全 文 :31卷03期
Vol.31,No.03
草 业 科 学
PRATACULTURAL SCIENCE
499-503
03/2014
DOI:10.11829\j.issn.1001-0629.2013-0488
不同生境下醉马草幼苗数量的变化规律
董莉莉,安沙舟,靳瑰丽,荀其蕾,魏 鹏,屈慧敏
(新疆农业大学草业与环境科学学院,新疆 乌鲁木齐830052)
摘要:本试验对不同生境下(阴坡、阳坡和沟底)的醉马草(Achnatherum inebrians)实生苗数量进行了统计,研究海
拔、坡向对其实生苗数量的影响及随时间的动态变化规律。结果表明,坡向对醉马草实生苗数有显著影响(P<
0.05),阴坡多于阳坡;随着海拔的升高,阴坡上实生苗数量呈下降趋势;阳坡上不受海拔影响。不同时间的实生
苗数量统计结果表明,最初醉马草实生苗的数量都较多,但随着时间的推移,各样区实生苗的死亡率都很高,阳坡
中段高达100%,阴坡上段为47.2%,其余的在22%~29%,最终成活的株数很少。
关键词:醉马草;实生苗;海拔;坡向;数量动态
中图分类号:S314 文献标识码:A 文章编号:1001-0629(2014)03-0499-05
*
Dynamic population changes of Achnatherum inebrians seedlings
DONG Li-li,AN Sha-zhou,JIN Gui-li,XUN Qi-lei,WEI Peng,QU Hui-min
(Colege of Pratacultural and Environmental Sciences,Xinjiang Agricultural University,Urumqi 830052,China)
Abstract:In order to study the effects of altitude and slope aspect on seedling numbers and the dynamic
population changes of Achnatherum inebrians,the numbers of A.inebrians seedlings were analyzed under
different habitat conditions(shady slopes,sunny slopes,guly bottom)at different times.The results
showed that slope aspect had a significant impact(P<0.05)on A.inebrians seedlings as there were signif-
icant more A.inebrians seedlings in shady slopes than that in sunny slopes.The number of A.inebrians
seedling in shady slopes decreased with the increase of altitude,however,the number of that in sunny
slopes did not change with altitude.The less number of A.inebrians seedling with the extension of growth
time suggested that germinated seedlings died.The mortality rate was as high as 100%in middle section of
sunny slope,was 47.2%in the upper section of shady slope and was between 22%and 29%in the rest of
slope.
Key words:Achnatherum inebrians;seedling emergence;altitude;slope aspect;quantity dynamic
Corresponding author:AN Sha-zhou E-mail:xjasz@126.com
土壤种子库中种子萌发和幼苗形态建成是植被
更新极为重要的生态学过程,实生苗是由土壤种子
库中的种子直接繁殖产生的,是植物补充和种群更
