天山北坡东段与西段野生鸭茅的种群分布、形态特征及生理生化特性研究

摘要

鸭茅(Dactylis glomerata)是优良冷季型禾本科牧草，具有适应性强，营养价值高等特点，是优质高产人工草地建植主要栽培物种。新疆拥有丰富的野生鸭茅种质资源，是天然的基因库，然而针对当地野生鸭茅种质资源的研究与利用基本处于空白。以往的一些零星研究，不能为该地区鸭茅新品种选育提供基础依据。本研究是从保护和开发利用野生鸭茅种质资源角度出发，就不同区域野生鸭茅群落物种多样性、野生鸭茅种群种间关系、种群分布格局、植株形态特征及生理生化特性等方面进行比较研究，揭示不同区域野生鸭茅种群与环境适应的调节机能。主要研究结果如下:
　　(1)群落数量特征分析，结果表明:群落高度、密度、盖度及地上生物量方面，区域与各海拔之间存在差异，但无明显的规律性变化;野生鸭茅种群随海拔的升高，其优势地位逐渐降低。
　　(2)物种多样性结果表明，α多样性指数在垂直方向上，不论西段和东段山地均呈现随海拔先升高后降低再升高的趋势，呈现“V”型，在水平方向上，东、西段山地相同海拔处除丰富度Margalef指数R和物种丰富度在海拔2000m呈现出显著性差异外(P＜0.05)，其它指数均未呈现出显著性的差异(P＞0.05)。β多样性指数表明，东段海拔1800～2200m之间，群落相似性极高，共有种较多，生境条件较为一致。西段海拔1800～2200m之间，共有种较少，生境存在着较大的差别。物种多样性指数与海拔呈现出负相关，即随海拔升高，物种多样性指数降低;物种多样性指数和群落生物量存在着一定的负相关，但并没有显著的相关性。
　　(3)总体联结性分析结果表明，天山北坡东段海拔1800 m和2000 m各植物种间总体呈显著正相关，但随海拔的升高，在海拔2200 m处呈现了显著负相关。天山北坡西段除海拔2000m处总体关联呈现显著正相关外，在海拔1800m和2200 m处呈现显著负相关。联结指数结果表明天山北坡东段海拔1800～2200 m，群落中两个种之间联结性整体表现出正联结大于负联结，天山北坡西段海拔1800～2200m，群落中两个种整体表现出正联结小于负联结，但不显著。
　　(4)采用扩散系数及t检验，结果表明无论天山北坡西段还是东段，野生鸭茅种群的分布类型均是聚集分布。丛生指数I、聚集强度k、平均拥挤度m*、聚块指数m*/m、Cassie指数测定结果表明，天山北坡东段野生鸭茅种群分布格局强度为中度聚集，西段在海拔1800 m和2200 m，鸭茅种群聚集强度为强聚集。格局规模结果表明，不同海拔地段，野生鸭茅种群在区组4（斑块面积0.4 m2）、区组8（斑块面积0.8 m2）、区组32（斑块面积3.2 m2）和区组64（斑块面积6.4 m2）上均有明显的峰值，形成规模聚集。
　　(5)不同区域野生鸭茅种群植株营养器官性状及繁殖器官性状研究结果表明，东段野生鸭茅植株体的花序长度、花序宽度、花药长度高于西段，但种子长度与宽度、千粒重却表现出西段高于东段;叶片解剖结构研究结果表明，除气孔密度及上表皮细胞的长度和宽度上存在显著性差异（P＜0.05），而上下表皮细胞的气孔下陷程度、角质层厚度及下表皮细胞的长度和宽度方面未呈现显著性的差异（P＞0.05）。
　　(6)野生鸭茅种群生理生化指标的测定分析结果表明，叶绿素的含量东段（奇台县）高于西段（巩留县）;叶绿素a/b比值则是西段（巩留县）显著高于东段（奇台县）。野生鸭茅种群叶片渗透调节物质含量比较，游离脯氨酸含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量均表现出东段（奇台县）高于西段（昭苏县和巩留县），而丙二醛含量东段最低。野生鸭茅种群叶片保护酶活性的比较，结果表明叶片中超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性及过氧化氢酶(CAT)活性在区域间无显著性差异(P＞0.05)。
　　(7)野生鸭茅种群净光合速率日动态变化研究结果表明，东段（奇台县）和西段（昭苏县、巩留县）野生鸭茅种群的净光合速率日变化曲线先降低再升高再降低的趋势;光合有效辐射强度、蒸腾速率、气孔导度、大气温度及叶片温度的结果表明，所有曲线的日变化的峰值位置均在中午12:00-15:00之间，随之后又出现下降趋势。光能利用效率及水分利用效率结果表明，东段（奇台县）优于西段（巩留县优于昭苏县）。
　　综合以上结果，认为在天山北坡东段与西段鸭茅种群优势地位、分布规律、形态特征、生理生化特性及光合生理生态方面均存在一定差异，研究结果可为该地区的野生鸭茅种质资源保护策略，种质资源的开发利用，预测野生鸭茅适应未来环境的变化及其进化提供科学依据。

