土壤水分梯度变化对内蒙古典型草原草本植物形态及成分的影响

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自18世纪60年代人类进入工业革命以来,人类的活动加剧了全球的变化,导致了一系列的反应:全球气温升高、大气层破坏、大气CO2浓度增加、两极冰川融化等,这些变化已经对我们赖以生存的家园产生了巨大的影响。草原面积占全球陆地总面积的24%,不仅生态价值巨大,而且兼具重要的食用价值。从古至今,干旱都是人类面临的主要自然灾害之一,干旱导致草原生态系统产生哪些变化引起了人们广泛关注。植物的功能性状受到环境变化的影响,其变化是植物适应外界环境变化的综合表现,也是探索植物与外界环境变化之间关系的纽带,因此,以植物功能性状变化为依据探讨植物对外界环境变化的响应与适应机理已经成为群落生态学的研究热点。叶片相关性状(叶长、叶宽、叶面积等)的变化能够反映植物适应土壤因子变化所形成的养分利用策略,通过植物叶性状可以研究植物的生长对策及植物利用资源的能力。植物气孔是调节光合、呼吸以及蒸腾作用三者之间水气的得失与平衡的通道,决定植物资源利用的效率和方法,在植物适应外界环境变化的过程中起重要作用。因此,研究植物的功能性状及气孔对土壤水分变化的响应具有十分重要的意义。呼伦湖是内蒙古第一大湖,中国蓄水量第四大淡水湖,滋润着广袤的呼伦贝尔大草原,被誉为“草原之肾”。本研究选择呼伦湖南岸为研究区域,研究草本植物的功能性状变化,旨在探究植物叶片对土壤水分变化的响应机制,预估内蒙古草原生态系统中的植物应对全球变暖导致的干旱特征,为呼伦湖国家级自然保护区及草原生态系统响应全球气候变化提供基础资料。主要研究结果如下:1.芨芨草(Achnatherumsplendens(Trin.)Nevski)、克氏针茅(Stipa krylovii Roshev)、糙隐子草(Cleistogenes squarrosa(Trin.)Keng)、多根葱(Alliumpolyrhizum Turcz.Ex Regel)是呼伦湖南岸草原主要草本植物。研究结果表明,四种植物通过减小叶片长度、叶面积、叶片干物质量等方式适应土壤水分的减少。2.四种植物叶片的C、N元素含量通过不同变化策略应对土壤水分的减少:芨芨草和克氏针茅的叶片C元素含量有所增加,N元素含量减少;多根葱叶片N元素含量增加。3.土壤水分变化对芨芨草影响最大的性状是叶面积;对多根葱影响最大的性状是叶片干物质量、叶片C和N含量;对糙隐子草性状影响最大的是叶面积和叶片C含量;而对克氏针茅影响最大的是叶片干物质量和比叶面积。4.四种植物叶片气孔变化特点:芨芨草和克氏针茅通过气孔密度增加、多根葱通过气孔密度减少来应对土壤水分的减少;土壤水分减少时,多根葱和糙隐子草的气孔长度、克氏针茅的气孔宽度有不同程度增加。研究结果显示,以植物叶片的功能性状作为研究指标,位于同一区域的不同草本植物类群面对相同的土壤水分减少的环境,采取了不同策略,体现了生物多样性的适应特点。
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