敦煌西湖湿地芦苇种群空间拓展资源分配权衡研究

The strategy of spatial expansion is an important part in the life-history strategies of clonal plant population, resource allocation trade-off is a manifestation of clonal plant population stability. This study uses the rhizomatic clone plant -Phragmites australis in Dunhuang Xihu National Wetland Reserve as the research material, from resources obtaining of the clonal modules structure and biomass allocation evolutionary trade-off of clone plant population in the process of spatial expansion aspect to study, employs indoor and outdoor experiments and model analysis method to establish the spatial expansion ability functionally index system and biomass resource allocation index system of the clone modules of Phragmites australis population. On the basis of studying to describe the evolutionary trade-off features of the clone modules of Phragmites australis population, to clear the resource allocation law of Phragmites australis colonal population in the process of expansion, to build the model that wetlands environmental factors and every functional trait index of clone populations, to clarify the expansion evolutionary's master factors of cloned populations under the conditions of heterogeneous habitats, to reveal the clonal populations' growth - reproductive - survival evolutionary trade-off countermeasures in wetland. This research will establish the experimental basis for assessing the ability of clonal plants population's spatial expansion systematically, build new theory on the rich life history trade-off strategies of clonal plant population research, and provide a scientific basis as well as the arid inland vegetation restoration, maintenance and ecological management of community diversity pattern.

空间拓展是克隆植物种群生活史策略的重要组成部分，资源分配权衡是克隆植物种群稳定性的表现形式。本研究以典型干旱区内陆河湿地-敦煌西湖湿地国家级保护区内根茎型克隆植物芦苇为研究材料，以种群空间拓展过程中克隆构件资源获取结构和生物量资源分配的进化权衡作为切入点，采用室内外实验和模型分析方法，建立芦苇种群克隆构件空间拓展能力功能性状指标体系和生物量资源分配格局指标体系，刻画芦苇种群空间拓展克隆构件的进化权衡特征，明晰芦苇克隆种群空间拓展过程中资源分配规律，构建湿地环境因子与克隆种群空间拓展功能性状的关系模型，阐明克隆种群在异质生境条件下空间拓展的主控因素，揭示湿地克隆种群生长-生殖-生存的权衡对策。为系统评估克隆植物种群空间拓展能力奠定实验基础，为丰富克隆植物种群生活史性状权衡策略研究构建新的理论体系，同时为干旱区内陆河湿地植被恢复、群落多样性格局维持和生态管理提供科学依据。

芦苇克隆植物是干旱区内陆河湿地的优势群落植物，对维护湿地生态系统的稳定起着重要作用，所以系统开展芦苇种群空间拓展策略分析和格局稳定性进化权衡研究是十分必要的。. 本项目以敦煌西湖芦苇种群为研究对象，采用室内外实验和模型分析方法，研究敦煌西湖湿地气候和土壤立地条件特征，构建芦苇空间拓展各指标体系及与环境因子的关系模型，分析不同退化梯度下克隆植物空间拓展构型变化和资源分配权衡规律，从而揭示克隆植物种群空间拓展调控机理及对异质环境的适应策略。. 主要结论有：1）研究区1951-2014年气候年际变化表明气候从暖干向暖湿转型的特征；2）研究区从未退化到极度退化五个退化梯度土壤呈现含水量和全氮全碳含量逐渐减少、容重和含盐量逐渐增加、pH值先降低再增加的趋势；3）叶功能性状特征及对环境因子响应证明随环境胁迫增大芦苇通过增加单位叶面积干物质含量提高抗性，并通过减小叶面积、叶宽和叶长来改变叶片传导性以适应较高蒸发；4）研究区植物群落结构简单、物种多样性较低、群落稳定性较差，且随退化程度增加群落湿地生产力明显降低，表现出植物总盖度、芦苇分盖度、密度、频度、高度、生物量显著下降趋势；5）分析发现芦苇克隆构件通过水平空间上从“密集型”-“游击型”-“密集型”，而垂直空间上逐渐增加地下根茎深度的策略来适应环境胁迫的增加；6）而且芦苇可以通过增加生长组织干重来抵御不利环境，但胁迫增加到一定阈值后，又通过减少组织干重、增大生存成本来维持生命；同时芦苇也通过加大地下资源分配比例及减少有性繁殖而增加克隆繁殖来适应胁迫环境；7）研究还发现芦苇叶功能性状、芦苇群落特征、空间拓展克隆构件、资源分配等各指标之间关系密切，且主要受到表层和中层土壤含水量、pH值、含盐量和全氮全碳含量的限制。. 本项目的研究成果能为丰富克隆植物生态学的发展提供理论依据，为干旱区内陆河湿地植被恢复、群落多样性格局维持和生态管理提供科学指导。