干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 呼伦贝尔沙地植被演替系列米氏冰草种群繁殖对策

Arid

	呼伦贝尔沙地植被演替系列米氏冰草种群繁殖对策
	金晓明; 刘及东; 徐春光; 杨晓刚; 张培青; 王明莹; 巴达日胡; 申玉贤
完成单位	呼伦贝尔学院
登记(发布)日期	2012
中文摘要	由于全球气候变化及人类长期的不合理利用土地,使我国的沙质化土地面积的迅速扩展,造成环境退化和巨大的经济损失,使之成为全球广泛关注的热点。目前全国沙漠化土地面积达161万Km2,占荒漠化土地面积的61.3%。主要分布于北方干旱、半干旱地区及部分半湿润地带,农牧交错带、北方草原区及沙漠边缘区。其中,流动沙丘约44万Km2,半固定沙丘8万Km2,潜在沙漠化土地17万 Km2。因此,草地沙漠化是当前我国面临的一个重要环境问题。本研究针对沙漠化草地治理和修复过程中存在的植被恢复速度缓慢及适应植物种短缺等瓶颈问题,以沙地适应性较强的乡土种米氏冰草为切入点,对其开展了以繁殖生态学为主,并结合生理学、生态化学计量学和微生物方面的研究,揭示了米氏冰草种群在沙地生境中的有性繁殖和无性繁殖对策和适应机理,及其与生态化学计量特征、生理和微生物特性之间的内在联系。这有助于全面了解无性系植物的生存和繁殖适应机制,不但丰富了繁殖生态学的理论内容,也为沙漠化草地的植被恢复提供科学依据。主要工作有： (1)米氏冰草种群在沙地演替序列的无性繁殖对策 ① 无性系构件的年龄结构。在沙地植被由流动沙地-固定沙地-草地演替过程中,前期阶段,米氏冰草各构件的年龄结构由增长型向稳定型转变;而后期阶段,由于群落中出现了羊草与其竞争,使米氏冰草各构件的年龄结构由稳定型向衰退型转变。 ② 无性系种群的繁殖分配特征。营养繁殖是米氏冰草的主要繁殖方式,且其地上生物量分配明显高于地下生物量。随着沙地植被的进展演替,米氏冰草种群由数量较少的大个体分株变成数量较多的小个体分株,且其有性繁殖的分配比率呈降低趋势,无性繁殖的比率呈增长趋势。 ③ 无性繁殖潜在种群对现实种群的作用分析。无性繁殖潜在种群对米氏冰草现实种群的贡献很大,在流动沙地和固定沙地分别达94%和100%。现实种群中99% 左右来源于冬性苗,而冬性芽则不足1%。冬性苗中的分蘖节苗转化为现实种群的比率高于根茎苗,且固定沙地明显高于流动沙地。 ④ 种间竞争下的繁殖策略。在种间竞争中,羊草采取了快速占据地下生态位的策略,而米氏冰草则表现较迟缓,采取同时减少地上和地下生物量的策略,从而使米氏冰草的优势地位被削弱。 (2)米氏冰草种群在沙地演替序列的有性繁殖对策 ① 种子产量与种子雨的时间动态。米氏冰草种子雨强度的波动变化与最大风速呈线性回归关系。沙地微生境的变化对米氏冰草种子雨散布的时期及波动规律无影响,而对其有性繁殖体的形态特征和种子产量具有显著影响。即随着沙地植被的进展演替,米氏冰草的种子产量、种子雨强度及有性繁殖体的穗长、穗宽、单穗质量、每穗上的小穗数量及种子百粒重等指标均呈降低趋势,种子雨数量与种子产量的比值也由29%降低到10%。 ② 有性繁殖潜在种群与现实种群的转化效率。有性繁殖对米氏冰草现实种群的贡献很小,在流动沙地和固定沙地分别占6%和0。种子源库中只有 0.2% 左右的种子能在流动沙地繁殖定居,发育为实生苗,在固定沙地实生苗则无法生存。有性繁殖体在各库之间的流动规律是：种子源库中27%～22%的种子进入土壤种子库,其中直到次年返青后还保留在土壤种子库中种子占26%～24%,最后发育为实生苗的占29%～0. (3)筛选出制约米氏冰草种群繁殖的关键指标 (4)米氏冰草种群在沙地演替序列的繁殖对策模型。分别建立了米氏冰草分株数量与根茎长度和分株的数量与分株密度的空间扩展模型。 (5)米氏冰草的光合生理特征。随着沙地植被的进展演替,米氏冰草的光合活性降低,而非光化学淬灭的变幅增大。当PAR＜750μmolom-2os-1时,流动沙地和半固定沙地的米氏冰草的ΦPSⅡ均随PAR升高呈下降趋势;当PAR＞750μmolom-2os-1,不同生境下米氏冰草的ΦPSⅡ出现差异,流动沙地的米氏冰草的ΦPSⅡ下降幅度更大。 (6)米氏冰草氮素吸收特性在花盆控制条件下,随土壤氮素含量的增加,米氏冰草的氮素吸收能力呈增加趋势。但在沙地条件下,随土壤氮素含量的增加,其氮素吸收能力反而降低。 (7)AM真菌对米氏冰草繁殖的贡献在沙地条件下,随土壤氮素含量的增加,米氏冰草根系AM真菌的侵染率呈下降趋势。创新之处 (1) 本研究以沙地植被演替系列上的米氏冰草种群为研究对象,研究随着生境的变化,米氏冰草的有性繁殖和无性繁殖潜在种群与现实种群的变化规律,从而揭示米氏冰草在不同生境下的繁殖策略和适应机制。 (2) 本研究首次将种群繁殖特征与化学计量学特征和微生物特性联系起来,从植物氮素吸收、保存和繁殖更新的角度和共生微生物的作用角度解释植物种群对不同氮水平响应的内在机制,并为沙地植被的快速恢复提供理论依据。
中文关键词	米 ; 冰草 ; 种群 ; 沙地 ; 繁殖 ; 草种
成果类型	基础理论
中图法分类号	Q948.1
URL	http://dbpub.cnki.net/grid2008/dbpub/detail.aspx?dbcode=SNAD&dbname=SNAD&filename=SNAD000001587261
资源类型	成果
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/243124
推荐引用方式 GB/T 7714	金晓明,刘及东,徐春光,等. 呼伦贝尔沙地植被演替系列米氏冰草种群繁殖对策[Z]. 基础理论,2012.