西藏东达山3种嵩草属植物气孔特征沿海拔的变化

嵩草属(Kobresia)植物是藏东南高山草甸的优势种和建群种,对该区畜牧业发展和维持生态系统平衡起着重要作用。选择西藏左贡县东达山为研究地点,从林线开始,海拔每升高约100m设置1个样带直至高山草甸分布边缘,共8个样带,调查各样带中物种的组成及盖度,并依据相对盖度和相对频度计算3种嵩草植物矮生嵩草(K.humilis)、线叶嵩草(K.capillifolia)和大花嵩草(K.macrantha)在群落中的重要值,同时取样观察它们叶片远、近轴面表皮细胞形态,测量气孔长度及保卫细胞宽度,计算气孔密度,探讨嵩草属植物对海拔梯度的适应性。结果表明:(1)3种嵩草属植物叶表皮细胞均呈波浪状,气孔器仅分布于远轴面,近轴面无气孔器分布。(2)3种嵩草属植物气孔密度沿海拔梯度的变化均呈单峰曲线分布格局,且在海拔4 537m样带处达到最大值,并表现为矮生嵩草(777.6个/mm2)线叶嵩草(476.4个/mm2)大花嵩草(414.3个/mm2)。(3)随海拔的增加,矮生嵩草和线叶嵩草气孔长度显著增大(P0.05),而保卫细胞宽度显著减小;但大花嵩草气孔长度随海拔的升高而显著减小,保卫细胞宽度基本保持不变。(4)矮生嵩草和线叶嵩草气孔密度、长度和保卫细胞宽度与海拔梯度均显著相关,气孔特征对海拔梯度变化的敏感程度高,与其在群落中重要值高的分布特征一致;而大花嵩草仅气孔密度和长度与海拔梯度显著相关,气孔特征对海拔梯度变化的敏感性低,与其在群落中重要值低的分布特征一致;嵩草属植物气孔密度、长度和保护细胞宽度与海拔梯度之间的相关性,反映出它们在海拔梯度上对生境的适应程度。可见,3种嵩草属植物气孔特征对海拔梯度上生境变化的适应性不同,从而影响它们在群落中的分布范围和物种优势度,其中矮生嵩草和线叶嵩草对环境变化敏感,而大花嵩草对环境变化相对不敏感;保卫细胞宽度与气孔长度同样对植物适应环境变化起重要作用。     

2种嵩草属植物形态特征对生境干旱化的响应

该研究于西藏自治区东南部的东达山高山草甸沿生境干旱化梯度设置10个样地,采用线性回归方法分析优势种高山嵩草(Kobresia pygmaea)和矮生嵩草(K.humilis)叶片数量与其它构件数值(分株数量、茎基直径、根系数量和根系长度)之间的关系,并采用线性回归斜率测度分株功效、叶片萌生能力、根系分生功效和根系伸长功效,以探讨嵩草的分株能力、茎基生长和根系生长对生境干旱化过程的响应机制。结果显示:(1)2种嵩草植物的叶片数量与4种构件数值均为显著线性正相关关系。(2)随着生境干旱化程度增加,高山嵩草分株数量增加,矮生嵩草分株受干旱抑制程度高,分株数量呈下降趋势;2种嵩草分株功效下降,即单株叶片数量因干旱化程度增加而减少。(3)2种嵩草的茎基直径、叶片萌生能力随着生境干旱化程度增加而下降;高山嵩草叶片萌生能力的变化与生境干旱化梯度一致,具有连续性;矮生嵩草叶片萌生能力对生境干旱化的适应性弱,干旱到一定程度发生骤降。(4)随着生境干旱化,高山嵩草的根系数量和长度均增加,矮生嵩草根系长度增加,但数量却无规律变化;2种嵩草的根系分生功效和根系伸长功效均下降。研究表明:嵩草属植物分布的最适宜生境为表面稍有积水的沼生生境。为适应生境干旱化,高山嵩草降低叶片萌生率以减少蒸腾作用,增加分株数量以增强对空间的占有能力,并增加根系数量和长度来提高对土壤水分的吸收能力,因此对干旱有较强适应性且分布范围广;矮生嵩草只通过降低叶片萌生率,增加根系长度响应干旱化生境,其分布范围较窄。