伊犁絹蒿荒漠退化草地植物生態(tài)適應(yīng)對(duì)策的研究.pdf

1、伊犁絹蒿(Seriphidiumtransiliense)荒漠草地屬于中亞氣候型荒漠，在我國(guó)僅分布于新疆。該類(lèi)草地生態(tài)系統(tǒng)脆弱，卻仍然擔(dān)負(fù)著極大的放牧壓力，再加上人為破壞嚴(yán)重及保護(hù)意識(shí)低下，成為退化較為普遍、嚴(yán)重的地段。對(duì)草地生物多樣性的保護(hù)，畜牧業(yè)生產(chǎn)和綠洲生態(tài)安全造成了嚴(yán)重威脅。本研究采用以空間序列代替時(shí)間序列的研究方法，探討伊犁絹蒿荒漠草地退化演替序列劃分方法，研究在退化過(guò)程中植物群落、土壤種子庫(kù)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、生理機(jī)能方面的組織調(diào)節(jié)

2、能力，明確其生態(tài)適應(yīng)對(duì)策，評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)性。為全面理解草地退化機(jī)理，適時(shí)制定生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)及可持續(xù)利用方案提供理論及現(xiàn)實(shí)依據(jù)。主要研究結(jié)果如下： (1)伊犁絹蒿荒漠退化草地演替序列劃分方法運(yùn)用TWINSPAN分類(lèi)，結(jié)合DCA和DCCA排序，將研究區(qū)伊犁絹蒿荒漠草地劃分為5個(gè)演替階段，即未退化階段(I)、中度退化階段(II)、重度退化階段(III)、極度退化階段(IV)和系統(tǒng)崩潰階段(V)。DCA排序?qū)ν嘶萏嫘蛄袕氖芎Τ潭群偷?/p>

3、御脅迫能力兩個(gè)方面進(jìn)行了解釋?zhuān)珼CCA排序?qū)ν嘶萏嫘蛄袕耐寥览砘再|(zhì)方面進(jìn)行了環(huán)境解釋。 (2)伊犁絹蒿荒漠退化草地植物群落生態(tài)適應(yīng)對(duì)策隨著退化演替的增強(qiáng)，在個(gè)體水平上，主要物種伊犁絹蒿、叉毛蓬(Petrosimoniasibirica)、角果藜(Ceratocarpusarenarius)，彎果胡盧巴(Trigonellaarcuata)、伊犁郁金香(Tulipailiensis)、腋球頂冰花(Gageabulbifera)

4、和串珠老鸛草(Geraniumtransversale)的株體形態(tài)均趨于小型化，形成避食性的生態(tài)適應(yīng)對(duì)策；在種群水平上，主要通過(guò)調(diào)整繁殖策略來(lái)適應(yīng)逆境脅迫，形成不同種群在不同退化階段的生態(tài)適應(yīng)對(duì)策；在群落水平上，通過(guò)增加物種數(shù)提高植物競(jìng)爭(zhēng)性，篩選繁殖能力強(qiáng)、耐牧性和避牧性高的植物作為優(yōu)勢(shì)種來(lái)適應(yīng)放牧脅迫，這一適應(yīng)對(duì)策導(dǎo)致群落主要植物種發(fā)生消長(zhǎng)變化，原生植被喪失，群落經(jīng)歷量變、量變與質(zhì)變交互、質(zhì)變的生態(tài)適應(yīng)過(guò)程。 (3)伊犁絹蒿荒

5、漠退化草地土壤種子庫(kù)生態(tài)適應(yīng)對(duì)策土壤種子庫(kù)表現(xiàn)出應(yīng)用良好雨水條件迅速萌發(fā)的生態(tài)適應(yīng)對(duì)策，并且具有留存部分種子以應(yīng)對(duì)外界干擾的生態(tài)保險(xiǎn)機(jī)制。多樣性測(cè)度結(jié)果表明，種子庫(kù)植物多樣性變化符合中度干擾理論，但短暫土壤種子庫(kù)多樣性大于持久土壤種子庫(kù)，且波動(dòng)性較大；物種替代速度一般在退化初期和后期較大，從而形成了未退化向退化，退化向系統(tǒng)崩潰階段的躍遷；各演替階段土壤種子庫(kù)相似性較小，相似性系數(shù)在0.22～0.34之間，表現(xiàn)出種子庫(kù)因地上植被的退化而形

6、成不穩(wěn)定性。持久土壤種子庫(kù)密度總體呈下降趨勢(shì)，其規(guī)律是I>IV=V>II>III；而短暫土壤種子庫(kù)密度總體呈增加趨勢(shì)，其規(guī)律是IV>V>III>II>I。在垂直分布上，土壤種子庫(kù)隨退化演替的增強(qiáng)呈現(xiàn)淺層化，0～5cm土層的種子比例逐漸增大。兩種土壤種子庫(kù)與地上植被物種組成上均不相似，而短暫土壤種子庫(kù)密度與地上植被密度存在極顯著的正相關(guān)，其關(guān)系可以用二次曲線來(lái)描述。 (4)伊犁絹蒿荒漠退化草地植物營(yíng)養(yǎng)生態(tài)適應(yīng)對(duì)策草地退化過(guò)程中，主

7、要草地植物及群落各營(yíng)養(yǎng)成分隨植株個(gè)體構(gòu)件、種群特征及群落組成的變化而波動(dòng)。應(yīng)用主成分分析法綜合評(píng)價(jià)草地營(yíng)養(yǎng)價(jià)值得出，隨退化演替的增強(qiáng)，優(yōu)勢(shì)種伊犁絹蒿營(yíng)養(yǎng)價(jià)值逐漸提高；次優(yōu)勢(shì)種叉毛蓬在各退化階段的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值均低于未退化階段，但在極度和系統(tǒng)崩潰階段則有小幅度的提高；而植物群落的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值逐漸降低；表現(xiàn)出草地營(yíng)養(yǎng)價(jià)值逐漸變劣。 (5)伊犁絹蒿荒漠退化草地植物生理生態(tài)適應(yīng)對(duì)策草地退化過(guò)程中，主要植物生理抗性指標(biāo)均發(fā)生了一定變化，中度退化與未

8、退化階段之間的生理生態(tài)適應(yīng)性相異系數(shù)較大，因此，植物生理變化先于個(gè)體、種群和群落外貌特征變化表現(xiàn)出來(lái)，中度退化階段是植物生理受害的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。隨草地退化演替的增強(qiáng)，植物表現(xiàn)出適應(yīng)放牧脅迫的不同生理響應(yīng)機(jī)制，伊犁絹蒿生理調(diào)節(jié)能力由強(qiáng)變?nèi)?，終因脅迫超過(guò)了調(diào)節(jié)限度而消亡，為忍耐型；叉毛蓬多數(shù)生理指標(biāo)差異不顯著，受損不突出，表現(xiàn)為適應(yīng)放牧脅迫，為遲鈍型；伊犁郁金香生理調(diào)節(jié)能力相對(duì)較差，隨演替的加強(qiáng)而逐漸受損，為敏感型。 (6)伊犁絹蒿荒漠退