全 文 ：28卷 02 期
Vol.28 , No.02
草　业　科　学
PRA TACULT URAL SCIENCE
185-188
02/2011
干旱和灌溉条件下少花蒺藜草分株
生物量分配特征
张志新1 ,田迅2
(1.兰州大学草地农业科技学院 甘肃草原生态研究所 ,甘肃 兰州 730020;
2.内蒙古民族大学生命科学学院 ,内蒙古通辽 028043)
摘要:调查了生长在科尔沁沙地干旱 、灌溉 2 个条件下的少花蒺藜草(Cenchrus pauci f lorus)分蘖丛。 对分株高
度 、分株生物量以及根 、茎 、叶 、穗 、叶鞘等构件生物量进行了定量统计分析。结果显示 ,灌溉条件下 , 植株高度为
41.2 cm , 明显高于干旱条件的 33.7 cm。灌溉条件下果穗生物量是干旱环境下的 1.8 倍。 2 种条件下 , 根生物
量 、茎生物量 、叶片生物量 、叶鞘生物量均与分株生物量呈极显著的正相关(P<0.01),并符合 y=ax b 幂函数的变
化规律;根生物量 、茎生物量 、叶片生物量 、叶鞘生物量之间呈显著的正相关(P<0.05),并符合 y=ax+b 线性函
数的变化规律 。随着分株生物量的增加 ,灌溉条件下各构件的生物量增长速度均高于干旱条件下的。分析认为 ,
在生物量分配上干旱条件下少花蒺藜草表现出存活对策 , 灌溉条件下表现出竞争和繁殖生长对策。
关键词:少花蒺藜草;分株;异速增长;生物量分配;生长可塑性
中图分类号:S544.01;Q945.79　　　文献标识码:A　　　文章编号:1001-0629(2011)02-0185-04
① 　少花蒺藜草(Cenchrus pauci f lorus)俗名刺蒺藜
草 、草狗子 、草蒺藜 、洋蒺藜狗子。禾本科蒺藜草属 ,
一年生草本植物[ 1-2] 。总状花序顶生 ,穗包藏在由多
数不育小枝形成的球形刺苞内 ,每个刺苞含 2 粒种
子 ,少数含 3粒种子 。茎秆扁圆形 ,基部屈膝或横卧
于地面而于节上生根 ,且分蘖新枝条[ 3] 。原产于北
美洲及热带沿海地区 ,耐旱 、抗寒 、耐贫瘠 、耐修剪 、
抗病虫害 ,具有极强的适应性和竞争力 ,适于在沙质
土壤中生长[ 4-6] 。常生长于低海拔地区的耕地 、荒
地 、牧场 、路旁 、草原 、沙丘 、河岸和海滨沙地等 。繁
殖方式以有性繁殖为主[ 7-8] 。少花蒺藜草繁殖能力
强 、传播途径多 。作为生态入侵种 ,几年之内便可形
成优势种[ 5] ,与其他植物争夺水分 、土壤养分。由于
种子的倒刺会对牲畜造成伤害 ,该草种一般对农牧
业生产具有危害作用 。但其适口性良好且适于在沙
地生长 ,故有一定的饲用价值 ,并可用于防风固沙 ,
对沙漠化治理和生态恢复建设具有重要的意义。
植物的表型可塑性是植物适应异质环境的生态
表征 。张慧荣和杨持[ 9] 研 究了羊草(Leymus
chinensis)在不同条件下的可塑性变化 ,发现干旱条
件下羊草的根茎和茎节数都有所增加。王静等[ 10] 、
张学勇等[ 11] 通过研究放牧干扰下冷蒿(Artemisia
f rigida)和 2个生境结缕草(Zoysia japonica)无性
系种群构件特征得出 ,生物构件的数量特征反映了
植物的适应机制 ,表型可塑性是植物与异质环境长
期相互作用的结果 。目前 ,有关少花蒺藜草的研究
主要集中在对农牧业危害的调查及防控方面[ 2 , 5 , 12] ,
还没有很好的方法能彻底防治。有关少花蒺藜草生
物构件的数量特征及其对环境的适应机理报道较
少 。本研究以科尔沁沙地不同水分条件下的少花蒺
藜草为研究对象 ,从构件水平初步探讨其生长分配
的可塑性变化和规律 ,为揭示该植物适应环境变化
的对策和合理利用及控制提供科学依据。
1　材料与方法
1.1 研究区自然概况　研究区位于通辽市南郊
南沙坨子。地理位置 43°36′N , 122°22′E , 海拔
178.5 m;属典型温带大陆性季风气候地带。春季
干旱多风 ,夏季炎热 ,秋季凉爽 ,冬季干冷;降水多集
中在 6-8月 。年降水量 350 ～ 450 mm ,无霜期 150
d ,年平均气温 5.8 ℃。研究样地地势起伏 ,少花蒺
藜草呈块状和带状分布 ,在个别生境中为单一优势
种 。多在车辙中分布 ,也偶见于道路两旁 ,生长状况
各异。研究样地植物多以旱生为主 ,多年生植物主
要有小叶锦鸡儿(Caragana microphy lla)、麻黄
