【摘 要】
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羊草(Leymus chinensis)和根茎冰草(Agropyron michnoi)均是禾本科多年生的根茎型植物,广泛分布于欧亚大陆草原。在松嫩平原,羊草和根茎冰草既可以各自成为优势种种群,又能相互居于亚优势种或伴生种地位。在不同的自然生境下,由于适应和进化,羊草通常会形成不同基因型的羊草种群。基因型多样性作为植物种群的生物因素,能够影响群落的结构和功能。在天然草地上,植物间相互作用的相对强度
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羊草(Leymus chinensis)和根茎冰草(Agropyron michnoi)均是禾本科多年生的根茎型植物,广泛分布于欧亚大陆草原。在松嫩平原,羊草和根茎冰草既可以各自成为优势种种群,又能相互居于亚优势种或伴生种地位。在不同的自然生境下,由于适应和进化,羊草通常会形成不同基因型的羊草种群。基因型多样性作为植物种群的生物因素,能够影响群落的结构和功能。在天然草地上,植物间相互作用的相对强度对物种的共存和群落的稳定性会产生影响,以往关于植物种间关系的研究多集中在外界环境条件下,如水分、营养、盐碱等非生物因素,基于生物因素对种间关系的研究还较缺乏。本试验以根茎冰草和羊草为研究对象,构建1、3、6、9四个基因型多样性水平的羊草种群,再分别与根茎冰草种群混合种植。通过测定生长指标和碳、氮含量,分析竞争系数和基因型多样性净效应,以探究基因型多样性对根茎冰草和羊草种间关系的影响以及基因型多样性是否通过影响种间关系进而影响群落的生产力。本研究结果不仅为基因型多样性影响种间相互作用提供了实验证据,还为草原群落生产力的合理利用和保护提供了理论基础。本研究主要结果如下:(1)单植羊草和混植羊草的根性状、叶片性状、分蘖数、株高和茎长均为多基因型水平大于单基因型水平,且对基因型多样性净效应起主要贡献的是互补效应。无论在何种基因型多样性水平处理下,单植羊草的根性状、叶片性状、分蘖数、株高和茎长均低于混植羊草。冰草则相反,单植冰草的根性状、叶片性状、分蘖数、株高和茎长均高于混植冰草。在混植群落中,无论在何种基因型多样性水平条件下,冰草的分蘖数均大于羊草的分蘖数,而其他18个构件性状均是羊草种群大于冰草种群。通过分析相对产量(RY)和相对产量总和(RYT)可知,冰草和羊草对资源有共同的需求,是一种竞争关系。对于冰草来说,主要是受羊草的抑制作用,处于劣势的冰草则通过增加分蘖数来获取生存资源。(2)单植羊草和混植羊草的总生物量为多基因型水平大于单基因型水平,且对基因型多样性净效应起主要贡献的也是互补效应。无论在何种基因型多样性水平处理下,单植羊草的地上生物量、地下生物量和总生物量均低于混植羊草。冰草则相反,单植冰草的地上生物量、地下生物量和总生物量均高于混植冰草。生物量是植物积累能量的主要体现,混植群落中,处于优势地位的羊草通过积累物质进一步增加竞争优势,而冰草则将更多的能量投入到扩大种群数量上。(3)单植羊草和混植羊草的碳含量和氮含量均为多基因型水平大于单基因型水平,且对基因型多样性净效应起主要贡献的同样也是互补效应。对于地上植株碳含量来说,不论是冰草还是羊草,均为单植大于混植;地下根茎碳含量则相反,为混植大于单植。不论是地上植株氮含量还是地下根茎氮含量,在四种基因型多样性水平条件下,均为单植羊草大于混植羊草;冰草也是如此。碳含量和氮含量是植物养分状况的表现,通过分析我们发现混植群落有利于植物地下碳含量的累积,但不利于植物地上碳含量、地上氮含量和地下氮含量的累积。(4)植物生物量在一定程度上可以衡量群落的生产力。在本试验中,混植群落的总生物量大于冰草单植的总生物量,但小于羊草单植的总生物量。高基因型多样性水平混植群落的总生物量大于低基因型多样性水平混植群落的总生物量,既基因型多样性可以促进群落的生产力。综上所述,羊草与冰草混植有利于羊草的生长,但不利于冰草的生长。尽管如此,高的基因型多样性还是能够促进混植群落生产力。
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