|
||
草地利用方式对温性典型草原优势种植物功能性状的影响
植物生态学报
2021, 45 (8):
818-833.
DOI: 10.17521/cjpe.2020.0373
当外界环境发生变化后植物能够改变自身功能性状及时调整适应策略, 因此植物功能性状能够有效地反映植物对草地利用变化的响应, 然而在内蒙古草原从植物功能性状角度开展草地利用方式影响的研究略少。该研究以内蒙古典型草原大针茅(Stipa grandis)、羊草(Leymus chinensis)、糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)和冷蒿(Artemisia frigida) 4种主要优势种为研究对象, 探讨在长期自由放牧、割草、短期围封和长期无干扰的影响下优势种植物功能性状的差异, 以期从功能性状视角, 揭示植物在受到外界干扰后的适应策略, 旨为天然草地的可持续管理提供基础数据支持和科学依据。结果表明: 1)除糙隐子草外, 在长期放牧后内蒙古典型草原优势植物植株高度、根长和植物碳氮含量降低, 这些性状的变化能够使植物个体小型化, 适口性降低, 表明植物通过逃避放牧的策略适应长期自由放牧的干扰; 在割草管理方式下, 优势种的高度和比叶面积有增加的趋势, 其中冷蒿的氮含量对割草响应最敏感, 其根、茎、叶中的氮含量均在割草样地最低; 围封和长期无干扰处理下植物的碳氮含量增加, 表明在干扰强度降低后, 植物通过功能性状的改变从资源获取策略向资源储藏策略转变。2)对优势种功能性状集合分析表明, 糙隐子草具有较低的植株高度和较高的比叶面积, 冷蒿具有较高的木质素含量和氮含量, 这些性状能够使两种植物被家畜采食量减少, 并保证其具有较强的再生能力, 这可能是糙隐子草和冷蒿耐牧的原因; 大针茅具有最高的植株高度、最大的叶片干物质含量, 以及最高的茎、叶纤维素含量, 说明大针茅是非常典型的竞争物种, 在干扰较低的条件下, 大针茅采取竞争策略对其他物种产生较大的竞争压力可能是其占优势的重要原因。 ![]() View image in article
图4
不同土地利用方式下4种植物纤维素和木质素含量(平均值±标准误)。E, 短期围封; G, 长期自由放牧; M, 割草; R, 长期无干扰。不同小写字母表示处理间差异显著(p < 0.05)。
正文中引用本图/表的段落
纤维素和木质素是重要的结构性碳水化合物, 不同物种的木质素和纤维素对草地利用方式的响应不同。如图4A所示, 草地利用方式对大针茅、羊草和糙隐子草的根纤维素含量(RCE)无显著影响(F2,8 = 1.192, p = 0.373; F2,8 = 1.484, p = 0.291和F2,8 = 0.213, p = 0.884), 长期自由放牧使冷蒿的RCE最高为30.17%。草地利用方式对大针茅和羊草的根木质素含量(RLI)无影响(F2,8 = 1.222, p = 0.363和F2,8 = 0.173, p = 0.912, 图4B), 糙隐子草和冷蒿的RLI则均在长期自由放牧样地较低。不同物种的茎纤维素含量(SCE)对草地利用方式的响应不同, 大针茅的SCE在长期自由放牧利用方式最低, 羊草的SCE在长期无干扰样地中最低, 而糙隐子草的SCE在长期无干扰利用方式下最高, 显著高于长期自由放牧、割草和短期围封几种利用方式, 冷蒿的SCE则对草地利用方式响应不敏感(F2,8 = 2.221, p = 0.163, 图4C)。4种主要物种茎木质素含量(SLI)对草地利用方式的响应比较敏感, 总体上长期自由放牧使4种优势植物SLI降低(图4D)。除糙隐子草外, 大针茅、羊草和冷蒿的叶纤维素含量(LCE)对草地利用方式的响应均不敏感(F2,8 = 0.899, p = 0.483; F2,8 = 1.243, p = 0.357和F2,8 = 2.040, p = 0.187), 糙隐子草的LCE在长期无干扰样地显著高于长期自由放牧样地、割草样地和短期围封样地(p = 0.007、p = 0.009和p = 0.016, 图4E)。4种优势物种叶木质素含量(LLI)在不同草地利用方式下差异比较明显, 放牧和割草使大针茅和羊草的LLI降低, 糙隐子草和冷蒿的LLI则在放牧条件下较低(图4F)。
此外, 放牧条件下除养分含量有下降的趋势外, 羊草的茎木质素以及糙隐子草、冷蒿的木质素含量在放牧条件下明显降低(图4)。植物碳氮、纤维素、木质素含量等决定着凋落物本身的性质, 直接影响着凋落物分解的快慢, 木质素含量低的植株死亡以后, 凋落物更易分解, 植物体在系统中的周转速率更加迅速(Taylor et al., 1989)。本研究中, 优势物种碳氮含量、木质素含量等植物功能性状的降低, 将会使优势物种凋落物质量下降, 从而加速植物体在生态系统的周转速率, 使植物分解后的养分及时补充到生态系统中去, 补充植物在放牧生态系统中生存生长所需的养分。
本文的其它图/表
|