斯琴畢力格

(內(nèi)蒙古新巴爾虎右旗林業(yè)和草原局，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021300)

引言

植物處于生物鏈的最底端，但是在保持生態(tài)系統(tǒng)的平衡方面卻起著至關(guān)重要的作用。一方面，植物通過光合作用，能夠吸收光能，并且將光能、二氧化碳和水等無機(jī)物轉(zhuǎn)換為有機(jī)物，成為生態(tài)系統(tǒng)中最初的能量來源；另一方面，植物作為食草動物的食物和營養(yǎng)來源，將轉(zhuǎn)換的有機(jī)物以能量的形式傳送到食物鏈中，這樣才形成了一個完整的閉環(huán)生態(tài)系統(tǒng)。在草原生態(tài)系統(tǒng)中，植被數(shù)量眾多，能夠為動物提供充足的營養(yǎng)物質(zhì)。但是近幾年生態(tài)遭到破壞，導(dǎo)致植被數(shù)量大量減少，土地出現(xiàn)了荒漠化的現(xiàn)象?？此品€(wěn)定的草原生態(tài)系統(tǒng)將會面臨重大的生態(tài)災(zāi)難。當(dāng)草原上出現(xiàn)大量食草動物，而植被生長周期難以滿足動物生長需求時，就會出現(xiàn)植被環(huán)境的破壞，特別是有人為放牧的影響，草原生態(tài)系統(tǒng)更容易受到破壞。為了能夠更好地研究草原植被的生長狀況，保護(hù)草地植物不會出現(xiàn)嚴(yán)重的破壞，必須針對這些植物的生長特性進(jìn)行研究，尤其是植物在被采食的過程中出現(xiàn)的防御性特征。通過這種研究能夠針對性地對草原環(huán)境進(jìn)行保護(hù)，更好地提升草原生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

1.研究區(qū)域自然概況與研究方法

1.1 研究區(qū)域

1.1.1 地理位置

小葉錦雞兒是草原上較為常見的一種植被，主要分布于我國北方地區(qū)。為了能夠更好地研究小葉錦雞兒的防御特性和機(jī)制，在選擇研究位置時選擇小葉錦雞兒生長較好的東北地區(qū)，地理位置在東經(jīng)116o45'00"—117o45'00"，北緯47o36'00"—48o50'00"。在這里有豐富的草原和農(nóng)場，能夠有針對性的研究小葉錦雞兒的采食防御特性。

1.1.2 氣候特征

我國東北地區(qū)屬于季風(fēng)性氣候，小葉錦雞兒在這些地區(qū)生長狀態(tài)較為分明。研究地區(qū)春季干燥少雨，夏季降水較多，冬季較為寒冷，可以說四季分明。小葉錦雞兒在這種環(huán)境中一般從三四月份開始生長，并且繁殖季節(jié)在五六月份。

1.2 研究法方法

1.2.1 實驗設(shè)計及處理

為了能夠更好地模擬草地的生態(tài)狀況，在進(jìn)行植被培養(yǎng)的過程中往往會選擇使用草地的土壤進(jìn)行植被培養(yǎng)。選擇陰天下午，對取回的土進(jìn)行充分混合。然后使用孔徑約為0.5cm 的篩網(wǎng)對運回的土進(jìn)行過篩，并且要去除土壤中含有的其他雜質(zhì)，同時保證土壤質(zhì)地和土壤營養(yǎng)混合均勻。再將過篩之后的土壤平均分裝到口徑30cm高36cm的圓形塑料桶中。最后，隨機(jī)選擇5個桶中的土壤進(jìn)行土壤理化性質(zhì)檢測。結(jié)果均沒有顯著性差異，說明土壤的均一化處理已符合實驗要求。

