青藏高原矮火绒草(Leontopodium nanum)叶片性状对海拔高度变化的响应

植物叶片对环境变化十分敏感,能反映植物适应环境所形成的生存策略。为揭示高寒植物叶片性状对海拔高度变化的响应,对位于青藏高原东北部的冷龙岭3400—4200 m之间5个不同海拔高度的矮火绒草(Leontopodium nanum)叶片进行取样,采用常规石蜡制片技术和显微观察方法测定叶片外部形态、表皮气孔特征和解剖结构,探讨其叶片性状随海拔的变化,结果表明:(1)随海拔高度升高,叶面积呈减小的趋势,而比叶重和叶干物质含量增加;(2)叶片下表皮气孔密度随海拔升高呈先增加后下降的趋势,且气孔密度、气孔器面积、长度、宽度和潜在气孔导度指数等气孔特征之间存在显著相关性;(3)叶厚、栅栏组织和海绵组织厚度随海拔升高呈显著增厚的趋势;(4)叶片解剖结构可塑性和相关性分析显示,上、下角质层厚度的可塑性指数最大,而部分解剖结构指标间存在极显著的相关性。研究表明,矮火绒草为适应沿海拔上升温度降低的环境,主要采取叶片变小、变厚的对策,使植物趋于保温、保水和抗机械损伤的方向发展,并将资源最大化地投入到自身生长发育中。

青藏高原火绒草斑块群落空间格局分析

以青藏高原两种生境(阴坡和阶地)和4个斑块大小等级水平(等级1:0.2—0.6m2,G1;等级2:0.6—2 m2,G2;等级3:2—3.6 m2,G3和等级4:3.6—8.6 m2,G4)的火绒草(Leontopodium nanum)群落为对象,利用幂乘方法则,分析了其种群和群落空间异质性和群落物种多样性特征,明晰了优势种、亚优势种、伴生种和偶见种对其植被分布格局的影响。结果表明:各火绒草斑块的群落空间分布格局均呈集群分布,植物种的随机出现频率和实际出现频率的方差对数值与其幂乘方法吻合性较高(R2﹥0.8),幂乘方法能对火绒草斑块植被空间分布格局进行客观分析。优势种火绒草和线叶嵩草(Kobresia capillifolia),亚优势种球花蒿(Artemisia smithii)和珠芽蓼(Polygonum viviparum)等的相对空间异质性(ε)高于群落的空间异质性(δC),位于直线y=0上方,使群落趋于集群分布;伴生种西北针茅(Stipa krylovii)、瑞香狼毒(Stellera chamaejasme)和苔草(Carex sp)等的ε与群落的δC类似,位于直线y=0附近,它们维持群落自身空间分布状态;偶见种的ε低于群落的δC,位于直线y=0下方,降低群落的集群分布。随火绒草斑块等级水平的增加,群落物种数呈增加,丰富度指数DGI呈降低变化。一般火绒草斑块的δc和βw为阶地﹥阴坡,DGI为阶地﹤阴坡;两种生境下,植物种组成的相似性G1斑块较低,G2—G4斑块较高。火绒草斑块的群落分布格局主要由优势种和亚优势种及偶见种的ε决定。

青藏高原矮火绒草内生细菌多样性及生物功能分析

【目的】探究矮火绒草(Leontopodium nanum)内生细菌的群落结构多样性及其生物学功能,为开发相应功能的生物菌剂提供参考,并为青藏高原生态农牧业生产提供有价值的内生细菌资源。【方法】采用组织分离法对矮火绒草植株内生细菌进行分离纯化,基于16S rDNA序列分析确定分离菌株的系统发育地位;通过平板对峙法检测分离菌株拮抗病原真菌活性;检测分离菌株的产吲哚乙酸(IAA)、溶磷和固氮能力;测定分离菌株除草活性、低温适生性及促种子萌发特性。【结果】从矮火绒草植株根、茎、叶和种子部位共分离获得52株内生细菌,基于16S rDNA序列分析发现52株菌株可归属于4门7纲10目14科18属。其中假单胞菌属细菌为根部优势属,约占根部细菌总数的52.17%;茎中以芽孢杆菌为优势属,约占茎部细菌总数的41.18%;各部位的内生细菌数量分布表现为根>茎>种子>叶。在52株内生细菌中,11株有拮抗病原真菌能力、9株具有产IAA能力、7株有溶磷活性、7株具有固氮活性、20株具有除草活性、13株具有耐低温能力和8株具有促生作用;从植株部位分布来看,7种类型的功能菌在根、茎和种子部位均有分布,拮抗菌和除草菌在根部所占的比例较高,溶磷菌株在各植株部位所占比例均较低;在叶中未分离到拮抗菌、产IAA菌、固氮菌和促生菌。各功能菌株分布在17个属,多样性较高,其中假单胞菌属和芽孢杆菌属中含有多种功能菌株,在植株4个部位所占比例也较高。【结论】矮火绒草植株不同部位内生细菌的数量分布具有差异性,但均可分离到不同类型的功能菌株,功能菌株涵盖17个属,其中以假单胞菌属和芽孢杆菌属居多。

