中国农业科学 ›› 2023, Vol. 56 ›› Issue (18): 3693-3708.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.18.016
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司雨凡1,2(), 李辉2,3, 李子好2,3, 姜翠霞2,3, 郭昊南2,3, 杨培志1, 席杰军1, 闫瑞瑞2, 乌仁其其格4, 山丹4, 辛晓平2(
)
收稿日期:
2022-10-22
接受日期:
2023-06-15
出版日期:
2023-09-16
发布日期:
2023-09-21
通信作者:
联系方式:
司雨凡,E-mail:yufan@nwafu.edu.cn。
基金资助:
SI YuFan1,2(), LI Hui2,3, LI ZiHao2,3, JIANG CuiXia2,3, GUO HaoNan2,3, YANG PeiZhi1, XI JieJun1, YAN RuiRui2, WURENQIQIGE4, SHAN Dan4, XIN XiaoPing2(
)
Received:
2022-10-22
Accepted:
2023-06-15
Published:
2023-09-16
Online:
2023-09-21
摘要:
【目的】植物功能性状对环境变化及外部干扰的响应,反映了植物的表型塑性、生存策略及适应能力。通过长期放牧条件下草原植物功能性状的变化及停止放牧后的恢复响应研究,为草原恢复管理的研究提供理论依据。【方法】探究了生长季不同放牧梯度下呼伦贝尔草甸草原6个关键物种(羊草、日阴菅、糙隐子草、斜茎黄芪、裂叶蒿、细叶白头翁)叶片功能性状(叶片干重、叶片含水量、叶面积、比叶面积、叶片氮含量、叶片磷含量、叶片C/N、叶片N/P)的变化,以及生长季停止放牧后的草甸草原关键物种叶片功能性状的即时恢复响应。【结果】(1)6个关键物种的相对生物量和重要值随放牧强度增加而减小,轻度和重度放牧强度停止放牧后的值大于继续放牧。(2)6个关键物种的叶片干重、叶片C/N整体随放牧强度的增加呈减小趋势;叶片含水量、比叶面积、叶片氮含量整体随放牧强度的增加呈增大趋势;除裂叶蒿外各物种叶面积都随放牧强度增加而减小;叶片磷含量除糙引子草外都随放牧强度增加呈增大趋势;随放牧强度增加,羊草、日阴菅、糙隐子草、细叶白头翁的叶片N/P整体呈增大趋势,而斜茎黄芪、裂叶蒿呈减小趋势。(3)停止放牧后,重度放牧的恢复程度高于轻度放牧,6个关键物种的功能性状整体恢复较好,叶片干重、叶片含水量、叶面积、比叶面积、叶片N/P都表现为正响应、叶片磷含量呈现负响应,叶片氮含量、叶片C/N在6个关键物种中正负响应不一,叶片氮含量的正响应少于负响应,叶片C/N的正响应多于负响应。(4)禾草类的叶片形态学性状、杂类草的养分特征对停止放牧后的恢复更敏感,且叶片干重、叶面积和叶片磷含量对放牧强度和物种的交互作用的响应更为显著。停止放牧后,随6个关键种叶面积、叶片氮含量、叶片N/P的增加,叶片干重也在增加。【结论】长期放牧导致草原植物个体小型化,停止放牧后植物功能性状正响应多于负响应,草原植被功能出现明显的恢复响应,草甸草原的地上生物量有所增加。
司雨凡, 李辉, 李子好, 姜翠霞, 郭昊南, 杨培志, 席杰军, 闫瑞瑞, 乌仁其其格, 山丹, 辛晓平. 草甸草原关键物种功能性状对长期放牧和停牧恢复的响应[J]. 中国农业科学, 2023, 56(18): 3693-3708.
SI YuFan, LI Hui, LI ZiHao, JIANG CuiXia, GUO HaoNan, YANG PeiZhi, XI JieJun, YAN RuiRui, WURENQIQIGE, SHAN Dan, XIN XiaoPing. Response of Functional Traits of Key Species in Meadow Steppe to Long-Term Grazing and Grazing Exclusion[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2023, 56(18): 3693-3708.
