PDF《中国科学院研究生院 博士学位论文》

分类号 密级 UDC 编号 中国科学院研究生院 博士学位论文 半干旱区沙生植物沿降水梯度的生理生态变化机理研究 魏海霞 指导教师 罗天祥 研究员 中国科学院青藏高原研究所 吴波研究员 中国林科院荒漠化研究所 申请学位级别 博士 学科专业名称 自然地理学 论文提交日期

2009 年12 月 论文答辩日期

2009 年12 月 培养单位 中国科学院青藏高原研究所 学位授予单位 中国科学院研究生院 答辩委员会主席 Classification NO.

Confidential UDC NO. Graduate University of Chinese Academy of Sciences Ph.D Thesis Mechanisms for variations in eco-physiological characteristics of sandy plants along a rainfall gradient in semi-arid regions WEI Haixia Advisor Prof. LUO Tianxiang Institute of Tibetan Plateau Research, CAS Prof. WU Bo Institute of Desertification Studies, CAF Application Degree Doctor Major Physical Geography Submitted Date December

2009 Defence Date December

2009 Education Unit Institute of Tibetan Plateau Research, CAS Degree Awarding Unit Graduate University of Chinese Academy of Sciences Chairman of committee 独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果. 尽我所 知, 除了文中特别加以标注和致谢的地方外, 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研 究成果, 也不包含为获得中国科学院或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料. 与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意. 研究生签名: 时间: 年月日关于论文使用授权的声明 本人完全了解中国科学院有关保留、使用学位论文的规定,即:中国科学院有权保留送交 论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保 存、汇编学位论文.同意中国科学院可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的 全部或部分内容. (保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名: 时间: 年月日导师签名: 时间: 年月日本论文得到以下项目资助 国家科技支撑计划项目 全球环境变化应对技术研究与示范 (2007BAC03A10) 国家科技支撑计划项目 防沙治沙关键技术研究与试验示范 (2006BAD26B01) 摘要 摘要在年降水量 200-440mm 的毛乌素沙地及青藏高原北部沙地,以油蒿 (Artemisia ordosica)为主的沙生植物是固定、半固定沙地上的广布种,组成了 相对稳定的植物群落,对当地防风固沙具有重要作用.因此,研究这些自然分布 的沙生植物沿降水和退化梯度的生理生态变化机理,不仅有助于阐明干旱、半干 旱地区生态系统的稳定性机制, 而且也有助于了解全球变化背景下沙生植物对环 境变化的适应和响应机制,并为荒漠化治理(如植被恢复和引种等)提供科学依 据. 比叶面积(SLA, specific leaf area, 单位重量的叶面积) 、叶氮含量(Nmass, mass-based leaf nitrogen, 单位重量的叶氮含量;

Narea, area-based leaf nitrogen content, 单位面积的叶氮含量) 、叶建成消耗(leaf construction cost, 构建单位叶 干重或叶面积的葡萄糖当量,即新叶的构建成本)以及叶 δ13 C 值(leaf carbon isotope ratio, 与叶内外 CO2 浓度比值呈密切负相关,表征植物长期水分利用效 率)等生理生态测定指标共同反映了植物对环境的长期适应特征.国外近期研究 发现,比叶面积(SLA)和叶氮含量(Nmass)的关系模式在低降水量区物种与高 降水量区物种之间存在策略位移现象,即在相同 SLA 下,低降水量区物种具有 更高的 Nmass (即更高的单位面积叶氮含量, Narea = Nmass / SLA) ,从而具有更高的 水分利用效率.但是,目前仍不清楚这种策略位移现象是由于降水量减少所导致 或是由于物种更替变化所导致.另外,更高的叶氮含量很可能带来更高的叶建成 消耗,植物如何解决这一权衡关系仍不清楚.在生态系统水平上,国际上目前仍 缺乏相关的梯度测定数据对这种策略位移现象进行机理解释. 本论文以低海拔的 毛乌素沙地(1200-1400 m)与高海拔的青藏高原北部沙地(3200-3300 m)的油 蒿群落为研究对象(油蒿是这两个研究区域的广布物种) ,通过系统分析测定上 述叶性状指标沿降水的变异规律,旨在阐明: (1)沙生植物种内和种间叶功能性 状沿降水梯度是否普遍存在策略位移现象?(2)单位面积叶氮含量随降水减少 而增加是否会导致较高的新叶构建成本?主要结果如下: 1. 在内蒙古毛乌素沙地,沿着一个温度差异不大的降水梯度(270-390mm;