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毛乌素沙地是一个多层次的生态过渡带,也是土地荒漠化较为严重的地区之一。天然分布于毛乌素沙地的灌木树种臭柏、油蒿、沙柳等,对维持当地生态系统的稳定,防治荒漠化土地的扩展起到了重要作用。本论文应用野外实验生态学方法,对天然臭柏群落结构特征;光合和蒸腾作用;根系分布、根量及不定根的发生;天然更新及更新微生境;克隆生长格局以及臭柏灌丛地土壤特性等进行研究,探讨毛乌素沙地天然臭柏群落的稳定性。 天然臭柏群落高度为30~100cm,覆盖度为40%~85%。分为灌木层和草本层,早期群落的物种丰富度较高,后期下降形成纯灌丛林。臭柏灌丛边缘的光合生物量高,生长量约为灌丛中心的3~4倍。臭柏群落依靠其匍匐茎的无限克隆生长来拓展灌丛范围,依靠种子传播实现异地迁移。臭柏为针叶克隆植物,在灌丛边缘3m的范围内,从边缘向灌丛中心,间隔物长度和分枝角度逐渐变大;分枝强度则逐渐变小,并且呈现出指数函数的变化规律。臭柏克隆生长和资源共享特性在维持群落稳定中起着重要作用,来源于同一上级枝的匍匐茎,有不定根的和无不定根的日平均蒸腾速率和气孔导度没有差异,但无不定根匍匐茎的叶水势比有不定根的高。生长在沙丘顶部的臭柏,蒸腾速率比滩地的臭柏低,表明臭柏具有强的蒸腾控制能力。切断与上级匍匐茎的联系后,依靠不定根吸收的地下资源,虽然能够维持匍匐茎的生命,但其生理特性受到了明显的抑制,切断1周后,蒸腾速率仅能达到对照的45%,叶绿素荧光特性差异显著(p<0.05)。切断后受损程度的大小,主要取决于地上生物量与不定根生物量的比值。臭柏灌丛地土壤养分资源分布具有空间异质性,存在明显的“沃岛”现象。0~5cm土层内的中细粒子(0.25~0.02 cm)臭柏灌丛地比油蒿覆盖区高9%。除速效磷以外,土壤中的有机质、全氮、速效钾、碱解氮等在臭柏灌丛下0~20 cm的土层内相对富集。 分布在滩地的乌柳灌丛地是臭柏天然更新幼苗的保护者,也是臭柏更新最适宜的微生境,乌柳灌丛地拥有臭柏更新幼苗数高达30~50株/m~2。臭柏灌丛的覆盖度虽与乌柳灌丛地相似,表层土壤种子密度达770粒/m~2,但因表层土壤含水量低,种子不能萌发形成幼苗,丧失了种子更新微生境。毛乌素沙地臭柏群落的演替开始于滩地,终止于固定沙丘,演替模式为:乌柳(或其它保护植物)→乌柳+臭柏→臭柏+乌柳→臭柏→油蒿。 臭柏通过其高的水分利用效率、旱生化的叶片构造和水分特征、高细根含量、克隆生长等特性,构成高覆盖度,集中成片分布的景观格局,增强抗干扰能力,维持群落稳定。