退化草地甘肃臭草生物量分配模式的时空差异性

来源 :西北师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cyc2006
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植物生物量分配模式的变化和反馈会对植物的生活史对策、群落结构和进化策略产生重要影响,有重要的生态学和进化意义。从地形控制的太阳辐射和降水空间再分配,邻体间光与水分、矿质营养竞争,以及群落内部不断变化的环境条件等角度研究生物量分配模式,对于揭示物种在异质生境中资源配置策略具有重要的理论意义。甘肃臭草是一种禾本科甘肃臭草属多年生密集型克隆植物,凭借自身生物学特征、可塑性以及对环境的适应能力,在祁连山北坡中山地带形成大量面积不等、繁茂生长的单一优势种群斑块,对于甘肃臭草生物量分配模式的研究有助于认识甘肃臭草这种单一优势种群规避风险的环境适应机制和种群更新策略。鉴于此,利用ArcGIS建立研究区域的数字高程模型(DEM),并提取样地坡向、坡度数据,划分草地退化梯度,采用群落调查与广义相加模型(GAM)、标准化主轴估计(SMA)相结合的方法,分析了不同时空梯度下的甘肃臭草种群生物量特征与分配模式,结果表明:(1)甘肃臭草种群在不同坡向、坡度和退化阶段,生物量特征表现出了一定的差异性:从南坡到北坡,地上生物量和总生物量不断减小;随坡度的不断增大,地上生物量和总生物量也不断减小;随着斑块由形成到衰退,地上生物量和总生物量先增大后减小。(2)草地群落土壤含水量、密度和地上生物量按南、东、西、北的顺序递增;东、西坡甘肃臭草的地下生物量最大,南坡甘肃臭草的总生物量最大;从南坡到东、西、北坡,根生物量分配从54%下降到27%,而根茎生物量分配从46%上升到73%;东、西坡甘肃臭草的茎生物量分配最小,叶与叶鞘的生物量分配最大,南坡和北坡甘肃臭草的花生物量分配相对较大。(3)随着坡度的增大,草地群落的盖度、高度和地上生物量都呈下降趋势,壤含水量也呈下降的趋势,甘肃臭草地下生物量值先增大后减小;每一坡度梯度内,甘肃臭草的根生物量与地上生物量均呈异速生长关系,并且随着坡度的增大,甘肃臭草根生物量与地上生物量的斜率逐渐增大;花生物量和茎生物量随着坡度的增大呈增加趋势,而叶与叶鞘生物量则呈减小趋势。(4)随着草地的退化,甘肃臭草斑块高度呈上升趋势,盖度和密度先增大后减小,土壤水分呈下降趋势;此外,根生物量分配随着草地退化呈上升趋势,根茎生物量分配呈减小趋势,花生物量与茎生物量分配随着草地的退化呈上升趋势,叶与叶鞘生物量分配则呈下降趋势。最优分配理论仅在无竞争存在的情况下适用,当邻体间对资源的竞争加剧时,群落环境及其密度制约性调节是决定生物量分配模式的关键因素。甘肃臭草作为“毒杂草型”退化草地的优势种,其地上和地下部分在资源水平改变的情况下都具有很强的表型可塑性,克隆性状又可以通过不断优化自身的资源分配来提高适合度以适应环境的变化。
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