火山熔岩地貌苔藓植物多样性恢复的生态学机制研究

苔藓植物是入侵火山熔岩裸地的先锋植物，密集丛生的藓丛历经漫长的岁月不断堆积，对溶解岩面、促进岩石分化、启动土壤发育形成具有不可替代的作用，可为其他动植物的生长和繁殖营造微环境，对火山熔岩地貌植物多样性恢复具有承前启后的重要作用。采用植物构件生物学理论和方法，深入研究不同年代火山熔岩地貌苔藓植物多样性特征、种群参数的数量变化和年龄结构及其对营养元素的积累作用，不同种群的生态恢复潜力，对揭示火山熔岩裸地苔藓植物种群入侵、扩展和维持的生态学机制具有重要的科学价值和意义，并可为火山熔岩地貌自然保护区的植物多样性保护和科学管理提供具有实际应用价值的基础科学资料，也可为火山的长期监测提供辅助参考资料。本项目的研究理论和方法是一种新的探索。

五大连池火山熔岩地貌3247号标本的分类鉴定发现本区共有苔藓植物47科，128属，286种和变种。优势科十分明显，以旱生藓类著称的丛藓科是第一大科，10个大科没有苔纲植物。发现中国新纪录4种。新期火山物种多样性最高，随喷发年代的增加植物科、属、种数量呈降低趋势，苔藓植物是新期火山的优势植被，小生境对分布具有重要作用。植物区系地理成分以北温带成分（45.10%）和东亚成分（20.28%）为主。植物区系与七老图山、赛罕乌拉、管涔山和长白山的亲缘关系较近。.查阅2500号标本的生境类型，对六种生境中植物种数占研究地总种数的百分比进行比较发现，石生生境占绝对优势，依次为：石生>土生>树生>沼泽生>腐木生>水生。.选取多种生境38个采样点进行种群盖度和物种数量调查结果表明，砂藓和垂枝藓可形成大面积纯种群地被层，盖度最高达84%。砂藓在饱和吸水状态下，每公顷可吸水80吨，垂枝藓的饱和吸水率为673.21%，饱和吸水量可达自身重量的7倍。.选取不同年代火山的土壤样品测定有机质和矿质营养元素含量，结果表明：表面有苔藓覆盖的土壤N、S、P、有机质等的含量高于火山砾；覆盖有垂枝藓、山羽藓、砂藓和桧叶金发藓的火山砾N、S、有机质的含量高于只有砂藓覆盖的火山砾。土壤N、P、K三大营养元素含量在老期火山土壤中丰富；全N、S、有机质含量有随火山形成年代增加而升高的趋势。测定结果表明苔藓植物对土壤和矿质元素具有明显的富集作用。. 采用植物构件生物学原理，对15种优势种的颈卵器、精子器、孢蒴、生殖枝、营养枝等构件的数量进行测定，多数种类的幼龄藓分株比率都大于老龄藓，呈现出增长型的年龄结构，营养枝多于生殖枝,多数种以营养繁殖为主, 发现垂枝藓、砂藓外延营养繁殖速度较快，厚度增加较慢，常形成大面积地被层，中华缩叶藓、毛尖紫萼藓等外延扩展较慢，厚度增加较快，常形成小丘状种群。对种群年龄结构的研究可以预测种群的发展，推断物种的演替趋势和恢复潜力，对火山地貌植物多样性恢复具有重要的研究意义。.研究区与达里诺尔和阿尔山火山的比较结果说明，3个火山熔岩地貌优势科相同,不同的是阿尔山的曲尾藓科和裂叶苔科种数最多,达里诺尔丛藓科分布占优势地位。.本项研究对揭示熔岩裸地苔藓植物入侵、扩展和维持的生态学机制具有科学价值和意义，并可为火山熔岩地貌植物多样性保护和科学管理提供资料，也可为火山的长期监测提供参考资料。