濒危植物疏花水柏枝种群生物学和回归引种的研究

摘要

本文对三峡库区濒危植物疏花水柏枝的种子形成与传播、种子萌发与幼苗定居、植株生长动态等种群生物学特性及其与环境的关系，特别是对水淹胁迫的生理学与生态学响应进行了研究，并以此为基础结合疏花水柏枝抢救工程的实施，对疏花水柏枝回归引种的相关生态学问题进行了探讨。
　　 疏花水柏枝植株的生殖分配极高，每株所形成的花枝、花序和种子数量都比较多，其种子传播的方式有风传播和水传播，种子直接传播是疏花水柏枝种群进行扩增的主要途径，自然分布疏花水柏枝种群因此而常常成群分布。种子通过江水的二次传播是沿长江呈星状分布的疏花水柏枝各种群间进行基因交流的主要途径。限制疏花水柏枝种子萌发的环境因素主要是土壤含水量，这也是导致该物种在自然条件下仅分布于消落带的关键因素。疏花水柏枝一年生幼苗的成活率以及衡量植株生长状况的生物量、枝条数和根系长度都随着密度的增加而显著下降，表明密度对疏花水柏枝一年生幼苗的定居与生长有明显的制约作用。疏花水柏枝每年夏天都要经历长时间的水淹，在该时期无论是否被水淹，其幼苗地上部的生长都处于停滞(休眠)，水淹后植株生物量都有一定程度的减少，但在各种水淹程度处理与对照之间除根深有显著差异外，幼苗的存活率、生物量、一级枝数、一级枝长度、根冠比的差异都不显著，表明水淹对幼苗的定居和生长没有显著影响，疏花水柏枝是通过快速的生物量丧失和快速恢复来适应水淹阶段的环境胁迫的。夏季适当的水淹不仅不会影响植株的生长，反而有利于该物种躲避这个阶段河滩上的高温天气，提高幼苗的成活率。
　　 疏花水柏枝对水淹的生理生态适应机制较复杂。夏季水淹过后，植株进入生长恢复阶段，恢复初期植株的日均蒸腾强度与日均光合速率随着其在夏季被淹没时间的增加而增加，说明夏季水淹有利于植株尽快恢复生长。生长季节的水淹胁迫会使疏花水柏枝植株最初的光合作用和蒸腾作用的能力有所下降，但是长期水淹后，植株会形成适应，其光合与水分生理又会恢复到正常状态。疏花水柏枝植株也会在生理生化上对水淹胁迫作出响应。在夏天洪水季节无论是否被水淹，植株的可溶性糖总糖与蔗糖的都含量上升，根系活力、丙二醛(MDA)含量、过氧化物酶(POD)活性、多酚氧化酶(PPO)活性在各种水淹处理与对照之间以及淹水后与淹水前之间没有显著差异，从生理上表明疏花水柏枝的生长在夏季处于生长停滞(休眠)状态，其生理生化变化是植株对休眠的响应。夏天洪水季节结束后，各处理植株的多酚氧化酶活性、过氧化物酶活性、蔗糖与总糖含量在生长恢复阶段显著下降，丙二醛含量、根系活力则分别有所增加，表明植株在生理生化上也得到恢复，且植株在夏季是否受水淹胁迫对生长恢复阶段植株的生理生化变化没有显著影响。生长阶段的水淹胁迫会导致丙二醛含量、多酚氧化酶、过氧化物酶活性上升，其中前两者的变化显著，而根系活力、可溶性总糖含量则在水淹后表现为下降。但是经长期水淹后，各种生理生化指标会逐渐恢复到正常水平，表明该物种对水淹的适应能力较强，水淹并不会对植株形成长期的生理压力。
　　 疏花水柏枝被回归引种于长江三峡的几个主要支流上，形成几个相对隔离的重建种群。种群遗传多样性、年龄结构、分布格局、繁殖与扩展等生物学特性是种群持续发展的基础，疏花水柏枝种群的重建中必须予以考虑。各移栽点应分别从不同的地点采集移栽材料，且以生长旺盛、繁殖力强、遗传性状稳定的3-10年植株为主。在疏花水柏枝种群恢复与重建中目前所面临的主要问题是如何增强被隔离的种群间的基因交流、促进种群的种子扩散与萌发、协调新建种群与当地物种的关系、营造有利于新建种群定居与生长的生态环境。