新的必备条件。实生苗的多少在很大程度上决定着
该植物的定居规模。但在大多数植物的生活史中,
幼苗期是最易受到外界伤害的时期,许多植物的实
生苗在幼苗期死亡率很高,因此幼苗的建成过程不
仅影响以后种群的数量动态,而且影响种群的分布
格局和群落组成[1]。Baker[2]指出,影响群落水平模
式的不是种子萌发和散布,而是实生苗的生长和存
*收稿日期:2013-08-20 接受日期:2013-10-25
基金项目:公益性行业(农业)科研专项经费项目(201203062)
第一作者:董莉莉(1987-),女,新疆乌苏人,在读硕士生,主要从事草地资源与生态研究。E-mail:609910031@qq.com
通信作者:安沙舟(1956-),男,陕西富平人,教授,博导,博士,主要从事草地资源与生态教学与研究。E-mail:xjasz@126.com
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活动态。青秀玲和李青丰[3]从实生苗的出现和死亡
情况研究了冷蒿(Artemisia frigida)小禾草群落的
实生苗动态,发现实生苗出现的时间和数量均受水
分条件制约。鲁为华等[4]对围封后伊犁绢蒿(Se-
riphidium transiliense)荒漠4类生境条件下不同
时间的幼苗发生规律和存活数量进行了统计,发现
4种生境条件下幼苗发生高峰均出现在4月,之后
急剧下降,7月和8月几乎没有幼苗发生,不同生境
下幼苗的初始萌发数量存在巨大差异且在夏季死亡
率极高。
醉马草(Achnatherum inebrians),又名醉马芨
芨,为多年生高大丛生禾草,含有多种生物碱,多
为麦角类生物碱,其中含量最高的是麦角酰胺和
麦角新碱[5],全株有毒。我国北方牧区几乎均有
分布,在新疆主要分布于天山山地,生于海拔
1 500~2 400m荒漠草原、草原地带的过牧地段。
醉马草由于具有耐盐[6]、抗旱[7]等特性,加之家畜
多不采食,因此在退化草地群落竞争中占优势,面
积不断扩大[8]。目前,有关醉马草的报道,多集中
在有毒成分[9-12]、内生真菌[13-16]、防除[17-18]以及利
用[19-20]等方面,但对醉马草实生苗发生规律的相
关研究未见报道。本研究分析不同生境中(阴坡、
阳坡和沟底)醉马草实生苗数量以及其数量随时
间的变化规律,旨在阐明醉马草种群的更新规律,
探讨醉马草实生苗与地形的关系,以期为进一步
研究醉马草种群繁殖和扩散特征提供理论信息,
为其控制和防除提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
研究区位于乌鲁木齐市达坂城区阿克苏乡春
秋草地。地处87°41′E,43°42′N,海拔1 159~
1 189m。年平均降水量为70mm左右,年均气温
6℃,最热月7月平均气温27.8℃,极端最高气温
达37.5℃;最冷月1月平均气温-14.6℃,极端
最低气温至-30.9℃,年日照时数3 025h,年均
风速6.3m·s-1,无霜期135~150d。研究区为
荒漠草原草地,长期的过度放牧,导致该地区草地
严重退化,毒害草丛生,其中以醉马草最为严重,
成为群落的建群种,其他优势种有新疆针茅(Stipa
sareptana)、短柱苔草(Carex turkestanica)、角果藜
(Ceratocarpus arenarius)和伊犁绢蒿,伴生种有芨
芨草(A.splendens)、木地肤(Kochia prostrata)、鹤
虱(Lapullasp.)和胡卢巴(Trigonellasp.)等。
1.2 研究方法
1.2.1 样地设置 经过对该研究区域的勘察,选取
了一条能代表该区地形地势、植被特征的典型样带,
样带长200m,宽50m。在该样带上,沟底设为一
个海拔梯度,阴坡、阳坡上分别从低到高海拔沿坡面
每隔25m设1个海拔梯度,各设3个海拔梯度,7
个调查点,同时测定海拔和地理坐标(表1)。然后
再在各调查点上水平布设3个1m ×1m固定小
样方,共21个。
1.2.2 研究方法 分别统计各固定样方内醉马草
表1 试验样地地理位置
Table 1 The geographical position of plots
样地号
Plot code
样地
Plot
经度
Longitude
纬度
Latitude
海拔
Altitude/m
1 沟底Guly bottom 87.687 88°E 43.704 51°N 1 159
