不同生活型草原植物环境适应特征研究

论文摘要

本文通过研究不同生活型草原植物对环境变化的反应,不同干扰条件下不同生活型植物种群构件可塑性变化和再生生长,以及在群落(退化或恢复)演替中不同生活型植物种群的替代规律和补偿作用,比较了不同生活型草原植物生长差异,研究结果如下:(1)以植物单株干重作为对环境变化反应的指标,在不同的空间尺度上研究了不同生活型草原植物对环境条件变化的反应,结果表明,在大尺度上不同生活型草原植物单株重的变异系数大小依次为匍匐型＞根茎型＞丛生型＞直根型,说明匍匐型植物和根茎型植物对环境变化的反应最敏感;在中尺度上不同生活型草原植物单株重的变异系数依次为根茎型＞匍匐型＞丛生型＞直根型,反应规律与大尺度的变化基本相同;在小尺度上不同生活型草原植物单株重的变异系数依次为扁蓿豆＞冷蒿＞大针茅＞冰草＞糙隐子草＞羊草,仍然反映出匍匐型植物对环境变化最敏感的规律,但根茎型和丛生型的反应与大尺度和中尺度有差别,这是由于小尺度上环境的空间异质性小,还不足以使各种生活型植物单株重的变异性规律完全表现出来。(2)在野外自然放牧梯度上,不同生活型草原植物构件可塑性变化和生物量变化表现出不同的规律。根茎型植物羊草的地上、地下和总生物量随着放牧强度的增加而明显的降低,冰草的生物量虽然随着放牧强度的加剧有增加的趋势,但不显著;丛生型植物大针茅的地上、地下和总生物量随着放牧强度的增加而明显的降低,但分蘖数却随放牧强度的增加而增加;匍匐型植物冷蒿随着放牧强度的增加,枝条密度增加,枝条长度变短,不定根数量增多,而枝条的平均干重降低。这说明分枝密度和个体大小之间存在一定的补偿性。(3)在不同的干扰条件下,不同生活型草原植物的构件可塑性变化和生物量的变化有一定的相似性,也存在不同之处。在野外模拟放牧影响下,轻度放牧可促进根茎植物的生长,随着放牧强度的增加,株高降低,呈单峰型变化;模拟放牧对丛生型大针茅、匍匐型冷蒿和直根型植物的生长有抑制作用,随着放牧强度的增加,这些植物的植株变矮。盆栽牧草的模拟啃食实验表明,啃食干扰下,根茎型植物羊草的节间距变化不明显;丛生型植物大针茅的分蘖数随着啃食强度的增加而显著降低,这些构件变化与野外自然放牧梯度上的研究结果正好相反;匍匐型植物冷蒿的枝条变短、不定根数量增加,这些耐牧特征与野外自然放牧梯度上观测到的植物耐牧机制是一致的。(4)模拟放牧干扰下,不同生活型草原植物的再生速度表现出不同的特点。根茎型植物的再生速度均随着模拟放牧强度的增加而增加。在同一干扰强度下,生长盛期羊草的再生速度低于生长初期;丛生型植物大针茅的再生速度随着干扰强度的增加而显著的增高,生长初期的再生速度比生长盛期高;匍匐型植物冷蒿的再生速度随着干扰强度的增加而降低,放牧对冷蒿再生生长的抑制作用在生长盛期比生长初期明显。(5)群落演替(退化或恢复)过程中,不同生活型植物的替代规律明显。在群落退化过程中,地面芽植物生物量随放牧强度的加剧呈波动下降趋势,在群落中的比例却随着放牧强度的增加而上升,在中牧、重牧阶段均高于其它生活型植物。随着放牧强度的增大,地下芽植物的密度和生物量显著下降,在群落中的比例逐渐下降;地上芽植物密度和生物量却随着强度的加剧而极显著的升高,随之在群落中的作用和地位也随着干扰强度的增加而提高。显然,地下芽植物羊草在群落中的作用随着放牧强度的增加而明显的减弱,在重牧干扰下被地上芽植物替代。因此说,群落的变化主要反映在不同生活型植物种群在群落中作用大小的消长上。在群落恢复过程中,地下芽植物密度和生物量逐年增加,在群落中的比例和作用逐年增强,地上芽植物密度和生物量逐年下降,在群落中的比例和作用随之降低,地下芽植物逐渐取代了地上芽植物。说明放牧空间梯度上的群落与恢复演替时间梯度上的群落有类似的变化规律,只是方向相逆。(6)不同生活型草原植物种群在群落退化演替中的补偿作用不同。根茎型植物羊草种群在放牧干扰下不具备超补偿能力,仅冰草在轻牧下表现为等补偿,因而,根茎型植物随着放牧强度的增加逐渐被其它种群替代。丛生型植物大针茅在轻牧和中牧干扰下出现超补偿生长,糙隐子草在中牧和重牧下出现超补偿生长。匍匐型植物冷蒿在不同强度干扰下均具有超补偿生长能力,并且随着放牧强度的增加超补偿生长能力增强。因此在重牧阶段,冷蒿种群取代根茎型植物羊草,成为建群种,羊草草原退化为冷蒿小禾草草原。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 植物生活型及研究进展
