土壤水分变化对黄土丘陵区撂荒群落共存种竞争的影响

群落共存种对限制性资源的竞争响应是群落组建、维持与演替的重要影响因素。以黄土丘陵区摞荒群落共存种为研究对象,研究不同水分条件下的竞争响应差异,以期揭示生境变化时群落演替的植物竞争机理。试验设土壤水分与混植密度两个处理,其中混植密度采用CDS （Community density series）法,含3个密度水平（衡水试验为3、12、21株/m²,变水试验为5、20、35株/m²）;土壤水分设衡水（高（75% FC）、中（60% FC）、低（45% FC）3个水平）与变水（由高水（75% FC）经50 d持续干旱至低水（45% FC））两种处理。根据共存种株高的阶段性生长与其在群落中的相对生物量等生长表现,在CDS法基础上扩展并测算了生长变化量、相对生物量和相对生长率等指标。据此,研究竞争效应和水分胁迫效应的相对影响,共存种相对竞争能力和竞争等级对土壤水分变化的响应,及高水期因竞争引起的个体大小不对称性与低水期死亡率的关系。结果表明：1）不同水分多种混植共存条件下,竞争效应对多数共存种在群落中的生长表现较水分胁迫效应影响更大;以相对生物量为指标的竞争的群落效应（4.30±0.49）较水分胁迫的群落效应（-23.56±20.38）大,且二者累加效应（4.76±0.4）大于二者单项效应之和（-19.26±20.48）,即竞争+水分胁迫对多种共存群落具有协同效应。2）当水分条件发生变化时,群落共存种的竞争等级并不完全相同（P > 0.05）,相应的会发生变化,且水分差别越大,共存种竞争等级的差别也越大;高水条件下群落共存种竞争所引起的群落效应最大（4.84±0.23）,部分支持最大生长率理论,即限制性资源水平越高,群落共存种竞争越激烈。3）变水试验中,10种群落共存种在高水期因竞争引起的个体大小差异与低水期的死亡率呈正相关关系（P=0.015,r²=0.801）,根据资源动态两阶段假说,说明试验条件下群落共存种竞争是群落组建的重要因素。     

陕北黄土丘陵区撂荒群落共存种活性氧清除指标对水分胁迫的响应

群落共存种对环境变化的生理生态响应差异是群落演替的重要因素,其中活性氧清除是生理生态响应的重要方面。该研究以黄土丘陵区10个常见撂荒群落共存种(阿尔泰狗娃花、猪毛蒿、铁杆蒿、茭蒿、小花棘豆、达乌里胡枝子、白羊草、冰草、中华隐子草和无芒隐子草)为研究对象,测定了不同水分处理条件下(适宜水分、中度胁迫及重度胁迫)生长季中3个月份(8、9和10月)个体和种群的生长表现(个体株高、生物量和种群存活率),及主要活性氧清除指标［类胡萝卜素含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性和谷胱甘肽(GSH)含量］,分析群落共存种的生态适合度和活性氧清除指标对水分处理的响应差异及其相互关系,以明确演替生态位置上各指标的变化趋势。结果表明：(1)随水分胁迫程度的增加,演替前期种——猪毛蒿的的适合度有所下降,后期种——白羊草有所上升。(2)GSH和类胡萝卜素含量均随水分胁迫程度增强显著升高。(3)类胡萝卜素含量、SOD活性和GSH含量存在显著的种间差异,其中达乌里胡枝子的类胡萝卜素含量、小花棘豆的SOD活性、中华隐子草的SOD活性和GSH含量、无芒隐子草的类胡萝卜素含量和GSH含量均相对较高,且这3个指标的生长季变化也较为明显,8月份类胡萝卜素含量和GSH含量相对较高,而10月份GSH含量和SOD活性相对较高。(4)演替生态位置上,10个共存种在演替序列上以前期种的适合度和类胡萝卜素含量相对较低,而演替后期种相对较高,表明演替后期的植物较为耐旱。     

黄土丘陵区9种群落共存种干旱胁迫下抗氧化酶的响应

通过盆栽试验,以9种黄土丘陵区撂荒演替中期群落共存种(猪毛蒿、中华隐子草、小花棘豆、冰草、无芒隐子草、铁杆蒿、达乌里胡枝子、茭蒿和白羊草)为研究对象,测定其生长季中(8~10月)重度和中度干旱胁迫及适宜水分条件下(分别为45%~50%、60%~65%和75%~80%的田间持水量)活性氧清除酶(SOD、CAT、POD、APX)活性以及MDA含量的变化,分析土壤干旱程度、植物和生长季三因素对上述各生理指标的影响,研究群落共存种对土壤水分变化的响应,揭示水分变化后群落共存种的群体效应和植被演替的植物生理生态机制。结果表明:(1)9种群落共存种的SOD、CAT、POD、APX活性以及MDA含量存在显著的种间差异,生长季中(8~10月)以及不同水分条件下也存在显著差异。(2)达乌里胡枝子SOD活性、白羊草CAT活性、中华隐子草POD活性以及小花棘豆的CAT、POD和APX活性均相对较高,而且达乌里胡枝子的MDA含量较低;生长季中(8~10月)9种群落共存种的SOD、CAT和POD活性逐月下降且MDA含量进入10月后也有所下降,说明生长旺季耐旱性指标的生理活性较高;与POD和CAT活性相比,9种群落共存种的SOD和APX活性在重度干旱胁迫下显著提高,显示SOD和APX活性对于干旱胁迫具有较好的响应能力。(3)达乌里胡枝子和小花棘豆具有较高的SOD、APX活性和较低的MDA含量,说明达乌里胡枝子和小花棘豆的耐旱性相对较强,在土壤水分较低时,其在群落中的相对多度可能会有所上升。(4)9种群落共存种在演替序列上以前期种的SOD和APX活性相对较低,而演替后期种相对较高,表明演替后期的植物较为耐旱。