内蒙古典型草原植物对降水量和降水间隔的响应
  • 【摘要】

    水分是干旱半干旱区草原植物生长发育第一位的限制性资源,草原生态系统是陆地生态系统中对降水波动最为敏感的系统。大气环流模型(GCMs)预测未来高纬度地区降水量增加,同时极端降水或干旱事件发生频次增加,降水间隔将延长。但是迄今为止,关于降水量增加和降水间隔延长对我国草原生态系统会产生怎样的影响,我们的认知还相当有限。草原群落是由不同的植物种组成的,物种水平的响应对于我们深刻认识群落和生态系统水平的响应... 展开>>水分是干旱半干旱区草原植物生长发育第一位的限制性资源,草原生态系统是陆地生态系统中对降水波动最为敏感的系统。大气环流模型(GCMs)预测未来高纬度地区降水量增加,同时极端降水或干旱事件发生频次增加,降水间隔将延长。但是迄今为止,关于降水量增加和降水间隔延长对我国草原生态系统会产生怎样的影响,我们的认知还相当有限。草原群落是由不同的植物种组成的,物种水平的响应对于我们深刻认识群落和生态系统水平的响应至关重要。为此,我们在内蒙古典型草原选择9个植物种,就它们对降水量增加和降水间隔延长的响应进行了研究,以期为揭示全球变化背景下草原植物的响应对策和生态系统演变的机理提供依据。
       本实验在完全控水的防雨棚中进行。降水量设置了27年平均降水量和平均降水量增加50%两个处理;降水间隔设置了3天1次(生长季发生频次最高的时间间隔)和15天1次(延长5倍的时间间隔)两个处理。9个植物种从功能型上分属多年生根茎禾草、多年生丛生禾草、一年生植物和灌木半灌木4个功能群;从优势度上包括建群种、优势种和常见种;从光合型上包括C3植物和C4植物。测定内容包括土壤温度、水分和养分动态、植物的生长速率和生物量动态、资源分配动态和植物的光合动态等。主要结论如下:
       1)降水量和降水间隔对土壤因素的影响
       降水量增加对大多数植物盆钵的土壤温度影响不显著,部分半灌木盆钵和一年生植物盆钵的土壤温度显著升高。降水间隔的延长对大多数植物盆钵土壤温度的影响不显著。
       降水量增加对C4植物(糙隐子草、木地肤、狗尾草和灰绿藜)盆钵土壤水分的影响显著高于C3植物种的盆钵。降水间隔对所有植物盆钵的土壤含水量均产生了显著影响。
       降水格局对半灌木盆钵土壤无机氮库的影响比对草本植物盆钵土壤无机氮库的影响更为显著,对一年生草本植物盆钵土壤无机氮库的影响比对多年生草本植物盆钵土壤无机氮库的影响要大,对多年C4丛生禾草盆钵土壤无机氮库的影响对多年生C3丛生禾草盆钵土壤无机氮库的影响要大。
       2)降水量和降水间隔对草原植物光合生理特性的影响
       从生长季的平均值看,降水量增加,多年生丛生禾草的净光合速率显著升高,多年生根茎禾草和一年生植物的净光合速率没有显著变化;西伯利亚羽茅的气孔导度显著升高,其它物种的气孔导度没有显著变化;大针茅的水分利用效率显著降低,其它物种的水分利用效率没有显著变化。
       从生长季的平均值看,降水量增加50%、降水间隔延长到15d的处理草原植物的光合速率的变化更为显著。多年生植物对降水间隔延长的响应较一年生植物更为强烈,不同多年生植物对降水间隔延长的响应并不一致。
       3)降水量和降水间隔对草原植物生物量的影响
       生长季前期,增加降水量使大多数物种生物量显著增加,延长降水间隔则使大多数物种生物量显著降低,地上生物量和地下生物量对降水量和降水间隔的改变在整个生长季中最为敏感。
       生长季中期,地上生物量和地下生物量对降水量的改变最不敏感。
       生长季后期,地上生物量和地下生物量对降水间隔的改变最不敏感。增加降水量使大多数物种地上生物量显著增加,延长降水间隔则使部分物种地下生物量显著降低,降水量的影响远大于降水间隔的影响。 收起<<

  • 【作者】

    刘宏德 

  • 【学科专业】

    生态学

  • 【授予学位】

    硕士

  • 【授予单位】

    中国科学院研究生院

  • 【导师姓名】

    潘庆民

  • 【学位年度】

    2012

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    草原植物  降水量  降水间隔  土壤因素  光合生理特性  生物量