降水对荒漠草原地上生物量稳定性的影响

doi:10.11686/cyxb2022135

摘要/Abstract

摘要：

基于2019-2021年的野外降水控制试验，研究了增水（+50%）、自然降水量（CK）和减水（-50%）不同降水量对荒漠草原地上生物量稳定性的影响。结果表明：蒙古冰草通过对不同降水量的适应性决定了其在群落中的优势地位，达乌里胡枝子抗旱性能最佳，极端干旱导致猪毛蒿和短花针茅优势地位显著下降，多年生禾本科植物对降水量响应更敏感；增水显著提高了群落、多年生豆科植物、一、二年生植物或多年生杂草、达乌里胡枝子和猪毛蒿地上生物量稳定性（P<0.001），极端干旱处理显著降低了多年生禾本科植物、蒙古冰草和短花针茅地上生物量的稳定性（P<0.001），群落稳定性依赖不同功能群间的补偿作用来维持；群落地上生物量稳定性的响应机制决定了荒漠草原对极端干旱的反应，异步性和群落抵抗力，并非物种丰富度，通过降低干旱条件下地上生物量的时间变异性，以及不同响应功能群间的补偿作用来促进和维持荒漠草原生态系统的稳定性。

关键词: 稳定性, 异步性, 抵抗力, 功能群, 降水, 荒漠草原

Abstract:

Based on the field precipitation control experiment from 2019 to 2021， this research studied the effects of different precipitation levels； Namely， simulated increased （+50%） precipitation， natural precipitation （CK） and precipitation reduction （-50%） on the stability of above-ground biomass in desert grasslands. This field study was conducted at Dashuikeng Grassland Research Station， Yanchi County （106°58' E， 37°24' N， average elevation， 1560 m）， Ningxia Hui Autonomous Region， China. It was found that： 1） Agropyron mongolicum determined its dominant position in the community through its adaptability to different rainfall regimes. Lespedeza davurica had the best drought resistance performance. Extreme drought led to a significant decline in the dominance status of Artemisia scoparia and Stipa breviflora， which are perennial species. Poaceous plants were more sensitive to rainfall. 2） Precipitation enhancement significantly improved the stability of the aboveground biomass of communities， perennial legumes， some annual plants or perennial weeds， and L. davurica and A. scoparia （P<0.001）. Extreme drought treatment significantly reduced the stability of the aboveground biomass of perennial grasses， A. mongolicum and S. breviflora （P<0.001）， but a compensation effect among different response functional groups maintained community stability. 3） The response mechanism of compensation between species to maintain the stability of the above-ground biomass determined the response of the desert steppe to extreme drought. By reducing the temporal variability of above-ground biomass under drought conditions， these responses， including compensation among functional groups， promote and maintain the stability of the desert grassland ecosystem.

Key words: stability, asynchrony, resistance, functional groups, precipitation levels, desert steppe

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图/表 5

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分组 Grouping	物种 Species	年份 Year									年际间差异性 Inter-annual differences
		2019			2020			2021			年际间差异性 Inter-annual differences
		-50%	CK	+50%	-50%	CK	+50%	-50%	CK	+50%	-50%	CK	+50%
优势植物Dominant species	蒙古冰草 A. mongolicum	16.05±5.28B	15.45±0.80B	34.52±3.09A	0.00B	18.23±1.92A	18.46±2.50A	34.19±3.36NS	28.61±4.16NS	35.29±2.98NS	P<0.001 F=179.53 CV=21.56	P<0.001 F=52.37 CV=12.94	P<0.001 F=87.69 CV=9.75
	达乌里胡枝子 L. davurica	15.98±4.53NS	21.75±1.76NS	14.22±1.74NS	25.07±4.60A	25.63±2.76A	17.51±2.55B	36.99±4.91A	28.02±3.51B	17.43±2.08C	P<0.001 F=40.50 CV=18.00	P>0.001 F=10.46 CV=11.01	P>0.01 F=6.14 CV=13.10
	猪毛蒿 A. scoparia	38.40±10.11NS	49.73±2.46NS	39.30±3.25NS	63.35±5.94A	42.37±2.46C	51.16±4.62B	5.84±1.47C	29.59±3.33A	22.75±3.44B	P<0.001 F=143.01 CV=19.02	P<0.001 F=107.43 CV=6.85	P<0.001 F=111.62 CV=10.12
	短花针茅 S. breviflora	8.05±2.40A	5.82±0.61B	3.74±0.47C	5.84±0.77A	3.19±0.29C	4.54±0.87B	2.33±0.80B	1.17±0.37C	5.39±1.39A	P<0.001 F=28.59 CV=28.25	P<0.001 F=219.43 CV=13.13	P>0.01 F=5.61 CV=21.62
功能群Functional groups	多年生禾本科植物Perennial gramineae grasses	25.89±8.09B	22.50±1.18B	38.67±3.02A	6.54±1.62B	21.87±2.27A	23.90±2.55A	39.97±2.85A	29.78±4.34B	40.76±2.96A	P<0.001 F=88.77 CV=20.88	P<0.001 F=18.26 CV=11.77	P<0.001 F=82.92 CV=8.29
	多年生豆科植物Perennial leguminous grasses	19.27±5.44NS	26.31±1.69NS	20.27±1.60NS	26.59±3.67B	33.38±2.02A	21.52±3.33C	50.64±2.90A	34.00±4.86B	33.42±3.04B	P<0.001 F=125.60 CV=12.88	P>0.001 F=14.35 CV=10.21	P<0.001 F=55.30 CV=11.01
	一、二年生植物或多年生杂草Annual & biennial plants or perennial forbs	42.13±11.34NS	51.18±1.85NS	41.06±3.07NS	68.34±4.98A	44.75±2.02C	54.58±3.26B	9.39±4.15C	36.22±6.68A	25.82±3.55A	P<0.001 F=122.70 CV=18.87	P<0.001 F=25.93 CV=9.47	P<0.001 F=152.15 CV=8.15
群落Community	地上生物量Aboveground biomass （g·m^-2）	96.41±5.04C	123.83±4.30B	147.01±7.27A	4.47±0.34C	65.32±2.03B	91.72±7.57A	21.07±2.94C	41.24±3.61B	63.47±5.30A	P<0.001 F=1688.31 CV=8.30	P<0.001 F=1215.20 CV=4.49	P<0.001 F=313.45 CV=6.74