①收稿日期:2010-04-08　　接受日期:2010-11-20基金项目:国家自然科学基金 、地区科学基金项目(30960261);内蒙古自治区高等学校科学研究项目(NJZY07141)作者简介:张志新(1986-),男 ,内蒙古赤峰人 ,在读硕士生。
E-mai l:zhangzhixin09@lzu.cn通信作者:田迅　E-mai l:ti anx un@imun.edu.cn
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(Ephedra equisetina)、差巴嘎蒿(A.halodendron)、芦
苇(Phragmites communis)等[ 13-14] ,与少花蒺藜草相伴
而生。个别地段有人工林分布 。植物盖度为 30%～
50%。土壤类型为沙质土壤 ,部分地段有灌溉。
1.2取样方法　2007年10月15日 ,将研究区区分
为干旱和灌溉 2个微生境 ,对成熟期少花蒺藜草进行
取样。干旱微生境无灌溉 。灌溉微生境地势较低 ,并
自7月 15日起每10 d灌水 1次 ,直至取样 。对于每
一生境 ,设置样方随机对少花蒺藜草种群进行取样。
样方大小为 1 m×1 m ,共设 4次重复。每重复随机
选取9个植株 。将所选植株连同根部一并挖出 ,轻轻
抖落根部所附沙土 ,保持植株的完整 ,分别放入干净
塑料袋内 ,标记 、封口 ,带回实验室进行测定 。
1.3 测定与方法　将少花蒺藜草植株样品的根部
剪下 ,清洗干净 ,吸干水分 。测定每一样品地上部分
的长度 ,将样品依叶片 、叶鞘 、茎和果穗分开 ,用分析
天平(精确度为 0.000 1 g)称量 ,分别装入纸袋中并
做好标记 。然后将所有构件样品置于 80 ℃烘箱中
烘 48 h ,称烘干质量。分别计算根 、叶片 ,叶鞘 、茎
和果穗构件的生物量占植株总生物量的比例 。
1.4 数据处理与分析　应用 Excel 2003软件进行
数据统计与绘图。采用 SPSS 15.0(SPSS Inc., USA)
软件对 2个微生境下各构件生物量之间的差异进行
比较和独立样本 T 检验;构件生物量与分株生物量
之间的关系 ,株高与各构件 、分株生物量之间的关系
以及各构件之间的关系均采用相关和回归分析。
2　结果与分析
2.1分株高度 、根和穗生物量特征　结果显
示 ,2个生境条件下少花蒺藜草的分株高度和穗生物
量均存在显著差异(P <0.05)(表 1)。灌溉条件
下 ,植株高度为 41.20 cm , 明显高于干旱条件的
33.70 cm ;果穗生物量是干旱条件下的 1.8倍。表
明少花蒺藜草对环境差异具有显著的适应反应 。
表 1　不同条件下少花蒺藜草种群分株的数量特征
构件 干旱 灌溉
株高(cm) 33.70±2.05b 41.20±2.71a
根(g) 0.08±0.01a 0.06±0.01a
茎(g) 0.17±0.02a 0.21±0.03a
叶鞘(g) 0.14±0.01a 0.14±0.01a
叶片(g) 0.15±0.01a 0.15±0.01a
穗(g) 0.15±0.02b 0.27±0.02a
分株(g) 0.70±0.06a 0.84±0.07a
　注:同行数字后不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。
2.2 构件生物量与分株生物量的关系　相关
分析结果表明 , 2种条件下 ,根 、茎 、叶片 、叶鞘生物
量均与分株生物量呈极显著的正相关(P<0.01),
灌溉条件中相关系数(r)依次为:0.777 、0.931 、
0.928和 0.921;干旱条件中相关系数(r)依次为
0.561 、0.908 、0.835和 0.947。
回归分析及曲线拟合的结果表明 ,根 、茎 、叶片 、
叶鞘生物量与分株生物量的关系符合 y =axb 幂函
数的变化规律。在灌溉条件下 ,各方程的幂值(b)
均高于干旱条件下相应幂值 ,叶片生物量的 b值差
异最大 。表明随着分株生物量的增加 ,灌溉条件下
各构件的生物量增长速度均高于干旱条件(图 1)。
2.3 构件生物量与植株高度的关系　相关分
析的结果表明 ,少花蒺藜草在不同生境条件下 ,根 、
图 1　2 种条件下少花蒺藜草分株生物量与各构件生物量的关系
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茎 、叶片 、叶鞘生物量和分株生物量 5个指标与分株
高度均呈极显著的正相关(P<0.01)关系 ,且符合
