毛乌素沙地油蒿（Artemisia ordosica）生长及生物量分配对沙漠化的响应

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2021.00129

摘要/Abstract

摘要：

植物的资源分配模式可以反映植物对环境的生态适应策略。本研究以毛乌素沙地优势半灌木油蒿（Artemisia ordosica）为研究对象，通过样地调查法，系统分析了不同沙漠化程度（潜在、轻度、中度、重度）下油蒿营养、生殖器官的生长特征和生物量分配规律。结果表明：（1）随着沙漠化程度的加剧，单位面积油蒿种群密度及地上生物量降低，枯死率增加。（2）沙漠化程度的加剧会促进油蒿个体的生长，其当年单株地上总生物量由374.4 g（潜在）增加至2 999.6 g（重度），增幅高达701.18%；这一过程中油蒿繁殖分配明显增加，营养分配显著降低（P<0.05），潜在、轻度沙漠化阶段油蒿繁殖分配均保持在18.6%左右，增加不显著（P>0.05），但中度、重度沙漠化阶段油蒿繁殖分配达到40.6%和62.4%，远高于潜在沙漠化阶段。（3）油蒿营养枝和生殖枝的直径、长度及生物量均随着沙漠化程度的增加而增加，但轻度沙漠化阶段油蒿营养枝的生物量显著大于（P<0.05）潜在、中度沙漠化阶段，约是两者的2.0倍和0.7倍。（4）面对沙漠化程度的加剧，油蒿营养枝和生殖枝构件的各指标（叶生物量、茎生物量、穗生物量、叶密度和穗密度）整体上均呈增加趋势，但油蒿叶分配所占比重显著降低（P<0.05），茎分配所占比重先增加后降低，轻度沙漠化阶段油蒿营养生长的茎分配占比最大（41.1%），而生殖枝构件中穗（种子）分配所占比重不断增加。因此，沙漠化的发展严重影响油蒿种群的生存和发展，但油蒿个体的生长及生物量分配格局会随着沙漠化程度的加剧发生调整与权衡，油蒿个体生长策略由以营养生长为主向生殖生长为主发生转变。

关键词: 沙漠化, 生物量, 繁殖分配, 营养分配, 资源分配模式, 权衡

Abstract:

The resource allocation pattern of plants can reflect the ecological adaptation strategies of plants to the environment. In this study， Artemisia ordosica a dominant semi-shrub in the Mu Us Sandyland was selected as the research object. The growth characteristics and biomass allocation law of A. ordosica in different degrees desertification （potential， slight， moderate， and severe） were systematically analyzed by the sample plot survey method. The results showed that：（1） With the intensification of desertification， the density of A. ordosica population per unit area and above-ground biomass decreased， and the mortality rate increased. （2） The intensification of desertification will promote the growth of A. ordosica individuals. The total above-ground biomass increased from 374.4 g·plant^-1 （potential） to 2 999.6 g·plant^-1 （severe） that year， increase by 701.18%； this During the process， the reproduction and distribution of A. ordosica increased significantly， and the nutrient distribution was significantly reduced （P<0.05）. The reproduction and distribution of Art. The reproduction and distribution of A. ordosica reached 40.6% and 62.4% in the stage， which were much higher than the potential desertification stage. （3） The diameter， length and biomass of the vegetative branches and reproductive branches of A. ordosica increased with the increase of the degree of desertification， but the biomass of the vegetative branches of Art. The desertification stage is about 2.0 and 0.7 times the two. （4） Facing the intensification of desertification， the indicators （leaf biomass， stem biomass， ear biomass， leaf density and ear density） of A. ordosica vegetative branches and reproductive branch components showed an overall increasing trend， but A. ordosica The proportion of leaf distribution decreased significantly （P<0.05）， and the proportion of stem distribution increased first and then decreased. The proportion of stem distribution for vegetative growth of A. ordosica in the mild desertification stage was the largest （41.1%）， while the reproductive branch component in the ear （seed） The proportion of distribution continues to increase. Therefore， the development of desertification seriously affects the survival and development of A. ordosica populations， but the individual growth and biomass distribution patterns of A. ordosica will be adjusted and weighed as the degree of desertification intensifies. The individual growth strategy of A. ordosica will shift from vegetative growth. The main reproductive growth is transformed.