表1
不同放牧强度与不同物种对叶片功能性状的分析"
叶片功能性状 Leaf functional traits | 放牧强度 Grazing intensity (df=5) | 物种 Species (df=5) | 放牧强度×物种 Grazing intensity×Species (df=25) | |||
---|---|---|---|---|---|---|
F | P | F | P | F | P | |
叶片干重 Leaf dry mass (g·leaf-1) | 8.792 | <0.01 | 250.251 | <0.01 | 2.948 | <0.01 |
叶片含水量Leaf total water content (%) | 4.068 | <0.05 | 109.477 | <0.01 | 0.492 | >0.05 |
叶面积 Leaf area (cm2·leaf-1) | 6.051 | <0.01 | 201.728 | <0.01 | 2.517 | <0.01 |
比叶面积 Specific leaf area | 4.998 | <0.01 | 492.491 | <0.01 | 0.973 | >0.05 |
叶片氮含量 Leaf nitrogen content (mg·g-1) | 3.481 | <0.01 | 72.804 | <0.01 | 0.320 | >0.05 |
叶片磷含量 Leaf phosphorus content (mg·g-1) | 13.768 | <0.01 | 243.341 | <0.01 | 2.009 | <0.05 |
叶片C/N C:N ratio (leaf-1) | 4.444 | <0.01 | 60.732 | <0.01 | 0.468 | >0.05 |
叶片N/P N:P ratio (leaf-1) | 0.829 | >0.05 | 22.933 | <0.01 | 0.308 | >0.05 |
[1] |
张骞, 马丽, 张中华, 徐文华, 周秉荣, 宋明华, 乔安海, 王芳, 佘延娣, 杨晓渊, 郭婧, 周华坤. 青藏高寒区退化草地生态恢复: 退化现状、恢复措施、效应与展望. 生态学报, 2019, 39(20): 7441-7451.
|
|
|
[2] |
刘兴元, 龙瑞军, 尚占环. 草地生态系统服务功能及其价值评估方法研究. 草业学报, 2011, 20(1): 167-174.
|
|
|
[3] |
高军靖. 呼伦贝尔草原生态安全评价研究[D]. 北京: 中国环境科学研究院, 2013.
|
|
|
[4] |
胡志超, 李政海, 周延林, 鲍雅静, 张靖, 黄朔, 元征征, 洪光宇, 张文海. 呼伦贝尔草原退化分级评价及时空格局分析. 中国草地学报, 2014, 36(5): 12-18.
|
|
|
[5] |
贺鹏程, 叶清. 基于植物功能性状的生态学研究进展: 从个体水平到全球尺度. 热带亚热带植物学报, 2019, 27(5): 523-533.
|
|
|
[6] |
doi: 10.2307/3237077 |
[7] |
doi: 10.1111/jec.2010.99.issue-1 |
[8] |
赵娜, 赵新全, 赵亮, 徐世晓, 邹小艳. 植物功能性状对放牧干扰的响应. 生态学杂志, 2016, 35(7): 1916-1926.
|
|
|
[9] |
doi: 10.1038/nature02403 |
[10] |
doi: 10.1126/science.1184814 pmid: 20339073 |
[11] |
doi: 10.1111/jpe.2018.55.issue-1 |
[12] |
晁永芳. 放牧活动对草原植物功能性状及其权衡关系的调控. 当代畜牧, 2018(2): 1-2.
|
|
|
[13] |
张月强. 探究泰山木本植物功能性状间的关系及对环境因子的响应[D]. 济南: 山东大学, 2014.
