冷荒漠降水增加对类短命克隆植物囊果苔草繁殖对策的影响

The reproductive characteristics of clonal plants are affected by global change, and they are more sensitive to precipitation change in Central Asia desert. The meteorological data in the last 30 years shows that it decreases in the five Central Asia counties and increases in the Xinjiang, nearly 1 mm per year. But it is unclear about how to respond for reproductive strategies of clonal plant and how to change for trade-off of sexual reproductive and clonal growth under increasing precipitation. The aims of this study are about seed dormancy, seed germination, seedling establishment and clonal growth of Carex physodes under increasing precipitation, which is an ephemeroid clonal plant in the cold desert and is trying to answer: (1) the effect of seed dormancy release and germination threshold of C. physodes after increasing winter snow; (2) the effect of seedling growth, reproductive mechanism and trade-off of sexual reproductive and clonal growth of C. physodes under risen rainfall in spring and summer; (3) predicting population dynamic process of C. physodes under increasing precipitation by using Projection Matrix Model (PMM). We use case to ultimately reveal the adaptation mechanisms of C. physodes under increasing precipitation. This work is believed to provide enough data for the evaluation of adaptation strategy of desert clonal plants under climate change.

全球变化深刻影响着克隆植物的繁殖特性，而中亚荒漠区克隆植物的繁殖对策对降水更加敏感。近30年的气象数据显示，中亚五国降水减少，而我国新疆则呈现明显增加的趋势，年均增加近1mm。然而降水增加后，作为干旱荒漠区占优势地位的克隆植物的繁殖策略如何响应？有性繁殖和克隆生长的权衡关系又将如何变化？等问题尚不明晰。本项目拟以荒漠类短命克隆植物囊果苔草为研究对象，在降水增加背景下从种子休眠释放-种子萌发-幼苗建成-克隆生长各个环节入手，系统研究①冬季增雪对囊果苔草种子萌发的影响及萌发阈值的调控效应；②春夏季增水对囊果苔草生长、繁殖的生态效应以及有性繁殖-克隆生长的动态权衡关系；③通过矩阵模型估测囊果苔草在降水增加条件下种群未来的发展趋势。研究通过实证分析，为最终揭示降水变化背景下囊果苔草的生态适应机制提供必要的数据支撑，并以点带面的系统回答荒漠克隆植物应对气候变化的响应与适应策略。

全球变化深刻影响克隆植物的生殖特性，而中亚荒漠区克隆植物的繁殖对策对降水更加敏感。在我国新疆地区，降水呈现逐年增加的趋势，但是降水增加后，作为干旱荒漠区占优势地位的克隆植物的生殖策略如何响应？有性繁殖和克隆生长的权衡关系又将如何变化？了解还不充分。本项目以荒漠类短命克隆植物囊果苔草为研究对象，在降水增加背景下从种子休眠释放-种子萌发-幼苗建成-开花结实各个环节入手，（1）探讨囊果苔草种子扩散、萌发特性及其生态效应，结果表明囊果苔草果实的泡状果囊既适应风力传播，也适应借助偶遇的降雨靠水力扩散，赤霉素、室内干藏和去除部分胚乳等处理方法不能使囊果苔草种子萌发，囊果苔草种皮抑制物质是限制种子萌发的主要因素；（2）冬季增雪对囊果苔草种子萌发阈值的启动效应，分析其种子库动态，结果表明不同增雪条件下，囊果苔草种子活力和萌发率不同，增雪处理下种子活力、萌发率总体高于减雪处理，表明冬季降雪增加有利于提高种子的活力，从而提高其潜在的萌发力；（3）通过站点实验和室内实验的共同实施，深入阐述春夏增水对囊果苔草各生活史环节的影响，探讨其有性繁殖和克隆生长的权衡关系，结果表明水量增加，囊果苔草冠幅减小，叶片数减少，但株高显著增加，引起了囊果苔草表型可塑性变化；增加地下克隆构件生物量分配，增强其植株生长力，使之更好地适应沙漠干旱的环境，水量增加会影响囊果苔草有性繁殖体形态及生物量分配，进而对该物种的传播与定居产生潜在影响，春夏季降水增加均促进囊果苔草生殖株和营养株的生长，但对生殖株的贡献更大；为最终揭示降水变化背景下囊果苔草的生态适应机制提供必要的数据支撑，以点带面的系统回答荒漠克隆植物应对气候变化的响应与适应策略。