围封沙冬青（ Ammopiptanthus mongolicus ）种群花部特征对传粉效率的影响

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2024.00067

摘要/Abstract

摘要：

围栏封育后再适度利用是当前荒漠草原生态治理和种群恢复的重要措施，目前鲜有研究探讨围封对沙冬青（Ammopiptanthus mongolicus）种群传粉效率的影响。花部特征和虫媒传粉是陆地植物群落有性繁殖的重要组成部分，是传粉成功的重要影响因子。沙冬青是中国内蒙古荒漠区的重要灌木种群。为揭示围封状态下种群花部特征对种群传粉效率的影响机制，我们对围封样地和自然样地中沙冬青种群的花部结构、昆虫访花频率及行为、雌性适合度等进行观测。结果表明：围封样地中沙冬青的开花数显著高于对照样地，意大利蜂是重要访花昆虫；对照样地中沙冬青种群的花粉限制指数更高，即受到更严重的花粉限制。开花数与昆虫访花频率显著正相关，较高的昆虫访花频率能够显著促进沙冬青雌性适合度的增加。围封样地中沙冬青种群具有适应虫媒传粉的花部特征，种群较高的开花数目增加了昆虫访花频率，进而显著提高了种群传粉效率。围封处理有助于短时间内迅速提高荒漠草原沙冬青种群的有性繁殖效率。

关键词: 围封, 花部特征, 花粉限制, 访花频率, 雌性适合度

Abstract:

The appropriate utilization of enclosure is a crucial strategy for ecological management and population recovery in desert steppe ecosystems. Limited research has been conducted on the impact of enclosure on the pollination efficiency of Ammopiptanthus mongolicus. Floral traits and insect pollination play important roles in the sexual reproduction of terrestrial plant communities， exerting significant influence on pollination success. To elucidate the mechanism underlying floral traits' impact on pollination efficiency， we conducted observations on floral traits， pollinator visitation frequency and behavior， as well as female fitness of A. mongolicus in both enclosed and natural habitats. Our results revealed that the number of open flowers in the enclosed habitat was significantly higher than that in the natural habitat， with Apis mellifera being the predominant visitor. The pollen limitation index was higher in the natural habitat， indicating a more severe pollen limitation within this population. Additionally， a notable positive correlation was observed between the number of open flowers and pollinator visitation frequency， and increased pollinator visitation frequency significantly enhanced female fitness. Our founding suggested that plant populations within enclosed habitats exhibit floral traits adapted to insect pollination， leading to a higher number of open flowers which can elevate pollinator visitation frequency and subsequently enhance the pollination efficiency of A. mongolicus. Enclosure treatment proves beneficial for enhancing sexual reproduction efficiency of A. mongolicus in desert steppe.

Key words: enclosure, floral straits, pollen limitation, pollinator visitation frequency, female fitness

中图分类号:

S154.1

陈敏, 汪正蛟一, 乔静娟, 马旭君. 围封沙冬青（ Ammopiptanthus mongolicus ）种群花部特征对传粉效率的影响[J]. 中国沙漠, 2024, 44(5): 163-169.

Min Chen, Zhengjiaoyi Wang, Jingjuan Qiao, Xujun Ma. Effect of floral traits on pollination efficiency of Ammopiptanthus mongolicus in enclosure[J]. Journal of Desert Research, 2024, 44(5): 163-169.

图/表 5

图1 研究区域位于内蒙古乌拉特荒漠草原

Fig.1 The study area is located in the Urat desert steppe in Inner Mongolia Province

图2 围封处理下沙冬青种群的花部特征注：*，差异显著，P<0.05；NS，差异不显著，P>0.05

Fig.2 Floral traits of Ammopiptanthus mongolicus in the enclosure treatment

图3 围封处理下沙冬青种群的花部特征与雌性适合度的关系

Fig.3 Relationship between floral traits and female fitness of Ammopiptanthus mongolicus in the enclosure treatment

图4 不同生境下花粉添加处理对沙冬青种群雌性适合度的影响注：**，差异显著（P<0.05）

Fig.4 Effect of pollen addition on female fitness of Amopiptanthus mongolicus in different habitats

