松嫩草地羊草與其主要伴生種競爭與共存研究.pdf

1、松嫩草地上不同物種組成的斑塊景觀啟發(fā)我們對天然草地上共存物種間相互作用關(guān)系進(jìn)行研究，以探求植物種間競爭和共存的潛在機(jī)制。首先，從不同植物群落形成的交錯區(qū)出發(fā)，觀測植物種間關(guān)系的存在和其對植物群落主要物種的空間分布格局動態(tài)的影響。然后，采用模擬放牧(刈割)和去除實(shí)驗(yàn)設(shè)計相結(jié)合研究了羊草與蘆葦、羊草與全葉馬蘭混生群落中刈割對植物種間關(guān)系的影響。此外，本文著重探討了羊草和蘆葦?shù)姆N間關(guān)系在環(huán)境營養(yǎng)梯度和物種比例梯度上的變化情況，從植物對資源和非

2、資源因素的適應(yīng)性角度分析了天然草地上植物種間的競爭和共存的機(jī)制，為進(jìn)一步探討草地植物群落的形成和草地資源的合理利用與多樣性保護(hù)提供一定理論基礎(chǔ)。經(jīng)過2000-2004年的5個生長季的野外調(diào)查、室內(nèi)分析和控制實(shí)驗(yàn)得出以下主要結(jié)論：(1)羊草和其主要伴生種空間分布格局類型、格局強(qiáng)度和格局動態(tài)證實(shí)了羊草與其主要伴生種之間存在相互作用，并且植物體間相互作用使植物空間分布格局呈現(xiàn)從集聚分布向隨機(jī)分布，由隨機(jī)分布向均勻分布轉(zhuǎn)變的趨勢。雜類草形成集聚

3、分布是入侵羊草種群的一種手段，羊草同樣以格局強(qiáng)度高的集聚分布來抵御外來物種的入侵；羊草與其主要伴生種的交錯帶中植物的分布規(guī)模、分布格局類型和格局強(qiáng)度與伴生種種類和環(huán)境特征也具有一定的相關(guān)性。 (2)混生群落和交錯帶中，羊草、蘆葦均是以集聚分布的形式存在。羊草在混生群落中集聚強(qiáng)度小于交錯帶中的集聚程度；蘆葦在兩種類型的群落中格局強(qiáng)度沒有顯著差異。除了考慮物種的生物學(xué)繁殖特性以外，混生群落種內(nèi)、種間競爭也是影響羊草格局強(qiáng)度的主要因素

4、；交錯帶中，環(huán)境異質(zhì)性和種間競爭是影響集聚分布和格局強(qiáng)度的重要因子。蘆葦在混生群落、交錯帶中格局強(qiáng)度沒有明顯差異，由此可以判定蘆葦?shù)母窬中纬芍饕艿街参锉旧砩飳W(xué)特性的影響。 (3)羊草和蘆葦?shù)幕焐郝渲?，蘆葦?shù)难a(bǔ)償性生長快于羊草；羊草和全葉馬蘭的混生群落中，羊草強(qiáng)于全葉馬蘭。刈割促進(jìn)了植物生物量的積累，并且刈割強(qiáng)度越大，植物的相對生長速率越大。植物的種間相互作用的本質(zhì)和作用強(qiáng)度也受到不同刈割強(qiáng)度干擾的影響。沒有任何外界干擾的條

5、件下，羊草和蘆葦、羊草和全葉馬蘭的共存對兩種植物來說是一種非對稱的偏利共生關(guān)系。羊草和蘆葦混生群落中，4cm和8cm刈割強(qiáng)度降低了植物之間的相互作用強(qiáng)度，趨于互不干擾的中性關(guān)系；羊草在12cm刈割強(qiáng)度下生長不受種間關(guān)系的影響，而蘆葦受到抑制。羊草和全葉馬蘭混生群落中，8cm和12cm的刈割強(qiáng)度降低了植物相互作用強(qiáng)度，4cm刈割強(qiáng)度改變了植物相互作用的方向。 Ⅰ(4)生態(tài)位重疊指數(shù)(HO)表明羊草和蘆葦在土壤營養(yǎng)和pH值資源維度上

6、的重疊要大于土壤電導(dǎo)率和水分資源維度。羊草和蘆葦對土壤的肥力和pH要求不十分嚴(yán)格，具有較大的重疊，而對土壤水分和土壤離子脅迫的適應(yīng)存在差異。蘆葦對氮素供給條件有較高的要求，是氮素的有效利用者；羊草則更適應(yīng)生長在鹽堿環(huán)境中，是一種鹽忍耐植物。天然草地上，物種共存促進(jìn)了羊草和蘆葦在水分資源維的生態(tài)位分化。盡管羊草和蘆葦都是通過大分子的滲透調(diào)節(jié)作用降低干旱的脅迫效應(yīng)，但是蘆葦對干旱比較敏感，羊草能夠適應(yīng)干旱的生境。 (5)從植物生物量

7、分配格局表明，隨著營養(yǎng)供給的提高植物將更多的生物量分配到葉片，用于捕獲光能，因而可以判定羊草和蘆葦之間光競爭的存在。植物體中氮素和非結(jié)構(gòu)性碳水化合物的分配格局和濃度表明蘆葦相對羊草是資源的有效利用者。植物的生長分析指數(shù)(尤其是植物的凈同化速率)和葉片中的葉綠素濃度的比較結(jié)果同樣證實(shí)蘆葦在光利用和轉(zhuǎn)化的競爭中占有優(yōu)勢。 (6)早春植物活動芽距離地表的距離分析結(jié)果表明，混生群落中的植物相對各自的優(yōu)勢群落有提早輸出不定芽萌發(fā)的趨勢。這

8、種混生群落中植物不定芽較早活動的趨勢是植物之間進(jìn)行種間競爭的一種表現(xiàn)，蘆葦試圖采用早萌發(fā)的策略，利用環(huán)境中有限資源，形成資源利用優(yōu)勢；羊草早春的提早萌發(fā)可以降低整個生長季中蘆葦對其抑制效應(yīng)。 (7)控制實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明：低營養(yǎng)條件下(N1和N2)的RTY值接近1，羊草和蘆葦對環(huán)境中的限制性資源具有共同的要求。但是混生群落中，蘆葦比例較多時，并不是意味著種間競爭，反而是植物個體間產(chǎn)生種內(nèi)競爭的體現(xiàn)。兩種植物在高營養(yǎng)條件下共存建立互惠

9、關(guān)系，并且實(shí)驗(yàn)群落產(chǎn)量較高，主要原因可能是由于植物之間競爭效應(yīng)增加了植物對環(huán)境資源的利用效率或者是兩個共存物種在時間和空間上對營養(yǎng)存在互不干擾的營養(yǎng)格局。 基于對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，提出“資源競爭和非資源脅迫對植物的適應(yīng)選擇機(jī)制”假說。這個假說主要分析了資源環(huán)境條件對植物競爭力的選擇，并且提出在非資源脅迫條件下，植物對資源的捕獲能力(營養(yǎng)條件豐富)或?qū)Y源的忍耐力(營養(yǎng)相對貧乏)與對非資源脅迫的忍耐力之間的權(quán)衡結(jié)果決定植物的競爭力。