2 阳坡下段Lower part of sunny slope 87.687 81°E 43.704 70°N 1 162
3 阳坡中段 Middle part of sunny slope 87.687 63°E 43.704 93°N 1 171
4 阳坡上段Upper part of sunny slope 87.687 65°E 43.705 17°N 1 181
5 阴坡下段Lower part of shady slope 87.688 05°E 43.704 40°N 1 161
6 阴坡中段 Middle part of shady slope 87.688 19°E 43.704 28°N 1 174
7 阴坡上段Upper part of shady slope 87.688 42°E 43.714 10°N 1 189
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实生苗数量(实生苗的形态特征以实验室所种植醉
马草种子萌发的幼苗为标准)。2013年4-6月每
15d调查一次。
1.3 数据处理
测得数据用Microsoft Excel 2003录入并作图。
用SPSS 17.0软件对数据进行处理,单因子方差分
析和LSD法进行比较分析。
2 结果与分析
2.1 不同样地间实生苗的差异
4月22日统计数据显示,阳坡醉马草实生苗的
数量为沟底>上段>下段>中段(图1)。水分是影
响种子萌发的关键生态因子,沟底水分含量高,醉马
草密度比较大,植被盖度也比较大,砾石较少,所以
实生苗数量高。从沟底到阳坡中段,醉马草实生苗
数量随着海拔梯度的升高有所下降,在实际地形考
察中,阳坡中段植被稀少,大部分都是裸地且砾石含
量较多,故实生苗较少。但从阳坡中段到阳坡上段,
随海拔的升高,实生苗数量有所增加,这可能与风
向、土壤条件有关。阴坡实生苗数量为下段>沟
底>中段>上段,这可能是随海拔升高气温降低、光
照逐渐变强、土壤含水量降低,这些变化都不利于种
子萌发。7个样地的醉马草实生苗数量以阴坡下段
图1 4月22日各样地醉马草实生苗数量的比较
Fig.1 Comparison of seedling number of A.inebrians
among seven plots on 22th,April
注:横坐标1-7分别代表沟底、阳坡下段、中段、上段,阴坡下段、中段
和上段。不同小写字母表示各处理间差异显著(P<0.05)。下同。
Note:1-7of x axies presented guly bottom,lower part,middle
part,upper part of sunny slope,lower part,middle part and upper
part of shadow slope.Different lower case letters mean significant
diffferent among treatment at 0.05level.The same below.
最高,其次是沟底和阴坡中段,阳坡下段和上段次
之,阴坡上段和阳坡中段的实生苗数量最少。方差
分析显示,沟底与阳坡、阴坡间实生苗的数量无显著
差异(P>0.05),阳坡下段、中段和上段间实生苗数
量也无显著差异,而阴坡下段实生苗的数量显著高
于阴坡上段及阳坡的上、中、下段(P<0.05)。
5月6日统计结果显示(图2),阳坡醉马草实生
苗的数量为上段>沟底>下段>中段。阴坡实生苗
数量为中段>下段>沟底>上段。7个样地的醉马
草实生苗数量为阴坡中段>阴坡下段>阳坡上段>
沟底>阴坡上段>阳坡下段>阳坡中段。方差分析
显示,沟底与阳坡、阴坡间醉马草实生苗的数量无显
著差异(P>0.05),阳坡下段、中段和上段间实生苗数
量无显著差异,阴坡上段、中段均与阴坡上段、阳坡下
段和阳坡中段差异显著(P<0.05)。
图2 5月6日各样地醉马草实生苗数量的比较
Fig.2 Comparison of seedling number of A.inebrians
among seven plots on 6th,May
5月23日数据显示(图3),醉马草实生苗数量,
以沟底最大,阳坡上段>下段>中段,阴坡下段>中
段>上段,阳坡下段、中段和阴坡下段与其他样地差
异较大,但均不显著(P>0.05)。
6月6日数据显示(图4),阳坡醉马草实生苗数
