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内蒙古典型草原几种优势植物生态适应对策研究

李金花  
【摘要】: 为了揭示草原的退化机理,采用野外放牧强度控制实验和盆栽刈割实验相结合,从克隆形态、生殖、资源(生物量及营养成分)分配格局等方面研究了退化草原优势植物冷蒿(Artemisia frigida)、星毛委陵菜(Potentilla acaulis)对不同放牧强度的生态适应对策;采用水分模拟实验,从资源分配角度探讨了典型草原优势植物羊草(Leymus chinensis)、大针茅(Stipa grandis)、冷蒿、星毛委陵菜对未来降水变化的响应。 (1)形态可塑性是植物种群克服环境异质性的重要途径之一,克隆植物的形态可塑性是植物利用异质性资源的生态适应对策。 冷蒿、星毛委陵菜的克隆形态特征对放牧强度表现出显著的可塑性反应。冷蒿间隔子长度零牧>轻牧>重牧>中牧;分枝强度重牧>中牧>轻牧>零牧。星毛委陵菜间隔子长度轻牧>零牧>中牧>重牧;分枝强度重牧>中牧>轻牧>零牧。 (2)繁殖对策是指生物对环境的生殖适应趋势,是资源或能量向生存、生长和生殖等活动中最适分配的结果。植物在不同生境中的繁殖对策反映出植物对环境的适应能力和在该生境中的生殖潜能。 冷蒿种群头状花序中管状花的数量及种群结实量轻牧>零牧>中牧>重牧,零牧与重牧之间差异显著;花序中种子数为零牧>轻牧>中牧>重牧,零牧、轻牧与重牧之间差异显著。 冷蒿有性生殖分配从零牧到重牧依次为10.61%,8.54%,6.41%,0.92%,其中零牧与中牧和重牧、轻牧与重牧间差异显著;刈割实验得到相似的结果。 星毛委陵菜生殖枝密度零牧与重牧间差异显著;种群生殖枝分化率在总体上随放牧强度的增加呈下降趋势,零牧显著高于中牧和重牧,但与轻牧间差异不显著;生殖枝上花序数目呈增加趋势,但各处理间差异不显著。 按比例刈割冷蒿再生量1/4刈割>不刈割>2/4刈割>3/4刈割,且按比例刈割冷蒿的再生生长优于留茬高度刈割;刈牧显著影响冷蒿生物量分配格局,尤其是叶和花的分配;冷蒿有性生殖分配随刈割强度的增加而降低,繁殖方式 发生改变,主要通过克隆生长维持和扩大种群。 (3)植物在不同环境条件下的资源分配格局反映了植物发育对环境的响应 规律和适应对策。 随放牧强度的增加,冷蒿种群总生物量呈递减趋势;星毛委陵菜种群总生 物量则先减少后增加。随放牧强度增加,冷蒿地上部分生物量显著下降。 冷蒿种群生物量分配的总体格局是:根>叶>茎。星毛委陵菜种群生物量 分配格局为:根>叶>横生匍匐茎>叶柄。 (4)碳、氮、磷等元素是构成植物体的重要元素,其含量及分配状况影响 植物个体的生长与发育,进而影响种群的竟争能力,这是群落演替过程中物种 替代的重要原因之一。因此,植物营养元素含量及其分配的变化是植物适应放 牧生境的重要生态对策之一,这与植物种类和放牧强度有关。 冷蒿叶C/N比随放牧强度的增大而增大,茎CM比在一定范围内随牧压 增加而增大,之后则减小。地下部分CM比在一定范围内随放牧率增大而减 小,之后放牧率再增大,CM比又增加。放牧使星毛委陵菜地上部分CM比 减小,地下部分CM比增加。 (5)具有不同生态适应对策的物种共存时,有利于充分利用环境资源,是 天然草地群落稳产、高产的基础。随着放牧强度的增加,群落中的增加种和侵 入种逐渐替代原来的减少种,使群落组成与结构发生变化。 轻度放牧时,冷蒿小禾草草原群落物种多样性及初级生产能力最高,并随 着放牧强度的增加而下降;其中,克氏针茅和羊草等种群的重要值随放牧强度 增大而显著降低,冷蒿让位于更加耐牧的星毛委陵菜和寸草苔。中牧条件下糙 隐子草重要值最高;过度放牧时,群落组成中以星毛委陵菜占绝对优势,变蒿、 刺穗萎、伏毛山毒草等比例有所增加,一年生植物狗尾草开始呈斑块状分布。 内蒙古典型草原草地畜牧业可持续发展适宜放牧强度为:暖季不超过2。67 羊ban‘,即每个羊单位应占有夏季草场不少于 0.4Allll‘,于 5月底或 6月初 开始放牧,这样,既可使羊草草原或大针茅草原不会退化到冷蒿草原,又可使 冷蒿退化草原有可能得以恢复,达到利用式改良的目的。否则,内蒙古典型草 原将最终退化趋同于星毛委陵菜群落,直至沙化,草地生产力下降,可利用率 降低。 (6)羊草、大针茅、冷蒿。星毛委陵菜种群生物量及其分配格局对降水变 化的响应差异显著。水分充足时,植物生物量相对多地分配到地上部分,有利 二 于获取更多的光能,提高竞争能力;水分溃缺时,植物根系生物量增多,有利 于吸收更多的水分和营养物质,提高竟争能力。因此,植物可以通过改变资源 分配格局而提高其竞争和适应能力。不同植物的生长对水分胁迫的敏感性不 同,这种因物种而异的特点,会引起旱生植物种群优势度的变化,最终引起生 态系统结构与功能的改变。 门)水分变化对草原植物养分含量及其分配格局的影响随物种的不同而不 同。水分条件


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