中国植物含水量空间变异规律、影响因素及其适应机制
文献类型：学位论文
| 作者 | 王若梦 |
| 答辩日期 | 2022-12 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 李胜功 ; 何念鹏 |
| 关键词 | 含水量 叶片 植被 生态策略 空间格局 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 生态学 |
| 英文摘要 | 植物是陆地生态系统生产者和参与者最重要的组成，是土壤和大气之间联系的重要枢纽，也是能量流动和物质循环的主要驱动者，植物水分是保证植物实现这些功能的重要因素。叶片作为植物最为重要的器官之一，参与了植物体各项生理机能的运转，而叶片水分参与了几乎所有的功能过程叶片含水量是植物主要生理生态活动的重要参与者，包括光合作用、呼吸作用和蒸腾作用等。叶片含水量是植物的重要功能性状，不应被长期忽略。本研究以中国自然陆地生态系统为研究主体，植被类型涵盖森林、草地、湿地和荒漠，野外调查分别进行植被群落结构调查和配套测定植物群落中叶、枝、干和根的含水量。通过近10 年的野外实测数据，首次探讨自然生态系统植物叶片含水量及植被储水量的空间分布格局和变异机制及其影响因素。主要研究结果如下：(1)通过对三条不同环境限制因子的草地样带平行研究的表明，气候因子显著影响植物叶片含水量。干旱和湿润环境中植物的叶片含水量更高，与降雨呈非线性关系，且气候变量和遗传进化对叶片含水量的空间变异的解释率较低，这种非线性的关系体现植物在生存环境中的权衡和策略，即在潮湿环境中减少对叶片含水量的投资，而在干旱环境中增加对叶片含水量的投资以维持相对较高且稳定的叶片含水量，来应对不良环境的冲击。叶片含水量能够体现植物对环境的响应与适应，可以作为生态学研究中的常规植物功能性状。(2)中国植物叶片含水量算术平均值为0.69 g·g–1，不同植被类型的叶片含水量差异显著，森林和荒漠显著高于草原。不同植物生活型的叶片含水量差异显著，草本>灌木>乔木。叶片含水量随环境湿度的增加而减少，随环境干旱的加剧而增加；同时，在干旱环境中植物群落的叶片含水量变异较高，并且叶片含水量较低的物种对环境变化更加敏感。这体现了植物对其生境的适应性。尽管系统发育对叶片含水量没有显著的影响，但是森林和草地的植物物种都在向更高的叶片含水量的方向进化。从物种到群落的叶片含水量的变化代表了植物的成本效益策略。干旱环境中的植物物种需要投入更多的能量来保持较高的叶片含水量，来平衡水的供应和热量调节。(3) 通过计算自然植物群落叶片含水量的平均值、方差、偏度、峰度和四分位距探索了叶片含水量分布频谱的空间变化，发现植物功能性状分布频谱及其变异对于维持自然界植物群落稳定性至关重要。叶片含水量的分布频谱与干旱密切相关，环境干旱的不断加剧是推动植物群落中出现具有较高叶片含水量植物的主要因素。植物群落中叶片含水量的种间差异随着环境干旱度的增大而增加，同时叶片含水量的分布频谱更加均匀。降雨量为200 mm 是叶片含水量频谱在大尺度研究中的趋势变化的结点，干旱环境下(年均降雨量< 200 mm)叶片含水量的分布频谱从分散转向聚集，干旱使叶片含水量的分布频谱像更高的叶片含水量转移，分布频谱变得更加尖锐，这反映了叶片含水量多样性的降低和群落中具有相似特征的物种出现。群落中叶片含水量对环境变化的响应取决于植物群落中具有不同叶片含水量的植物物种在群落中的占比。(4)结合多源的实测数据(包括不同植物器官的含水量、群落生物量、土地覆盖和气候数据)探讨了中国植被含水量(即储水量和水分密度)的空间分布和变化。结果显示，中国植被储水量约为53.016km3，其中约80%储存在干和根中。森林、灌丛和草地植被的储水量分别为49.676 km3、2.455 km3 和0.886 km3。单位土地面积上的植被储水量即植被水分密度不同植被类型间差异显著，森林最高为237.707 m3 ha–1，草地最低为4.555 m3 ha–1。中国植被储水量和植被水分密度随经度和纬度出现明显格局，并随着降雨量的增加而显著增加。因此，植被的含水量是陆地生态系统水循环的重要组成，尤其对区域水循环有重要调节作用，是未来水资源评估的重要参数。总的来说，本研究首次系统量化了大尺度上植物叶片含水量以及植被含水量的变化，揭示其变异规律和影响因素，填补了关于植被水分研究的空白；提供不同生态研究尺度可直接使用的植被水分数据，为生态系统功能预测模型提供新的参数；阐明植被含水量在生态系统碳、氮、水循环中的重要生态意义。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 155 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/199826]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王若梦. 中国植物含水量空间变异规律、影响因素及其适应机制[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2022. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。