松嫩草地羊草與其主要伴生種競(jìng)爭(zhēng)與共存研究.pdf

1、松嫩草地上不同物種組成的斑塊景觀啟發(fā)我們對(duì)天然草地上共存物種間相互作用關(guān)系進(jìn)行研究，以探求植物種間競(jìng)爭(zhēng)和共存的潛在機(jī)制。首先，從不同植物群落形成的交錯(cuò)區(qū)出發(fā)，觀測(cè)植物種間關(guān)系的存在和其對(duì)植物群落主要物種的空間分布格局動(dòng)態(tài)的影響。然后，采用模擬放牧(刈割)和去除實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)相結(jié)合研究了羊草與蘆葦、羊草與全葉馬蘭混生群落中刈割對(duì)植物種間關(guān)系的影響。此外，本文著重探討了羊草和蘆葦?shù)姆N間關(guān)系在環(huán)境營(yíng)養(yǎng)梯度和物種比例梯度上的變化情況，從植物對(duì)資源和非

2、資源因素的適應(yīng)性角度分析了天然草地上植物種間的競(jìng)爭(zhēng)和共存的機(jī)制，為進(jìn)一步探討草地植物群落的形成和草地資源的合理利用與多樣性保護(hù)提供一定理論基礎(chǔ)。經(jīng)過(guò)2000-2004年的5個(gè)生長(zhǎng)季的野外調(diào)查、室內(nèi)分析和控制實(shí)驗(yàn)得出以下主要結(jié)論：(1)羊草和其主要伴生種空間分布格局類型、格局強(qiáng)度和格局動(dòng)態(tài)證實(shí)了羊草與其主要伴生種之間存在相互作用，并且植物體間相互作用使植物空間分布格局呈現(xiàn)從集聚分布向隨機(jī)分布，由隨機(jī)分布向均勻分布轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)。雜類草形成集聚

3、分布是入侵羊草種群的一種手段，羊草同樣以格局強(qiáng)度高的集聚分布來(lái)抵御外來(lái)物種的入侵；羊草與其主要伴生種的交錯(cuò)帶中植物的分布規(guī)模、分布格局類型和格局強(qiáng)度與伴生種種類和環(huán)境特征也具有一定的相關(guān)性。 (2)混生群落和交錯(cuò)帶中，羊草、蘆葦均是以集聚分布的形式存在。羊草在混生群落中集聚強(qiáng)度小于交錯(cuò)帶中的集聚程度；蘆葦在兩種類型的群落中格局強(qiáng)度沒有顯著差異。除了考慮物種的生物學(xué)繁殖特性以外，混生群落種內(nèi)、種間競(jìng)爭(zhēng)也是影響羊草格局強(qiáng)度的主要因素

4、；交錯(cuò)帶中，環(huán)境異質(zhì)性和種間競(jìng)爭(zhēng)是影響集聚分布和格局強(qiáng)度的重要因子。蘆葦在混生群落、交錯(cuò)帶中格局強(qiáng)度沒有明顯差異，由此可以判定蘆葦?shù)母窬中纬芍饕艿街参锉旧砩飳W(xué)特性的影響。 (3)羊草和蘆葦?shù)幕焐郝渲?，蘆葦?shù)难a(bǔ)償性生長(zhǎng)快于羊草；羊草和全葉馬蘭的混生群落中，羊草強(qiáng)于全葉馬蘭。刈割促進(jìn)了植物生物量的積累，并且刈割強(qiáng)度越大，植物的相對(duì)生長(zhǎng)速率越大。植物的種間相互作用的本質(zhì)和作用強(qiáng)度也受到不同刈割強(qiáng)度干擾的影響。沒有任何外界干擾的條

5、件下，羊草和蘆葦、羊草和全葉馬蘭的共存對(duì)兩種植物來(lái)說(shuō)是一種非對(duì)稱的偏利共生關(guān)系。羊草和蘆葦混生群落中，4cm和8cm刈割強(qiáng)度降低了植物之間的相互作用強(qiáng)度，趨于互不干擾的中性關(guān)系；羊草在12cm刈割強(qiáng)度下生長(zhǎng)不受種間關(guān)系的影響，而蘆葦受到抑制。羊草和全葉馬蘭混生群落中，8cm和12cm的刈割強(qiáng)度降低了植物相互作用強(qiáng)度，4cm刈割強(qiáng)度改變了植物相互作用的方向。 Ⅰ(4)生態(tài)位重疊指數(shù)(HO)表明羊草和蘆葦在土壤營(yíng)養(yǎng)和pH值資源維度上

