東北退化草原恢復(fù)演替過程中幾種植物種群的數(shù)量特征及其協(xié)同消長規(guī)律.pdf

1、在松嫩草原的恢復(fù)演替過程中,優(yōu)勢種羊草及其主要伴生種的數(shù)量變化是恢復(fù)進(jìn)程中的核心問題。本項(xiàng)研究以羊草、寸草苔和光稃茅香為研究對象,同步開展人工建立不同初始比例羊草和寸草苔實(shí)驗(yàn)種群、羊草和光稃茅香實(shí)驗(yàn)種群,及水淹干擾恢復(fù)過程中羊草和寸草苔天然種群、棄耕補(bǔ)播草地恢復(fù)過程中羊草和光稃茅香天然種群的數(shù)量特征和種群間協(xié)同消長規(guī)律的研究。經(jīng)過6個(gè)生長季的連續(xù)觀測和取樣研究,在對各植物種群年齡結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步對種群間的相互動(dòng)態(tài)給予定量化,并通

2、過營養(yǎng)繁殖潛在種群對種群動(dòng)態(tài)貢獻(xiàn)的分析,以期準(zhǔn)確預(yù)測各種群的動(dòng)態(tài)。籍以揭示退化草原恢復(fù)過程中不同種群間的協(xié)同消長規(guī)律,以豐富恢復(fù)演替理論并為草原生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)實(shí)踐提供理論指導(dǎo)。 1.對不同初始比例羊草和寸草苔實(shí)驗(yàn)種群數(shù)量特征和協(xié)同消長規(guī)律的研究結(jié)果表明： (1)自2003年至2007年,不同初始移栽比例(單優(yōu)、羊草：寸草苔分別為1:1、1:2、1:3、1:4、1:5和1:6)的小區(qū)中,羊草分蘗株、寸草苔分蘗株和羊草根莖的

3、年齡結(jié)構(gòu)分別由2-4個(gè)齡級、寸草苔根莖的年齡結(jié)構(gòu)分別由2-5個(gè)齡級組成,呈增長型或穩(wěn)定型齡級結(jié)構(gòu)。隨著時(shí)間的進(jìn)程,兩種群的齡級構(gòu)成均逐漸趨于復(fù)雜。2006年和2007年,所有小區(qū)中兩種群的分蘗株、大部分小區(qū)中兩種群的根莖已逐漸穩(wěn)定。至2007年羊草和寸草苔各構(gòu)件在空間上亦趨于穩(wěn)定。 (2)小區(qū)建立初期的2002年至2004年,各比例小區(qū)中羊草和寸草苔分蘗株的季節(jié)動(dòng)態(tài)分別以冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)或直線函數(shù)擬和最佳,均達(dá)到了極顯著或顯著水

4、平。2002年至2007年,各個(gè)比例小區(qū)中,羊草和寸草苔分蘗株數(shù)量的年際間動(dòng)態(tài)均以冪函數(shù)擬和的相關(guān)性最高,且均達(dá)到了極顯著水平。 (3)從2003年至2007年,各比例小區(qū)中,羊草分蘗節(jié)的生產(chǎn)力、根莖的生產(chǎn)力和潛在種群的貯存力均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于寸草苔。 2.對不同初始比例羊草和光稃茅香實(shí)驗(yàn)種群數(shù)量特征和協(xié)同消長規(guī)律的研究結(jié)果表明： (1)2003年至2007年,各個(gè)不同初始比例小區(qū),羊草分蘗株和根莖均由2-4個(gè)齡級組成,

5、呈增長型向穩(wěn)定型過渡趨勢；光稃茅香分蘗株由1-2個(gè)齡級組成,均以1齡級占絕對優(yōu)勢,根莖由1-3個(gè)齡級組成,呈增長型或穩(wěn)定型結(jié)構(gòu)。整體上隨著時(shí)間的延續(xù),兩種群齡級構(gòu)成逐漸增多。自2004年開始,光稃茅香分蘗株、根莖及潛在種群總量均快速減少。至2006年和2007年,絕大部分小區(qū)中兩種群的分蘗株和根莖已逐漸穩(wěn)定。至2007年羊草和光稃茅香各構(gòu)件數(shù)量在空間上亦趨于穩(wěn)定。 (2)從2002年至2004年,除1:4比例小區(qū)外,羊草和光稃茅