量为沟底>上段>下段>中段,阴坡为中段>下
段>沟底>上段。方差分析表明,沟底与阳坡、阴坡
间实生苗的数量无显著差异(P>0.05);阳坡下段、
中段和上段间实生苗数量无显著差异;阴坡下段、中
段和上段间无显著差异;而阴坡中段显著多于阳坡
中段(P<0.05)。方差分析结果显示(图5),阳坡间
实生苗数,阴坡间实生苗数和沟底与阴、阳坡间实生
苗数均无显著差异,仅阴坡下段与阳坡下段、中段间
存在显著差异(P<0.05),阴坡下段实生苗数量比
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图3 5月23日各样地醉马草实生苗数量的比较
Fig.3 Comparison of seedling number of A.inebrians
among seven plots on 23th,May
图4 6月6日各样地醉马草实生苗数量的比较
Fig.4 Comparison of seedling number of A.inebrians
among seven plots on 6th,June
图5 6月23日各样地醉马草实生苗数量的比较
Fig.5 Comparison of seedling number of A.inebrians
among seven plots on 23th,June
阳坡下段和中段分别高92.5%和100%。
2.2 醉马草实生苗数量随时间的变化
7种生境类型的实生苗数量变化趋于一致,在4
月22日-5月6日萌发的幼苗数量最大,在5月6
日有一个萌发高峰,完成整个萌发量的90%以上,
这可能因为5月6日观测前降水较多(109.1mm),
充足的水分条件打破了种子的休眠使土壤中未萌发
的种子得到了合适的萌发条件而大量萌发。5月23
日由于实生苗大规模死亡导致数量迅速下降,之后
阳坡实生苗的数量一直呈下降趋势,6月6日,观测
前稍有降水,从统计的阴坡实生苗数量来看,该日又
出现小幅度的增长,之后呈下降趋势。截止到6月
23日,由于阳坡光照强、地表裸露导致已萌发的幼
苗全部死亡且观测中未有新生幼苗出现。
3 讨论与结论
通常,影响种子萌发的主导因子是温度和水
分[21]。地表覆盖物有利于水分的保持,且可避免幼
苗暴晒,对实生苗的存活起着关键作用。阴坡凋落
物覆盖厚度远高于阳坡,造成微环境的改善,使得种
子萌发条件得到优化,因此,种子萌发的成功率也远
远高于阳坡;另外与阳坡相比,阴坡虽然光照不足,
但水分含量高,实生苗比阳坡多。有研究表明,醉马
草种子萌发对光照不敏感,限制醉马草种子萌发的
主要生态因子是水分[22-23]。海拔是光、土壤水分和
养分的重要影响因素之一,其改变影响着降水量和
土壤性状。阴坡上随着海拔的升高,环境条件越来
越恶劣,植物的繁殖受到威胁,所以实生苗的数量呈
下降趋势。监测中发现,醉马草实生苗都在母株底
部或砾石下,在统计幼苗数量时去除幼苗表面的凋
落物和砾石,这个过程可能导致幼苗死亡。
在实生苗的观测过程中发现,最初实生苗的数
量都较大,但各样地实生苗的死亡率都很高,最终成
活株数很少。这主要是由于:1)干旱。水分的匮乏
是造成实生苗建成困难的主要原因之一,阳坡中段
尤其明显,5月23日之后监测数据显示实生苗全部
死亡。2)竞争。无论是新生个体间还是以前存在的
植物之间的竞争都是造成幼苗死亡的主要原因。3)
家畜的采食、践踏[3]。不同生境条件下幼苗最终成
活数量也存在一定差异,其中以阴坡下段数量最多,
这说明尽管夏季环境条件恶化,不利于幼苗的存活,
但较为茂密的植被、母株和土表覆盖物的保护使幼
苗得到了相对较好的生存条件。
实生苗的数量主要依赖于土壤种子库内蕴含的
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种子数量,萌发的实生苗数量仅是种子库内极小的
一部分。实生苗出现的数量及时间受如种子休眠、
植物间的空隙、光、温度、水分和土壤养分(主要是
氮)等许多因素的综合影响[24]。本研究的不足在于
缺乏对土壤养分、风向和土壤种子库等因素的测定。
综上,醉马草的实生苗数量受坡向的影响,表现为沟
底<阴坡<阳坡;其中,阳坡醉马草实生苗数量不受
海拔影响。
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(责任编辑 武艳培)
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