东北退化草原恢复演替系列羊草和寸草无性系种群构件营养繁殖特征比较

doi:10.11686/cyxb2023299

草业学报 ›› 2024, Vol. 33 ›› Issue (7): 15-24.DOI: 10.11686/cyxb2023299

东北退化草原恢复演替系列羊草和寸草无性系种群构件营养繁殖特征比较

刘莉莉¹(), 王月霖¹, 李海燕¹(), 丰吉¹, 初丽爽¹, 杨允菲¹, 兰理实²(), 郭健³

^1.东北师范大学草地科学研究所，植被生态科学教育部重点实验室，吉林松嫩草地生态系统国家野外科学观测研究站，吉林长春 130024
^2.东北地质科技创新中心，中国地质调查局牡丹江自然资源综合调查中心，黑龙江牡丹江 157000
^3.徐州工程学院，环境工程学院，江苏徐州 221018

收稿日期:2023-08-29 修回日期:2023-10-17 出版日期:2024-07-20 发布日期:2024-04-08
通讯作者: 李海燕,兰理实
作者简介:E-mail： lihy697@nenu.edu.cn
E-mail： 1873666024@qq.com，
刘莉莉（1999-），女，山东滕州人，在读硕士。E-mail： liull604@nenu.edu.cn
基金资助:
吉林省科技厅自然科学基金项目(20220101290JC);国家自然科学基金项目(32171682);“111”引智基地项目(B16011);中国地质调查局东北地质科技创新中心区创基金项目(QCJJ2023-42)

Comparison of vegetative propagation characteristics of modules between Leymus chinensis and Carex duriuscula clonal populations in a restoration succession series in northeast degraded grassland

Li-li LIU¹(), Yue-lin WANG¹, Hai-yan LI¹(), Ji FENG¹, Li-shuang CHU¹, Yun-fei YANG¹, Li-shi LAN²(), Jian GUO³

^1.Institute of Grassland Science，Key Laboratory of Vegetation Ecology of the Ministry of Education，Jilin Songnen Grassland Ecosystem National Observation and Research Station，Northeast Normal University，Changchun 130024，China
^2.Northeast Geological S&T Innovation Center of China Geological Survey，Mudanjiang Natural Resources Survey Center，China Geological Survey，Mudanjiang 157000，China
^3.School of Environmental Engineering，Xuzhou University of Technology，Xuzhou 221018，China

Received:2023-08-29 Revised:2023-10-17 Online:2024-07-20 Published:2024-04-08
Contact: Hai-yan LI,Li-shi LAN

摘要/Abstract

摘要：

营养繁殖是无性系草本植物种群更新的主要方式，根茎型草本植物通过营养繁殖形成的构件年龄结构在种群现状分析、动态预测和恢复演替动态分析中发挥着重要作用。本研究以东北退化草原恢复演替系列5个阶段中主要无性系草本植物羊草和寸草为研究对象，对两植物种分株和根茎的年龄结构、各龄级分株生产力、根茎贮藏力以及分株和根茎营养繁殖力进行了对比分析。结果表明：各恢复演替阶段羊草和寸草分株均呈增长型年龄结构，根茎呈稳定型或增长型年龄结构。不同恢复演替阶段羊草分株生产力和根茎贮藏力均强于寸草。随草原恢复演替的进程，羊草1 a根茎贮藏力呈显著上升趋势，寸草2 a分株生产力呈显著下降趋势。羊草与寸草共生的恢复演替阶段中，羊草根茎营养繁殖力均强于寸草。总体上，不同恢复演替阶段中羊草与寸草构件年龄结构特征具有相似性，但随草原恢复演替的进程，羊草种群增强幼龄和壮龄分株营养繁殖力的繁殖策略较寸草种群仅增强幼龄分株营养繁殖力的繁殖策略更有利于种群的维持和扩展。羊草将逐渐取代寸草成为群落中的优势种。

关键词: 恢复演替系列, 无性系植物, 构件, 年龄结构, 营养繁殖

Abstract:

