隴東黃土高原天然草地建群種枯落物水提液對(duì)植物生長(zhǎng)的影響.pdf

1、枯落物是生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)與能量循環(huán)的關(guān)鍵中間形態(tài)，并影響植物個(gè)體生長(zhǎng)、種群更新與群落演替。草地枯落物的產(chǎn)成與消失是系統(tǒng)的典型特征，是對(duì)放牧、封育、火燒、開墾等利用方式響應(yīng)最敏感的指標(biāo)之一。以往，相關(guān)的草地研究多集中于生物量或枯落物自身，對(duì)枯落物的生態(tài)功能關(guān)注不夠。 天然草地約占黃土高原土地總面積的1/3，是該區(qū)域作物/天然草地一家畜綜合生產(chǎn)系統(tǒng)的關(guān)鍵組分之一，對(duì)于農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的形成與演變、結(jié)構(gòu)優(yōu)化與功能提升起著舉足輕重的作用。本研究從室

2、內(nèi)到野外，從個(gè)體到系統(tǒng)，探索了黃土高原天然草地建群種植物的枯落物水提液對(duì)作物/天然草地一家畜綜合生產(chǎn)系統(tǒng)主要植物的種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)、種群以及群落的影響，分析了牧草枯落物對(duì)放牧的響應(yīng)特征及其對(duì)植物的生態(tài)效應(yīng)。 1.枯落物水提液對(duì)種子萌發(fā)的作用以發(fā)芽率和發(fā)芽速率為指標(biāo)。 長(zhǎng)芒草枯落物水提液對(duì)茵陳蒿、二裂委陵菜、小麥、紫花苜蓿等植物的發(fā)芽率在各處理間均差異顯著(p<0.05)；長(zhǎng)芒草枯落物水提液在濃度為2.5％和5.0％時(shí)，

3、對(duì)二裂委陵菜的發(fā)芽率有所促進(jìn)，擬合方程表明，長(zhǎng)芒草水提液1.94％時(shí)，二裂委陵菜發(fā)芽率最高可達(dá)16.70％。達(dá)烏里胡枝子水提液除對(duì)小麥在各處理間差異不顯著之外，對(duì)其余的四種受體植物發(fā)芽率處理濃度間均差異顯著(p<0.05)，同樣對(duì)其自身種子的發(fā)芽率在濃度為2.5％時(shí)有促進(jìn)效應(yīng)，回歸方程顯示水提液濃度為1.98％時(shí)，發(fā)芽率最大為27.96％。茵陳蒿枯落物水提液對(duì)受體植物的萌發(fā)均表現(xiàn)出了較為強(qiáng)烈的抑制作用(p<0.05)。 同一受體

4、植物對(duì)相同溶液的不同濃度的響應(yīng)作用也不同，總體來看，趨勢(shì)是隨著施體溶液濃度的升高，受體植物的發(fā)芽率以及發(fā)芽速率均呈現(xiàn)明顯的降低趨勢(shì)，即受體植物收到的施體溶液的抑制作用強(qiáng)度為10.0％>5.0％>2.50％。綜合對(duì)比三種施體植物，其對(duì)受體植物種發(fā)芽率以及發(fā)芽速率的影響作用強(qiáng)度為：茵陳蒿>達(dá)烏里胡枝子>長(zhǎng)芒草；在供試的五種受體植物中，對(duì)施體溶液響應(yīng)最不敏感的是小麥，而最敏感的是茵陳蒿。 2.枯落物水提液對(duì)幼苗生長(zhǎng)的作用以幼苗的株高、

5、地上部分干重、根長(zhǎng)、根干重為指標(biāo)。相同水提液濃度，各施體植物對(duì)幼苗株高抑制作用的強(qiáng)弱綜合排序?yàn)椋阂痍愝?長(zhǎng)芒草>達(dá)烏里胡枝子；綜合比較各施體植物對(duì)地上部分干重影響排序?yàn)椋阂痍愝?長(zhǎng)芒草>達(dá)烏里胡枝子；對(duì)根長(zhǎng)無確定排序，各施體植物對(duì)受體均表現(xiàn)不同；對(duì)根干重影響排序?yàn)椋阂痍愝?長(zhǎng)芒草>達(dá)烏里胡枝子。 從受體植物來分析，總體趨勢(shì)為幼苗高度隨施體溶液濃度的升高而降低，受到明顯的抑制作用，與對(duì)照相比均未表現(xiàn)出促進(jìn)株高生長(zhǎng)現(xiàn)象。對(duì)于不同的受

