黃土高原中國沙棘克隆生長的時間動態(tài)研究.pdf

1、中國沙棘(HippophaerhamnoidesLssp．sinensis)是優(yōu)良的水土保持和多用途樹種，具有較高的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)價值；中國沙棘又是典型的克隆植物，能通過克隆生長(俗稱串根萌蘗)而“獨(dú)木成林”，并依靠克隆生長所賦予的生理整合作用(physiologicalintegration)和覓養(yǎng)行為(foragingbehavior)適應(yīng)干旱環(huán)境，在森林草原區(qū)、干草原區(qū)及半荒漠區(qū)形成茂密的群落。目前，雖說對中國沙棘克隆生長調(diào)節(jié)已有少量

2、報道，但主要集中在空間動態(tài)方面，且以天然林為研究對象。本文以分布于黃土高原地區(qū)的中國沙棘人工林為材料，以植物克隆生長調(diào)節(jié)理論為依據(jù)，根據(jù)“空間差異代替時間變化”法來探討不同年齡階段(時間動態(tài))中國沙棘克隆種群的密度、生物量及其分配、結(jié)構(gòu)和克隆生長型的動態(tài)特征，試圖了解中國沙棘種群的穩(wěn)定性機(jī)理及生態(tài)適應(yīng)對策，期望為中國沙棘人工林設(shè)計(jì)、植被恢復(fù)及其可持續(xù)經(jīng)營提供新的理論參考，并豐富木本克隆植物種群生態(tài)學(xué)的研究內(nèi)容。通過以上研究，得到以下主要

3、結(jié)論： (1)中國沙棘克隆種群結(jié)構(gòu)(年齡級和高度級)由增長型(5年以前)到穩(wěn)定型(約第8年)，最后演變成衰退型(16年)，這一過程符合陽性樹種的一般演替規(guī)律。但是，在衰退過程中或者之后一段時期(18年以后)，中國沙棘能夠通過分株出生和死亡調(diào)節(jié)，使種群結(jié)構(gòu)恢復(fù)到增長型，這就是中國沙棘種群依靠克隆生長通過林窗更新重新建立起穩(wěn)定型結(jié)構(gòu)的機(jī)理所在。 (2)中國沙棘克隆種群的密度變化有兩個過程在起作用，第一是母株和子株的死亡，第二

4、是存活母株的克隆繁殖(或稱克隆生長)，但主要取決于母株的克隆繁殖。 在中國沙棘克隆生長的旺盛期(前8年)，子株密度直線上升而母株密度直線下降。到了克隆生長的衰退期(9~18年)，由于種內(nèi)競爭，子株密度急劇下降，母株密度依然繼續(xù)下降。在克隆生長的恢復(fù)期(18年后)，子株密度有所回升，母株密度則停止下降并保持在某個水平上，通過此途徑，種群的穩(wěn)定性得以維持。子株種群的密度變化與母株種群相比具有滯后效應(yīng)，即當(dāng)母株種群密度已經(jīng)開始下降時，

5、子株種群的密度在一段時間內(nèi)仍繼續(xù)保持上升，這樣的變化，使母株種群數(shù)量所占的比例越來越小，而子株種群數(shù)量所占的比例越來越大。這種動態(tài)特征必然會導(dǎo)致中國沙棘克隆種群的組成由較多擁有較少分株的克隆向較少擁有較多分株的克隆轉(zhuǎn)變，從而降低了克隆種群的多樣性。 (3)種群生物量隨著年齡的增大而增加，但在克隆生長恢復(fù)期有所下降。在構(gòu)件生物量動態(tài)中，樹干生物量一直在增加；活枝、枯枝、葉片和根系生物量先升高后下降；克隆器官(萌蘗根)生物量與密度變

6、化趨勢一致。同時，地上與地下生物量的分配比例隨種群年齡的增大表現(xiàn)出規(guī)律性變化。地上生物量比例在前8年逐步降低，第9年以后增加；而地下生物量先增加后減少。但是，在克隆生長恢復(fù)期，地上生物量比例減少、地下生物量比例增加。在地上生物量的再分配中，樹干和枯枝生物量比例隨著種群年齡的增大而提高，葉片和活枝生物量比例隨著種群年齡的增大而下降；在地下生物量的再分配中，根系的生物量比例隨著種群年齡的增大而下降，但克隆器官(萌蘗根)的生物量比例與克隆生長

7、進(jìn)程表現(xiàn)出一致性。此外，克隆器官生物量積累具有前置效應(yīng)，即在種群還處于衰退期時，克隆器官生物量已開始回升，回升時間比密度早3年，由此說明種群通過加大對克隆器官的生物量積累來進(jìn)行幼苗的克隆繁殖(串根萌蘗)，以此來維持種群的穩(wěn)定性。 (4)從克隆生長旺盛期到衰退期，中國沙棘克隆種群平均高度和平均地徑逐漸增加，到了恢復(fù)期以后，部分大齡植株的倒伏和枯死使林地內(nèi)形成林窗，林窗中逐漸增多的幼苗使克隆種群的平均高度和平均地徑有所下降：子株種群

8、的平均高度和平均地徑動態(tài)變化類似于克隆種群；而母株種群平均高度和平均地徑逐年增加，最后趨向于某個恒值。這樣的變化，是中國沙棘種群通過克隆繁殖維持種群穩(wěn)定性的結(jié)果。 (5)中國沙棘種群在克隆生長旺盛期以合軸型分株為主：在克隆生長衰退期以單軸型分株為主；隨著種群密度的下降和林窗的出現(xiàn)，中國沙棘過渡到恢復(fù)期時，單軸型分株的比例又開始下降，生長型又以合軸型分株為主。這種周期性的克隆生長型變化，是中國沙棘種群生長(繁殖)的重要對策之一。以