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黄土丘陵沟壑区茭蒿(Artemisia giraldii)的生态适应性研究

刘芳  
【摘要】:茭蒿(Artemisia giraldii)隶属菊科(Composiate)蒿属(Artemisia),多年生草本状半灌木,以茭蒿为建群种的干草原是我国温带南部和暖温带森林草原带及典型草原带南部边缘地区的重要草原类型,同时茭蒿也是重要的水土保持植物。茭蒿能够特异分布于黄土丘陵沟壑区的沟谷中,且长期、稳定的存在。沟壑交错的地貌导致热量、水分等环境因子在沟谷中重新分配,使得沟谷成为一种不同于地带性生境的特殊生境。选取位于鄂尔多斯高原东北部、黄土高原北缘的丘陵沟壑区作为研究区,从个体、种群、群落三个层面入手研究茭蒿对沟谷特殊生境的适应性,以期揭示茭蒿的生态适应机制,为黄土丘陵沟壑区植被建植和水土保持综合治理提供科学依据。主要研究结果如下: 1、茭蒿的区系地理分布 茭蒿的地理分布范围为E101°-116°,N34°-41°,海拔390-2800m之间,其现代分布中心为黄土高原,茭蒿现代分布中心的形成是在茭蒿不断适应黄土地质和黄土高原环境变化中协同进化而来的。 2、茭蒿群落及生境特征 (1)、茭蒿适合分布于黄土丘陵沟壑区30°-50°的陡沟坡上,坡度小于或大于这一范围,茭蒿的生物量均明显下降,表明30°-50°左右的黄土沟坡为茭蒿特异占领的生境。 (2)、茭蒿在黄土沟谷中形成以它为建群种的群落类型,其中在沟谷阳坡形成茭蒿单优群落,群落盖度低,物种种类贫乏,平均生物量为13.88g·m-2;在沟谷阴坡与硬质早熟禾形成共建群落,群落盖度较高,物种种类较丰富,平均生物量较高,为36.55g·m-2。 (3)、茭蒿群落生境相比梁顶生境具有以下特征:土壤容重小、孔隙度大、易被侵蚀;土壤TOC、全氮、速效氮含量低,土壤贫瘠;水分散失较快。 3、茭蒿种群特征 (1)、茭蒿种群年龄结构在沟谷阴坡为增长型,在阳坡为稳定型;相比梁顶,茭蒿在沟谷中具有高的种群密度和根冠比。 (2)、茭蒿种群在梁顶生境中随着撂荒恢复演替的进行,分布格局由随机分布转向小尺度聚集分布再转变为较大尺度聚集分布,与此同时,种群空斑面积显著增加,种群领地减小;而在沟谷生境中茭蒿种群呈现典型的随机分布,种群空斑面积显著低于梁面各群落,种群领地显著高于梁顶。 (3)、梁顶—沟谷的生境梯度上,茭蒿的生态位宽度最大,表明其具有较强的资源利用能力,对环境的适应能力较强,可以广泛分布在梁顶和沟谷各种生境中;与茭蒿生态位重叠程度较高的一组植物中大多数是梁顶植物群落演替前期优势程度较高或出现较早的物种,表明从生态位属性上看茭蒿为一个演替前期物种。 4、茭蒿繁殖特征 (1)、茭蒿种群的生殖分配以无性繁殖为主,仅投入很少的一部分能量用于有性繁殖。 (2)、茭蒿种子质量很小,千粒重仅为0.0901±0.0051g,这种特性有利于其种子的传播;茭蒿种子质量虽然很小,但在相同条件下,与其他植物种子发芽率并没有表现出显著差异,即种子质量的大小没有对茭蒿种子的萌发造成影响。 (3)、沟谷中茭蒿每基株分生的无性系分株数量最多,无性繁殖的平均扩散面积最大;梁顶上的茭蒿基株具有最少的无性系分株数和最小的平均扩散面积。表明沟谷生境中茭蒿的无性繁殖能力优于梁顶生境。 (4)、土壤种子库中,75%的茭蒿种子位于0-5cm土层中;沟谷中茭蒿种子表现出随着沟谷稳定程度的增加,种子密度增大,并且始终都是群落土壤种子库中重要值最大的物种;梁顶上的土壤种子库中,茭蒿的种子密度是所有生境中最低的,重要值显著下降。表明,沟谷中的茭蒿种群具有较强的繁殖潜力。 5、茭蒿的生理生化特征 从叶片的水分生理特征上看,茭蒿与本氏针茅和铁杆蒿的抗旱性没有显著差别;生理生化指标分析表明,茭蒿与本氏针茅和铁杆蒿表现出的抗旱性接近,不同生境中的茭蒿种群所表现出的抗旱性也接近,均无显著差异。表明茭蒿具有一定的抗旱性,能够适应沟谷中较为干旱的生境特征。 6、茭蒿的生态效应 茭蒿在黄土丘陵较陡沟坡上可以长期、稳定存在并形成优势度较高的群落,作为一种天然分布于此的群落类型,茭蒿群落具有自组织、自维持的特性。因此,茭蒿是黄土丘陵沟壑区陡坡水土流失治理的优良物种。


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