黃刺玫（Rosa xanthina）在刈割干擾下的生態(tài)成本分配與適應策略的研究.pdf

1、在植物與放牧動物的協(xié)同進化過程中，植物的表型可塑與防御策略具有重要意義。本研究于2004和2005年兩個生長季中，在吉林省九臺市波泥河鎮(zhèn)天景園苗圃，通過連續(xù)刈割干擾(模擬放牧)的黃刺玫(Rosaxanthina)，觀測分析植物在干擾條件下的生態(tài)成本分配與適應策略。在2004-2005年的兩個生長季刈割實驗中，處理分成兩個不同的刈割頻度和三個不同的留茬高度。刈割頻度是一次刈割和兩次刈割，留茬高度為60、40、20cm，分別用輕度干擾、中度

2、干擾、中度干擾所描述。觀察黃刺玫的根、莖、葉、刺各構件的數(shù)量及生物量分配格局，分析黃刺玫各構件的生長過程和表型可塑性對刈割干擾強度的反應，著重對防御器官的防御策略研究。獲得的主要結果如下： 黃刺玫植株的平均小葉長隨刈割壓力的增大而減小。2004年平均小葉長對照為1.59cm，一次刈割后輕度、中度、重度刈割處理后分別為1.44、1.29、1.28cm，兩次刈割后輕度、中度、重度刈割處理后分別為1.17、1.17、1.10cm；20

3、05年具有同樣的趨勢。無刈割對照樣地的葉片比刈割干擾的葉片長，刈割壓力越大，葉片越短，且有顯著差異。 黃刺玫平均小葉傾角隨刈割強度的增大，總體上呈增大趨勢。無刈割對照樣地具有較小的葉傾角，并且在整個生長季中變化幅度較小，植株的構型較為穩(wěn)定。刈割干擾增大時，黃刺玫植株的小葉傾角增大，大部分葉片垂直生長。此外，黃刺玫平均葉面積隨刈割壓力的增大而逐漸減小的變化趨勢等同與葉片長度的變化趨勢，刈割壓力越大，葉面積越小。 隨刈割壓力

4、的增大，黃刺玫植株每厘米長的枝條上著生的葉背刺數(shù)量增多，平均皮刺長降低，并且在各放牧壓力間差異顯著。2004年的平均皮刺長對照為7.756mm，一次刈割后輕度、中度、重度刈割處理后分別為7.459、7.395、7.370mm，兩次刈割后輕度、中度、重度刈割處理后分別為7.322、6.837、6.675mm；2005年皮刺長對照為8.069mm，一次刈割后輕度、中度、重度刈割處理后分別為7.100、6.778、5.909mm，兩次刈割后輕

5、度、中度、重度刈割處理后分別為6.589、6.270、4.738mm，說明當外界干擾強度逐漸增加時，黃刺玫植株的防御器官皮刺的長度逐漸縮短。 皮刺密度的數(shù)據(jù)分析表明，黃刺玫植株每厘米長度枝條上著生的皮刺個數(shù)隨外界干擾強度的增大而增大，2004年一次刈割后輕度、中度、重度刈割處理后分別為1.50、1.61、2.15個/cm，兩次刈割后輕度、中度、重度刈割處理后分別為1.85、2.37、2.95個/cm；2005年一次刈割后輕度、中

6、度、重度刈割處理后分別為1.27、3.38、3.05個/cm，兩次刈割后輕度、中度、重度刈割處理后分別為4.21、1.85、2.37、2.95個/cm，并且不同強度的刈割干擾之間差異程度極大，黃刺玫植株的防御在外界干擾強度加大時增強。此外，隨著刈割干擾程度的增強，皮刺間夾角有逐漸增大的趨勢，在刈割條件下皮刺間夾角大于未刈割對照樣地。 隨著刈割干擾強度增大，地上總生物量有所降低，地下總生物量有所增加，從輕度到過度刈割樣地，地上莖葉

7、總生物量從15.56％降低到40.28％，平均為32.16％，皮刺的總生物量為1.26、2.68、2.48％與0.56％，平均為1.75％；地下根莖總生物量分別增加到53.8、57.02、62.08與83.76％，平均為64.17％。 地上與地下生物量投資的比值隨牧壓的增大而下降，說明當刈割的干擾強度增加時，黃刺玫地上生物量的減少比地下根莖部分快，植株生物量分配對根莖的投資相對增大。黃刺玫地上部分各構件生物量分配差異極顯著，未刈

8、割樣地中黃刺玫植株對莖的生物量分配大于葉片，而各刈割樣地中黃刺玫植株的生物量分配格局相同，均為葉＜莖，并且隨著刈割強度的增大，對莖的生物量分配比例減小。 防御器官生物量的投資與營養(yǎng)器官生物量投資的比值在無刈割對照區(qū)時小于中度和輕度刈割干擾下的防御器官生物量的投資與營養(yǎng)器官生物量投資的比值，說明有外界干擾時黃刺玫植株對防御器官的投資增大，以達到降低外界干擾對黃刺玫植株的影響。綜上所述，在不同刈割干擾壓力下的黃刺玫植株從小葉、復葉、

9、皮刺、等三種構件產生形態(tài)可塑性變化，在刈割干擾下，葉片數(shù)量增多，各功能葉片具有較大的葉傾角，葉片成垂直排列，主要的生存對策是以減小防御器官皮刺的長度為代價獲得最大的防御措施——增加皮刺的密度，同時葉片長度變短，葉面積變小，枝條分蘗強度增加，在生物量積累及其分配格局上，未刈割樣地中黃刺玫單株個體高大且葉面積大，對莖的資源分配相對比例大，而分配給地下部分和防御器官的資源比例小，在刈割樣地則相反，在這里對莖和地下部分以及防御器官刺的生物量分配