图5 种群开花数、昆虫访花频率与雌性适合度的关系

Fig.5 Relationships between number of open flowers and pollinator visitation frequency influence female fitness

参考文献 34

1	黄双全.了解生态网络需要监测植物与传粉者的相互作用［J］.生物多样性，2018，26（5）：429-432.
2	Fuchs E J， Lobo J A， Quesada M.Effects of forest fragmentation and flowering phenology on the reproductive success and mating patterns of the tropical dry forest tree Pachira quinata［J］.Conservation Biology，2010，17（2）：149-157.
3	徐永勤，徐卢雨，沈凤强，等.樱花无性系花部形态及开花物候的研究［J］.浙江林业科技，2020，40（3）：9-15.
4	Wei N， Kaczorowski R L， Gómez G A，et al.Pollinators contribute to the maintenance of flowering plant diversity［J］.Nature，2021，597：688-692.
5	Chen M， Zuo X A.Effect of Pollen limitation and pollinator visitation on pollination success of Haloxylon ammodendron （C.A.Mey.） Bunge in fragmented habitats［J］.Frontiers in Plant Science，2019，10：327.
6	孙儒泳，李博.普通生态学［M］.北京：高等教育出版社，1993.
7	Sletvold N， Tye M， Ågren J.Resource-and pollinator-mediated selection on ﬂoral traits［J］.Functional Ecology，2017，31：135-141.
8	骆望龙，夏建强，李佳欣，等.高寒退化草地狼毒繁殖性状的选择及其适应性［J］.草业学报，2021，30（4）：121-129.
9	Sletvold N， Grindeland J M， Ågren J.Pollinator‑mediated selection on floral display，spur length and flowering phenology in the deceptive orchid Dactylorhiza lapponica［J］.New Phytologist，2010，188：385-392.
10	周正立，王琳，于军，等.锦鸡儿属两种植物种子萌发生理研究［J］.西北植物学报，2011，31（12）：2509-2515.
11	刘亚斌，王芃，王舒，等.灌木柠条锦鸡儿根-黄土状盐渍土界面相互作用力学特性［J］.水土保持研究，2022，29（4）：127-133.
12	王立红，王悦，王德凯，等.放牧对小叶锦鸡儿种群数量特征的影响［J］.草业科学，2018，35（4）：800-806.
13	肖金玉，蒲小鹏，徐长林.禁牧对退化草地恢复的作用［J］.草业科学，2015，32（1）：138-145.
14	丰吉，刘志扩，李海燕，等.围栏封育和长期刈割对松嫩草地羊草和野古草种群营养繁殖特征的影响［J］.草业学报，2023，32（5）：50-60.
15	Chen M， Zuo X A， Zhao X Y.Comparative floral characters，pollinator limitation，and pollination success in different habitats of Caragana microphylla Lam［J］.Frontiers in Ecology and Evolution，2020，8：170.
16	Chen M， Zhao XY， Zuo X A.Comparative pollen limitation and pollinator activity of Caragana korshinskii Kom in natural and fragmented habitats［J］.Science of the Total Environment，2019，654：1056-1063.
17	Fernández J D， Bosch J， Nieto-Ariza B，et al.Pollen limitation in a narrow endemic plant：geographical variation and driving factors［J］.Oecologia，2012，170：421-431.
18	Wang L， Jing Y， Xu C，et al.Effect of grazing treatments on phenotypic and reproductive plasticity of Kobresia humilis in alpine meadows of the Qinghai-Tibet Plateau［J］.Frontiers in Environmental Science，2022，10：903763.
19	许宏斌，苏艳龙，张雷，等.围封10年对荒漠草原群落物种多样性与优势种空间分布格局的影响［J］.生态学报，2024，44（10）：4334-4341.
20	白永飞，黄建辉，郑淑霞，等.草地和荒漠生态系统服务功能的形成与调控机制［J］.植物生态学报，2014，38（2）：93-102.
21	Tscharntke T， Brandl R.Plant-insect interactions in fragmented landscapes［J］.Annual Review of Entomology，2004，49：405-430.
22	Xiao Y， Li X， Cao Y，et al.The diverse effects of habitat fragmentation on plant-pollinator interactions［J］.Plant Ecology，2016，217（7）：857-868.
23	Sexton A N， Emery S M.Grassland restorations improve pollinator communities：a meta-analysis［J］.Journal of Insect Conservation，2021，24（4）：719-726.
24	高二亮，毕柽，李昕蔚，等.生长季放牧对高寒草甸传粉网络的影响［J］.生态学报，2020，41（4）：1472-1481.
25	Fernando O， Kathryn E S， Edgar P N，et al.Pollination biology of Myrtillocactus schenckii （Cactaceae） in wild and managed populations of the Tehuacán Valley，México［J］.Journal of Arid Environments，2010，74：897-904.
26	刘德鑫，王青锋，杨春锋.天南星科植物的花多样性与传粉策略［J］.生物多样性，2022，30（3）：21426.
27	Liu X， Chesters D， Wu C，et al.A horizon scan of the impacts of environmental change on wild bees in China［J］.Biodiversity Science，2018，26（7）：760-765.
28	Lázaro A， Tscheulin T， Devalez J，et al.Effects of grazing intensity on pollinator abundance and diversity，and on pollination services［J］.Ecological Entomology，2016，41（4）：400-412.
29	张丽芳，裘利洪.蛛网萼开花物候、花部特征及繁育系统研究［J］.广西植物，2017，37（10）：1301-1311.
30	李琪，马菡泽，吉乃提汗·马木提.春季开花植物膜苞鸢尾的花部综合征与繁育系统研究［J］.广西植物，44（4）：756-765.
31	Knight T M， Steets J A， Vamosi J C，et al.Pollen limitation of plant reproduction：pattern and process［J］.Annual Review of Ecology Evolution and Systematics，2005，36：467-497.
32	Gómez J M， Abdelaziz M， Lorite J，et al.Changes in pollinator fauna cause spatial variation in pollen limitation［J］.Journal of Ecolgy，2010，98：1243-1252.
33	Harder L D， Aizen M A.Floral adaptation and diversification under pollen limitation［J］.Philosophical Transactions of The Royal Society of London Series B-Biological Sciences，2010，365：529-543.
34	Gao E， Wang Y， Bi C，et al.Restoration of degraded alpine meadows improves pollination network robustness and function in the Tibetan Plateau［J］.Frontiers in Ecology and Evolution，2021，9：632961.