Key words: desertification, biomass, reproductive allocation, vegetative allocation, resource allocation pattern, trade-off

中图分类号:

Q948.11

孙迎涛, 岳艳鹏, 成龙, 庞营军, 赵河聚, 费兵强, 修晓敏, 吴波, 赵雨兴, 石麟, 何金军, 贾晓红. 毛乌素沙地油蒿（Artemisia ordosica）生长及生物量分配对沙漠化的响应[J]. 中国沙漠, 2022, 42(1): 123-133.

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图/表 8

表1 不同沙化程度样地基本特征

Table 1 Basic situation of the plot in different desertification degrees

沙漠化程度	植被覆盖度/%	流沙面积占比/%	一定时间内流沙面积年均扩大占该地面积/%	结皮盖度 /%	植物群落特征		地形特征
沙漠化程度	植被覆盖度/%	流沙面积占比/%	一定时间内流沙面积年均扩大占该地面积/%	结皮盖度 /%	优势种	草本	地形特征
潜在	>60	<5	<1	64.38	油蒿	狗尾草、灰绿藜、针茅、沙葱、蒺藜	未见沙丘或风蚀坑
轻度	30—60	5—25	1—2	30.21	油蒿	狗尾草、阿尔泰狗娃花、刺藜、细叶苦荬菜、乳浆大戟	较平缓沙地、固定沙丘，出现小面积风蚀坑
中度	10—30	25—50	2—5	13.42	油蒿	虫实、沙米、乳浆大戟	平缓沙地、半固定沙丘，出现较大风蚀坑
重度	<10	>50	>5	0	油蒿	沙米	大、中型裸沙丘，大型风蚀坑，半流动或流动沙丘

表2 不同沙漠化程度油蒿种群生长基本情况

Table 2 Basic situation of Artemisia ordosica populations in different desertification degrees

沙漠化程度	生长情况
沙漠化程度	密度/(株·m^-2)	高度/cm	冠幅/m²	枯死率/%	地上生物量/(g·m^-2)
潜在	1.32±0.04^a	40.23±2.00^c	0.63±0.06^c	14.32^ab	706.10^a
轻度	0.96±0.01^b	46.53±1.74^b	0.90±0.12^b	12.10^b	528.05^b
中度	0.42±0.00^c	45.53±1.25^b	0.84±0.03^b	17.41^a	389.35^c
重度	0.09±0.00^d	55.08±1.80^a	1.34±0.08^a	1.12^c	279.96^d

表3 不同沙漠化程度油蒿当年生营养枝和生殖枝形态特征

Table 3 Morphological characteristics of vegetative and reproductive unit of Artemisia ordosica in different desertification degrees

枝条类型	指标	沙漠化程度
枝条类型	指标	潜在	轻度	中度	重度
营养枝	直径/mm	2.14±0.04^c	2.27±0.04^b	2.33±0.48^b	2.58±0.04^a
营养枝	长度/cm	33.90±0.89^c	36.07±0.85^c	42.16±1.22^b	46.68±1.09^a
生殖枝	直径/mm	1.83±0.03^c	1.89±0.06^c	2.09±0.04^b	2.58±0.07^a
生殖枝	长度/cm	24.49±0.51^c	26.20±0.84^b	28.31±0.82^b	35.01±0.85^a

图1 不同沙漠化程度油蒿地上总生物量（平均值±标准误差）不同小写字母表示差异显著，P<0.05

Fig.1 Aboveground biomass of Artemisia ordosica in different desertification degrees （Mean±SE）

图2 不同沙漠化程度油蒿营养枝及其构件的生长特征（平均值±标准误差）不同小写字母表示差异显著，P<0.05

Fig.2 Growth characteristic of vegetative organs of Artemisia ordosica in different degrees desertification （Mean±SE）

图3 不同沙漠化程度油蒿生殖枝及其构件的生长特征（平均值±标准误差）不同小写字母表示差异显著，P<0.05

Fig.3 Growth characteristic of reproductive organs of Artemisia ordosica in different degrees desertification （Mean±SE）

图4 不同沙漠化程度油蒿营养分配和繁殖分配（平均值±标准误差）不同小写字母表示差异显著，P<0.05

Fig.4 The vegetative allocation and reproductive allocation of Artemisia ordosica in different degrees desertification （Mean±SE）

图5 不同沙漠化程度油蒿营养器官和繁殖器官生物量分配变化（平均值±标准误差）不同小写字母表示差异显著，P<0.05

Fig.5 Organs biomass allocation variation of Artemisia ordosica in different degrees desertification （Mean±SE）

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