黄土丘陵区乡土草优势种对水分变化的响应

以陕北黄土丘陵区天然草地群落为基础，以草地群落中两乡土草优势种(白羊草和达乌里胡枝子)为研究对象，采用群落调查与定点试验相结合的方法，研究白羊草与达乌里胡枝子天然草地群落特征与降雨时空格局的关系，分析两草种生物量形成与生理生态特征对模拟降雨的响应以及降雨格局改变对草地群落特征的影响，通过建立降雨格局-土壤水分-草地群落特征的定量关系，探明不同立地条件下白羊草与达乌里胡枝子草地群落特征随降雨时空格局的变化特点，为预测在降雨格局改变背景下黄土丘陵半干旱区天然草地群落的演变趋势奠定基础；同时采用室内控制试验，比较不同土壤水分和草种组合比例下白羊草和达乌里胡枝子根冠生长与生理生态特征，明确白羊草与达乌里胡枝子根冠生长对土壤水分变化的响应差异及其生理生态机制，为黄土丘陵区退化草地的生态恢复和管理以及利用乡土草种建植人工草地提供生态学依据。

水分是影响黄土丘陵半干旱区植被建设与恢复的决定因素，降雨格局改变引起的土壤水分条件变化与植物生长状况间存在密切关系，通过系统研究该区天然草地群落优势种生长和生理生态适应性与土壤水分条件的关系，揭示天然草地植被群落特征及其优势种生物量形成和生理生态过程与降雨格局时空变化的响应，探明不同土壤水分和组合比例下草种根冠生长与生理生态特征，明确其根冠生长对土壤水分变化的响应差异及其生理生态机制，可为预测在降雨格局改变背景下黄土丘陵半干旱区天然草地群落演变趋势奠定基础，以及利用乡土草种建植人工草地提供生态学依据。围绕上述目标，在项目执行期间，以黄土丘陵区天然草地群落及其两典型优势种-白羊草和达乌里胡枝子为研究对象，共计开展了野外草地群落调查和定点控制试验、田间试验和盆栽试验等6个试验，主要完成了土壤水分和组合比例对白羊草和达乌里胡枝子根冠生长与生理生态特征的交互效应、白羊草和达乌里胡枝子根冠生长与生理生态特征对土壤水分变化的响应过程与差异、天然草地群落中白羊草与达乌里胡枝子生物量形成与生理生态特征对短期补水的响应、黄土丘陵区白羊草与达乌里胡枝子天然草地群落特征对降雨变化的响应等研究内容。重点在不同水肥条件下白羊草与达乌里胡枝子混播下的根冠生物量、竞争能力和水分利用、黄土丘陵区白羊草与达乌里胡枝子人工混播草地生物量、水分利用和和竞争能力、黄土丘陵区天然草地群落及其优势种-白羊草与达乌里胡枝子对短期补水的响应等方面进行了系统的研究。结果表明：白羊草和达乌里胡枝子在混播下存在混播互补优势，尤其在低水供应条件下，混播群体中白羊草为优势种，其相对竞争能力随水分和养分供应发生改变；人工补水提高了草地群落物种组成与多样性，提高了天然草地群落中白羊草优势度及其在群落中比例，降低了达乌里胡枝子的相关比例，加速了群落结构动态变化，补水对群落生物量影响高于对群落物种多样性和丰富度的影响，白羊草和达乌里胡枝子对补水的响应与补水时间、幅度和频度均有关，白羊草对补水较为敏感。项目执行期间，项目主持人共计应邀参加5次国内外学术会议（包括3次国际学术会议和2次国内学术会议），其中大会报告2次，分组报告2次。围绕本项目主体研究内容，培养硕士研究生4名，共发表学术论文10篇（其中SCI收录期刊论文6篇，CSCD期刊论文4篇）。申请发明专利1项。项目主持人获得2012年度中国科学院王宽诚西部学者突出贡献奖。