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沙地与黄土丘陵区生物结皮层三种优势藓类植物繁殖生长与生理特性比较研究

赵小艳  
【摘要】:双色真藓Bryum dichotomum Dicks.、真藓Bryum argenteum Hedw.和土生对齿藓Didymodon vinealis (Brid.) Zander是沙地、黄土丘陵区的苔藓植物结皮层的优势种。本文通过野外调查和室内实验的方法,对三种藓类植物繁殖生长及光合呼吸生理适应性进行了比较研究,结果如下: 1.野外调查结果表明,水分条件按照柠条灌丛、杨树林、侧柏林、油松林的顺序逐渐好转,双色真藓和真藓相对盖度逐渐降低,而土生对齿藓相对盖度逐渐增高。最薄结皮层物种构成从双色真藓+真藓→双色真藓+真藓+土生对齿藓→土生对齿藓+双色真藓的变化,双色真藓和土生对齿藓整株高度明显增加,在人工油松林下真藓繁殖受到限制。双色真藓和土生对齿藓最厚结皮层分别出现在杨树林和侧柏林。双色真藓最大密度出现在柠条灌丛356株/cm2,真藓出现在侧柏林400株/cm2,土生对齿藓出现在杨树林236株/cm2。一定的水分条件和降尘对结皮层增厚和种群密度增加起了重要作用,在侧柏林和油松林个体伸长生长较多,种群密度较低。藓类植物适应各植被微生境差异形成了不同厚度和不同发育阶段藓类结皮层,藻类为藓类植物定居提供了基础,每一物种高度、盖度和密度间呈显著性正相关,不同种群间种群特征呈现负相关;随着各种群密度增加,逐渐由定居时多种群群落演化为适应微生境综合条件的单一种群。 2.室内繁殖实验表明,双色真藓和真藓在多数土壤中出现新个体和达到初始播种植株数的时间(2~4d、10~14d)明显小于土生对齿藓(16-18d、30d以上),这是两物种能在旱生生境人工柠条灌丛萌发并定居成为优势种而土生对齿藓在水分相对较好的旱中生生境人工油松林下大量繁殖的主要原因。在流动风沙土与深层黄绵土藓类植物萌发达到初始株数时间短,在黑钙土上双色真藓和真藓开始出现新个体及达到初始播种植株数量时间明显延长。3种藓类植物种群增长符合Logistic方程,种群增长饱和K值与样方密度呈显著性相关。双色真藓在栗钙土和黑钙土,真藓在人工林黄绵土、半固定风沙土和流动风沙土,土生对齿藓在栗钙土、深层黄绵土和棕钙土上的种群密度显著高于其他土壤类型,表明双色真藓更适应粘粒与有机质含量较高、保水性能强的土壤类型,真藓更适应粗粒含量增加、表层透气性强的土壤,土生对齿藓繁殖对土壤的要求与双色真藓有一定相似性,但有机质含量过高会严重影响无性繁殖过程。3种藓类形态差异显著,双色真藓和土生对齿藓在种群密度高的土壤中植物体高度高、叶间距大,而真藓在某些种群密度高的土壤中表现出植株高度和叶间距明显减小。 3.光合日变化研究表明,3种藓类植物净光合速率呈现出双峰型;双色真藓净光合速率受光合有效辐射影响大,土生对齿藓受影响最小;叶绿素荧光参数非光化学淬灭系数值呈现“八”型变化,其他参数呈现出“V”字型变化。参数变化表明,对光照强度耐受能力最强的是真藓,其次是土生对齿藓,最差的是双色真藓。在自然失水过程中,土生对齿藓保持细胞含水量能力较双色真藓和真藓强,双色真藓、真藓和土生对齿藓最适光合含水量分别为:82.14%-87.10%、80.04%-83.19%和85.90%-89.19%;在失水过程中叶绿素荧光参数变化表明:双色真藓耐旱能力相对较差,真藓和土生对齿藓相对较强。双色真藓光补偿点最低,为17.902μmol·m-2·s-1,净光合速率Pmax最大,为51.290μmolC02·kg-1s-1,可能是其能够在比较阴暗的中生林地环境中生长的重要原因,有机物积累量最多、繁殖生长速度快决定了自然分布范围较真藓和土生对齿藓广;真藓最大净光合速率最小,为20.930μmolC02·kg-1s-1,植物体小;土生对齿藓光饱和点最大436.364μmol·m-2.s-1,自然生长下植株个体高度大。一天中,双色真藓呼吸速率总体较大,真藓和土生对齿藓相近;失水复水过程中,双色真藓呼吸速率最高(57.55μlO2·g-1·h-1)、土生对齿藓最低(13.12gl02.g-1·h-1),与净光合速率变化趋势一致。 本研究为揭示沙地与黄土丘陵区藓类结皮层的形成和维持提供了重要繁殖和生理学证据。


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