Populations of clonal herbaceous plants mainly regenerate by vegetative propagation. The age structure of modules of rhizomatous herbaceous plants generated by vegetative propagation is an important factor in population status analysis， and in the prediction of vegetation and restoration succession dynamics. In this study， we analyzed and compared the age structures of tillers and rhizomes， the productivity of tillers， the storage capacity of rhizomes， and the vegetative propagation capacity of both tillers and rhizomes at different ages between two major clonal herbaceous species， Leymus chinensis and Carex duriuscula， at five stages of restoration in the succession of degraded grassland in northeast China. The tillers of L. chinensis and C. duriuscula showed an expanding age structure， and the rhizomes exhibited a stable or expanding age structure at each stage of restoration succession. The tiller productivity and rhizome storage capacity of L. chinensis were greater than those of C. duriuscula at different stages of restoration succession. With the process of grassland restoration succession， the storage capacity of rhizomes of L. chinensis in the first age class showed a significant increasing trend， and the productivity of tillers of C. duriuscula in the second age class showed a significant decreasing trend. At the stages of restoration succession when L. chinensis and C. duriuscula coexisted， the vegetative propagation capacity of L. chinensis rhizomes was higher than that of C. duriuscula. Overall， the age structure characteristics of the modules of L. chinensis and C. duriuscula were similar at various stages of restoration succession. However， with the process of grassland restoration succession， the vegetative propagation strategy of the L. chinensis population to enhance the vegetative propagation capacity of young and prime tillers was more conducive to the maintenance and expansion of the population than that of the C. duriuscula population to only increase the vegetative propagation capacity of young tillers. Therefore， L. chinensis gradually replaced C. duriuscula as the dominant species in the community during succession.

Key words: restoration succession series, clonal plant, module, age structure, vegetative propagation

刘莉莉, 王月霖, 李海燕, 丰吉, 初丽爽, 杨允菲, 兰理实, 郭健. 东北退化草原恢复演替系列羊草和寸草无性系种群构件营养繁殖特征比较[J]. 草业学报, 2024, 33(7): 15-24.

Li-li LIU, Yue-lin WANG, Hai-yan LI, Ji FENG, Li-shuang CHU, Yun-fei YANG, Li-shi LAN, Jian GUO. Comparison of vegetative propagation characteristics of modules between Leymus chinensis and Carex duriuscula clonal populations in a restoration succession series in northeast degraded grassland[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2024, 33(7): 15-24.

图/表 8

参考文献 37

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因素 Factor	羊草L. chinensis		寸草C. duriuscula
因素 Factor	数量Number	生物量Biomass	数量Number	生物量Biomass
演替阶段Successional stages	10.76*	11.39*	35.29*	39.55*
龄级 Age classes	34.53*	38.03*	51.76*	109.98*
演替阶段×龄级Successional stages×age classes	8.22*	8.49*	12.97*	28.03*

因素 Factor	羊草L. chinensis		寸草C. duriuscula
因素 Factor	数量Number	生物量Biomass	数量Number	生物量Biomass
演替阶段Successional stages	10.76*	11.39*	35.29*	39.55*
龄级 Age classes	34.53*	38.03*	51.76*	109.98*
演替阶段×龄级Successional stages×age classes	8.22*	8.49*	12.97*	28.03*

数量特征 Quantitative characteristics	演替阶段 Successional stages	分株龄级Tiller age class
		1 a		2 a		总计 Total
		羊草L. chinensis	寸草C. duriuscula	羊草L. chinensis	寸草C. duriuscula	羊草L. chinensis	寸草C. duriuscula
数量 Number （tillers·m^-2）	1∶0	-	816.0±137.9a*	-	213.3±37.3a	-	1029.3±153.6a
	4∶1	42.7±5.3b	240.0±37.5b*	26.7±5.3a	104.0±19.0b	69.3±5.3b	344.0±49.1b
	1∶1	58.7±10.7b	153.6±47.9b	32.0±9.2a	89.6±19.3b	90.7±19.2b	243.2±62.1bc
	1∶4	264.0±38.4a*	108.8±27.4b*	28.0±7.7a	0c	292.0±39.9a	108.8±27.4c
	0∶1	304.0±53.3a*	-	54.4±12.0a	-	358.4±64.3a	-
生物量 Biomass （g·m^-2）	1∶0	-	111.2±16.4a*	-	12.7±2.4a	-	123.9±15.6a
	4∶1	33.6±6.1b	38.1±5.7b*	18.7±8.9a	12.6±1.6a	52.3±7.1b	50.8±7.4b
	1∶1	40.5±5.7b*	23.4±3.1bc*	10.3±0.8a	11.5±3.1a	50.8±6.4b	34.8±5.2bc
	1∶4	216.6±40.5a*	13.0±3.3c*	8.5±1.5a	0b	225.2±40.2a	13.0±3.3c
	0∶1	262.3±41.8a*	-	40.0±12.2a	-	302.3±50.7a	-