y =axb 幂函数的变化规律 。在灌溉条件下 ,方程的
幂值(b)均高于干旱条件中相应幂值。表明随着分
株高度的增加 ,灌溉条件下各构件的生物量增长速
度均高于干旱条件(表 2)。
2.4 构件生物量之间的关系　相关分析结果显
示 ,灌溉条件下 ,根 、茎 、叶片和叶鞘生物量之间均呈
极显著的正相关(P<0.01);干旱条件下 ,根与叶鞘生
物量 、茎生物量 、叶片生物量;茎与叶片生物量 、叶鞘
生物量;叶片与叶鞘生物量之间呈显著的正相关
(P<0.01)。以上结果表明 ,构件生长是相互关联的。
回归分析以及曲线拟合的结果表明 ,各构件之
间的关系符合线性函数模型 y =ax+b 。拟合的线
性方程参数见表 3。
表 3数据显示 ,干旱条件下叶鞘 、茎 、叶片生物
量基于根生物量的增长速率小于灌溉条件;而叶鞘 、
叶片生物量基于茎生物量的变化大于灌溉条件 ,叶
片生物量基于叶鞘生物量的增长速率小于灌溉条
件 。
表 2　不同条件下少花蒺藜草种群分株高度(y)与
构件(x)生物量的关系
构件 生境 回归方程 决定系数(R2)
根(G) 干旱 yG =0.006 1 x0.847 8 0.609 3灌溉 yG =0.000 5 x1.272 4 0.620 4
茎(J) 干旱 yJ =0.001 3x 1.368 4 0.720 1灌溉 yJ =0.000 6x 1.563 9 0.791 0
叶鞘(Q) 干旱 yQ =0.006 6x0.895 2 0.606 6灌溉 yQ =0.002 7x1.042 4 0.645 4
叶片(Y) 干旱 y Y=0.013 8x0.726 6 0.635 8灌溉 y Y=0.002 1x1.217 4 0.733 2
分株(F) 干旱 yF =0.013 0x 0.969 1 0.519 6灌溉 yF =0.027 8x 0.901 7 0.578 9
表 3　不同条件下少花蒺藜草种群构件生物量之间的关系
y x 生境 回归方程 决定系数(R2)
叶鞘生物量 根生物量 干旱 y=1.059 3x+0.053 5 0.679 3灌溉 y=1.241 6x+0.056 9 0.651 8
茎生物量 根生物量 干旱 y=0.888 1x+0.103 2 0.125 0灌溉 y=2.504 0x+0.053 4 0.573 0
叶片生物量 根生物量 干旱 y=1.154 7x+0.072 0 0.731 9灌溉 y=1.471 3x+0.067 6 0.683 1
叶鞘生物量 茎生物量 干旱 y=0.473 7x+0.063 6 0.844 6灌溉 y=0.386 6x+0.065 1 0.647 9
叶片生物量 茎生物量 干旱 y=0.448 0x+0.079 3 0.815 1灌溉 y=0.417 5x+0.065 3 0.705 6
叶片生物量 叶鞘生物量 干旱 y=0.895 8x+0.026 9 0.865 8灌溉 y=0.966 6x+0.011 6 0.872 2
3　讨论
结果显示 ,少花蒺藜草的生长和繁殖性能在灌
溉和干旱条件下表现出一定的差异。干旱条件下 ,
少花蒺藜草分株高度降低 、穗生物量变小 ,在物质分
配上表现出的是存活对策 。灌溉条件下 ,少花蒺藜
草分株高度增加 、穗生物量变大 ,在物质分配上表现
出的是竞争和繁殖生长[ 15] 。这与王齐等[ 16] 对水分
胁迫下结缕草种群进行研究后得出的株高与生物量
随水分胁迫的增加而降低的结论一致。少花蒺藜草
在 2个生境条件下所表现的差异 ,体现出少花蒺藜
草应对不同环境条件的生态适应对策特征。
少花蒺藜草根 、茎 、叶片 、叶鞘生物量与分株生
物量紧密关联。在灌溉条件下 ,随着分株生物量的
增加 ,各构件的生物量增长速度均高于干旱条件 ,且
以叶片的增长速度为最大;随着分株高度的增加 ,各
构件的生物量增长速度均高于干旱条件。这一结果
表明少花蒺藜草在灌溉条件下的物质分配原则是优
先建造叶器官与其他植物进行竞争。2种生境条件
下少花蒺藜草各构件生物量之间也是紧密关联的。
有所不同的是 ,基于根的生长 ,在干旱条件下少花蒺
藜草向叶鞘 、茎 、叶片生长的物质分配要小于灌溉条
件;基于叶鞘的生长向叶片生长的物质分配要小于
灌溉条件 ,基于茎的生长向叶片和叶鞘生长的物质
分配要大于灌溉条件。这些物质分配特征从不同侧
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面反映了少花蒺藜草适应干旱环境的生态响应机
