隴東黃土高原天然草地建群種枯落物水提液對植物生長的影響.pdf

1、枯落物是生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)與能量循環(huán)的關(guān)鍵中間形態(tài)，并影響植物個體生長、種群更新與群落演替。草地枯落物的產(chǎn)成與消失是系統(tǒng)的典型特征，是對放牧、封育、火燒、開墾等利用方式響應(yīng)最敏感的指標(biāo)之一。以往，相關(guān)的草地研究多集中于生物量或枯落物自身，對枯落物的生態(tài)功能關(guān)注不夠。 天然草地約占黃土高原土地總面積的1/3，是該區(qū)域作物/天然草地一家畜綜合生產(chǎn)系統(tǒng)的關(guān)鍵組分之一，對于農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的形成與演變、結(jié)構(gòu)優(yōu)化與功能提升起著舉足輕重的作用。本研究從室

2、內(nèi)到野外，從個體到系統(tǒng)，探索了黃土高原天然草地建群種植物的枯落物水提液對作物/天然草地一家畜綜合生產(chǎn)系統(tǒng)主要植物的種子萌發(fā)、幼苗生長、種群以及群落的影響，分析了牧草枯落物對放牧的響應(yīng)特征及其對植物的生態(tài)效應(yīng)。 1.枯落物水提液對種子萌發(fā)的作用以發(fā)芽率和發(fā)芽速率為指標(biāo)。 長芒草枯落物水提液對茵陳蒿、二裂委陵菜、小麥、紫花苜蓿等植物的發(fā)芽率在各處理間均差異顯著(p<0.05)；長芒草枯落物水提液在濃度為2.5％和5.0％時，

3、對二裂委陵菜的發(fā)芽率有所促進，擬合方程表明，長芒草水提液1.94％時，二裂委陵菜發(fā)芽率最高可達16.70％。達烏里胡枝子水提液除對小麥在各處理間差異不顯著之外，對其余的四種受體植物發(fā)芽率處理濃度間均差異顯著(p<0.05)，同樣對其自身種子的發(fā)芽率在濃度為2.5％時有促進效應(yīng)，回歸方程顯示水提液濃度為1.98％時，發(fā)芽率最大為27.96％。茵陳蒿枯落物水提液對受體植物的萌發(fā)均表現(xiàn)出了較為強烈的抑制作用(p<0.05)。 同一受體

4、植物對相同溶液的不同濃度的響應(yīng)作用也不同，總體來看，趨勢是隨著施體溶液濃度的升高，受體植物的發(fā)芽率以及發(fā)芽速率均呈現(xiàn)明顯的降低趨勢，即受體植物收到的施體溶液的抑制作用強度為10.0％>5.0％>2.50％。綜合對比三種施體植物，其對受體植物種發(fā)芽率以及發(fā)芽速率的影響作用強度為：茵陳蒿>達烏里胡枝子>長芒草；在供試的五種受體植物中，對施體溶液響應(yīng)最不敏感的是小麥，而最敏感的是茵陳蒿。 2.枯落物水提液對幼苗生長的作用以幼苗的株高、

5、地上部分干重、根長、根干重為指標(biāo)。相同水提液濃度，各施體植物對幼苗株高抑制作用的強弱綜合排序為：茵陳蒿>長芒草>達烏里胡枝子；綜合比較各施體植物對地上部分干重影響排序為：茵陳蒿>長芒草>達烏里胡枝子；對根長無確定排序，各施體植物對受體均表現(xiàn)不同；對根干重影響排序為：茵陳蒿>長芒草>達烏里胡枝子。 從受體植物來分析，總體趨勢為幼苗高度隨施體溶液濃度的升高而降低，受到明顯的抑制作用，與對照相比均未表現(xiàn)出促進株高生長現(xiàn)象。對于不同的受

6、體植物的幼苗及根干重的影響來分析：地上部分重受抑制程度：紫花苜蓿>達烏里胡枝子>小麥； 株高受抑制程度：達烏里胡枝子〉小麥〉二裂委陵菜〉紫花苜蓿；根干重受抑制程度為：小麥>達烏里胡枝子>紫花苜蓿；根長受抑制程度：小麥〉紫花苜蓿〉達烏里胡枝子。 3.枯落物水提液對植物種群的作用長芒草的枯落物水提液對達烏里胡枝子、長芒草的株高和生長點(或分蘗)數(shù)量作用顯著(p<0.05)。茵陳蒿枯落物水提液對達烏里胡枝子的株高有明顯影響(p

7、<0.05)，但只有10.0％水提液對長芒草的分蘗數(shù)量影響顯著(p<0.05)。達烏里胡枝子的枯落物水提液對茵陳蒿的株高有顯著影響(p<0.05)，5.0％和10.0％的水提液對其自身的株高的作用與對照差異顯著；在枯落物水提液濃度2.50％時，三種受體植物株高呈現(xiàn)促進趨勢；當(dāng)濃度≥5.0％時，株高呈現(xiàn)抑制趨勢。受體種群對施體溶液敏感較強的達烏里胡枝子，較弱的是長芒草。 4.枯落物水提液對群落的作用在群落水平上，三種施體溶液對伴生

8、種的植株高度以及植株生長點數(shù)有抑制的趨勢。3種建群種相互之間的枯落物水提液的作用，茵陳蒿水提液的作用強度最大，使得群落植物的株高及分蘗、生長點數(shù)較其他兩種建群種促進作用最弱。這與種子萌發(fā)實驗以及幼苗生長實驗的結(jié)果一致；長芒草則對其它2個建群種沒有顯著的抑制作用，但兩者都對伴生種的株高及生長點數(shù)有抑制作用的趨勢。分析群落內(nèi)Shannon-Wiener多樣性指數(shù)發(fā)現(xiàn)，施入長芒草枯落物水提液使得群落Shannon-Wiener多樣性指數(shù)隨施體

9、溶液的增加而逐漸降低，茵陳蒿以及達烏里胡枝子枯落物水提液對Shannon-Wiener多樣性指數(shù)的影響在濃度小于10.0％時逐漸降低。 5.枯落物對放牧的響應(yīng)隨著放牧率增加，草地植物生長季與非生長季枯落物量呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢，2007年放牧干擾下的枯落物量無論是在植物生長季還是非生長季都顯著高于2006年。當(dāng)放牧率分別2.67，5.33，8.67 sheep/ha時，生長季枯落物量分別與對照減少12.9％，16.7％，21.6％

10、，差異顯著(P<0.05)。長芒草、茵陳蒿和達烏里胡枝子3種植物的枯落物蓋度占整個草地枯落物蓋度的80.0％以上，在不同放牧率下長芒草枯落物所占比例平均達到30.7％。當(dāng)放牧強度為2.67sheep/ha時，建群種蓋度均略有增加，這與適度放牧促進植物再生有關(guān)。當(dāng)枯落物量為22.1g/m2時，長芒草以及茵陳蒿的高度達到最大，且當(dāng)枯落物量為22.0g/m2時，長芒草的分蘗數(shù)達到最大，說明枯落物在一定量的范圍內(nèi)對植株生長是有益的，但是存在作用