干旱沙区三种根茎型克隆植物种群拓殖过程及其调控机制比较研究

The population colonization of clonal plants plays a key role in the vegetation restoration and reconstruction in sand dunes. Understanding the colonization processes and regulatory mechanisms of different clonal plants as well as their adaptive strategies to sand dune environment are not only helpful to the theoretical advances in functional ecology and restoration ecology of clonal plants, but also provide the theoretical basis for vegetation restoration practices in sand dunes. Therefore, in this project, three rhizomatous clonal plants Calamagrostis pseudophragmites, Psammochloa villosa and Inula salsoloides, which dominate different sand dune types in Ulanbuh Desert, will be selected as study objects. By field investigation, monitoring, control experiment and lab analysis, this project will 1) explore the relationship between populations patterns of target species and environmental factors, 2) compare the colonization processes, colonizing rates and resource allocation of the three clonal plants, 3) elucidate the regulatory mechanisms of colonization process of the three rhizomatous species, and 4) evaluate the role and importance of the three clonal plants in vegetation restoration. This project aims to enrich the theories of clonal plant colonization into heterogeneous habitats, deepen the understanding on the adaptive strategies of clonal plants, and therefore promotes the theoretical advances of clonal plant functional ecology and restoration ecology, and on the other hand provides the theoretical basis for the sand-fixing plant selection and disposition, the construction and optimization of sand-fixing models, and thus the vegetation restoration in arid desert region.

克隆植物种群拓殖在沙区植被恢复与重建中发挥重要作用。阐明不同克隆植物向沙丘体的种群拓殖过程及其调控机制，探讨其赋予克隆植物的沙生适应对策，不仅有助于推动克隆植物功能生态学与恢复生态学理论发展，更为沙区植被恢复实践提供科学依据。鉴于此，本项目以乌兰布和沙漠不同沙丘类型的三种根茎型克隆植物假苇拂子茅、沙鞭和蓼子朴为研究对象，利用野外调查、定位监测、控制实验与室内分析，通过分析三种克隆植物种群分布格局与环境因子之间的相关性，比较不同克隆植物种群拓殖过程、拓殖速率与资源分配格局，阐明根茎型克隆植物种群拓殖过程的调控机制，系统评估三种克隆植物在沙区植被恢复中的作用与地位，旨在丰富克隆植物异质性生境拓殖理论，深化对克隆植物沙生适应对策的认识，推动克隆植物功能生态学与恢复生态学理论发展，为干旱沙区固沙物种甄选与配置、固沙模式构建与优化、进而为沙区植被恢复提供理论依据。

克隆植物种群拓殖在沙区植被恢复与重建中发挥重要作用。阐明不同克隆植物向沙丘体的种群拓殖过程及其调控机制，探讨其赋予克隆植物的沙生适应对策，不仅有助于推动克隆植物功能生态学与恢复生态学理论发展，更为沙区植被恢复实践提供科学依据。本项目以乌兰布和沙漠不同沙丘类型的三种根茎型克隆植物为研究对象，揭示了根茎型克隆植物生物量分配格局与克隆生长形态可塑性对沙埋的响应规律，厘清了克隆植物根茎拓殖速率的调控要素与机制，明确了根茎型克隆植物芽库大小与组成的关键调控要素，解析了根茎型克隆植物应对沙生环境的若干权衡关系。研究表明：1）根茎型克隆植物可通过调整其生物量分配格局与克隆生长形态以适应沙埋深度变化；2）干旱沙区克隆植物根茎拓殖速率随沙埋深度增加显著降低（P<0.05），沙埋通过影响根茎生物量、改变土壤环境因子（尤其是土壤水分），直接或间接影响克隆植物根茎拓殖速率；3）克隆植物地下芽库随沙埋深度增加而显著增加（P<0.05），且主要受根茎芽变化驱动；与土壤养分相比，土壤水分极大决定了干旱沙区克隆植物芽库大小与组成，根茎型克隆植物通过调控其芽库大小与组成应对沙生环境；4）根茎型克隆植物演化出生殖生长-营养生长、有性繁殖-营养繁殖、垂直生长-水平拓展之间的多种权衡以应对风沙干扰与水分胁迫，具体表现为在轻度沙埋下植物倾向于进行生殖生长、增加有性繁殖投入，且更多倾向于利用根茎芽进行水平拓展，而在重度沙埋下倾向于进行营养生长、增加营养繁殖投入，且更多依赖于借助分蘖芽进行垂直生长。项目研究成果丰富了植物沙生适应策略，推动了克隆植物功能生态学与恢复生态学理论发展，为干旱沙区植被恢复与重建提供了重要理论依据。