|
|
|
[14] |
doi: 10.1093/aob/mcab036 |
[15] |
侯路路, 闫瑞瑞, 张宇, 辛晓平. 放牧强度对草甸草原羊草功能性状的影响. 中国农业科学, 2020, 53(13): 2562-2572.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2020.13.005 |
|
|
[16] |
李西良, 侯向阳, 吴新宏, 萨茹拉, 纪磊, 陈海军, 刘志英, 丁勇. 草甸草原羊草茎叶功能性状对长期过度放牧的可塑性响应. 植物生态学报, 2014, 38(5): 440-451.
doi: 10.3724/SP.J.1258.2014.00040 |
doi: 10.3724/SP.J.1258.2014.00040 |
|
[17] |
王炜, 刘钟龄, 郝敦元, 梁存柱. 内蒙古草原退化群落恢复演替的研究: Ⅰ.退化草原的基本特征与恢复演替动力. 植物生态学报, 1996, 20(5): 449-459.
|
|
|
[18] |
doi: 10.1111/jpe.2017.54.issue-4 |
[19] |
吴思雨, 宝音陶格涛, 许宏斌, 张璐. 放牧强度对内蒙古典型草原糙隐子草功能性状的影响. 应用生态学报, 2021, 32(2): 392-398.
doi: 10.13287/j.1001-9332.202102.003 |
|
|
[20] |
邢小青, 张璐, 宝音陶格涛, 杨兆平. 放牧对糙隐子草地上个体功能性状的影响. 中国草地学报, 2019, 41(6): 116-122.
|
|
|
[21] |
邢小青, 郝匕台, 齐丽雪, 张璐, 宝音陶格涛. 放牧对克氏针茅功能性状的影响. 生态环境学报, 2019, 28(1): 57-64.
doi: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2019.01.007 |
|
|
[22] |
张景慧, 王铮, 黄永梅, 陈慧颖, 李智勇, 梁存柱. 草地利用方式对温性典型草原优势种植物功能性状的影响. 植物生态学报, 2021, 45(8): 818-833.
doi: 10.17521/cjpe.2020.0373 |
doi: 10.17521/cjpe.2020.0373 |
|
[23] |
doi: 10.1016/j.gecco.2020.e01237 |
[24] |
doi: 10.1111/jpe.2012.49.issue-6 |
[25] |
王淼, 张宇, 李瑞强, 辛晓平, 朱晓昱, 曹娟, 周忠义, 闫瑞瑞. 放牧强度对羊草草甸草原植物器官及群落氮磷化学计量的影响. 中国农业科学, 2022, 55(7): 1371-1384.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2022.07.009 |
|
|
[26] |
doi: 10.1111/geb.v29.2 |
[27] |
石明明, 牛得草, 王莹, 袁晓波, 贺磊, 韩炳宏, 宗文杰, 傅华. 围封与放牧管理对高寒草甸植物功能性状和功能多样性的影响. 西北植物学报, 2017, 37(6): 1216-1225.
|
|
|
[28] |
闫瑞瑞, 辛晓平, 张保辉, 闫玉春, 杨桂霞. 肉牛放牧梯度对呼伦贝尔草甸草原植物群落特征的影响. 中国草地学报, 2010, 32(3): 62-67.
|
|
|
[29] |
doi: 10.1146/ecolsys.1973.4.issue-1 |
[30] |
贾志锋, 马祥, 徐成体, 刘文辉, 魏小星, 雷生春. 短期封育对贵南县轻度退化高寒草甸植被特征的影响. 草业科学, 2019, 36(11): 2766-2774.
|
|
|
[31] |
朱牛, 孙建, 石凝, 王金牛, 张林, 罗栋梁, 申承, 盖艾鸿. 短期围栏封育对高寒草甸植物群落及土壤理化性质的影响. 草地学报, 2023, 31(3): 834-843.