6、香分蘗株數(shù)量間的季節(jié)動(dòng)態(tài)均呈極顯著冪函數(shù)或直線函數(shù)正相關(guān)。2002至2007年,單優(yōu)光稃茅香分蘗株數(shù)量的年際間動(dòng)態(tài)以二次函數(shù)擬和的相關(guān)性最高,根莖則以指數(shù)函數(shù)形式減少；其它比例小區(qū)中兩種群分蘗株間動(dòng)態(tài)僅在1:1和1:6小區(qū)中達(dá)到了極顯著水平；大部分小區(qū)中羊草和光稃茅香根莖間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。 (3)從2003年至2007年,羊草分蘗節(jié)的生產(chǎn)力、根莖的生產(chǎn)力和平均貯存力幾乎均高于光稃茅香,羊草的平均貯存力為光稃茅香的1.65倍-5.66倍。相

7、同小區(qū)中,各年間羊草分蘗節(jié)的平均生產(chǎn)力為光稃茅香的1.91倍-3.35倍。 3.水淹干擾恢復(fù)過程中羊草和寸草苔天然種群數(shù)量特征和協(xié)同消長規(guī)律的研究結(jié)果表明： (1)在松嫩平原羊草草甸水淹恢復(fù)演替過程中,羊草種群分蘗株在斑塊中心由4個(gè)齡級組成；最外圈層由3個(gè)齡級組成。斑塊中心的分蘗株種群為穩(wěn)定型、向外發(fā)展至增長型年齡結(jié)構(gòu)。根莖在斑塊中心和中間圈層均由2-4個(gè)齡級組成,最外層由1-2個(gè)齡級組成。潛在種群冬性苗和分蘗節(jié)芽總量各

8、圈層均由4個(gè)齡級組成。根莖和潛在種群在各圈層均呈增長型年齡結(jié)構(gòu)。在水淹羊草草甸的恢復(fù)過程中,不同大小羊草無性系斑塊均呈不斷擴(kuò)展的趨勢。整體上,年輕齡級分蘗株和根莖具有旺盛的物質(zhì)生產(chǎn)力和貯藏力。無性系斑塊由中心至外圍的物質(zhì)生產(chǎn)和貯藏規(guī)律與斑塊擴(kuò)展趨勢具有一致性。 (2)在松嫩平原水淹恢復(fù)演替過程中,從5個(gè)大小不同的羊草無性系斑塊中心至外圍,羊草分蘗株均逐圈層減少,寸草苔則逐圈層增加。羊草平均單株生產(chǎn)力有逐圈層減弱、寸草苔則逐圈層增

9、強(qiáng)趨勢。從半徑0.5-5.0 m無性系斑塊中心的羊草分蘗株逐漸增加,寸草苔則逐漸減少。10 m斑塊中心及近中心較大區(qū)域分蘗株數(shù)量趨于穩(wěn)定。 (3)2003年和2004年,羊草分蘗節(jié)的平均生產(chǎn)力分別為寸草苔的3.34倍和1.18倍,羊草根莖的平均生產(chǎn)力分別為寸草苔的1.42倍和2.15倍。羊草的總體潛在種群貯存能力和貢獻(xiàn)力在兩年里均高于寸草苔。 4.棄耕補(bǔ)播草地恢復(fù)過程中羊草和光稃茅香天然種群的數(shù)量特征和種群間協(xié)同消長規(guī)律

10、的研究結(jié)果表明： (1)從2003到2007年,各個(gè)小區(qū)中羊草分蘗株由3個(gè)齡級、光稃茅香僅由2個(gè)齡級組成,均呈增長型齡級結(jié)構(gòu)。羊草根莖由4個(gè)、光稃茅香根莖由2-3個(gè)齡級組成,呈增長型或穩(wěn)定型結(jié)構(gòu)。羊草各個(gè)齡級分蘗節(jié)和根莖的平均營養(yǎng)繁殖能力均高于光稃茅香。 (2)兩年中,羊草和光稃茅香種群分蘗株間均達(dá)到了極顯著或顯著的負(fù)相關(guān)。大部分的根莖間亦達(dá)到了顯著水平?？傮w趨勢為隨著羊草分蘗株和根莖的增加,光稃茅香的均在減少。