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报春苣苔营养器官稳定碳、氮同位素组成初步研究

2020-12-08阅读(417)

报春苣苔营养器官稳定碳、氮同位素组成初步研究

论文摘要

目前,报春苣苔种群仍处于濒危状态,为更好地保护国家I级重点保护野生植物报春苣苔（Primulina tabacum）,本研究以广东、广西、湖南和江西4个省份14个有记录的报春苣苔分布点的种群作为研究对象,实地调查各分布点的维管植物群落物种组成,测定各种群报春苣苔植物根茎叶营养器官、植株周边土壤及岩石进行稳定碳氮同位素组成(δ13C、δ15N)测定,初步探讨报春苣苔不同营养器官碳氮同位素组成与其生境中相关因子的关系。主要结论如下:（1）在11个发现报春苣苔分布的调查地点中,均发现了凤尾蕨科（Pteridaceae）凤尾蕨属（Pteris）植物,即凤尾蕨属植物常与报春苣苔生长同一环境中,推测该属植物可作为寻找适宜报春苣苔生存环境的指示植物。（2）根据实地调查及文献获取的报春苣苔分布地点地理信息,通过MaxEnt软件,预测报春苣苔的潜在地理分布区。结果发现除本次实地调查发现报春苣苔的广东、广西、湖南3个省份外,未发现其他省份存在报春苣苔高适生区,而仅江西省有小片区域为中适生区。而模型评估指标中训练子集及测试子集AUC值均为0.9991。影响报春苣苔潜在适生区分布的主要环境为太阳辐射量,3月份太阳辐射量和9月份太阳辐射量累积贡献值高达94.44%。由于本次预测采用24个气候环境变量,能较为准确预测报春苣苔潜在适生区,今后需进一步增加环境变量,预测更为精准的适生区域,以便探寻出报春苣苔新分布点。（3）在所有样品（包括植物、土壤及岩石）中,元素含量排列为C>H>N>S,且植物>土壤>岩石。计算14个点报春苣苔及相关种根茎叶、土壤及岩石C/N值,其中,植物根茎叶C/N值3者无显著性差异;岩石C/N值远高于植物和土壤C/N值,且与植物、土壤C/N值不呈现显著关系;土壤与植物C/N值（根茎叶C/N平均值）呈显著正相关（y=0.3253x+9.1154,R2=0.3334;P=0.031<0.05）。（4）所有植物样品的δ13C介于-40.47‰-29.92‰之间,而δ15N则介于-13.38‰3.72‰之间。报春苣苔及相关植物不同营养器官δ13C不存在显著性差异;根和叶δ15N存在显著性差异,但根和茎以及叶和茎δ15N则不存在显著性差异。且根δ15N值小于叶片δ15N值,这可能由于报春苣苔叶片能通过吸收大气中的氮源,从而导致叶片δ15N值偏正。所有植物样品δ13C值小于-25‰,推测报春苣苔、蚂蝗七（Chirita fimbrisepala）以及牛耳朵（Ch.eburnea）的光合途径均为卡尔文循环（C3途径）。（5）土壤δ13C值与岩石δ13C值不存在显著性关系;而土壤δ13C值与报春苣苔根茎叶δ13C值均呈现显著正相关,说明影响土壤δ13C值主要因素为地表植物。而土壤N含量与报春苣苔根组织δ13C呈显著负相关,说明土壤N含量升高会使促进植物根际碳沉积,从而使根贫化13C(即土壤N含量升高会促进根释放含13C的有机物)。（6）报春苣苔各营养器官δ13C、δ15N值与气候因子（地区年平局气温及年平均降水量）不存在显著性关系,这说明外界大环境气候因子对报春苣苔生存环境影响较小,因此报春苣苔生理活动（如光合作用、N元素的吸收）对气候因子的响应十分迟钝,需要通过改变所处石灰岩洞小环境因素（洞内温度、相对湿度、土壤N含量等）来使报春苣苔生理活动发生改变。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 报春苣苔研究进展
  •   1.2 稳定同位素技术
  •   1.3 植物稳定碳同位素相关研究
  •   1.4 植物稳定氮同位素相关研究
  •   1.5 MaxEnt模型植预测物潜在适生区相关研究
  •   1.6 研究目的与意义
  • 第二章 材料与方法
  •   2.1 实验样品
  •   2.2 研究方法
  •     2.2.1 技术路线
  •     2.2.2 气象数据获取途径
  •     2.2.3 春苣苔分布地植物群落物种组成调查
  •     2.2.4 C、H、N、S含量的测定
  •     2.2.5 稳定C、N同位素组成的测定
  •     2.2.6 报春苣苔地理分布预测
  •     2.2.7 数据处理
  • 第三章 结果与分析
  •   3.1 报春苣苔分布点植物群落物种组成分析
  •     3.1.1 植物群落物种组成概况
  •     3.1.2 种相似性系数分析
  •   3.2 报春苣苔及相关种、土壤、岩石元素组成
  •     3.2.1 C、N、H及S含量分析
  •     3.2.2 报春苣苔及相关种根、茎、叶及土壤、岩石C/N比值分析
  • 13C组成分析'>  3.3 报春苣苔及相关种δ13C组成分析
  • 13C组成分析'>    3.3.1 土壤与岩石δ13C组成分析
  • 13C组成分析'>    3.3.2 各营养器官δ13C组成分析
  • 13C对土壤δ13C组成影响'>    3.3.3 报春苣苔及相关种根茎叶δ13C对土壤δ13C组成影响
  • 13C影响'>    3.3.4 土壤N含量对各营养器官δ13C影响
  • 13C影响'>    3.3.5 气候因子及海拔高度对各营养器官δ13C影响
  • 15N组成分析'>  3.4 报春苣苔及相关植物δ15N组成分析
  • 15N组成分析'>    3.4.1 土壤与岩石δ15N组成分析
  • 15N组成分析'>    3.4.2 各植物营养器官δ15N组成分析
  • 15N影响'>    3.4.3 气候因子及海拔高度对报春苣苔营养器官δ15N影响
  •   3.5 报春苣苔地理分布预测
  • 第四章 讨论
  •   4.1 报春苣苔分布及其生境植物多样性
  • 13C、δ15N'>  4.2 报春苣苔及相关种不同营养器官间δ13C、δ15N
  • 13C值与地上植被δ13C值关系'>  4.3 土壤δ13C值与地上植被δ13C值关系
  • 13C值关系'>  4.4 土壤N含量与植物样品根δ13C值关系
  • 13C、δ15N关系'>  4.5 气候因子与植物样品不同营养器官δ13C、δ15N关系
  •   4.6 报春苣苔地理分布预测
  •   4.7 报春苣苔种群的保护策略
  • 第五章 总结
  •   5.1 研究结论
  •   5.2 研究创新点
  •   5.3 研究展望
  • 参考文献
  • 附录: 报春苣苔分布点维管植物名录
  • 附图: 报春苣苔野外部分分布点种群情况
  • 研究生期间发表论文情况
  • 研究生期间获奖情况
  • 研究生期间参加学术会议情况
  • 研究生期间参加科研项目情况
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 戴文坛

    导师: 缪绅裕

    关键词: 报春苣苔,营养器官,土壤含量

    来源: 广州大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 生物学

    单位: 广州大学

    基金: 广东省科技计划公益研究与能力建设专项资金项目(2018B030320007)

    分类号: Q942

    总页数: 76

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