[1]	熊炳桥, 赵丽娅, 高丹丹. 围封对退化沙质草地植物群落的影响[J]. 中国沙漠, 2018, 38(2): 324-328.
[2]	张建鹏, 李玉强, 赵学勇, 张铜会, 佘倩楠, 刘敏, 魏水莲. 围封对沙漠化草地土壤理化性质和固碳潜力恢复的影响[J]. 中国沙漠, 2017, 37(3): 491-499.
[3]	孙殿超, 李玉霖, 赵学勇, 罗亚勇, 毕京东. 围封和放牧对科尔沁沙质草地净生态系统碳交换量的影响[J]. 中国沙漠, 2016, 36(1): 93-102.
[4]	孙殿超, 李玉霖, 赵学勇, 毛伟, 岳祥飞. 放牧及围封对科尔沁沙质草地土壤呼吸的影响[J]. 中国沙漠, 2015, 35(6): 1620-1627.
[5]	康晓珊, 索菲亚, 段士民, 潘伯荣, 张永智, 田聪. 迁地保护条件下4种沙拐枣(Calligonum)的花部特征和传粉特性[J]. 中国沙漠, 2015, 35(5): 1239-1247.
[6]	田青1, 王建兵2, 张德罡2, 王理德3. 腾格里沙漠南缘植被恢复过程中土壤理化性状的变化[J]. 中国沙漠, 2013, 33(3): 772-776.
[7]	闫玉春;唐海萍;张新时;王旭;王海祥. 基于土壤粒度分析的草原风蚀特征探讨[J]. 中国沙漠, 2010, 30(6): 1263-1268.
[8]	裴世芳, 傅华, 陈亚明, 李景斌. 放牧和围封下霸王灌丛对土壤肥力的影响[J]. 中国沙漠, 2004, 24(6): 763-767.
[9]	赵文智, 白四明. 科尔沁沙地围封草地种子库特征[J]. 中国沙漠, 2001, 21(2): 204-208.