分组 Grouping	物种 Species	年份 Year									年际间差异性 Inter-annual differences
		2019			2020			2021			年际间差异性 Inter-annual differences
		-50%	CK	+50%	-50%	CK	+50%	-50%	CK	+50%	-50%	CK	+50%
优势植物Dominant species	蒙古冰草 A. mongolicum	16.05±5.28B	15.45±0.80B	34.52±3.09A	0.00B	18.23±1.92A	18.46±2.50A	34.19±3.36NS	28.61±4.16NS	35.29±2.98NS	P<0.001 F=179.53 CV=21.56	P<0.001 F=52.37 CV=12.94	P<0.001 F=87.69 CV=9.75
	达乌里胡枝子 L. davurica	15.98±4.53NS	21.75±1.76NS	14.22±1.74NS	25.07±4.60A	25.63±2.76A	17.51±2.55B	36.99±4.91A	28.02±3.51B	17.43±2.08C	P<0.001 F=40.50 CV=18.00	P>0.001 F=10.46 CV=11.01	P>0.01 F=6.14 CV=13.10
	猪毛蒿 A. scoparia	38.40±10.11NS	49.73±2.46NS	39.30±3.25NS	63.35±5.94A	42.37±2.46C	51.16±4.62B	5.84±1.47C	29.59±3.33A	22.75±3.44B	P<0.001 F=143.01 CV=19.02	P<0.001 F=107.43 CV=6.85	P<0.001 F=111.62 CV=10.12
	短花针茅 S. breviflora	8.05±2.40A	5.82±0.61B	3.74±0.47C	5.84±0.77A	3.19±0.29C	4.54±0.87B	2.33±0.80B	1.17±0.37C	5.39±1.39A	P<0.001 F=28.59 CV=28.25	P<0.001 F=219.43 CV=13.13	P>0.01 F=5.61 CV=21.62
功能群Functional groups	多年生禾本科植物Perennial gramineae grasses	25.89±8.09B	22.50±1.18B	38.67±3.02A	6.54±1.62B	21.87±2.27A	23.90±2.55A	39.97±2.85A	29.78±4.34B	40.76±2.96A	P<0.001 F=88.77 CV=20.88	P<0.001 F=18.26 CV=11.77	P<0.001 F=82.92 CV=8.29
	多年生豆科植物Perennial leguminous grasses	19.27±5.44NS	26.31±1.69NS	20.27±1.60NS	26.59±3.67B	33.38±2.02A	21.52±3.33C	50.64±2.90A	34.00±4.86B	33.42±3.04B	P<0.001 F=125.60 CV=12.88	P>0.001 F=14.35 CV=10.21	P<0.001 F=55.30 CV=11.01
	一、二年生植物或多年生杂草Annual & biennial plants or perennial forbs	42.13±11.34NS	51.18±1.85NS	41.06±3.07NS	68.34±4.98A	44.75±2.02C	54.58±3.26B	9.39±4.15C	36.22±6.68A	25.82±3.55A	P<0.001 F=122.70 CV=18.87	P<0.001 F=25.93 CV=9.47	P<0.001 F=152.15 CV=8.15
群落Community	地上生物量Aboveground biomass （g·m^-2）	96.41±5.04C	123.83±4.30B	147.01±7.27A	4.47±0.34C	65.32±2.03B	91.72±7.57A	21.07±2.94C	41.24±3.61B	63.47±5.30A	P<0.001 F=1688.31 CV=8.30	P<0.001 F=1215.20 CV=4.49	P<0.001 F=313.45 CV=6.74

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