目录

文摘

英文文摘

绪论

1　珍稀濒危植物保护的生态学研究

1.1珍稀濒危植物生态保护的意义

1.2珍稀濒危植物生态保护的主要研究内容

1.3珍稀濒危物种种群的生态保护

2濒危植物疏花水柏枝种群恢复与建的生态学研究

2.1疏花水柏枝的分布与资源状况

2.2三峡工程对库区植物多样性与疏花水柏枝的影响

2.3疏花水柏枝生态保护的研究进展与不足

2.4研究的重点

第一章　研究地区自然条件与研究方法

1三峡库区的自然地理条件

2总体研究方法与路线

2.1研究思路

2.2研究方法

2.3技术路线

2.4研究进程

2.5所使用仪器及设备

第二章疏花水柏枝的生殖分配及其种子的传播与萌发特性

1研究对象与研究方法

1.1种子形成与传播的研究

1.2种子萌发实验

2研究结果与分析

2.1疏花水柏枝的生殖分配

2.2疏花水柏枝种子的传播

2.3疏花水柏枝种子的萌发

3讨论

第三章密度对濒危物种疏花水柏枝幼苗定居与生长的制约

1研究方法

1.1实验材料

1.2幼苗种植

1.3数据分析

2结果

2.1密度对疏花水柏枝幼苗定居的影响

2.2密度对疏花水柏枝幼苗生长制约作用的总体效应分析

2.3密度制约下的生物量形成

2.4密度对植株构件形成的调节

2.5密度制约下植株生长发育的相关分析

3小结

第四章水淹对疏花水柏枝幼苗定居与生长的生态效应

1研究方法

1.1实验材料

1.2淹水与恢复实验

1.3数据分析

2结果与分析

2.1水淹对幼茁定居的影响

2.2水淹对疏花水柏枝生长的影响

2.3水淹胁迫后幼苗的生长的恢复

3小结

第五章疏花水柏枝的水分与光合生理特性及其对水分胁迫的生态学响应

1研究材料与方法

1.1实验设置

1.2光合与水分生理测定

1.3 PV-曲线以及相关水分生理参数值测定

2结果与分析

2.1不同生长季节疏花水柏枝的日蒸腾与日光合进程

2.2疏花水柏枝生长季节水势的日变化规律

2.3疏花水柏枝的PV-曲线及相关的水分生理指标

2.4生长季节水淹对疏花水柏枝植株光合作用和蒸腾作用的影响

2.5夏季水淹胁迫对疏花水柏枝植株恢复生长阶段光合作用和蒸腾作用的影响

3讨论

第六章疏花水柏枝对水淹胁迫的生理生化响应

1研究材料与方法

1.1实验材料

1.2实验设置

1.3生化分析

2结果与分析

2.1引种栽培的疏花水柏枝植株的一般生理生化特点

2.2生长季节水柏枝幼苗对水淹的生理生化响应

2.3洪水季节淹水胁迫对植株的生理生化影响

2.4水淹胁迫解除后疏花水柏枝幼苗的生理生化特点

3结论与讨论

第七章疏花水柏枝的回归引种和种群重建

1疏花水柏枝的分布与受威胁的原因

1.1疏花水柏枝自然分布概况与生境的丧失

1.2疏花水柏枝种群分布范围的局限性

2 疏花水柏枝种群的迁移与重建

2.1移栽地点的布局及其生态环境评价

2.2移栽地生态环境的优化

2.3种群构建中的种群生态学原理与应用

2.4种群恢复的动态管理

3小结

结论与建议

1结论

2建议

参考文献

博士期间发表的论文与从事的科研工作

致谢