增温对岷江冷杉及亚高山草甸生长和营养分配的影响

摘要

在当前全球气候变暖的背景下，高山林线在海拔上有上升趋势，林线之上也存在更新幼苗，而在林线之上的高山草甸和亚高山草甸中，木本植物幼苗的生存和生长受草甸群落的影响。研究气候变暖的情况下高寒草甸的响应和幼苗在高寒草甸中的生长过程对林线的再形成和森林恢复具有重要意义本研究位于四川省卧龙自然保护区巴郎山的亚高山草甸中，以当地林线树种岷江冷杉的幼苗及亚高山草甸为研究对象，通过设置OTC(open top chamber)，模拟气候变暖，加上施肥和除草模拟氮沉降和人类干扰，分析植物群落的组成、结构和生物多样性的变化，探讨亚高山草甸在模拟增温和人类干扰共同作用下的响应。通过模拟增温和去除不同功能群的实验，分析林线植物岷江冷杉(Abies faxoniana)幼苗和亚高山草甸不同功能群的生长和生理指标变化，探讨林模拟增温和功能群去除对岷江冷杉幼苗的影响。主要结果如下: (1)气候变化下亚高山草甸的响应。增温提高草本群落分盖度之和，施氮降低分盖度之和;增温和施氮提高群落高度;施肥降低草本群落多度。增温促进地上和地下生物量的积累，除草减少地上生物量但提高地下生物量，施肥对生物量的作用受增温和除草的影响。增温、施肥和除草均降低草本群落物种多样性(P＜0.05）。增温促进禾本科和杂类草功能群生长，抑制莎草科功能群生长，但在施肥或除草条件下促进莎草科的生长。增温提高禾本科功能群的重要值，降低杂类草功能群的重要值。除草在不增温处理中降低禾本科的重要值，提高杂类草的重要值，在增温处理中降低杂类草的重要值，提高禾本科的重要值。 (2)不同草本植物功能群受气候变暖的影响及其相互作用。增温促进禾本科植物的生物量积累，促进莎草科植物和杂类草的高生长(P＜0.01），促进莎草科植物的生物量积累，抑制杂类草的生物量积累。不增温处理中，禾本科植物的存在促进莎草的生物量积累，抑制杂类草的生物量积累;增温处理中，禾本科对杂类草生物量的抑制作用消失。莎草科植物促进禾本科植物和杂类草的生物量积累（P＜0.05）。莎草科植物经过割刈后，地上部分的氮磷含量增高，禾草和莎草经过割刈后氮含量升高(P＜0.05)。 (3)岷江冷杉(Abies faxoniana)幼苗对气候变暖和草本植物竞争的响应。增温提高了幼苗的成活率和非结构性碳水化合物含量，但抑制了幼苗的高生长和生物量积累。相关分析发现，岷江冷杉幼苗的非结构性碳水化合物含量(r=0.496，P＜0.01)，尤其是可溶性糖的含量(r=0.617，P＜0.01)与成活率呈显著正相关关系。草本植物抑制岷江冷杉幼苗的存活，而增温则使杂类草的作用变为促进。莎草科植物促进岷江冷杉幼苗的生长和生物量积累，禾本科和杂类草促进岷江冷杉的高生长和地上生物量积累，抑制其根系生长和地下生物量的积累。增温后，禾本科和杂类草对岷江冷杉幼苗地上的生长和生物量积累变为抑制作用，莎草科植物依旧促进幼苗的高生长，但对根系生长和生物量积累的作用也变为抑制作用。 由此可见，增温和氮添加显著增加了亚高山草甸群落高度和生产力，降低物种多样性，并促使亚高山草甸群落向以禾本科植物为优势的方向发展，适度的人类活动将进一步促进亚高山草甸向禾草为优的方向发展。增温有利于岷江冷杉幼苗的成活，但使岷江冷杉幼苗将面临来自草本植物更剧烈的竞争作用，生长和生物量积累受到抑制。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1研究背景

1．2国内外研究现状

1．2．1气候变暖对植物的作用

1．2．2植物功能群剔除对群落结构和生产力的影响

1．2．3草本植物对木本植物幼苗的影响

1．2．4环境条件对植物间竞争作用的影响

1．3研究目的、意义及内容

1．3．1研究目的和意义

1．3．2主要研究内容

1．3．4拟解决的关键问题

1．3．5技术路线图

第二章川西北亚高山草甸对模拟增温、添氮和除草的响应

2．1引言

2．2材料与方法

2．2．1试验地概况

2．2．2试验设计与取样方法

2．2．3样品测定与数据处理

2．3结果

2．3．1 OTC对温湿度的影响

2．3．2不同处理对土壤氮、磷、钾含量的影响

2．3．3不同处理对亚高山草甸群落数量特征和生物量的影响

2．3．4不同处理对群落生物多样性的影响

2．2．5不同处理对三种常见物种非结构性碳水化合物的影响

2．4讨论

2．4．1模拟增温对亚高山草甸的影响

2．4．2施氮对亚高山草甸的影响

2．4．3除草对亚高山草甸的影响

2．4．4三种植物非结构性碳水化合物的响应

2．4．5小结

第三章岷江冷杉幼苗和亚高山草甸对模拟增温和植物功能群去除的响应

3．1引言

3．2材料与方法

3．2．1实验地概况

3．2．2实验方法

3．2．3样品测定与数据处理

3．3．1 OTC效果

3．3．2岷江冷杉幼苗的存活与生长对模拟增温和功能群去除的响应

3．3．3岷江冷杉幼苗生物量对模拟增温和功能群去除的响应

3．3．4非结构性碳水化合物含量对模拟增温和功能群去除的响应

3．2．5草本植物群落特征对模拟增温和功能群去除的响应

3．2．6草本植物各功能群重要值对模拟增温和功能群去除的响应

3．2．7草本地上生物量对模拟增温和去除功能群的响应

3．2．8各功能群地上部分氮磷含量对模拟增温和功能群去除的响应

3．3．9各功能群非结构性碳水化合物的响应

3．3．10草本群落物种多样性的响应

3．4讨论

3．4．1 OTC的效果

3．4．2模拟增温对岷江冷杉幼苗的影响

3．4．3去除处理对岷江冷杉幼苗生长的影响

3．4．4草本群落的响应

3．4．5小结

4．1结论

4．2创新点

4．3不足与展望

参考文献

在读期间的学术研究

致谢