牧压强度对典型草原植物叶片-根系功能性状权衡关系的调控机理

以内蒙古典型草原为研究对象，基于大型放牧控制实验，采用野外定点观测与室内精细分析相结合的方法，对不同放牧强度（无放牧、轻度、中度、重度放牧）下，草原群落中优势植物的叶片功能性状（光合特性、d13C值、比叶面积、叶寿命等）和根系功能性状（根长密度、比根长、根表面积、根直径等）进行系统地分析，深入研究植物叶片和根系功能性状随牧压梯度的变化规律，探讨放牧对植物叶片－根系功能性状间权衡关系的调控与反馈机制，从植物功能性状角度揭示不同优势植物对放牧干扰的响应与适应策略。通过研究不同放牧强度下植物群落地上、地下净初级生产力、叶片－根系功能性状间权衡关系的变化，从物种、植物功能群到群落三个组织水平上，探讨放牧对草原群落地上、地下组分作用关系的调控机理，研究结果有助于揭示放牧导致的物种替代和群落演替机制，并将深化我们对过度放牧和草原退化之间内在联系的认识，为退化草地恢复和可持续经营提供理论依据。

放牧是草地生态系统主要的利用方式之一，过度放牧是导致草原生态系统生产力下降和草原退化的主要原因。本研究利用放牧控制实验平台和长期围封与自由放牧成对样地，系统地研究了放牧对不同草原类型植物功能性状与生态系统功能的影响，以及植物对放牧干扰的响应与适应机制。主要结论：（1）放牧对植物功能性状和C:N:P化学计量关系的影响与植被类型和水分条件有关。沿着组织水平的上升（物种、功能群和群落），放牧对草甸和草甸草原植物叶片性状的影响逐渐减弱，而对典型草原的影响逐渐增大；（2）放牧增加了草甸植物向叶片的N、P分配，降低了向根系的N、P分配；而典型草原和草甸草原对放牧的响应恰恰相反；（3）放牧降低了典型草原的叶面积指数、叶片生物量、群落生物量和地上、地下C、N和P库，而放牧对草甸和草甸草原的群落属性影响较小，增加了草甸叶片生物量的N、P库和草甸草原地下生物量的C、N和P库；（4）土壤理化性质差异，植物不同资源利用策略（地上 vs. 地下竞争）和放牧适应策略（忍耐型、防御型或躲避型），以及植物功能群组成的改变等，是导致放牧对不同类型草原影响大小不同的原因；（5）C3和C4植物对放牧的适应策略不同，植物通过功能性状之间的权衡策略(trade-offs) 以适应水分环境的波动。例如，C3植物羊草在湿润年份采用消耗型资源利用策略（高光合速率和叶片N含量、低水分利用效率），在干旱年份采用节约型资源利用策略；C4植物糙隐子草在干旱年份采用消耗型资源利用策略，过度放牧和干旱更有利于糙隐子草的生长。