• 1.1.1 植物群落生活型谱地带性分异规律研究
• 1.1.2 不同气候带植物群落生活型谱的研究
• 1.1.3 草原植物群落生活型组成研究
• 1.1.4 不同生活型植物对环境的适应性研究
• 1.2 植物种群的构件理论及研究现状
• 1.2.1 植物构件的含义
• 1.2.2 植物种群构件理论的基本内容
• 1.2.3 植物种群构件理论研究进展
• 1.3 植物的补偿生长研究
• 1.3.1 植物的补偿生长
• 1.3.2 草原放牧系统植物补偿生长研究
• 第二章 不同生活型草原植物对不同尺度环境变化的反应
• 2.1 研究区域自然概况和研究方法
• 2.1.1 研究区域自然概况
• 2.1.2 取样方法
• 2.1.3 不同生活型植物对环境变化反应的指标
• 2.2 大尺度上不同生活型植物对环境变化的反应
• 2.3 中尺度上不同生活型植物对环境变化的反应
• 2.4 小尺度上不同生活型植物对环境变化的反应
• 2.5 结果分析
• 第三章 干扰条件下不同生活型草原植物种群构件可塑性变化
• 3.1 研究方法
• 3.1.1 放牧梯度取样调查
• 3.1.2 野外模拟放牧实验
• 3.1.3 盆栽实验模拟啃食
• 3.2 放牧梯度上不同生活型草原植物种群构件变化
• 3.2.1 根茎型植物种群构件变化
• 3.2.2 丛生型植物种群构件变化
• 3.2.3 匍匐型植物种群构件变化
• 3.2.4 结果分析
• 3.3 野外模拟放牧对不同生活型草原植物生长的影响
• 3.3.1 模拟放牧对根茎型植物生长的影响
• 3.3.2 模拟放牧对丛生型植物生长的影响
• 3.3.3 模拟放牧对匍匐型植物生长的影响
• 3.3.4 模拟放牧对直根型植物生长的影响
• 3.3.5 结果分析
• 3.4 盆栽模拟啃食对不同生活型草原植物构件的影响
• 3.4.1 模拟啃食对根茎型植物构件的影响
• 3.4.2 模拟啃食对丛生型植物构件的影响
• 3.4.3 模拟啃食对匍匐型植物构件的影响
• 3.4.4 结果分析
• 第四章 不同生活型草原植物在群落演替中的补偿机制
• 4.1 研究方法
• 4.1.1 研究思路
• 4.1.2 取样方法
• 4.2 不同生活型植物在群落放牧退化过程中的替代规律和补偿机制
• 4.2.1 群落放牧退化过程中植物生活型种类组成
• 4.2.2 群落放牧退化过程中不同生活型植物的密度
• 4.2.3 群落放牧退化过程中不同生活型植物的生物量
• 4.2.4 在群落放牧退化过程中不同生活型植物的替代规律
• 4.3 不同生活型植物在群落恢复演替过程中的替代规律和补偿机制
• 4.3.1 恢复演替过程中植物生活型种类组成
• 4.3.2 恢复演替过程中不同生活型植物密度
• 4.3.3 恢复演替过程中不同生活型植物生物量
• 4.3.4 恢复演替过程中不同生活型植物替代规律
• 4.4 群落演替中不同生活型植物种群的补偿作用
• 4.4.1 根茎型植物种群在群落演替中的补偿作用
• 4.4.2 丛生型植物在群落演替中的补偿作用
• 4.4.3 匍匐型植物在群落演替中的补偿作用
• 4.5 不同生活型草原植物在群落演替中的补偿机制分析
• 第五章 讨论与结论
• 5.1 讨论
• 5.2 主要结论
• 5.3 创新点
• 参考文献
• 致谢
• 附录: 实验室模拟啃食植物照片