克氏针茅对不同环境条件生态适应对策的初步研究

摘要

克氏针茅（Stipa krylovii Roshev.）是内蒙古草原植物群落的建群种之一。近些年，随着放牧利用强度和人为活动的加剧，克氏针茅种群和群落退化非常严重，对克氏针茅群落的保护与恢复已经成为亟需解决的问题，而这一问题的解决需要深入了解植物群落重要物种-克氏针茅的遗传特征和适应性进化特征。已有的关于内蒙古中东部草原克氏针茅不同地理种群的研究发现：不同种群克氏针茅在形态、生理和遗传上的特征都发生了分化，且这种分化是与环境相关的，但由于在原生生境进行的研究，无法区分引起克氏针茅种群形态及生理分化的原因是表型可塑性的环境饰变还是遗传分化。因此，本文借助同质种植园实验(Common garden experiment)和水分处理-反应规范(Reaction norms)实验探究克氏针茅对环境的适应特征及适应对策，所得结果如下：
　　 同质种植园实验（包括2009年栽培实验和2010年田间实验）结果显示，克氏针茅7个不同地理种群的叶片形态、生理性状间存在显著差异，表明克氏针茅种群间的形态、生理性状差异是由遗传因素引起。来自降水量较高，土壤条件较好的满洲里市种群、巴彦乌拉浩特种群比来自降水量较少、土壤贫瘠地区的别里古台种群的叶片大、生理活性高，说明性状间的分化是与生境特点相联系的，有局域适应的特点。进一步研究发现植物性状之间具有相关关系，某一性状改变会影响到其它性状发生响应变化，如比叶面积(SLA)与单位干重叶氮含量、叶绿素含量及水分利用效率等叶性状均呈显著正相关，与叶干物质含量、光合速率和气孔导度呈显著的负相关关系；叶干物质含量与叶绿素a和叶绿素b及水分利用效率均呈负相关关系。
　　 不同地理种群克氏针茅叶片性状与原生生境环境因子相关关系分析表明：1）引起克氏针茅种群分化的环境因子是多样的，且每种环境因子对不同性状的影响不同。其中原生境土壤全磷含量是影响克氏针茅叶片性状的较重要的环境因子，它们与叶片比叶面积、叶干物质含量、叶绿素含量及叶片氮含量等叶片性状关联性较大；2)不同叶片性状对环境因子的响应也不同，叶干物质含量及单位干重氮含量对环境因子的变化比较敏感，与多个环境因子显著相关联。
　　 水分处理-反应规范实验表明：1）不同水分处理条件下，克氏针茅性状的反应敏感。随着水分减少克氏针茅叶片变小，叶片氮含量及叶绿素降低，分蘖数及生物量的降低较为明显，将更多的资源分配到根系生长，并改变光合速率日变化动态，来适应不同水分条件；2)克氏针茅种群间在若干形状上的反应规范差异显著，7个地理种群在不同水分处理间的叶长、叶宽、叶长/叶宽、单位干重叶氮含量、光合速率及生物量相对生长速率的之间存在显著的差异。
　　 所得结果揭示了克氏针茅种群分化的本质，以及在环境渐变条件的生态适应特点。以上结果对于了解它的生态适应策略及种群或群落的恢复和重建具有重要意义。