摘要
植物表型性状对环境变化具有较强的敏感性，在进化过程中，随着外界环境的变化逐渐形成结构和生理等方面的适应策略来保障自身的生长与繁殖。海拔的升高引起降水、温度、光照、土壤等因子的梯度性变化，直接影响了植物对物质分配的生态策略。本文以天山北坡山地森林系统中的优势种和建群种天山云杉（ Picea schrenkiana var. tianschanica）为研究对象，利用巢式方差分析、RDA冗余分析、热图聚类等多种方法，对天山北坡4个天然种群的天山云杉球果、种鳞和针叶等15个表型性状进行变异性、可塑性、多样性及分化水平的分析；揭示不同海拔和经度梯度下植物表型性状的变化规律，探究影响天山云杉表型性状的主要环境因子，为新疆天山云杉林资源保护与可持续经营管理提供理论依据。主要结果表明： （ 1 ）天山云杉15个表型性状在种群内和种群间均存在显著差异，种群内变异（27.78%）大于种群间变异（20.46%），种群内变异是其主要变异来源；天山云杉球果、针叶具有可塑性，15个表型性状中，球果干质量的可塑性最大（PPI=0.81，CV=14.59%），叶形指数最小（PPI=0.40，CV=7.34%）；4个种群中，天山中西部种群的可塑性最大（PPI=0.53，CV=9.10%），天山西部种群的可塑性最小（PPI=0.492，CV=7.04%）；天山云杉表型性状重复力均值0.3589，叶厚度的重复力（0.5055）最高，叶干物质含量重复力（0.1622）最低；天山中西部种群的重复力（0.4436）最高，天山西部种群的重复力（0.2451）最低。 （ 2 ）天山云杉表型性状Shannon-Wiener信息多样性指数H''的均值为1.9757 ， Simpson遗传多样性指数D''的均值为0.8329；15个表型性状中，种鳞长的多样性指数最大（H''=2.1011，D''=0.8641），叶形指数的多样性指数最小（H''=1.8594，D''=0.8428）；4个种群中，天山中部种群的多样性指数最大（H''=2.0130，D''=0.8459），天山西部种群的多样性指数最小（H''=1.9264，D''=0.8196）；热图聚类按表型性状将4天然种群分为3类。 （3）天山云杉球果、种鳞表型性状随海拔的升高总体呈下降趋势，而针叶随海拔梯度变化复杂多变。不同表型性状对海拔的响应程度不同，植物通过改变表型性状的方式来适应不同海拔的生长环境，以保证自身的生长和繁殖。表型性状受环境因子共同影响，降水是影响天山云杉表型性状的重要因子，海拔则是最主要的限制因子。 总之，天山云杉在种群间和种群内存在广泛且复杂的多样性，不同表型性状对海拔梯度的响应程度不同。上述结果丰富拓展了高山植物对环境的适应性的理论基础，为新疆天山云杉保护与利用、可持续经营管理提供理论依据和数据参考。
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