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贡嘎山高山林线树种生理特性比较研究

作　者: 李蟠
导　师: 王三根；李迈和
学　校: 西南大学
专　业: 植物学
关键词: 贡嘎山高山林线海拔比叶质量非结构性碳水化合物
分类号: Q945
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

低温、干旱、养分不足、盐胁迫、水分胁迫或强风等都可能限制森林的分布,从而形成各种森林分布限界。高山林线是划分高山区景观类型的一条重要生态界线。高山林线在小范围内包含了多个环境梯度,受到人为的干扰少,且对气候变化十分敏感,使其越来越成为世界范围内的研究热点。对高山林线的研究历经近百年,在区域和全球尺度曾提出五类假说,分别是(1)热量(温度)控制假说:(2)环境胁迫假说;(3)干扰假说;(4)更新繁殖障碍假说:(5)碳平衡失调假说。但至今没有一种可以普遍解释全球高山林线现象的假说与理论。我国山地面积占国土面积的70%,而西南山地面积占本地面积的95%以上,但我国对于高山林线的研究远远不足。本研究以青藏高原东南缘高山林线为研究对象,选择温暖湿润的东北坡(磨西山谷)和干热的西南坡(康定山谷)两个地域,冷杉(Abies fabri)、云杉(Picea likiangensis var.hirtella)、铁杉(Tsuga dumosa)三个林线主要构成树种,从低海拔至林线附近连续分布的海拔剖面,综合运用植物生态学、植物生理学和植物生理生化的理论和方法,比较研究林线树种从低海拔至低温分布上限之间的环境因子梯度变化,及其相应的叶片LMA、组织可溶性碳水化合物含量等生理指标。分析研究贡嘎山林线树种各项生理指标,及其与不同生长环境、不同生长季节的关系,以及这些生理指标随海拔升高变化的规律,并以此检验“碳水化合物不足导致高山林线形成”的假说。主要研究结果如下:1、对贡嘎山林线地区的两个坡向对比研究,得知温暖湿润的东北坡(磨西山谷)比干热的西南坡(康定山谷)更适于林线树生长,这使得生长在东北坡的样树,叶片LMA、各组织NSC、总氮、可溶性蛋白含量和基于叶面积的叶片单位面积NSC、叶片单位面积总氮含量、叶片单位面积可溶性蛋白等生理指标总体明显大于生长在西南坡的样树。2、对不同生长季节间数据的比较研究,相同样树LMA、组织NSC含量、组织总氮含量、组织可溶性蛋白含量和基于叶面积的叶片单位面积NSC、叶片单位面积总氮含量、叶片单位面积可溶性蛋白等生理指标都不同程度地表现为休眠末期大于生长旺盛期。不同区域间,这种趋势在温暖湿润的东北坡(磨西山谷)生长的样树中表现更为明显。相同样地不同树种间,这种趋势在更具生长优势的冷杉中表现更为明显。3、综合对贡嘎山地区高山林线树种不同区域、不同生长季节、不同海拔高度各生理指标的比较研究。对于环境、季节、海拔等生长条件变化的反映,林线样树叶片LMA、各组织NSC、总氮、可溶性蛋白含量和基于叶面积的叶片单位面积NSC、叶片单位面积总氮含量、叶片单位面积可溶性蛋白等生理指标数值大的树种,其变化的差异也更为明显,对生长环境的变化反映更为显著。即更适宜植物生长的地域和生长具优势的树种中的变化,更能代表外界环境对植物的影响。4、通过对两个样地、三个树种生理特性的比较研究,两个坡向冷杉的各项生理指标都显著表现为随海拔高度升高而增大,且生长季节比休眠期更为明显。生长在磨西山谷的铁杉的叶片LMA、组织可溶性碳水化合物、组织含氮量等指标一致表现为随海拔升高而增大。贡嘎山林线地区林线树种碳水化合物含量总体呈现高海拔树含量大于低海拔树含量的趋势,没有证据证明贡嘎山地区高山林线树种存在碳水化合物供应不足。研究不支持“高山林线树木碳水化合物供应不足”的假说。5、本研究广泛获得了贡嘎山林线地区不同林线树种、不同生长季节、多个生理指标的大量数据,为我国和国际上进一步的高山林线研究提供了资料。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-11
第一章文献综述  11-21
  1.1 高山林线的概念及功能  11-13
    1.1.1 对高山林线的科学理解  11-12
    1.1.2 高山林线的功能及特征  12-13
  1.2 国内外高山林线研究现状  13-15
    1.2.1 国外研究简史  13-14
    1.2.2 国内研究现状  14-15
  1.3 全球高山林线形成假说  15-16
