研究结果显示：1、藏锦鸡儿群落特征表现为：（1）其分布面积约为3684平方公里,可划分出15个群丛。（2）藏锦鸡儿的盖度约为11%,密度为42株每100平方米；草本层的Simpson和Shannon-Wiener多样性指数在7.3左右。（3）藏锦鸡儿群落包含种子植物88种,隶属于26科,58个属；含属、种最多的科是禾本科（Gramineae）,其次为菊科（Compositae）和豆科（Leguminosae）;含种最多的属是蒿属（Artemisia）,其次为针茅属（Stipa）;其中包含强旱生植物7种、典型旱生植物52种。2、通过分析代表性群落-藏锦鸡儿-无芒隐子草+短花针茅群落可知,藏锦鸡儿群落结构较为稳定。（1）垂直结构表现为：地上部分,优势层片藏锦鸡儿的高度在25 cm左右,丛生禾草无芒隐子草（Cleistogenes songorica）和短花针茅（Stipa breviflora）共建亚优势层片的高度在5-10 cm左右；地下部分,藏锦鸡儿根系分布在2 m左右,为双层根系类型,并发育一定不定根,小根和细根集中分布在20-60 cm和140-170 cm的土层中,草本层的根系集中分布在0-30 cm的土层。（2）水平结构表现为：在10 m×10 m的范围内,藏锦鸡儿为随机分布,狭叶锦鸡儿（Caragana stenophylla）、阿氏旋花（Convolvulus ammannii）、燥原荠（Ptilotrichum canescens）为聚集分布,短花针茅、无芒隐子草、单叶黄芪（Astragalus efoliolatus）、冷蒿（Artemisia frigida）随着取样范围的增加先呈聚集分布而后为随机分布。（3）藏锦鸡儿与其它多年生植物问没有相关关系,不存在种问竞争。（4）藏锦鸡儿引起了群落内土壤全氮、有机碳、土壤水分的空间异质性分布,但这对群落内其它多年生植物的分布格局没有影响。藏锦鸡儿富集的土壤养分并不被其它多年生植物所利用。2、藏锦鸡儿种群分布格局随着降水量的递减发生了变化。随着降水量的减少,藏锦鸡儿种群中存活藏锦鸡儿和成熟藏锦鸡儿在一定范围内的均匀分布格局被随机分布格局所取代。3、藏锦鸡儿形态特征为近半椭圆形的垫状特征,平均灌幅为57 cm×44 cm,灌丛高为22 cm；藏锦鸡儿的根和茎都存在劈裂现象。4、藏锦鸡儿沙堆效应体现固沙效应和沃岛效应,固沙效应表现为：藏锦鸡儿群落每平方米固定0.031 m3的风沙；藏锦鸡儿聚集的主要是细沙粒,占沙堆土壤机械组成的73%。沃岛效应表现为：藏锦鸡儿沙堆内的土壤平均有机质和全磷含量均高于沙堆外的。在沙堆内,土壤有机质和全磷含量随着土层深度的增加呈先增加后减小的趋势,在地面以上的20 cm处达到最大；土壤水分呈递增趋势。藏锦鸡儿对干旱环境表现出较强的适应能力,灌丛沙堆的形成促进了藏锦鸡儿的生长和发育。藏锦鸡儿群落虽然有相对较高的稳定性,但是鉴于现在藏锦鸡儿普遍退化较严重和藏锦鸡儿显著的生态功能,对藏锦鸡儿群落应合理利用,在夏秋季节可作为放牧草场,冬春季应加强保护。通过本研究我们更加系统的认识了干旱环境中植物与环境之间的相互关系,对干旱区的生态恢复及资源的可持续利用具有深远的意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1 植物在个体层次对干旱环境的适应
• 1.1 叶片的适应特征
• 1.2 茎的适应特征
• 1.3 根系的适应特征
• 1.4 细胞的适应特征
• 2 干旱环境中植物种群格局分布特征
• 2.1 种群格局分布类型及影响因子
• 2.1.1 种子传播
• 2.1.2 种内竞争
• 2.2 种群格局分析方法和尺度效应
• 2.3 干旱环境中灌木的分布格局
• 3 草原与荒漠过渡带植物群落的适应特征
• 3.1 植物群落的物种组成特征
• 3.2 植物群落的结构特征
• 4 植物与环境因子间的反馈作用
• 4.1 灌丛沙堆效应
• 4.2 垫状植物的生态系统工程师效应
• 5 选题依据
• 第二章 研究区自然概况和研究方法
• 1 研究区自然概况
• 1.1 地貌特征
• 1.2 气候特征
• 1.3 土壤特征
• 1.4 植被特征
• 1.5 水文特征
• 2 研究内容和方法
• 2.1 藏锦鸡儿群落特征调查
• 2.2 藏锦鸡儿的种群特征调查
• 2.3 藏锦鸡儿生物学特征观察
• 2.4 气象数据
• 2.5 图像数据
• 3 统计分析
• 3.1 不同指标差异性分析
• 3.2 点格局分析
• 3.3 半方差分析
• 第三章 结果分析
• 第一节 藏锦鸡儿群落特征
• 1.1 藏锦鸡儿群落分布特征
• 1.2 藏锦鸡儿群落种类组成特征
• 1.3 藏锦鸡儿群落类型
• 1.4 环境因子对藏锦鸡儿群落数量特征的影响
• 1.5 藏锦鸡儿群落结构特征
• 第二节 藏锦鸡儿种群分布格局
• 2.1 藏锦鸡几种群内个体发育阶段的确定
• 2.2 降水量对藏锦鸡儿种群分布格局的影响
• 2.3 降水量对藏锦鸡儿种群种内关系的影响
• 第三节 藏锦鸡儿形态解剖特征
• 3.1 藏锦鸡儿形态特征
• 3.2 藏锦鸡儿根、茎的生长
• 第四节 藏锦鸡儿的沙堆效应
• 4.1 聚沙作用
• 4.2 保护作用
• 4.3 对土壤资源的再分配作用
• 第四章 讨论
• 1 藏锦鸡儿群落植被类型归属问题
• 2 藏锦鸡儿群落的植被区划问题
• 3 藏锦鸡儿的生态功能
• 4 藏锦鸡儿的保护与利用
• 第五章 结论
• 参考文献
• 附图
• 鄂尔多斯高原西部地区植物名录
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 附录