1.2.2 植物取樣方法及測定

在實驗中，需要研究小葉錦雞兒的生長特性，主要通過其外部表象進(jìn)行觀察。比如觀察小葉錦雞兒的植株高度、直條數(shù)和長度、刺長度、刺密度。其測定過程是：從每個組隨機(jī)選取生長一致的植株10株，株高、枝條長度、刺長度采用卷尺測定。同時，計數(shù)枝條數(shù)和成熟刺的數(shù)量，并計算出成熟刺的密度和單位株高枝條數(shù)。在實驗的過程中通過刈割處理的方式來模擬小葉錦雞兒被啃食的現(xiàn)象。

2.結(jié)果與分析

2.1 模擬采食和施肥下小葉錦雞兒形態(tài)特征的變化

2.1.1 小葉錦雞兒株高對模擬采食和施肥地響應(yīng)

在小葉錦雞兒的生長過程中，會施加一定的肥料，并且為了觀察不同肥料對小葉錦雞兒生長狀態(tài)的影響，需要設(shè)置不同的對照組，一般施肥過程中主要是氮肥、磷肥和鉀肥，所以可以通過施加不同肥料觀察刈割后小葉錦雞兒的生長狀態(tài)。通過觀察發(fā)現(xiàn)，無論是施加何種肥料，對于小葉錦雞兒的形態(tài)特征沒有太大的影響，也就是施肥作用不會促進(jìn)小葉錦雞兒被采食的形態(tài)特性。

2.1.2 小葉錦雞兒枝條數(shù)量對模擬采食和施肥的響應(yīng)

雖然施肥不會影響小葉錦雞兒的形態(tài)特征，但是在觀察過程中發(fā)現(xiàn)，通過施加氮肥和磷肥能夠明顯增加小葉錦雞兒的枝條數(shù)量。在實驗過程中，當(dāng)小葉錦雞兒被采食之后，枝條數(shù)量會下降，但是施加肥料之后，經(jīng)過一段時間的生長處理，發(fā)現(xiàn)未施加肥料的一組枝條數(shù)量明顯小于施加肥料的一組。所以施肥對于小葉錦雞兒的枝條數(shù)量的增加有明顯的幫助。

2.1.3 小葉錦雞兒枝條長度對模擬采食和施肥的響應(yīng)

當(dāng)然，施加氮肥、磷肥或者兩者同時施加之后，小葉錦雞兒的枝條數(shù)量不僅僅增加了，而且通過測量生長枝條的長度發(fā)現(xiàn)，施加肥料的小葉錦雞兒枝條長度也出現(xiàn)了明顯的變化，施加肥料的枝條長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于未施加肥料的對照組。可以說明施加肥料對于小葉錦雞兒的枝條長度存在影響。

2.1.4 小葉錦雞兒單位株高枝條數(shù)對模擬采食和施肥的響應(yīng)

不同肥料對于小葉錦雞兒的生長狀態(tài)也會產(chǎn)生不同的影響。通過實驗，僅施加氮肥、僅施加磷肥和兩種肥料都施加的實驗對照中，在模擬動物采食之后發(fā)現(xiàn)，第一種實驗方法能夠明顯提升小葉錦雞兒單位株高的枝條數(shù)量，而第二中實驗則效果相反，第三種實驗與第一種實驗的結(jié)論相同。通過三種實驗發(fā)現(xiàn)，動物采食和施肥處理能夠在一定程度上改變小葉錦雞兒的生長狀態(tài)。

2.2 模擬采食和施肥下小葉錦雞兒物理防御的變化

2.2.1 小葉錦雞兒刺長度對模擬采食和施肥的響應(yīng)

與施肥和刈割對小葉錦雞兒生長有顯著影響的結(jié)果不同，植物刺長度在施肥和刈割處理下的變化并不明顯。與對照組相比較，刈割處理和施肥處理均具有提高小葉錦雞兒表皮刺長度的趨勢，但每個處理之間的差異并不顯著。并且三因素方差分析結(jié)果也表明，施肥和刈割處理之間的交互作用對植物刺長度的影響也沒有達(dá)到顯著水平。