doi: 10.11733/j.issn.1007-0435.2023.03.025 |
doi: 10.11733/j.issn.1007-0435.2023.03.025 |
|
[32] |
李向林. 草原管理的生态学理论与概念模式进展. 中国农业科学, 2018, 51(1): 191-202.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2018.01.018 |
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2018.01.018 |
|
[33] |
doi: 10.1046/j.0269-8463.2001.00563.x |
[34] |
刘金环, 曾德慧,
|
|
|
[35] |
doi: 10.1046/j.1469-8137.2002.00357.x |
[36] |
doi: 10.5194/bg-7-1117-2010 |
[37] |
doi: 10.2307/2446637 |
[38] |
doi: 10.1016/j.ecoinf.2012.04.004 |
[39] |
doi: 10.1111/nph.2005.167.issue-2 |
[40] |
牛得草, 董晓玉, 傅华. 长芒草不同季节碳氮磷生态化学计量特征. 草业科学, 2011, 28(6): 915-920.
|
|
|
[41] |
李丹, 康萨如拉, 赵梦颖, 张庆, 任海娟, 任婧, 周俊梅, 王珍, 吴仁吉, 牛建明. 内蒙古羊草草原不同退化阶段土壤养分与植物功能性状的关系. 植物生态学报, 2016, 40(10): 991-1002.
doi: 10.17521/cjpe.2015.0465 |
doi: 10.17521/cjpe.2015.0465 |
|
[42] |
doi: 10.2307/2404783 |
[43] |
聂莹莹, 辛晓平, 徐丽君, 杨桂霞. 封育措施对呼伦贝尔草甸草原区草地生产力的影响. 中国农业资源与区划, 2022, 43(8): 74-82.
|
|
|
[44] |
翟夏杰, 黄顶, 王堃. 围封与放牧对典型草原植被和土壤的影响. 中国草地学报, 2015, 37(6): 73-78.
|
|
|
[45] |
doi: 10.1016/j.agee.2016.04.023 |
[46] |
许雪贇, 曹建军, 杨淋, 杨书荣, 龚毅帆, 李梦天. 放牧与围封对青藏高原草地土壤和植物叶片化学计量学特征的影响. 生态学杂志, 2018, 37(5): 1349-1355.
|
|
[1] | 王淼,张宇,李瑞强,辛晓平,朱晓昱,曹娟,周忠义,闫瑞瑞. 放牧强度对羊草草甸草原植物器官及群落氮磷化学计量的影响[J]. 中国农业科学, 2022, 55(7): 1371-1384. |
[2] | 闫瑞瑞, 高娃, 沈贝贝, 张宇, 王淼, 朱晓昱, 辛晓平. 草甸草原放牧场退化定量评估指标体系建立[J]. 中国农业科学, 2021, 54(15): 3343-3354. |
[3] | 闫瑞瑞,张宇,辛晓平,卫智军,乌仁其其格,郭美兰. 刈割干扰对羊草草甸草原植物功能群及多样性的影响[J]. 中国农业科学, 2020, 53(13): 2573-2583. |
[4] | 侯路路,闫瑞瑞,张宇,辛晓平. 放牧强度对草甸草原羊草功能性状的影响[J]. 中国农业科学, 2020, 53(13): 2562-2572. |
[5] | 张宇, 侯路路, 闫瑞瑞, 辛晓平. 放牧强度对草甸草原植物群落特征及营养品质的影响[J]. 中国农业科学, 2020, 53(13): 2550-2561. |
[6] | 李向林. 草原管理的生态学理论与概念模式进展[J]. 中国农业科学, 2018, 51(1): 191-202. |
[7] | 王红梅, 孙启忠, 花梅. 草甸草原区不同植物群落牧草的青贮效果[J]. 中国农业科学, 2013, 46(12): 2566-2575. |
[8] | 洪德林,马育华,盖钧镒,汤玉庚. 粳稻雄性不育恢复源恢复力的遗传[J]. 中国农业科学, 1989, 22(06): 18-23 . |
[9] | 洪德林,马育华,汤玉庚. 粳稻雄性不育恢复基因研究 Ⅲ.A/R分离世代植株自交结实率与恢复力的关系[J]. 中国农业科学, 1988, 21(01): 50-55 . |
|