荒漠草原短花针茅种群对放牧强度的响应机制.pdf

分类号 学校代码 10129
U D C 学 号 20**********
荒漠草原短花针茅种群对放牧强度的响应机制
Response mechanism of Stipa breviflora to grazing in Desert Steppe

申 请 人： 刘文亭
学科门类： 农学
学科专业： 草学
研究方向： 放牧生态学
指导教师： 卫智军 教授
吕世杰 讲师


论文提交日期：二〇一八年六月
摘 要

欧亚大陆草原是目前世界上占有土地面积最大、保存相对较完善的草原区，而
针茅属（Stipa）植物则是整个欧亚草原最主要的建群种。解析放牧干扰下针茅属植
物的生态响应机制，有助于深入了解草原植物自我调控过程及其对放牧利用调控的
生态响应机理，为阐释草原植物种群的维持与最佳放牧利用方式提供了理论支撑。
因此，本研究依托内蒙古锡林郭勒盟苏尼特右旗荒漠草原的长期放牧控制实验为平
台，以建群种短花针茅为研究对象，分析了重度放牧、适度放牧、不放牧处理短花
针茅个体功能性状、生殖特征、生长地境，并进一步探讨短花针茅种群年龄格局、
空间格局及种群动态过程。研究结果显示：
1. 短花针茅个体表型特征不仅受放牧影响，同时亦受自身生长年龄及二者交互
作用的影响，差异主要体现于幼龄期、成年期、老龄前期 3 个年龄阶段。表型特征
可塑性指数进一步显示短花针茅个体部分性状（叶高、叶干重、长宽比）受植株年
龄变化影响。叶解剖结构显示，短花针茅叶片厚度呈现重度放牧最高、适度放牧次
之、不放牧处理最低的趋势，而下表皮细胞面积重度放牧处理显著小于适度放牧处
理和不放牧处理。放牧降低了短花针茅叶片 C 含量，但重度放牧处理提高了叶片 N
含量，且 N：P 始终小于 8。短花针茅自身年龄、叶干重、叶长、叶面积是影响叶
高的重要因素，叶卷曲度与叶高存在权衡关系。
2. 不放牧处理的生殖个体显著高于适度放牧处理和重度放牧处理，与不放牧和
重度放牧处理相比，适度放牧短花针茅生殖枝权重大约提高了 %。生殖枝数、
生殖枝高度、营养枝干重、营养枝数、植株年龄是影响短花针茅产种数的重要性状。
短花针茅种子密度和土壤种子库短花针茅密度呈现不放牧处理密度最高，适度放牧
次之，重度放牧处理最低的趋势，土壤种子库种子萌发数基本均是短花针茅产种数
的 1/4。放牧处理显著降低种子表型特征，并打破了可萌发种子的重量下限。去芒
处理会显著提高种子萌发率。种子以 0°进入土壤，其平均萌发所需时间最长，种子
植入土壤角度与种子萌发天数符合 y = ax2 + bx + c 拟合关系。
3. 短花针茅生长地境（植物源土丘）结果显示重度放牧处理年龄较小的植物个
体出现了明显的植物源土丘，且适度放牧处理和不放牧处理植物源土丘长度、宽度、
种子数均显著高度重度放牧处理。路径分析模型结果认为植物源土丘高度显著影响
短花针茅种子聚集数，而重度放牧处理植物源土丘长度极显著影响种子聚集数。短
花针茅荒漠草原土壤团聚体分布受团聚体粒径及其与放牧强度的交互作用影响；同
一放牧处理中，100–250 μm 植物源土丘土壤团聚体含量最高，而裸地＜50 μm 团聚
体含量最高；重度放牧处理土壤团聚体结构破坏率大于适度放牧处理，且放牧处理
下裸地土壤团聚体结构破坏率均高于植物源土丘土壤团聚体结构破坏率。重度放牧
处理土壤全 N、全 C、全 P、全 K 随植物源土丘增大呈先增加后减小的趋势。
4. 成熟期与老龄前期短花针茅所占权重