制。
通过本研究的结果和分析 ,可以看出在物质分
配上 ,干旱条件下少花蒺藜草表现出的是存活对策;
灌溉条件下表现出的是竞争和繁殖生长 。
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Characteristics of biomass allocation of Cenchrus pauci f lorus
under arid and irrigated habitats
ZHANG Zhi-xin1 ,TIAN Xun2
(1.Co llege o f Pasto ral Ag ricultur e Science and Techno lo gy , Lanzhou Univer sity;
Gansu Eco lo gical Resea rch Institute , Gansu Lanzhou 730020 , China;
2.College o f Life and Science , Inner Mongo lia Univ ersity for Na tionalities , Inner Mongolia Tong liao 028043 , China)
Abstract:Characteristics o f biomass allocat ion of Cenchrus pauci f lorus we re inve stig ated in arid and irrig a-
ted habitats in Ko rqin sandy land.Ramet height and biomass , biomass of roo t , stem , leave , spike s and
sheath w ere measured respectively .The study show ed that ramet height of C.pauci f lorus in the w et con-
dition w as 41.2 cm , which w as significantly taller than that in the arid condition , 33.7 cm.In the i rrigated
habitat , the biomass of spikes w as 1.8 times of that in arid habitat.Within the tw o habi tats , the biomass
of roo t , stem , leave and sheath we re posi tively significant ly cor related w ith ramet biomass(P<0.01)and
marked a regular pa ttern of pow er function o f y =axb ;the biomass of root , stem , leave and sheath w ere
also po sitively signif icant ly co rrelated w ith each o ther (P <0.05), which accords w ith the linear rule of
y =ax+b.In the w et condition , the grow th rate o f module biomass is higher than that in the arid condi-
tion w i th the increasing of ramet biomass.The analysis concluded that C.pauci f lorus took the st rategy of
survival in the arid habitat , and the countermeasure o f competit ion and breeding grow th in the w et habitat.
Key words:Cenchrus pauci f loru;ramet;allometry ;biomass allocation;grow th plast icity
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