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《兰州大学》 2010年
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青藏高原东缘高寒草甸群落花期物候研究

巴雅尔塔  
【摘要】: 物候学是研究生命周期随季节变化的一门基础学科。对植物群落物候的翔实观测研究有助于人们认识群落结构及其功能在时间梯度上的变化规律。青藏高原高寒草甸生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,其变化能够预示陆地生态系统变化动态。在全球变化背景下,对青藏高原草地群落物候学研究不仅有助于深入认识草地群落构建机制,并有助于对其功能属性的深入探究,更重要的是为青藏高原高寒草甸生态系统的预测和评估提供基础研究。本研究以青藏高原东缘兰州大学高寒草甸与湿地生态系统定点研究站—瓦拉卡实验点的天然草甸为研究对象,在2006年和2007年通过对高寒草甸封育群落中53种植物,施肥群落18种植物和放牧群落28种植物的物候观测及其群落结构分析,得出如下结果: 1.高寒草甸群落气候因素具有明显的季节分布性,气候因素的季节性变化影响群落花期物候分布。对气候因素主成分(PCA)分析表明,日平均温度、生长时间和降水量是高寒草甸群落主要气候因子,其信息贡献率为97.11%。在2006年和2007年降水量从5月下旬到8月中旬集中分布,年度日均最高温度在7月中旬出现,在一年中日最低温度大于0℃天数大约100d。随着群落盖度和高度的增加,群落光合有效辐射(PAR)在各处理中都减小,在施肥群落冠层中60cm以下PAR减弱率显著大于封育群落冠层中PAR减弱率,放牧群落冠层中30cm以下PAR减弱率显著低于封育群落冠层中PAR减弱率,这一结果显示群落冠层差异显著改变PAR在群落中的分布。 2.高寒草甸群落花期峰值期呈集中分布。本研究对群落种间花期峰值期分布模式检验结果表明,封育群落53个种,放牧群落28个种和施肥群落18个种的种间花期峰值期均为集中分布。根据科内种间花期峰值期分布检验结果,在封育群落和放牧群落中科内种间开花峰值期为随机分布;在施肥群落中禾草类种间开花峰值期为集中分布,其它科内种间开花峰值期为随机分布。根据群落中物种开花期在生长季节内分布比率,封育群落、放牧群落和施肥群落中多数植物种在群落生长中期集中开花。 3.高寒草甸群落中种间选择不同花期物候对策。在物种水平上对花期物候变化分析表明,群落生长早期进入花期的多数种,如匙叶龙胆(Gentiana spathulifolia)、银叶火绒草(Leontopodium souliei)、矮藨草(Scirpus distigmaticus)等其始花期和终花期年际变化差异显著,在群落生长中期和后期进入花期的多数种其始花期和终花期年际变化差异不显著,其种内花期物候年际差异表现在花期持续期和花期同步性上。 4.在封育群落中53个种的平均花期持续期为8.1±3.22d,在群落水平上花期持续期和花期同步性分别与始花期负相关。在群落生长早期开花植物其花期持续期短,同步性高,在群落生长中期开花植物其花期持续期长,花期同步性低。 5.物种性状差异影响生长型间花期物候分离。在高寒草甸群落中,植物生长类型间花期峰值期分离明显。垫状类植物在群落返青期进入花期,花期持续期短,种内花期同步性低,开花峰值期在生长季节内随机分布,种内花期年际变化差异显著,花期持续期与始花期正相关,花期同步性与始花期负相关。莎草类在群落生长早期进入花期,先开花种花期持续期短,花期同步性高,花期物候年际变化差异显著;后开花中花期持续长,花期同步性低,种内花期物候年际变化相对稳定;莎草类花期持续期与始花期正相关,花期同步性与始花期负相关。匍匐类植物在群落生长中期进入花期,花期持续期与始花期负相关,花期同步性和始花期负相关。莲座类植物从群落生长中期到末期进入花期,花期持续期与始花期负相关。禾草类在群落生长中期进入花期,花期持续期与始花期负相关,花期同步性和始花期负相关。丛生类从群落生长中期到后期进入花期,花期持续期与始花期负相关。 6.在不同传粉方式的植物之间花期物候存在差异。风媒花植物种始花期显著早于虫媒花植物始花期,风媒花花期持续期显著短于虫媒花花期持续期。多数风媒花植物在群落生长早期进入花期,多数虫媒花植物在群落生长中期进入花期。在群落生长早期花冠颜色以白色花和黄色花为主,在群落生长中期群落花冠颜色组成除了白色花和黄色花外,蓝色花和紫色花比例增加。群落生长中期花冠颜色多样性和均匀度高于群落生长早期和后期花冠颜色的多样性和均匀度。 7.群落开花期与生物量和高度相关,在生长型间资源利用对策存在差异。根据对封育群落38个常见种花期生物量PCA分析结果,总生物量、茎生物量、叶生物量和高度是群落开花期相关的主要因子,其信息贡献率为83.03%。群落开花期与花期生物量和高度相关。根据各生长型开花期与生物量相关性,匍匐类开花期与叶生物量正相关,与花生物量和高度负相关;莲座状类开花期与高度负相关;丛生类开花期与花生物量和高度正相关,莎草类开花期与高度和总生物量正相关;禾草类开花期与高度和茎生物量正相关。在生长季节内群落水平上叶分配比率与始花期负相关,茎生物量分配比率与始花期正相关,花生物量分配比率在群落生长早期和后期高,群落生长中期低。 8.群落生长型间花期物候对施肥响应存在差异。在施肥群落中丛生类、莲座类、匍匐类和莎草类始花期、开花峰值期和终花期轻度推迟或提前,花期持续期轻度延长或缩短;禾草类始花期、开花峰值期、终花期显著推迟,花期持续期未发生显著变化。 9.根据放牧群落28个种花期物候分布,在放牧条件下垫状类、莎草类和匍匐类始花期显著提前,终花期显著推迟,花期持续期显著延长,而禾草类和丛生类花期物候无显著变化。 总之,高寒草甸群落开花期受系统发育、环境胁迫和种间作用影响在生长季节内集中分布。群落组分种通过物候补偿机制实现生态位分化,植物种性状差异是生态位分化的基础。
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