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《中国科学院研究生院(西双版纳热带植物园)》 2007年
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热带引种植物物候和生长量特征及对气候变化的响应

宋福强  
【摘要】: 全球气候变化是20世纪以来令人关注的问题,已经对中高纬度地区植物生长产生了明显的生态效应,如物候期变化,植被生长更加活跃。热带地区气候研究表明,伴随着全球气候变化,热带地区气候也发生了明显的变化。然而,有些学者推测热带地区增温比中高纬度小,因此热带地区气候变化不会导致明显的植物物候变化。但是由于热带地区长期观测资料匮乏,针对长期气候变化对热带植物影响的研究较少。除此之外,种源地与引种目的地的气候差异也会对引种植物造成影响,直接关系到植物的引种或迁地保护的可行性。西双版纳位于我国西南部,是我国为数不多、面积较大的热带地区,发育着和典型亚洲热带雨林相似的热带森林生态系统。西双版纳热带植物园坐落于该地区,不仅拥有长期的气候观测资料,而且有引种植物长期的物候和生长量观测资料。本研究通过对长期气候资料与引种植物物候期和生长量资料分析,总结了西双版纳热带植物园地区近半个世纪来区域气候的变化规律和趋势,通过回归和相关分析,探讨了引种植物物候和生长量变化与地方气候变化的关系,阐述了气候变化对热带植物的影响。研究发现: 1)西双版纳热带植物园地区气候在过去的近半个世纪里发生了明显变化,呈现气温升高,湿度降低,气候向干热变化的趋势。总的来看,20世纪80~90年代为气候变化比较剧烈的时期。 2)西双版纳热带植物园引种植物的落叶期,萌叶期,现蕾期和开花期呈现明显的季节性,而幼果和果熟期的季节性相对较弱。除果熟外,各物候相的物候期月频率与物候期前几个月的气候因子之间存在很强的相关关系,而非当前月份气候因子。特别值得注意的是:距离物候期远近不同月份的月气候因子与当前月物候期月频率关系正好相反,且关系性质变化的周期是6个月。这显示了月份气候因子对整体热带引种植物物候相的发生具有周期性效应。 3)引种植物虽然分别来自不同的国家与地区,但是总体上来说引种植物能适应西双版纳热带植物园的环境。不同来源的植物在西双版纳热带植物园的适应程度存在差异,以热带亚洲来源的植物最好,其次是热带亚洲北缘与亚热带地区和热带非洲的植物,再者是热带澳洲植物,最后是热美洲植物,进一步证明了种源地与引种目的地气候和区系相似性对植物引种具有重要影响。从科来看,无患子科,蝶形花科,楝科和紫葳科等的植物个体比较适应西双版纳热带植物园的环境。随着定植年份的推迟,引种植物总体适应程度和地方温度都呈增加的趋势,显示了地方气候的变暖趋势有益于热带引种植物适应西双版纳热带植物园环境,因此西双版纳热带植物园的植物保护作用可以进一步加强。 4)研究表明,近40年来,多数西双版纳热带植物园引种植物物候期呈现变化趋势,其中约14%植物物候期变化趋势通过显著检验。引种植物物候期显著变化植物的比例与中高纬度地区的研究结果接近,说明热带植物物候同样受到气候变化的影响,与Root et al.(2003)预测的热带植物物候期受气候变化影响最小的推论不一致。 5)物候期呈显著变化的热带植物与中高纬度地区植物相比,物候期变化有三个方面特征:首先,植物物候期的变化趋势没有呈现统一的提前或推迟,而是因物种和物候相不同而呈现各异的变化趋势。其次,热带植物物候变化速率要高于中高纬度地区。第三个特点是植物物候期变化与气候因子间呈现明显相关关系。但是,物候期变化往往由多个气候因子共同决定,物种间物候期变化没有一致的气候影响因子。因此,在热带地区采用中高纬度地区的方法,使用某个单独气候因子来预测热带植物物候期的变化可能导致失真的结果。 6)植物株高生长偏差年间存在波动,这种波动在植物种间有比较一致的趋势。从整体来看,影响植物株高生长的主要气候因子出现在干热季,其中,日照时间起负效应,相对湿度,湿润度和平均最低气温则起正效应,该研究结果与其它热带地区研究结果不尽一致,显示了西双版纳地区的特殊地方气候对热带引种植物生长具有的独特生态效应。 7)植物生长抽梢期和株高生长之间存在相关关系,但是并非必然的正相关,其关系性质根据种的不同而各异。气候因子可以通过植物生长抽梢期变化影响主植物株高生长,但是这个作用途径对气候因子与植物株高生长简单相关关系的贡献确不大,这与前人研究结论不一致。由此认为,西双版纳地方气候变化不是通过影响生长季长度变化来影响植物株高生长。 8)部分引种在西双版纳热带植物园的不同来源的同种植物之间存在明显的物候差异;不同地方生长的同种植物物候期也存在明显的差异,其差异和气候空间差异有很大关系。 总之,西双版纳热带植物园的引种植物能较好地适应植物园环境,可以作为热带植物种质资源的保护基地。近40年来,约14%的引种植物物候期变化是由于受到植物园地方气候的影响,引种植物株高生长同样受到植物园地方气候的显著影响。然而,生长抽稍期长度变化对植物株高生长影响不大。分析表明,气候变化对引种植物物候期和株高生长的影响具有多样性,可能会影响植物对引种目的地的适应性。本研究结果显示了热带植物物候发生机制的独特性和植物园气候的独特性。最后,由于引种植物物候谱与本土植物特别相似,因此本研究结果在一定程度也反映了气候变化对西双版纳本土植物的影响。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(西双版纳热带植物园)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:Q948

【引证文献】
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