6、的重疊要大于土壤電導(dǎo)率和水分資源維度。羊草和蘆葦對(duì)土壤的肥力和pH要求不十分嚴(yán)格，具有較大的重疊，而對(duì)土壤水分和土壤離子脅迫的適應(yīng)存在差異。蘆葦對(duì)氮素供給條件有較高的要求，是氮素的有效利用者；羊草則更適應(yīng)生長(zhǎng)在鹽堿環(huán)境中，是一種鹽忍耐植物。天然草地上，物種共存促進(jìn)了羊草和蘆葦在水分資源維的生態(tài)位分化。盡管羊草和蘆葦都是通過(guò)大分子的滲透調(diào)節(jié)作用降低干旱的脅迫效應(yīng)，但是蘆葦對(duì)干旱比較敏感，羊草能夠適應(yīng)干旱的生境。 (5)從植物生物量

7、分配格局表明，隨著營(yíng)養(yǎng)供給的提高植物將更多的生物量分配到葉片，用于捕獲光能，因而可以判定羊草和蘆葦之間光競(jìng)爭(zhēng)的存在。植物體中氮素和非結(jié)構(gòu)性碳水化合物的分配格局和濃度表明蘆葦相對(duì)羊草是資源的有效利用者。植物的生長(zhǎng)分析指數(shù)(尤其是植物的凈同化速率)和葉片中的葉綠素濃度的比較結(jié)果同樣證實(shí)蘆葦在光利用和轉(zhuǎn)化的競(jìng)爭(zhēng)中占有優(yōu)勢(shì)。 (6)早春植物活動(dòng)芽距離地表的距離分析結(jié)果表明，混生群落中的植物相對(duì)各自的優(yōu)勢(shì)群落有提早輸出不定芽萌發(fā)的趨勢(shì)。這

8、種混生群落中植物不定芽較早活動(dòng)的趨勢(shì)是植物之間進(jìn)行種間競(jìng)爭(zhēng)的一種表現(xiàn)，蘆葦試圖采用早萌發(fā)的策略，利用環(huán)境中有限資源，形成資源利用優(yōu)勢(shì)；羊草早春的提早萌發(fā)可以降低整個(gè)生長(zhǎng)季中蘆葦對(duì)其抑制效應(yīng)。 (7)控制實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明：低營(yíng)養(yǎng)條件下(N1和N2)的RTY值接近1，羊草和蘆葦對(duì)環(huán)境中的限制性資源具有共同的要求。但是混生群落中，蘆葦比例較多時(shí)，并不是意味著種間競(jìng)爭(zhēng)，反而是植物個(gè)體間產(chǎn)生種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)的體現(xiàn)。兩種植物在高營(yíng)養(yǎng)條件下共存建立互惠

9、關(guān)系，并且實(shí)驗(yàn)群落產(chǎn)量較高，主要原因可能是由于植物之間競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)增加了植物對(duì)環(huán)境資源的利用效率或者是兩個(gè)共存物種在時(shí)間和空間上對(duì)營(yíng)養(yǎng)存在互不干擾的營(yíng)養(yǎng)格局。 基于對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，提出“資源競(jìng)爭(zhēng)和非資源脅迫對(duì)植物的適應(yīng)選擇機(jī)制”假說(shuō)。這個(gè)假說(shuō)主要分析了資源環(huán)境條件對(duì)植物競(jìng)爭(zhēng)力的選擇，并且提出在非資源脅迫條件下，植物對(duì)資源的捕獲能力(營(yíng)養(yǎng)條件豐富)或?qū)Y源的忍耐力(營(yíng)養(yǎng)相對(duì)貧乏)與對(duì)非資源脅迫的忍耐力之間的權(quán)衡結(jié)果決定植物的競(jìng)爭(zhēng)力。