青藏高原草地退化过程中矮火绒草繁殖分配及叶功能性状差异

本文研究了青藏高原高寒草甸区3个不同退化程度的草地群落结构和退化生境常见物种矮火绒草在退化草地中优势度、繁殖分配、叶表型功能性状差异。结果表明:随着退化程度加剧,土壤砾石含量、温度显著升高,土壤含水率、植物群落高度和密度显著降低(P<0.05);矮火绒草生殖株高响应不明显(P>0.05),营养株高呈先升高后降低趋势(P<0.05),生殖株的繁殖分配显著增加(P<0.05);矮火绒草单叶质量、单叶面积、比叶面积在各退化草地群落中差异不明显(P>0.05),叶厚度和叶体积显著降低(P<0.05),叶组织密度和叶长宽比升高。在退化梯度上,矮火绒草叶组织密度、叶厚度等功能性状的响应敏感性强于比叶面积。通过权衡叶表型功能性状(增加叶组织密度、降低叶厚度等)对退化生境进行反馈可以保证资源获取,并且采取增加繁殖分配的生殖策略提高物种的竞争力和保证繁衍。

高寒草原矮火绒草和紫花针茅微斑块对Rb^(+)的吸收距离

植物微斑块是草原植被基本的空间分布形式,空白裸地上的土壤养分资源在多远距离上能够被植物吸收是一个重要问题。利用稀有元素铷(Rb)示踪方法,通过分析Rb^(+)的吸收量和吸收距离,探讨青藏高原高寒草原群落群落优势种紫花针茅(Stipa purpurea)和伴生种(同时也是退化草地常见种)矮火绒草(Leontopodium nanum)对土壤养分和水分资源的吸收范围。结果表明:紫花针茅斑块对Rb^(+)的平均最大吸收距离(5.6 cm)约等于平均斑块间距(5.7 cm),而矮火绒草斑块平均最大吸收距离(34.2 cm)远大于紫花针茅和平均斑块间距;2个物种对Rb^(+)的吸收量都与斑块大小(生物量)呈极显著正相关(P<0.001);无论吸收量还是吸收距离,矮火绒草均大于紫花针茅。这说明裸地土壤中的养分资源可以被植物微斑块吸收利用,而且大斑块对资源占有的能力也越强。

不同海拔矮嵩草与火绒草种群分布格局及空间关联性

研究植物种群的分布格局及空间关联性是揭示植物种群与环境间关系、自身特性以及种间相互作用的一种重要手段。本研究以甘南高寒草甸为对象,沿海拔梯度(2900、3500、3800 m)设置3个样地,采用Ripley K函数对不同海拔矮嵩草(Kobresia humilis)与火绒草(Leontopodium nanum)种群的空间分布格局及种间关联性进行了分析。结果表明:(1)随着海拔的上升,矮嵩草种群的重要值、盖度、株数等呈递增趋势,火绒草种群的重要值、盖度、株数等则呈递减趋势。(2)矮嵩草种群在不同海拔的研究尺度内均表现为聚集分布,但其聚集的程度有所不同;火绒草种群在海拔2900 m处呈聚集分布状态;海拔3500 m处,火绒草种群在0~2.8 m尺度上呈聚集分布,但其聚集强度随着研究尺度的增加而逐渐减弱,最终转变为随机分布;3800 m处,火绒草种群在0~2 m尺度内呈聚集分布,在较大尺度(2~5 m)上呈随机分布。(3)海拔2900 m处,矮嵩草与火绒草种群在小尺度(0~1.1 m)内表现为正相关,较大尺度上表现为无相关;海拔3500 m处,在整个研究尺度内表现为负相关;海拔3800 m处,在小尺度范围(0~1.4 m)内表现为无相关,较大尺度上表现为负相关,且随研究尺度的增大,其关联性增强。