退化草原恢复演替系列植物种群协同消长的原位与实验研究

退化草原恢复演替的最基本科学问题就是在演替过程中新老优势种群的相互动态的研究。以东北草原5种常见根茎型或丛生型无性系植物为研究对象，开展退化草原恢复演替系列植物种群协同消长的原位与实验研究。包括天然放牧退化恢复演替系列：种群构件年龄构成变化规律的研究，随环境变化种群构件时空动态规律的研究，种群协同消长规律的研究，芽库和种子库的构成、大小及时空变异性的研究，营养繁殖力和有性生殖力对种群动态预测作用的研究；不同植物种配置模拟恢复演替系列：种群营养繁殖的时空动态及规律，种群构件数量和生物量的季节和年度动态，种群构件数量和生物量间的相互动态及规律，繁殖对种群的动态和更新的影响；及基于原位和实验研究基础上，2个或2个以上种群动态理论模型的研究。以揭示恢复演替系列种群的协同消长规律，开拓恢复演替研究的新途径并丰富其理论，进一步为植物种群动态的深入研究做贡献，为草原生态系统的恢复及重建实践提供理论基础。

群落演替过程中新老优势种群相互动态的研究是退化草原恢复演替的最基本科学问题。按照研究内容，在东北草原以无性系植物根茎型羊草、寸草苔、光稃茅香及丛生型星星草和朝鲜碱茅为研究对象，开展了退化草原恢复演替系列植物种群协同消长的原位与实验研究。包括天然退化恢复演替系列：种群构件年龄构成变化规律的研究，种群构件时空动态规律的研究，种群协同消长规律的研究，芽库的构成、大小及时空变异性的研究，营养繁殖和有性生殖对种群动态预测作用的研究；不同植物种配置模拟恢复演替系列：种群营养繁殖的时空动态及规律，种群构件数量和生物量的季节和年度动态，种群构件数量和生物量间的相互动态及规律；及基于原位和实验研究基础上，恢复演替过程中种群动态的内在生物生态学机理研究。在天然退化恢复演替系列的研究中，发现了羊草→寸草苔、羊草→光稃茅香演替系列两种群构件的年龄构成、种群构件动态、种群协同消长和芽库构成的规律性；揭示了羊草→星星草演替系列各种群的数量特征和相互动态规律。发现了各演替系列各个月份中天然羊草种群分蘖株均为增长型、根茎为稳定型的龄级结构。揭示了各演替系列中羊草种群数量均随着寸草苔种群数量的减少而以极显著的对数或指数形式增加的规律性变化；揭示了从演替阶段的早期至晚期，羊草的芽库总密度随着寸草苔的减少而显著增加的规律。在模拟恢复演替系列研究中：发现了在恢复演替的早期羊草种群数量及羊草和寸草苔数量间的相互动态均为显著的指数增长规律；透过羊草种群各构件的年龄构成，获得了羊草将成为优势种的证据。在原位和实验研究基础上，揭示了各演替系列演替方向的内在生物生态学机制，即温带草本群落演替过程中，无性系植物羊草的增长型或稳定型的年龄结构、年轻龄级分蘖株和根茎旺盛的物质生产和贮存能力，充足的芽库储备及耐旱、耐盐碱的特性为其成为优势种奠定了生物学生态学基础。发表相关论文12篇，其中SCI论文2篇，其它为国内重点或核心刊物。已完成SCI论文初稿2篇。有6名研究生参加本项目研究，其中1人已获得硕士学位，另1人正在撰写毕业论文。在以后的研究中，将继续对模拟实验种群进行连续的观测，进而获得长期的观测数据，进一步揭示随时间进程的种群协同消长的内在生物生态学机理。在上述研究的基础上，开展的扩展实验包括：不同割草年限下羊草芽库对降雨的响应；不同生境条件下3种无性系植物种群年龄结构的比较研究及羊草芽库的构成和年季动态等。