科尔沁沙地沙质草地与固定沙丘植物群落结构对极端干旱的响应

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2020.00065

摘要/Abstract

摘要：

为了探究沙地植物群落结构特征对极端干旱的响应，通过野外模拟试验开展了极端干旱（生长季减雨60%与干旱60 d）对沙质草地和固定沙丘植物群落丰富度、地上生物量和叶性状等群落结构特征影响的研究。结果表明：（1）生境变化对植物群落地上生物量和叶干物质含量（LDMC）具有显著影响（P<0.05），草地地上生物量和LDMC显著高于固定沙丘，而物种数、植被盖度、高度和比叶面积（SLA）在两种生境间无显著差异（P>0.05）；（2）极端干旱处理显著影响沙地植物群落盖度、地上生物量和LDMC（P<0.05），减雨60%显著降低了植物群落盖度和地上生物量，而干旱60 d显著降低了植物群落盖度、地上生物量、高度和LDMC；植被特征和叶性状在减雨60%和干旱60 d处理间无显著差异（P>0.05）；（3）减雨60%和干旱60 d显著降低了草地和固定沙丘的植被盖度和地上生物量，而干旱60 d也降低了固定沙丘的植物高度和LDMC（P<0.05）；（4）相关分析表明，沙地植物群落地上生物量与盖度、高度和LDMC显著正相关（P<0.05）。极端干旱事件的发生会极大地改变沙地一年生为主的植物群落组成和功能，而沙地不同生境植被则通过改变植物群落组成、优势种及其关键性状的变化来适应极端干旱。

关键词: 极端干旱, 生境类型, 植被特征, 叶性状

Abstract:

In order to investigate the response of structure of plant community to extreme drought in different habitats in sandy land， the effects of extreme drought （rain reduction 60% and 60 days drought in growing season） on vegetation community characteristics and leaf traits in sandy grassland and fixed dunes were studied. The results showed that：（1） Habitat change has a significant impact on the above-ground biomass and leaf dry matter content （LDMC） of plant communities （P<0.05）. Above-ground biomass and LDMC in grasslands are significantly higher than in fixed dunes， while species numbers， vegetation coverage， height and specific leaf area （SLA） no significant difference between the two habitats （P>0.05）；（2） Extreme drought treatment significantly affected plant community coverage， above-ground biomass， and LDMC （P<0.05）， 60% rainfall reduction significantly reduced plant community coverage and above-ground biomass， and 60 days of drought significantly reduced plant community coverage， above-ground biomass， height and LDMC； there were no significant differences in vegetation characteristics and traits between 60% rainfall reduction and 60 days drought treatment （P>0.05）；（3） 60% rainfall reduction and 60 days of drought significantly reduced the vegetation coverage and above-ground biomass of grassland and fixed dunes， and 60 days of drought also reduced the plant height and LDMC of fixed dunes （P<0.05）；（4） Correlation analysis showed that above-ground biomass of sandy plant communities was significantly positively correlated with coverage， height， and LDMC （P<0.05）. Vegetation in different habitats of sandy land adapts to extreme drought through changes in plant community composition， dominant species and their leaf dry matter content.

Key words: extreme drought, habitat types, vegetation characteristics, leaf traits

中图分类号:

Q948.15

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图/表 5

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物种	重要值/%
	沙质草地			固定沙丘
	CK	减雨60%	干旱60 d	CK	减雨60%	干旱60 d
白草(Pennisetum centrasiaticum)	10.20±0.64	7.75±3.22	2.92±0.97	5.42	4.82
糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)	25.78±1.65	14.72±4.31	17.26±3.88	15.08±3.74	15.17±1.29	16.09±4.47
大果虫实(Corispermum macrocarpum)		5.43	11.48	3.59±1.26
达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)	14.13±3.02	10.38±2.55	15.88±4.31		1.13±0.02	16.27
地锦(Euphorbia humifusa)				1.81±0.21	0.43±0.07
地稍瓜(Cynanchum thesioides)	6.00	4.05	3.17±0.53	13.43
防风(Saposhnikovis divaricate)				5.63	3.39±0.20	7.14±0.54
锋芒草(Tragus racemosus)	9.60			2.64±1.45	6.08±1.89	2.18±0.84
狗尾草(Setaria viridis)	8.87±3.22	10.09±2.39	4.04±1.13	8.05±2.18	2.27±0.85	4.75±2.19
虎尾草(Chloris virgate)			0.92	7.17		5.41±3.16
画眉(Eragrostis pilosa)	2.90		2.49±1.22	7.88±2.61	2.19	2.77±0.59
黄蒿(Artemisia scoparia)	19.85±2.43	26.02±6.75	26.65±5.44	16.65±3.51	22.92±3.97	22.44±4.26
蒺藜(Tribulus terrester)	3.50	4.63±1.68	6.21±1.51	1.31±0.13	8.84±2.26	11.49±5.70
尖头叶藜(Chenopodium acuminatum)	3.95±0.05	5.85±1.86	2.97±1.52	11.51±4.50	25.52±4.49	25.84±12.23
麻黄(Ephedra sinica)				6.15	8.86	17.99±5.82
马齿苋(Portulaca oleracea)				2.86	0.84±0.30	0.82
沙葱(Allium mongolicum)				6.39±3.23	8.77±2.20	7.77±2.44
砂蓝刺头(Echinops gmelini)	23.18±2.78	20.56±2.76	26.14±3.12	20.95±3.74	14.53±5.33	30.67±4.20
牻牛儿苗(Erodium stephanianum)	7.00±2.19	14.64±3.37	10.06±4.07	9.14
五星蒿(Bassia dasyphylla)	1.30	6.65	3.04±2.46	4.94±0.77	3.46
猪毛菜(Salsola collina)	3.70±1.12	11.15±4.98	5.03±2.84	5.18±2.32	4.35±1.10	4.04
总物种数	14	14	16	20	18	15