目录

论文说明

声明

摘要

第1章 引言

1．1 研究背景

1．1．1 鸭茅在牧草生产中的地位

1．1．2 野生鸭茅在我国分布与利用现状

1．1．3 野生鸭茅在新疆分布与利用现状

1．2 国内外研究现状及发展动态

1．2．1 植物种间关系的研究动态

1．2．2 植物种群分布特征的研究动态

1．2．3 物种多样性的研究动态

1．2．4 植物形态学的研究动态

1．2．5 植物生理生化特性的研究动态

1．2．6 植物光合生理生态的研究动态

1．2．7 野生鸭茅种群的研究动态

1．3 研究目的及意义

1．4 研究内容及技术路线

1．4．1 研究内容

1．4．2 研究方法

1．4．3 技术路线

第2章 研究区自然概况

2．1 研究区概况

2．1．1 地理位置

2．1．2 气候特征

2．1．3 土壤特征

2．1．4 草地植被特征

2．2 野生鸭茅研究样点概况

2．2．1 地理概况

2．2．2 植被特点

第3章 不同区域野生鸭茅群落物种多样性研究

3．1 研究方法

3．1．1 研究区与样地设置

3．1．2 植物群落数量特征及物种多样性测度

3．1．3 数据处理

3．2 结果与分析

3．2．1 野生鸭茅群落数量特征

3．2．2 野生鸭茅群落物种组成及优势度变化

3．2．3 野生鸭茅群落物种α多样性变化

3．2．4 野生鸭茅群落α多样性指数相关性分析

3．2．5 野生鸭茅群落物种β多样性变化

3．2．6 物种多样性与海拔及群落地上生物量关系

3．3 讨论与小结

3．3．1 讨论

3．3．2 小结

第4章 不同区域野生鸭茅群落主要物种种间关联性分析

4．1 测定内容与方法

4．1．1 研究区与样地设置

4．1．2 测度方法

4．2 结果与分析

4．2．1 总体关联性分析

4．2．2 种间关联程度分析

4．2．3 种间相关性分析

4．3 讨论与小结

4．3．1 讨论

4．3．2 小结

第5章 不同区域野生鸭茅种群分布格局研究

5．1 材料与方法

5．1．1 研究区概况

5．1．2 研究方法

5．2 结果与分析

5．2．1 野生鸭茅种群分布类型分析

5．2．2 野生鸭茅种群的格局强度分析

5．2．3 野生鸭茅种群格局规模分析

5．2．4 回归分析

5．3 小结与讨论

5．3．1 讨论

5．3．2 小结

第6章 不同区域野生鸭茅种群植株形态学特征研究

6．1 材料与方法

6．1．1 研究区及样地设置

6．1．2 测定内容与方法

6．2 结果与分析

6．2．1 野生鸭茅种群植株营养器官性状分析比较

6．2．2 野生鸭茅种群植株繁殖器官性状分析比较

6．2．3 各形态学指标相关性分析

6．2．4 各形态学指标与地理因子间相关性分析

6．2．5 野生鸭茅种群植株叶片解剖特征分析

6．3 讨论与结论

6．3．1 讨论

6．3．2 小结

第7章 不同区域野生鸭茅种群生理生化特征研究

7．1 材料与方法

7．1．1 研究区样地设置

7．1．2 研究方法

7．2 结果与分析

7．2．1 叶片相对含水量的比较

7．2．2 叶片叶绿素含量的比较

7．2．3 渗透调节物质含量比较

7．2．4 保护酶活性的比较

7．2．5 生理生化指标与土壤因子及降雨量相关性分析

7．3 讨论与结论

7．3．1 讨论

7．3．2 小结

第8章 不同区域野生鸭茅种群光合生理生态特征研究

8．1 材料与方法

8．1．1 试验区概况

8．1．2 试验材料

8．1．3 测定方法

8．1．4 数据处理

8．2 结果与分析

8．2．1 净光合速率日变化

8．2．2 光合有效辐射日变化

8．2．3 蒸腾速率日变化

8．2．4 气孔导度日变化

8．2．5 大气温度及叶片温度日动态变化

8．2．6 光能利用效率日动态变化

8．2．7 水分利用效率日动态变化

8．2．8 光合指标的相关性分析

8．3 讨论与结论

8．3．1 讨论

8．3．2 小结

第9章 结论与展望

9．1 结论

9．1．1 不同区域野生鸭茅群落物种多样性研究

9．1．2 不同区域野生鸭茅群落的种间联结性分析

9．1．3 不同区域野生鸭茅种群分布特征

9．1．4 不同区域野生鸭茅种群植株形态学特征研究

9．1．5 不同区域野生鸭茅种群生理生化特征研究

9．1．6 不同区域野生鸭茅种群光合生理生态特征研究

9．2 研究展望

参考文献

附录

致谢

作者简介