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《北京林业大学》 2008年
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苔草属植物对异质环境生理生态响应研究

吉文丽  
【摘要】: 莎草科苔草属(Carex:Cyperaceae)植物种类繁多,分布范围极广,几乎各种生境中都有苔草存在,是湖边,森林和沼泽等生境的重要和优势种群。苔草植物经常不形成菌根,但在低磷条件下许多苔草植物特有地形成特殊根结构—胡萝卜状根,这意味着该类根具有吸收磷的能力。许多苔草植物对脆弱生态环境的维持起着极其重要的作用。本研究主要在加拿大麦吉尔大学人工气候室对北美苔草进行了植物材料繁殖和培养、生长特性观测、生理生态特性测定、胡萝卜状根的形成及其在该属中分布格局以及苔草植物在不同环境下的演化进行了研究。研究的主要结论如下: (1)系统地研究了苔草属植物生长特性、叶绿素含量、生物量及其根茎比、光响应曲线、CO_2响应曲线等对不同磷处理和光照处理的响应。总的结果是:苔草植物在低磷条件下,不论是全光和遮荫,根茎比都高、生产力都低;总根长在低磷和全磷没有区别,但在低磷条件下主要增加细根生长。苔草植物在全光下比遮荫下具有高的生产力、高的叶绿素含量和大的根茎比。 (2)本研究发现胡萝卜状根只发生在苔草亚属(Subgenus Carex)而不发生在二柱苔草亚属(Subgen.Vignea),对前人研究的胡萝卜状根主要分布在莎草科的刺子莞族(Rhynchosporeae)和苔草族(Cariceae)2个族的结论,深入了一步。这进一步证实了胡萝卜状根的产生与其系统发育有关,而不仅仅是与所处的严格环境有关。 (3)本研究将光照条件引入了对胡萝卜状根形成的诱导,结果发现,低磷是形成胡萝卜状根的主要因素,遮荫对胡萝卜状根的形成也有影响,遮荫明显减少胡萝卜状根的形成。 (4)本研究发现在苔草植物叶经济学谱系(leaf economics spectrum)中的叶氮含量、比叶重和最大光合速率都表现高度功能多样性,这些特征也和全球植物种类是一致的,但是在同一属中亲缘关系很近的种在叶特性上表现更敏感。遮荫和低磷都降低了最大光合速率,但光照的影响大于磷的影响。 (5)氮是合成叶绿素和有关光合蛋白的重要成分,植物体内75%的氮都集中于叶绿体中,一般氮增加叶绿素也增加。但从主成分分析结果得知,低磷和遮荫使氮主要参与Rubisco代谢活动而没有更多地参与光合器官的构建。 (6)采用生长特性、根系形态、生物量、叶结构性状和叶功能性状等性状进行系统聚类,并与基因序列测定的系统树比较,结果发现:用上述性状基本能反映苔草植物的亲缘关系。 总之,各种苔草在同一环境和不同环境上功能均有差异,并且与系统发育有关;每种苔草在一系列的生长和生产力特性上明显不同;姊妹种之间在生长和生产力特性上也出现量的趋异;在获得不同资源策略上,这些趋异格局首先表现在生产力方面,其次是形态方面。
【学位授予单位】:北京林业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:Q945

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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【二级参考文献】
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7 中国农业大学观赏园艺与园林系博士研究生 任斌斌;模拟自然群落绿化都市[N];中国花卉报;2010年
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