物种	重要值/%
	沙质草地			固定沙丘
	CK	减雨60%	干旱60 d	CK	减雨60%	干旱60 d
白草(Pennisetum centrasiaticum)	10.20±0.64	7.75±3.22	2.92±0.97	5.42	4.82
糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)	25.78±1.65	14.72±4.31	17.26±3.88	15.08±3.74	15.17±1.29	16.09±4.47
大果虫实(Corispermum macrocarpum)		5.43	11.48	3.59±1.26
达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)	14.13±3.02	10.38±2.55	15.88±4.31		1.13±0.02	16.27
地锦(Euphorbia humifusa)				1.81±0.21	0.43±0.07
地稍瓜(Cynanchum thesioides)	6.00	4.05	3.17±0.53	13.43
防风(Saposhnikovis divaricate)				5.63	3.39±0.20	7.14±0.54
锋芒草(Tragus racemosus)	9.60			2.64±1.45	6.08±1.89	2.18±0.84
狗尾草(Setaria viridis)	8.87±3.22	10.09±2.39	4.04±1.13	8.05±2.18	2.27±0.85	4.75±2.19
虎尾草(Chloris virgate)			0.92	7.17		5.41±3.16
画眉(Eragrostis pilosa)	2.90		2.49±1.22	7.88±2.61	2.19	2.77±0.59
黄蒿(Artemisia scoparia)	19.85±2.43	26.02±6.75	26.65±5.44	16.65±3.51	22.92±3.97	22.44±4.26
蒺藜(Tribulus terrester)	3.50	4.63±1.68	6.21±1.51	1.31±0.13	8.84±2.26	11.49±5.70
尖头叶藜(Chenopodium acuminatum)	3.95±0.05	5.85±1.86	2.97±1.52	11.51±4.50	25.52±4.49	25.84±12.23
麻黄(Ephedra sinica)				6.15	8.86	17.99±5.82
马齿苋(Portulaca oleracea)				2.86	0.84±0.30	0.82
沙葱(Allium mongolicum)				6.39±3.23	8.77±2.20	7.77±2.44
砂蓝刺头(Echinops gmelini)	23.18±2.78	20.56±2.76	26.14±3.12	20.95±3.74	14.53±5.33	30.67±4.20
牻牛儿苗(Erodium stephanianum)	7.00±2.19	14.64±3.37	10.06±4.07	9.14
五星蒿(Bassia dasyphylla)	1.30	6.65	3.04±2.46	4.94±0.77	3.46
猪毛菜(Salsola collina)	3.70±1.12	11.15±4.98	5.03±2.84	5.18±2.32	4.35±1.10	4.04
总物种数	14	14	16	20	18	15

处理	物种数	盖度	地上生物量	高度	比叶面积	叶干物质含量
生境	0.043	1.335	5.455^*	2.239	0.125	24.332^***
极端干旱	0.639	29.854^***	21.056^***	2.607	0.168	4.914^*
生境×极端干旱	0.447	2.603	2.240	0.605	3.986^*	0.084

处理	物种数	盖度	地上生物量	高度	比叶面积	叶干物质含量
生境	0.043	1.335	5.455^*	2.239	0.125	24.332^***
极端干旱	0.639	29.854^***	21.056^***	2.607	0.168	4.914^*
生境×极端干旱	0.447	2.603	2.240	0.605	3.986^*	0.084

	物种数	盖度	地上生物量	高度	比叶面积
盖度	0.46^**
地上生物量	0.08	0.56^**
高度	-0.29	0.21	0.34^*
比叶面积	-0.29	-0.14	0.18	0.01
叶干物质含量	0.21	0.48^**	0.40^*	-0.08	-0.02