降水变化对一年生短命植物的萌发可塑性及生活史的影响

摘要

一年生短命植物是准噶尔荒漠植物群落中的特殊植物类群，是研究干旱区植被对降水变化响应的理想材料。本文围绕气候变化背景下降水变化对陆地植物生活史影响的科学问题，以准噶尔荒漠一年生短命植物为研究材料，采用标本/文献考证、野外调查以及人工模拟秋季增水和春季极端增水等方法，分别研究了降水变化对其种子萌发可塑性以及秋季降水增多和春季极端降水变化对生活史的影响，以期为探讨中亚荒漠区短命植物对降水变化的响应机制提供一定理论资料。主要研究结果与结论如下:
　　(1)新疆北部一年生短命植物共21科86属147种，在降水增加背景下，其中有15科47属63种一年生短命植物可在当年秋季萌发，秋季萌发的物种数约占一年生短命植物总数的43％，且列曼霸王（Zygophyllum lehmannianum）和尖喙牻牛儿苗(Erodium oxyrrhynchum)在春、夏和秋三季均可萌发。这表明新疆北部一年生短命植物种子的萌发时间存在明显降水依赖性，且大多数的一年生短命植物属于兼性冬季一年生植物，而并非前人所报道的早春短命植物或春季一年生植物。
　　(2)与对照相比，抱茎独行菜(Lepidium perfoliatum)、小车前(Plantago minuta)和角果毛茛(Ceratocephalus testiculatus)三种植物的植株在秋季增水处理下植株更早的进入始花期和初果期，而进入凋亡期的时间要晚;秋季增水处理使三种植物的开花持续时间和结实持续时间显著长于对照植株;在植株高度、分枝数、叶数、果实质量和植株总生物量上，秋季增水植株在以上各特征上均显著增加。在秋季降水增多背景下，三种一年生短命植物的各生活史特征均与对照植株存在显著差异，这些差异会直接影响物种的繁殖产量，从而增加种子库的数量及种子适合度。
　　(3)在模拟春季极端降水的实验中，与自然降水相比，始花期增水处理显著延长了条叶庭荠(Alyssum linifolium)和尖喙牻牛儿苗（Erodium oxyrrhynchum）两物种春萌株/秋萌株的开花持续时间和春萌株的结实持续时间;在形态特征上，始花期增水处理使条叶庭荠秋萌株的植株高度、分枝数和叶数以及春萌株的分枝数显著增加，而营养生长期增水显著增加了尖喙牻牛儿苗秋萌株的叶数和分枝数，同时，在同一生长发育阶段增水处理下，两物种秋萌株的分枝数和叶数均显著高于春萌株;此外，始花期增水处理显著增加了两物种春萌株/秋萌株的单株果实质量，且同一阶段增水处理下两物种秋萌株的单株果实和种子质量及百粒重均显著高于春萌株。在春季极端降水增加背景下，一年生短命植物的生活史式样将产生改变，进而可能会影响其种群和群落特征。

目录

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论文说明

摘要

第1章 引言

1．1 降水变化对陆地种子植物生活史影响的研究进展

1．1．1 降水变化对种子休眠、萌发和种子库的影响

1．1．2 降水变化对植物物候的影响

1．1．3 降水变化对植物营养生长的影响

1．1．4 降水变化对植物生殖生长的影响

1．1．5 降水变化对种子扩散的影响

1．2 研究材料特点及科学问题的提出

1．3 研究目的与意义

1．4 技术路线

第2章 降水依赖的萌发可塑性

2．1 材料与方法

2．1．1 研究物种和生境特点

2．1．2 研究方法

2．2 结果与分析

2．3 讨论

第3章 秋季增水对三种一年生短命植物秋萌株生活史的影响

3．1 材料与方法

3．1．1 研究材料与地点

3．1．2 研究方法

3．1．3 数据分析

3．2 结果与分析

3．2．1 物候特征

3．2．2 形态特征

3．2．3 果实和种子质量

3．2．4 生物量及其分配

3．3 讨论

第4章 春季极端降水的时间变化对一年生短命植物生活史的影响

4．1 材料与方法

4．1．1 研究材料与地点

4．1．2 研究方法

4．1．3 数据分析

4．2 结果与分析

4．2．1 极端增水对植物物候特征的影响

4．2．2 极端增水对植株存活率的影响

4．2．3 极端增水对植株形态特征的影响

4．2．4 极端增水对植株果实和种子质量的影响

4．2．5 极端增水对植株生物量及其分配的影响

4．3 讨论

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

作者简历