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延河流域森林草原区不同植物功能型适应策略及功能型物种数量随退耕年限的变化

Adaptation strategies of different plant functional types and their composition along a vegetation restoration gradient in a forest-steppe zone in the Yanhe River catchment, Shaanxi, China

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摘要不同退耕年限退耕地的环境差异以及不同生物间的相互作用导致各阶段植物功能型物种数量不同.研究退耕地植被自然恢复过程中不同植物功能型适应策略及功能型物种数量随退耕年限的变化,对于理解植物对环境的响应机制及植物的适应策略具有重要意义.采用空间序列代替时间序列的方法,以延河流域森林草原区不同退耕年限、自然恢复的植物群落为研究对象,调查了不同退耕年限的植物群落33个,共44种植物,涉及16个科35个属,分别测定了每个物种的叶厚度、比叶面积、叶组织密度、叶片氮含量、比根长、根组织密度、细根氮含量等7项能够反映植物生存对策且易于测量的功能性状.依据这7项植物功能性状,采用数量分类方法将全部物种划分为3个功能型.结果表明:(1)根据C-S-R理论,功能型Ⅰ植物用于防御的投资较多,生长速率处于中间水平,偏向于“胁迫-干扰型”,功能型Ⅱ植物能够通过维持体内的养分平衡的方式对抗资源贫瘠或干旱的环境,偏向于“胁迫-竞争型”对策,而功能型Ⅲ植物吸收大量的营养和资源用于生长,偏向于“竞争型”;(2)功能型Ⅰ在整个植被恢复时间序列中占据优势地位(61％-80％),并呈增加趋势,功能型Ⅱ则由恢复初期的25％降低为恢复后期的15％,功能型Ⅲ从恢复初期的14％降低到恢复后期的5％.同时,在功能型Ⅰ内部,优势物种也发生着相应的相互替代.虽然土壤养分含量整体上随着植被自然恢复时间的延长而呈上升趋势,但是植物的生存环境并未改善到不存在干扰与胁迫的程度.因此,在植被恢复初期的四、五十年内,“胁迫-干扰型”策略的植物占据着绝对优势.随着植被恢复时间的延长,能够高效利用资源且抗胁迫能力强的物种代替了以快速生长和传播为适应策略的物种.