  1.4 研究高山林线的意义  16-18
    1.4.1 弥补以往我国对于高山林线研究的不足  16-17
    1.4.2 对全球气候变化起指示作用  17
    1.4.3 丰富区域性研究资料  17
    1.4.4 社会经济意义  17-18
  1.5 比叶质量、非结构性碳水化合物含量等指标与植物生长的关系  18-19
  1.6 温度、海拔和季节变化等因素对植物NSC含量的影响  19-21
第二章引言  21-23
第三章材料与方法  23-29
  3.1 研究区域概况  23-25
    3.1.1 气候条件  23
    3.1.2 植被情况  23-24
    3.1.3 土壤概况  24-25
  3.2 研究方法  25-27
    3.2.1 取样树种及取样方法  25
    3.2.2 各项指标及测定方法  25-27
  3.3 数据统计分析  27-29
第四章结果与分析  29-79
  4.1 冷杉的生理特性  29-47
    4.1.1 休眠末期冷杉LMA随海拔的变化  29-30
    4.1.2 生长旺盛期冷杉LMA随海拔的变化  30-31
    4.1.3 休眠末期冷杉各组织NSC含量随海拔的变化  31-32
    4.1.4 生长旺盛期冷杉各组织NSC含量随海拔的变化  32-33
    4.1.5 冷杉叶片单位面积NSC含量随海拔的变化  33-35
    4.1.6 冷杉各组织总氮含量随海拔的变化  35-38
    4.1.7 冷杉各组织可溶性蛋白含量随海拔的变化  38-40
    4.1.8 冷杉叶片单位面积总氮含量与可溶性蛋白含量随海拔的变化  40-44
    4.1.9 冷杉各组织CN比与海拔变化的关系  44-47
  4.2 云杉的生理特性  47-59
    4.2.1 休眠末期云杉LMA随海拔的变化  47
    4.2.2 生长旺盛期云杉LMA随海拔的变化  47-48
    4.2.3 休眠末期云杉各组织NSC含量随海拔的变化  48-49
    4.2.4 生长旺盛期云杉各组织NSC含量随海拔的变化  49-50
    4.2.5 云杉叶片单位面积NSC含量随海拔的变化  50-51
    4.2.6 云杉各组织总氮含量随海拔的变化  51-53
    4.2.7 云杉各组织可溶性蛋白含量随海拔的变化  53-54
    4.2.8 云杉叶片单位面积总氮含量与可溶性蛋白含量随海拔的变化  54-57
    4.2.9 云杉各组织CN比及与海拔变化的关系  57-59
  4.3 铁杉的生理特性  59-73
    4.3.1 休眠末期铁杉LMA随海拔的变化  59-60
    4.3.2 生长旺盛期铁杉LMA随海拔的变化  60-61
    4.3.3 休眠末期铁杉各组织NSC含量随海拔的变化  61-62
    4.3.4 生长旺盛期铁杉各组织NSC含量随海拔的变化  62-63
    4.3.5 铁杉叶片单位面积NSC含量的变化  63-64
    4.3.6 铁杉各组织总氮含量随海拔的变化  64-66
    4.3.7 铁杉各组织可溶性蛋白含量随海拔的变化  66-68
    4.3.8 铁杉叶片单位面积总氮含量与可溶性蛋白含量随海拔的变化  68-71
    4.3.9 铁杉叶片CN比及与海拔变化的关系  71-73
  4.4 不同样树随各指标随海拔变化趋势分析  73-79
    4.4.1 磨西冷杉各组织不同指标随海拔的变化趋势分析  73-74
    4.4.2 康定冷杉各组织不同指标随海拔的变化趋势分析  74-75
    4.4.3 云杉各组织不同指标随海拔的变化趋势分析  75-76
    4.4.4 铁杉各组织不同指标随海拔的变化趋势分析  76-79
第五章讨论  79-83
  5.1 同一树种不同生长环境间的生理指标差异  79
  5.2 同一树种不同生长季节间的生理指标差异  79-80
  5.3 不同树种生理指标对海拔变化的反映差异  80
  5.4 贡嘎山林线树种是否存在碳水化合物不足  80-83
第六章结论  83-85
参考文献  85-91
致谢  91-92
硕士期间发表论文及参与课题情况  92

贡嘎山高山林线树种生理特性比较研究

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