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毛乌素沙地臭柏群落不同演替阶段生理生态学特性的研究

红雨  
【摘要】: 臭柏(Sabina vulgaris)为柏科圆柏属常绿匍匐针叶灌木,在防治荒漠化方面起着重要的作用。本文运用植物种群生态学、植物生理生态学、种群遗传学的研究方法,探讨了臭柏群落不同演替阶段生理生态学特性,研究结果如下: 毛乌素沙地臭柏群落自发演替的基本过程为:半流动沙地沙竹+沙米(有时是白沙蒿)群落→半固定沙地油蒿+臭柏群落→固定沙地臭柏+硬质早熟禾群落→固定沙地臭柏群落→老固定沙地臭柏+苔藓群落,最后可能发展成为地带性的本氏针茅草原。臭柏群落的演替可分为进展演替和逆行演替两个阶段,随着进展演替的发展物种多样性逐步增加,生态环境逐渐变湿。在逆行演替过程中物种多样性开始减少,群落生境向旱生化发展。 随着进展演替土壤颗粒组成发生变化,砂粒含量趋于减少、粉粒和粘粒增多、有机质含量逐渐增加、C/N下降,逆行演替阶段与其相反;臭柏群落的演替对有机质积累的影响主要集中在土壤表层0~50㎝土层内;物种丰富度、盖度与土壤粘粒、C、N、K、P呈正相关。 随着演替的进行,臭柏叶片含水量呈下降趋势;CHLa、CHLb和CHLa+b含量均呈现先上升后下降的趋势,各阶段间差异显著,CHLa/b在各阶段间差异不显著;PRO、MDA含量呈先上升后下降再上升的变化,各演替阶段间差异极显著。臭柏SOD、POD活性在各演替阶段间差异极显著,而CAT活性差异不显著。演替第Ⅳ阶段臭柏叶片含水量和叶绿素含量的降低,游离PRO含量上升,MDA含量增加,SOD、POD活性增加,表现出环境胁迫下植物受损的生理共性。土壤指标与PRO、MDA、保护酶活性的相关分析显示土壤的多数指标降低会使臭柏叶片内的PRO含量、MDA含量大量积累,保护酶活性大幅度增加。不同演替阶段的生理指标对环境胁迫的响应不同,从各种指标来看,一是在演替第Ⅳ阶段植物体内出现一系列的受损表现;二是多数指标在演替第Ⅲ阶段出现较低水平,因此可以看出在演替第Ⅲ阶段是环境最稳定的关键时期。 臭柏种群有着较丰富的遗传多样性,多态位点高达91.05%,用Shannon多样性指数、Nei’s基因多样度对臭柏4个种群的遗传多样性进行评价时,大小顺序为半固定沙地油蒿+臭柏种群固定沙地臭柏+硬质早熟禾种群老固定沙地臭柏+苔藓种群固定沙地臭柏种群;臭柏的种群间遗传分化较小Gst= 0.1761,82.39%的遗传变异存在于种群内;聚类分析显示,演替阶段相近的种群聚到了一起,反映了臭柏种群的遗传分化和演替阶段有着密切的关系; Nm~*=2.79721,说明种群间有广泛的基因交流。 通过上述研究表明,臭柏群落的演替过程与土壤的发育和基质的变化有着相互联系、彼此制约的规律,不但表明基质条件在臭柏群落演替过程中的作用,更重要


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