基于野外调查和同质种植园实验的芦苇植物功能性状变异研究

研究表型可塑性和遗传变异在植物表型分化中的相对作用,有助于预测全球环境变化下的植物群落组成和生态系统功能的变化。芦苇(Phragmites australis)是全球性广布的草本植物,种内变异丰富,在我国西北和东部均存在多个分化稳定的生态型,但中国芦苇在更大尺度上的表型研究还非常匮乏。将位于黄河上游的宁夏平原和黄河下游的黄河三角洲作为研究区域,通过野外调查和同质种植园实验对芦苇自然种群的植物功能性状变异进行观测。结果表明,无论在野外还是同质种植园,黄河三角洲芦苇的基径、叶长和叶宽均显著大于宁夏平原芦苇,说明两个地区的芦苇种群之间存在着受遗传决定的表型分化,这可能与两个地区间的降水等气候差异有关。在野外,宁夏芦苇的株高和叶厚显著大于黄河三角洲芦苇,但在同质园中差异消失或相反,说明株高、叶厚受环境影响较大,表型可塑性也是芦苇适应环境变化的重要机制。在同质种植园中,宁夏平原芦苇的叶片氮磷含量较低,但株数却显著多于黄河三角洲芦苇,反映了不同地区芦苇之间存在不同的适应策略,宁夏平原芦苇更偏向于高扩散率的杂草策略,而黄河三角洲芦苇更偏向于竞争策略。此外,宁夏平原芦苇的株高、叶长两个性状以及基径-比叶面积相关性在野外和同质园两个环境中存在一致性,表明了性状变异和权衡策略的遗传稳定性。综上,位于黄河上下游的芦苇种群间存在着适应性分化,这是表型可塑性和遗传变异共同作用的结果,不同来源芦苇对全球变化下的多重环境因子的响应还需要进一步研究。

山东省自然保护区植物多样性研究

对山东省生物多样性较高的25个省级以上自然保护区的植物多样性进行了调查研究,发现共有175科918属2 362种维管束植物,保护了山东省93%以上的维管束植物物种。利用多种生物多样性测度方法分析表明,所研究的25个自然保护区中物种丰富度最高的为青岛崂山省级自然保护区,其次为泰山省级自然保护区和烟台昆嵛山国家级自然保护区。所研究的自然保护区内共有152种珍稀濒危植物,珍稀濒危植物物种丰富度最大的为青岛崂山省级自然保护区。研究区内共发现289种境外外来植物,其中入侵类有98种。所研究的自然保护区均受到了不同程度的境外外来植物入侵,境外外来植物中草本植物的数量远远多于木本植物的数量,且物种较为丰富的自然保护区境外外来植物物种数量也比较多。本研究可为山东省自然保护区植物多样性保护以及自然保护区管理提供科学依据。

山东省珍稀濒危植物分布及其影响因素

对山东省珍稀濒危植物的研究发现,共有65科、123属和159种珍稀濒危植物,其中蕨类植物5科5属6种,裸子植物8科17属26种,被子植物52科101属127种。珍稀濒危植物在山东省各地市的分布极其不均,丰富度较高的多为山地丘陵地区,如青岛市、烟台市和泰安市,这些地区保护的珍稀濒危植物均在100种以上;同时发现山东省25个省级以上自然保护区保护了珍稀濒危植物的95.59%。对自然保护区和地市这2个空间尺度下的珍稀濒危植物分布影响因素研究发现,在这2个空间尺度下均受到温度和海拔因素的显著影响,并且在地区尺度下受海拔的影响要明显大于自然保护区尺度,表明在生物多样性的保护工作中应该认真对待栖息地的异质性。

基于植物功能性状的暖温带5种灌木幼苗生长策略

为了理解中国暖温带常见本地灌木和外来灌木的生长策略和生态位分化机制,并为植被恢复和重建、区域生态环境可持续发展提供理论依据,该研究选取3种中国暖温带常见本地灌木——荆条(Vitex negundo var.heterophylla)、酸枣(Ziziphus jujuba var.spinosa)、小花扁担杆(Grewia biloba var.parviflora)和2种外来灌木——紫穗槐(Amorpha fruticosa)和火炬树(Rhus typhina),通过对植物功能性状的测量,分析了不同物种幼苗生长策略的差异。该研究在山东大学莱芜房干生态实验站进行,利用盆栽实验种植5种灌木的当年实生苗,每个物种20个重复,测量了叶结构性状、叶营养元素含量、叶绿素含量、叶气体交换参数、叶绿素荧光、生物量产量等性状指标。结果表明:5种灌木在相同的生长环境下表现出了不同的生理生态特性。外来种火炬树和紫穗槐表现出较高的光合速率,这对于两者充分利用林下光斑环境非常有利。紫穗槐支撑结构比例高达0.434,有利于其叶片运动,进而适应多变的光照环境,较强的光合适应能力是2个外来种能够定居下来的重要原因。本地种荆条和酸枣对资源的利用比较保守,两者气体交换值均较低,充分地利用正午的光照是荆条叶片生理的一大特点。小花扁担杆的叶片有较强的气体交换能力,但是通过叶绿素荧光分析发现,其正午过后的实际量子产量恢复比较慢,另外,小花扁担杆叶片的比叶质量和叶绿素a/b都最小,分别为44.539 g·m^(-2)和2.215,说明小花扁担杆具有一定的阴生性。良好的种子扩散能力(百粒质量小,0.947 g)和叶散热能力(周长~2/面积(γ′)值最高,48.389)、保守的光能利用策略、较强的干扰后恢复能力(根冠比高,5.051)使得荆条成为中国暖温带地区的广布优势种。