2.2.2 小葉錦雞兒刺密度對模擬采食和施肥的響應(yīng)

數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，在施氮的情況下，刈割處理顯著降低小葉錦雞兒植株的刺密度，而在施磷時，刈割處理使植株的刺密度明顯上升。小葉錦雞兒在受到刈割處理時，施磷時植株的刺密度與施氮時的差異顯著。三因素方差分析結(jié)果也說明，施磷對植株的刺密度的作用明顯，且刈割處理與施氮、施磷間的交互作用對植株的刺密度的影響也達(dá)到顯著水平。

2.2.3 小葉錦雞兒物理性防御和生長的關(guān)系

將施肥和刈割處理下的植物株高、枝條數(shù)、枝條長度、單位株高枝條數(shù)和刺長度、刺密度進(jìn)行多元逐步回歸分析。分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，植物刺密度和枝條數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系。在施肥和刈割處理下，小葉錦雞兒刺密度隨著其單位株高枝條數(shù)的增加而呈顯著的下降趨勢。

3.實驗結(jié)果討論

3.1 模擬采食和施肥對植物生長的作用

環(huán)境中富含的養(yǎng)分不同，小葉錦雞兒對模擬刈割的生長響應(yīng)類型也會有所區(qū)別，在不同生長方式上存在權(quán)衡現(xiàn)象。本研究還試圖從化學(xué)計量學(xué)角度解釋植物在不同營養(yǎng)環(huán)境下對動物采食的響應(yīng)機(jī)制，發(fā)現(xiàn)模擬刈割對小葉錦雞兒碳含量和氮含量有降低和升高的趨勢，但此類變化都沒有達(dá)到顯著水平。在對小葉錦雞兒化學(xué)計量學(xué)特征與其生長、防御作相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，小葉錦雞兒的單位株高枝條數(shù)隨其氮含量的升高而有上升的趨勢。因此，小葉錦雞兒在N含量豐富的環(huán)境中可能是促進(jìn)生長發(fā)育來抵御模擬刈割的傷害。

3.2 植物防御特征對模擬采食和施肥的響應(yīng)

模擬采食對小葉錦雞兒的化學(xué)防御的影響依環(huán)境條件不同而不同，施加N時，模擬采食降低其總酚和單寧含量，而在施P時，提高單位株高枝條數(shù)可以一定程度上反應(yīng)小葉錦雞兒生長發(fā)育情況，在受到動物采食時，小葉錦雞兒的單位株高枝條數(shù)隨體內(nèi)單寧含量升高而降低。受到動物采食的植物葉片往往具有較高的單寧含量。

3.3 模擬采食和施肥對植物生長和防御權(quán)衡關(guān)系的作用

小葉錦雞兒化學(xué)計量學(xué)特征與總酚、單寧并沒有發(fā)現(xiàn)相關(guān)性，而且單寧含量與單位株高枝條數(shù)呈負(fù)相關(guān)。因此，小葉錦雞兒的化學(xué)防御與生長可能存在此消彼長的權(quán)衡關(guān)系。實驗結(jié)果與碳養(yǎng)分平衡假說不符。另外，最佳防御假說重點研究了植物防御分配的消耗成本。綜合來看，小葉錦雞兒在施肥處理下對模擬刈割的響應(yīng)與生長分化假說更相符合，但仍需進(jìn)一步細(xì)化實驗條件來驗證。

結(jié)語

通過相應(yīng)的實驗發(fā)現(xiàn)，小葉錦雞兒在生長過程中對于動物的采食會存在一定的生理防御特征，這種特征能夠幫助小葉錦雞更好地在草原生態(tài)系統(tǒng)中生存和繁殖。而通過施肥的研究發(fā)現(xiàn)，合理的施肥能夠改變小葉錦雞兒的生長狀態(tài)，改善小葉錦雞兒面對動物采食過程中的防御特征，這些都能夠更好地幫助我們完成對草原植被的培養(yǎng)和保護(hù)工作。