收藏本站
《宁夏大学》 2019年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

荒漠草原猪毛蒿的生态适应对策

陈林  
【摘要】:荒漠草原是亚洲中部特有的、最具旱生性的草地类型,是草原向荒漠过渡的一类十分脆弱的草原生态系统。荒漠草原是宁夏天然草地生态系统的主要类型之一,占全区草地面积的42%。猪毛蒿(Artemisia scoparia)因具有较强的适应恶劣环境能力以及在生物群落中较强的竞争能力,往往成为退化荒漠草原恢复过程中的先锋种和优势种,是影响荒漠草原恢复初期稳定性和群落进一步演替的关键物种。猪毛蒿对荒漠草原的适应对策是研究其单优群落形成机制、荒漠草原植被恢复机制的关键科学问题。本研究针对宁夏中部荒漠草原的猪毛蒿,采用种群和群落调查、种群动态监测、化感试验、繁殖特征分析等方法,从种间关系(生态位特征及其化感作用)和种内特征(种群动态和繁殖特征)两个主要方面,研究和分析猪毛蒿的生态适应对策。主要研究结果如下:1、猪毛蒿在荒漠草原群落中的地位。对荒漠草原开展190个样方调查结果表明:共记录到15科36属42种植物,以豆科、禾本科、菊科和藜科的草本植物为主。猪毛蒿生态位宽度和总宽度值均居首,且分布在生态位重叠指数DCA排序图的中心,说明具有较强的资源占有和利用能力,在群落中占有重要地位,是该区域主要优势种。2、猪毛蒿的化感作用。猪毛蒿地上和地下部分不同浓度的水浸提液对10种草本植物的试验发现,受体植物幼苗生长期的敏感性强于种子萌发期,其中胚根长是衡量猪毛蒿化感作用的最敏感指标。从化感作用敏感指数来看,短花针茅(Stipacapillaia)受抑制作用最强,蒙农杂交冰草(Agropyron crisiatum×Agropyrondesertorum cv.'Hycrest-Mengnong',/HM)则受到促进作用。不同浓度水浸提液对草木犀(Melilotus officinalis)、扁穗冰草(Agropyroncristatum)和蒙农杂交冰草(HM)的敏感指数均表现出促进作用,对蒙古冰草(Agropyron mongolicuum)、胡枝子(Lespedeza bicolor)和短花针茅(S.capillata)则具有抑制作用。猪毛蒿地下部分水浸提液的化感作用强度高于地上部分。经GC-MS分析,共检测和鉴定出57种化合物,地上和地下部分共有化合物为24种,以醇类居多。因此,化感作用在增强猪毛蒿生存竞争力方面起着不容忽视的作用,这是猪毛蒿在荒漠草原的生态适应对策之一。3、猪毛蒿种群动态。通过编制不同生境条件下2017~2018年猪毛蒿种群动态生命表,发现2018年猪毛蒿种群密度显著高于2017年,猪毛蒿种群存活曲线均趋于Deevey-Ⅰ型。不同土壤类型和增减雨处理下猪毛蒿个体的存活数均呈前期波动后期下降的趋势,风沙土和灰钙土生境下死亡率的波动变幅较大。土壤类型和降水处理的交互作用对株高和冠幅有极显著影响,且株高和冠幅的可塑性指数较高,说明在不同的生境条件下,猪毛蒿可以通过优先调节这2个参数来应对生境的变化,以维持其种群的优势地位。4、猪毛蒿的繁殖对策。基岩风化残积土生境下猪毛蒿的地上和地下生物量、营养和生殖器官生物量、繁殖体数量和重量均小于风沙土和灰钙土生境。繁殖器官生物量的绝对投入随着个体大小的增大而显著增加。猪毛蒿存在繁殖阈值,其繁殖分配和个体大小呈现负相关关系。单个头状花序重量和个体大小、每株头状花序数量间均呈负相关关系,一定程度上反映了种群资源配置的表型可塑性。猪毛蒿的株高、茎粗、根长、根重和单株生物量表现为随土壤相对湿度的增大而增加,具有较强的可塑性。单个头状花序重量并未随着个体大小和头状花序数量的增加而发生显著变化,且在不同土壤相对湿度和不同部位间均无显著差异。土壤相对湿度40%生境下的头状花序数量和重量显著高于土壤相对湿度30%和30~40%生境。随着土壤相对湿度的增加,繁殖分配比例极显著增大。营养器官和繁殖器官生物量、头状花序重量和数量、地下生物量和地上生物量均呈极显著线性正相关关系,存在正向权衡。由此可见,猪毛蒿在不同土壤相对湿度生境下产生的可塑性是其生存繁殖的重要适应机制之一。猪毛蒿单株头状花序数量和质量极显著的受到土壤水溶性碳和土壤水分的影响,繁殖分配和单个头状花序质量与土壤水溶性碳、土壤水分呈负相关关系。土壤水溶性碳和土壤水分是荒漠草原影响猪毛蒿种群繁殖特征的主要土壤因子。综上所述,猪毛蒿在荒漠草原植被结构中占有很高的频率、重要值和生态位,是荒漠草原的一种关键植物。造成猪毛蒿在荒漠草原植被演替中长期存在的主要原因是,猪毛蒿含有较多量和种类的潜在化感物质,对荒漠草原的一些关键种(如针茅)具有抑制作用。猪毛蒿的生命表和存活曲线表明其具有以数量取胜和密度制约的生存特征。猪毛蒿对荒漠草原的灰钙土、风沙土等具有较强的表型可塑性,对增减水具有显著的响应。因此,猪毛蒿具有的生存、化感和对降水、土壤的适应对策,使其成为荒漠草原植被格局中的优势种乃至关键演替物种。
【学位授予单位】:宁夏大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:S812

手机知网App
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026