6、體植物的幼苗及根干重的影響來分析：地上部分重受抑制程度：紫花苜蓿>達(dá)烏里胡枝子>小麥； 株高受抑制程度：達(dá)烏里胡枝子〉小麥〉二裂委陵菜〉紫花苜蓿；根干重受抑制程度為：小麥>達(dá)烏里胡枝子>紫花苜蓿；根長(zhǎng)受抑制程度：小麥〉紫花苜?！颠_(dá)烏里胡枝子。 3.枯落物水提液對(duì)植物種群的作用長(zhǎng)芒草的枯落物水提液對(duì)達(dá)烏里胡枝子、長(zhǎng)芒草的株高和生長(zhǎng)點(diǎn)(或分蘗)數(shù)量作用顯著(p<0.05)。茵陳蒿枯落物水提液對(duì)達(dá)烏里胡枝子的株高有明顯影響(p

7、<0.05)，但只有10.0％水提液對(duì)長(zhǎng)芒草的分蘗數(shù)量影響顯著(p<0.05)。達(dá)烏里胡枝子的枯落物水提液對(duì)茵陳蒿的株高有顯著影響(p<0.05)，5.0％和10.0％的水提液對(duì)其自身的株高的作用與對(duì)照差異顯著；在枯落物水提液濃度2.50％時(shí)，三種受體植物株高呈現(xiàn)促進(jìn)趨勢(shì)；當(dāng)濃度≥5.0％時(shí)，株高呈現(xiàn)抑制趨勢(shì)。受體種群對(duì)施體溶液敏感較強(qiáng)的達(dá)烏里胡枝子，較弱的是長(zhǎng)芒草。 4.枯落物水提液對(duì)群落的作用在群落水平上，三種施體溶液對(duì)伴生

8、種的植株高度以及植株生長(zhǎng)點(diǎn)數(shù)有抑制的趨勢(shì)。3種建群種相互之間的枯落物水提液的作用，茵陳蒿水提液的作用強(qiáng)度最大，使得群落植物的株高及分蘗、生長(zhǎng)點(diǎn)數(shù)較其他兩種建群種促進(jìn)作用最弱。這與種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)以及幼苗生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果一致；長(zhǎng)芒草則對(duì)其它2個(gè)建群種沒有顯著的抑制作用，但兩者都對(duì)伴生種的株高及生長(zhǎng)點(diǎn)數(shù)有抑制作用的趨勢(shì)。分析群落內(nèi)Shannon-Wiener多樣性指數(shù)發(fā)現(xiàn)，施入長(zhǎng)芒草枯落物水提液使得群落Shannon-Wiener多樣性指數(shù)隨施體

9、溶液的增加而逐漸降低，茵陳蒿以及達(dá)烏里胡枝子枯落物水提液對(duì)Shannon-Wiener多樣性指數(shù)的影響在濃度小于10.0％時(shí)逐漸降低。 5.枯落物對(duì)放牧的響應(yīng)隨著放牧率增加，草地植物生長(zhǎng)季與非生長(zhǎng)季枯落物量呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)，2007年放牧干擾下的枯落物量無論是在植物生長(zhǎng)季還是非生長(zhǎng)季都顯著高于2006年。當(dāng)放牧率分別2.67，5.33，8.67 sheep/ha時(shí)，生長(zhǎng)季枯落物量分別與對(duì)照減少12.9％，16.7％，21.6％

10、，差異顯著(P<0.05)。長(zhǎng)芒草、茵陳蒿和達(dá)烏里胡枝子3種植物的枯落物蓋度占整個(gè)草地枯落物蓋度的80.0％以上，在不同放牧率下長(zhǎng)芒草枯落物所占比例平均達(dá)到30.7％。當(dāng)放牧強(qiáng)度為2.67sheep/ha時(shí)，建群種蓋度均略有增加，這與適度放牧促進(jìn)植物再生有關(guān)。當(dāng)枯落物量為22.1g/m2時(shí)，長(zhǎng)芒草以及茵陳蒿的高度達(dá)到最大，且當(dāng)枯落物量為22.0g/m2時(shí)，長(zhǎng)芒草的分蘗數(shù)達(dá)到最大，說明枯落物在一定量的范圍內(nèi)對(duì)植株生長(zhǎng)是有益的，但是存在作用