数量特征 Quantitative characteristics	演替阶段 Successional stages	分株龄级Tiller age class
		1 a		2 a		总计 Total
		羊草L. chinensis	寸草C. duriuscula	羊草L. chinensis	寸草C. duriuscula	羊草L. chinensis	寸草C. duriuscula
数量 Number （tillers·m^-2）	1∶0	-	816.0±137.9a*	-	213.3±37.3a	-	1029.3±153.6a
	4∶1	42.7±5.3b	240.0±37.5b*	26.7±5.3a	104.0±19.0b	69.3±5.3b	344.0±49.1b
	1∶1	58.7±10.7b	153.6±47.9b	32.0±9.2a	89.6±19.3b	90.7±19.2b	243.2±62.1bc
	1∶4	264.0±38.4a*	108.8±27.4b*	28.0±7.7a	0c	292.0±39.9a	108.8±27.4c
	0∶1	304.0±53.3a*	-	54.4±12.0a	-	358.4±64.3a	-
生物量 Biomass （g·m^-2）	1∶0	-	111.2±16.4a*	-	12.7±2.4a	-	123.9±15.6a
	4∶1	33.6±6.1b	38.1±5.7b*	18.7±8.9a	12.6±1.6a	52.3±7.1b	50.8±7.4b
	1∶1	40.5±5.7b*	23.4±3.1bc*	10.3±0.8a	11.5±3.1a	50.8±6.4b	34.8±5.2bc
	1∶4	216.6±40.5a*	13.0±3.3c*	8.5±1.5a	0b	225.2±40.2a	13.0±3.3c
	0∶1	262.3±41.8a*	-	40.0±12.2a	-	302.3±50.7a	-

因素 Factor	羊草L. chinensis		寸草C. duriuscula
因素 Factor	长度Length	生物量Biomass	长度Length	生物量Biomass
演替阶段 Successional stages	70.42*	50.18*	23.84*	19.82*
龄级 Age classes	19.19*	2.88	43.27*	54.41*
演替阶段×龄级Successional stages×age classes	20.09*	15.20*	6.55*	9.09*

东北退化草原恢复演替系列羊草和寸草无性系种群构件营养繁殖特征比较

Comparison of vegetative propagation characteristics of modules between Leymus chinensis and Carex duriuscula clonal populations in a restoration succession series in northeast degraded grassland

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因素 Factor	分株生产力Productivity of tiller			根茎贮藏力Storage capacity of rhizome
因素 Factor	1 a	2 a	平均 Average	1 a	2 a	平均 Average
演替阶段 Successional stages	0.28	4.80*	1.17	4.10*	1.16	3.46*
物种 Species	167.71*	70.07*	167.83*	58.30*	14.42*	44.65*
演替阶段×物种Successional stages×species	0.89	3.07*	1.91	14.39*	1.44	6.06*

