克氏针茅草原芽库及主要植物有性生殖对模拟增雨和氮沉降的响应

来源 :东北师范大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:hhlovels
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芽库是植被自然更新的潜在植物群落,是植物营养繁殖的基础,其对群落演替具有驱动作用。不同物种及不同类型的芽库如何响应气候变化和人类活动干扰不但与植物的适应、演替和进化密切相关,而且对全球变化情景下预测和恢复草原植被有重要的实践价值。但是,迄今为止,与芽库相关的研究还非常有限。鉴于此,本项研究以我国内蒙古温带草原为研究对象,以内蒙古多伦全球变化多因子试验(GCME)为平台,探究不同水平下芽库对模拟增雨和氮沉降的响应,阐明氮素、水分对营养繁殖和有性生殖的影响,及营养繁殖和有性生殖在植被更新中的相对贡献,进而为全球变化背景下预测草原植被变化、植被恢复及可持续性管理提供更加可靠的参考依据。研究结果表明:(1)在群落中,不同类型芽库的密度及其比例对于模拟增雨和氮沉降的响应具有不同的差异性,且氮素、水分间不具有交互作用。根茎芽和分株芽的密度在处理间不具有显著性差异;根蘖芽和鳞茎芽密度在处理间均具有显著差异性,单独增雨(W)和单独施氮(N)处理分别显著升高和降低了根蘖芽和鳞茎芽的密度;单独增雨、单独施氮和施氮增雨(WN)都没有显著改变总芽密度,但单独施氮和施氮增雨处理下的总芽密度都显著低于单独增雨,这说明对于不同类型芽氮素和水分具有不同的作用。在各类型芽的比例中,可以看出具有分株芽和根蘖芽的植物是群落中的主要物种,施氮有可能有利于分株芽的产生,而增雨则有可能利于根蘖芽的产生,不同类型芽间具有相对消长的关系。(2)五种主要植物芽的数量和每分株产芽量(PB)在不割草(MO)和割草(M1)情况下除克氏针茅的每分株产芽量在割草处理中存在氮素、水分交互作用外,其它物种的芽数量和每分株产芽量均不存在氮素、水分交互作用。同时除克氏针茅的芽数量具有刈割和施氮两种因子的交互作用外,其它植物均不受刈割、氮素、水分三种因子交互作用的影响。克氏针茅无论不割草还是割草条件下,单独增雨处理都显著降低克氏针茅芽数量,因此,降雨增加有可能抑制克氏针茅分株芽的生成,且刈割对芽的数量没有显著性影响。每分株产芽量在割草的处理间不存在显著性差异,在不割草条件下,只有单独施氮显著降低其每分株产芽量,且存在氮素、水分交互作用;刈割只在完全对照(C)中对每分株产芽量具有显著性影响。冰草芽的数量和每分株产芽量在不割草和割草的四个处理间均不存在显著性差异,这可能是由于冰草具有两种类型芽(分株芽和根茎芽),两种类型芽在不同环境下相互补充,致使总的芽数量在各处理间没有显著性变化。糙隐子草芽的数量无论在不割草还是割草条件下,只有施氮增雨显著降低了芽的数量:刈割对糙隐子草芽数量没有显著性影响;施氮、增雨以及刈割对糙隐子草的每分株产芽量均没有显著性影响。菊叶委陵菜和细叶葱的芽数量对于增雨和施氮的响应皆因是否割草而表现不同。(3)五种主要植物的生殖分配不受刈割、氮素、水分三种因子的交互作用的影响,且不同物种在不同处理下具有不同的显著性和变化趋势。克氏针茅的生殖分配在不割草和割草中均不存在显著性差异。冰草的生殖分配只在不割草条件下的单独增雨和单独施氮两个处理中存在显著性差异。糙隐子草生殖分配在不割草的处理间不存在显著差异性,在割草条件下,施氮增雨显著降低糙隐子草的生殖分配。菊叶委陵菜和细叶葱的生殖分配在不割草和割草条件下的各处理间均不存在显著性差异。无论在何种处理方式下,刈割对五个物种的生殖分配均没有显著性影响,但不同的物种呈现不同的规律。(4)在五种主要植物中,除糙隐子草芽数量和丛径之间在割草的施氮增雨(M1-WN)中不具有显著关系外,其它各物种的芽数量和丛径以及芽数量和亲株数量的关系均具有极显著的正相关关系。这说明植物芽数量的增长依赖于植株的大小,且不同的物种具有不同的增长规律。冰草芽的数量和丛径在不割草和割草处理中分别呈极显著的幂函数和直线正相关关系,芽的数量和亲株数量则分别为极显著的直线和幂函数的正相关关系。克氏针茅芽的数量和丛径在不割草和割草处理中分别为极显著的对数和幂函数关系,芽的数量和亲株数量在不割草和割草处理中分别呈极显著的对数和幂函数的正相关关系。糙隐子草芽的数量和丛径在不割草和割草中除割草的施氮增雨外均呈现极显著的幂函数关系,芽的数量和亲株数量之间则均呈现极显著的幂函数正相关关系。(5)五种主要植物的营养繁殖与有性生殖之间除个别物种的个别处理具有相关性外,大多数都没有相关性,且在不同处理间具有不同趋势,表现出物种间的特异性。
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