古尔班通古特沙漠南缘主要鼠类对梭梭的扰动效应.pdfVIP

课题来源 国家重点基础研究发展计划 (―973 计划‖) 项目 《荒漠生态系统关键物种对水盐和 温度胁迫的响应与抗逆机制》，项目编号：2014CB954203 ，时间：2014 年 1 月-2018 年 12 月。 摘 要 在荒漠生态系统中，梭梭的同化枝营养价值较高，是荒漠鼠类水分和营养的理想来源。鼠类常 常在梭梭的灌丛下挖洞并建造洞系。它们通常在洞穴附近挑选梭梭并采食其同化枝和种子。食草动 物的活动往往会改变植物的形态特征、营养物质含量以及土壤的理化性质。面对动物的取食，植物 会采取各种各样的防御策略以维持其正常的生长发育。在某种程度上，植物在形态和营养物质含量 上的变化可视为一种低成本防御机制。而年龄会影响植物的最佳防御策略。不同年龄段的梭梭在鼠 类的扰动下可能会表现出不同的生理生态响应。在古尔班通古特沙漠南缘，鼠类扰动对不同年龄段 梭梭生理生态特性的影响有何差异尚不清楚。本研究选择在古尔班通古特沙漠南缘设置鼠洞区和对 照区，比较了鼠洞区和对照区不同株高(幼龄，30-100cm；中龄，100-200cm ；成龄，200cm)梭梭的 组成比例、地上部形态特征、同化枝生理生化特征，以及鼠洞区与对照区梭梭灌丛下不同深度土壤 (0-20 cm、20-40 cm 和40-60 cm)的理化性质差异。研究结果表明： （1）鼠类的扰动，使得鼠洞区梭梭种群中幼龄和成龄梭梭比例大幅度降低。成龄梭梭比例的降 低表明中龄梭梭向成龄梭梭的过渡期间死亡率较高。但鼠洞区梭梭种群中龄梭梭的比例(0.44)增加， 表明幼龄梭梭向中龄梭梭的过渡过程中死亡率较低。 （2 ）鼠类的扰动加强了梭梭的“肥岛”效应，且对梭梭灌丛下的“盐岛”效应产生了一定影响。 主要表现在灌丛下土壤SOM （有机质）、TN （总氮）、AN （速效氮）和AP （速效磷）含量的增加， 尤其是表层(0-20 cm)土壤中AN 、TN 和AK （速效钾）的含量。此外，梭梭灌丛下20-40 cm 深度的 土壤pH 值显著升高。 （3 ）鼠类扰动对梭梭的基径、分枝和冠幅均有促进作用，但对株高有轻微的抑制作用。幼龄和 中龄梭梭在地上部形态特征的变化相对于成龄梭梭更为广泛。在鼠洞区，基径的增加仅在幼龄梭梭 中显著。冠幅和总分枝率在幼龄和中龄梭梭中均显著增加。对于成龄梭梭，鼠类扰动仅显著增大了 总分枝率。更多的分枝和较大的冠幅有助于吸收更多光能、CO 和O ，体现了梭梭应对鼠类扰动的 2 2 一种形态可塑性。土壤AN （速效氮）和AK （速效钾）的含量与梭梭的株高、基径和冠幅呈显著正 相关，是影响鼠洞区梭梭形态特征的关键土壤养分元素。 （4）鼠类扰动显著降低了梭梭一年生同化枝的光合色素含量，但成龄梭梭同化枝类胡萝卜素含 量除外。鼠类扰动对同化枝营养成分含量的影响在较年轻的梭梭中表现得更为显著。鼠洞区幼龄梭 梭同化枝 TSS （总可溶性总糖）、RS （还原糖）、CF （粗纤维）和Ca （钙）含量均显著降低。鼠洞 区中龄梭梭同化枝EE （粗脂肪）和Ca （钙）的含量显著降低，但TSS （可溶性总糖）和RS （还原 糖）含量显著增加，且与同化枝光合色素的含量无显著的相关关系，可能起到一种渗透调节的作用。 成龄梭梭同化枝的营养物质的含量除磷外基本不受影响。 （5）鼠类扰动下，同化枝中三种抗氧化物酶（超氧化物气化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶）活 性均有不同程度升高（幼龄梭梭除外）。但对于不同年龄段的梭梭，其抗氧化系统对鼠类扰动响应的 策略有所不同。鼠类扰动对中龄梭梭同化枝抗氧化物酶活性的影响最为显著，三种酶活性均显著增 加。但成龄梭梭仅SOD （超氧化物气化酶）活性显著增加。对于幼龄梭梭，三种抗氧化物酶活性均 I 未表现出显著升高。 总的来说，梭梭的生长阶段不同会影响其最佳防御策略。在梭梭的生长前期主要表现为积极应 对，到后期主要倾向于被动忍耐。幼龄梭梭倾向于选择更加低成本的防御措施，通过改变形态（增 加分枝和冠幅），降低同化枝对