鄂尔多斯高原三种锦鸡儿属植物生态地理替代分布机制

The Ordos plateau is the focal region for the campaign to reduce desertification in China. From the east to west, annual precipitation declines significantly from 400 mm to 150 mm. The geographical distribution of Caragana microphylla, C. korshinskii and C. tibetica show a replacement pattern along this water gradient, and the reason for this phenomenon is not clear. In the study, the three Caragana species are selected as the main research object, which are also commonly used plants in restoration projects on Ordos plateau. We intend to clarify how this distribution replacement happened among the three close-related species based on their adaptation strategies to sandy environment during the key plant life stages including seed germination, seedling emergence and seedling growth. And indoor control experiments and field investigations will carry out for a systematically and thoroughly research on mentioned biological properties of the species combined with sandy environmental factors. The study will improve our understanding how these plants adapted to the environment and greatly enrich the plant geographical distribution pattern theory; furthermore, results of the study can allow us to make better suggestions during the process of ecological restoration on the Ordos plateau.

鄂尔多斯高原是我国土地荒漠化发展中心之一，年降水量自东向西由400mm递减至150mm。锦鸡儿属植物是鄂尔多斯高原重要的灌木植物，随降水梯度变化，锦鸡儿属植物表现出明显的生态地理替代分布格局。本项研究拟以具有明显生态地理替代分布格局的小叶锦鸡儿、柠条锦鸡儿和藏锦鸡儿为研究对象，针对决定其生态地理替代分布的可能原因，兼顾其在鄂尔多斯高原生态恢复工程建设中表现出的出苗率低等主要问题，结合国内外有关学科研究的最新进展，通过室内控制实验与野外调查相结合的方法，系统而深入地研究上述植物种从种子萌发、幼苗出土、幼苗生长等生活史关键阶段对主要环境因子的反应，从植物对环境适应的角度阐明三个物种生态地理替代分布的机制，不仅将大大深化与丰富植物生态地理分布格局理论，也将为提高荒漠化防治生态工程成效提供理论依据。

在鄂尔多斯高原，锦鸡儿属植物随降水梯度表现出明显的替代分布现象。研究以种子萌发、幼苗出土和生长这三个重要的植物生活史阶段对沙生环境的适应为主要研究内容，探讨几种植物生态地理替代分布的可能原因，得到以下主要结果：.(1) 在实验温度范围内，柠条锦鸡儿种子萌发均不受光照影响。而中间锦鸡儿和小叶锦鸡儿种子萌发在适宜温度下，种子萌发不受光照影响。.(2) 柠条锦鸡儿种子萌发温度范围较宽，在实验设置的5个变温区间内都能顺利萌发；中间锦鸡儿种子萌发最适温度为10/20°C，温度进一步升高，种子萌发率有所下降；小叶锦鸡儿种子萌发在低温时(5/15°C)受到抑制。. (3) 中间锦鸡儿与小叶锦鸡儿种子萌发在水势降低初期得到促进，随水势进一步降低，萌发率和萌发速率下降；水势低于-1.4MPa及-1.6MPa时种子不能萌发。温度为10°C和30°C时，种子萌发受到水势的影响更为明显，萌发率和萌发速率均较低。.(4) 位于沙子表面的种子不能萌发，当沙埋过深(6cm)时，幼苗不能出土；0.5-1.5cm的沙埋能够促进种子的萌发，幼苗出苗率较高，出苗时间较短；当沙埋深度增大后，幼苗出土率随之下降。0.5-2cm是柠条锦鸡儿和中间锦鸡儿较为适宜的沙埋深度，小叶锦鸡儿在0.5-1.5cm时能够较好出苗。.(5) 2.5 mm供水条件下，3种植物幼苗均不能出土；中间锦鸡儿出苗对于降水的需求介于二者之间，水分过多会导致其出苗率略有下降。.(6)在干旱胁迫下幼苗叶面积减小。随干旱程度的加深，幼苗会将更多的生物量分配到根系，根冠比在高供水量时最低。相对于小叶锦鸡儿，中间锦鸡儿具有高的RGR、NAR和较低的蒸腾速率。.根据3个物种种子萌发、幼苗出土、幼苗生长对温度、水分、光照和沙埋条件的反应，建议在鄂尔多斯高原进行生态工程建设时，在东部使用小叶锦鸡儿，在中西部以中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿为主。同时，为增加出苗率和幼苗成活率，建议为种子及幼苗创造适度的沙埋条件。