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[5]	郑普阳, 彭真, 王勇, 徐云虎, 贺兵, 王玉梅, 赵景瑞. 贝奥不育剂和溴敌隆抗凝血杀鼠剂对布氏田鼠种群控制作用的试验研究[J]. 草业学报, 2017, 26(12): 186-193.
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数量特征 Quantitative characteristics	演替阶段 Successional stages	根茎龄级Rhizome age class
		1 a		2 a		总计 Total
		羊草L. chinensis	寸草C. duriuscula	羊草L. chinensis	寸草C. duriuscula	羊草L. chinensis	寸草C. duriuscula
长度 Length （m·m^-2）	1∶0	-	36.5±12.6a	-	104.2±23.3a	-	140.7±35.7a
	4∶1	6.0±1.9b	7.8±3.9b	21.7±3.8b*	59.0±10.0b*	27.8±5.0c	66.8±9.4b
	1∶1	7.1±0.6b	8.1±2.0b	18.1±4.1b	21.3±3.6c*	25.2±4.1c	29.4±2.5bc
	1∶4	16.8±2.3b	2.0±0.6b	57.5±6.6a*	12.4±3.6c*	74.2±5.6b	14.4±3.4c
	0∶1	70.0±4.5a*	-	53.6±2.7a	-	123.6±4.6a	-
生物量 Biomass （g·m^-2）	1∶0	-	10.1±4.5a	-	40.5±8.7a*	-	50.7±12.7a
	4∶1	3.7±0.8b	2.4±1.2b	13.6±3.0b	25.9±5.1b*	17.3±3.1c	28.3±4.6b
	1∶1	3.3±0.4b	2.9±0.8b	8.9±1.2b	8.2±0.9c*	12.1±1.1c	11.1±0.6c
	1∶4	9.4±1.9b	1.1±0.3b	35.0±4.7a	5.1±1.2c*	44.4±3.3b	6.2±1.0c
	0∶1	60.4±4.6a*	-	38.6±5.0a	-	99.0±6.7a	-

数量特征 Quantitative characteristics	演替阶段 Successional stages	根茎龄级Rhizome age class
		1 a		2 a		总计 Total
		羊草L. chinensis	寸草C. duriuscula	羊草L. chinensis	寸草C. duriuscula	羊草L. chinensis	寸草C. duriuscula
长度 Length （m·m^-2）	1∶0	-	36.5±12.6a	-	104.2±23.3a	-	140.7±35.7a
	4∶1	6.0±1.9b	7.8±3.9b	21.7±3.8b*	59.0±10.0b*	27.8±5.0c	66.8±9.4b
	1∶1	7.1±0.6b	8.1±2.0b	18.1±4.1b	21.3±3.6c*	25.2±4.1c	29.4±2.5bc
	1∶4	16.8±2.3b	2.0±0.6b	57.5±6.6a*	12.4±3.6c*	74.2±5.6b	14.4±3.4c
	0∶1	70.0±4.5a*	-	53.6±2.7a	-	123.6±4.6a	-
生物量 Biomass （g·m^-2）	1∶0	-	10.1±4.5a	-	40.5±8.7a*	-	50.7±12.7a
	4∶1	3.7±0.8b	2.4±1.2b	13.6±3.0b	25.9±5.1b*	17.3±3.1c	28.3±4.6b
	1∶1	3.3±0.4b	2.9±0.8b	8.9±1.2b	8.2±0.9c*	12.1±1.1c	11.1±0.6c
	1∶4	9.4±1.9b	1.1±0.3b	35.0±4.7a	5.1±1.2c*	44.4±3.3b	6.2±1.0c
	0∶1	60.4±4.6a*	-	38.6±5.0a	-	99.0±6.7a	-

因素 Factor	分株营养繁殖力 Tiller vegetative propagation capacity			根茎营养繁殖力 Rhizome vegetative propagation capacity
因素 Factor	1 a	2 a	平均 Average	1 a	2 a	平均 Average
演替阶段 Successional stages	3.05*	3.73*	3.89*	4.23*	13.73*	0.70
物种 Species	47.21*	37.05*	20.28*	132.08*	63.83*	233.63*
演替阶段×物种Successional stages×species	6.20*	8.38*	4.83*	14.28*	7.08*	5.77*

因素 Factor	分株营养繁殖力 Tiller vegetative propagation capacity			根茎营养繁殖力 Rhizome vegetative propagation capacity
因素 Factor	1 a	2 a	平均 Average	1 a	2 a	平均 Average
演替阶段 Successional stages	3.05*	3.73*	3.89*	4.23*	13.73*	0.70
物种 Species	47.21*	37.05*	20.28*	132.08*	63.83*	233.63*
演替阶段×物种Successional stages×species	6.20*	8.38*	4.83*	14.28*	7.08*	5.77*