芽库在退化典型草原恢复演替中的作用及机制

Bud bank is the base of plant vegetative reproduction. In the clonal plants-dominant perennial grasslands, season variations and population dynamics of aboveground vegetation is more dependent on the bud bank. Based on a great deal of samplings, the restoration succession of typical steppe on the Loess Plateau taken as object of study, microhabitats, bud bank, ramets, soil nutrient status and aboveground vegetation diversity would be investigated to assess the reproductive contribution of bud bank in the process of restoration succession. The adjusting role of bud bank on population competition and dynamics would be clarified by the study on the bud bank characteristics of different population, such as the density, types, distribution and the relationship between bud bank and aboveground vegetations. Furthermore, at the local climate conditions, we would carry out the manual simulation experiments to study the effects of habitats on bud bank production, occurrence and development of different plants. In a word, the research aimed to explore the mechanisms of bud bank in restoration succession of degraded warm-temperate typical steppe, and provided a theoretical basis for the vegetation restoration and diversity maintenance of degraded steppe.

芽库是植物营养繁殖的基础。在以多年生克隆植物为主的草原生态系统中，地上植被的季节变化，种群更新和群落动态变化更依赖于芽库。本项目拟以黄土高原退化典型草原恢复演替系列为研究对象，在大量野外调查取样基础上，研究不同演替阶段微生境特征、芽库特征、无性系分株数量特征、土壤营养水平和地上植被结构的动态变化，分析芽库在多年生退化草地恢复演替中的繁殖贡献大小。通过比较分析演替过程中不同种群芽库的大小、类型、时空格局以及与地上植被的关系等特征，揭示芽库在草地恢复演替过程中种群竞争与消长中的调节作用。并在当地气候条件下，模拟不同恢复演替阶段的生境异化，开展人工模拟布控实验，研究环境因子对不同植物芽库的数量、发生和发展的影响。通过以上研究，揭示芽库在退化暖温性典型草原恢复演替中的调节机制，进而以实验为证推动对群落结构动态的理解，为退化草原的恢复和多样性的维持提供理论依据。

通过对不同封育年限的黄土高原典型草原地上植被特征和土壤养分特征的研究，得出封禁草地演替的一般模式，揭示了种间竞争关系在群落演替中的调节作用，以及封育恢复措施对退化草地养分的调控机制。结果表明短期封育有利于物种多样性和土壤养分的提高，长期封育反而降低物种多样性和土壤养分。. 研究了土壤种子库在封育演替过程中的繁殖贡献，得出土壤种子库在封禁演替过程中发挥的作用较小，而且土壤种子库也不能准确地预测未来植被的发展方向，仅仅依靠土壤种子库实现退化植被的自然修复的可能性非常小。推动地上植被演替的内部驱动力不是土壤种子库，而是繁殖体散布和无性繁殖。.研究了芽库在群落恢复演替过程中的繁殖贡献以及优势种群的芽库在群落演替过程中对种群增衰的调节作用，得出了芽库在典型草原群落恢复演替过程中发挥着重要作用。分蘖芽在典型草原封育演替过程中起最主要作用，分蘖芽的动态变化直接关乎草地演替方向。芽库与地上生物量、地上无性系分株相关性显著。在该区封育演替过程中，本氏针茅、大针茅和甘青针茅的分蘖芽的动态变化直接关系着这些优势种群的增衰。进一步研究了刈割对草地群落常见主要优势种芽库的影响，从机理上揭示了干扰对优势种芽库的调节，进而影响了草地群落的更新演替。.通过对封育演替过程中后代有性更新和无性更新的研究，得出了以多年生克隆植物为主的草原生态系统，地上植被的繁殖更新更依赖于无性繁殖。结果表明短期封育有利于无性繁殖，而长期封育不利于无性繁殖。.研究了封育、放牧和火烧等管理措施对草地群落、土壤理化、芽库和后代有性和无性更新等方面的影响，得出了封育、火烧和放牧对地上植被物种多样性和密度的影响可通过植物繁殖更新进行调节。拥有大量芽库的草地是对干扰最强的抵御，而且封育是一项可以使典型草原保存大量芽库的非常有效的措施。本项目研究结果可以为草地演替机制和退化草地合理管理提供一定的参考。