荒漠草原中间锦鸡儿的化感作用及其对资源竞争的影响

The productivity and sustainability of shrub-grass system depend on a large extent the interspecific interactions in the system. To understand these interactions is crucial to the successful management of shrub-grass system. The allelopathy in plant ecosystem are common and have attracted attention, because it is an important way of competition for existence between plants, so the research of allelopathy has become one of the core contents to establish modern shrub-grass system. What about the shrub-grass (Caragana intermedia-Medicago sative) system in desert steppe of Ningxia, it is unknown. The allelopathy, its mechanism and the relative importance of allelopathy in interference in Caragana intermedia-Medicago sative compound system will be studied by using the theories and methods of chemical ecology, plant ecology and agriculture ecology. The study is helpful to understand plant-plant interactions in shrub-grass system in desert steppe, and to provide the basic theory and the practice of artificial shrub-grass system.

种间作用在很大程度上决定了灌草复合系统的生产力和可持续性，理解种间作用是经营和管理灌草复合系统的关键。化感作用是植物生态系统中普遍存在且值得重视的问题，它是植物间生存竞争的一种重要方式，对植物间化感作用研究已成为现代灌草复合系统建置研究的核心内容之一，也是设计灌草复合经营模式时考虑的中心问题。宁夏荒漠草原人工灌草复合系统中间锦鸡儿与紫花苜蓿竞争过程中存在的化感作用和机制及其资源竞争能力，尚不清楚。本项目通过室内模拟和野外控制相结合的试验方法，研究荒漠草原中间锦鸡儿对紫花苜蓿的化感作用，分析其化感作用阈值范围，分离和鉴定出对靶标植物的主要化感物质，辨识两者间化感作用和资源竞争效应，进而揭示其化感作用机制，为荒漠草原人工建置灌草复合系统提供理论依据和实践指导。

种间相互作用在很大程度上决定了灌草复合系统的生产力和可持续性，而化感作用是植物间生存竞争的一种重要方式，对植物间化感作用研究已成为现代生态学研究的核心内容之一，是设计灌草复合经营模式时考虑的中心问题。本项目针对荒漠草原人工复合系统里中间锦鸡儿与苜蓿的种间关系及其形成机制，从化感作用与资源竞争揭示其种间作用机理，探索影响物种共存的因素。首先通过中心组合试验设计和响应曲面分析方法，发现微量的渗透胁迫和微偏酸的环境有助于中间锦鸡儿种子的萌发和幼苗的生长。中间锦鸡儿根、茎、叶不同器官水浸提液均对苜蓿种子萌发表现出低促高抑的效应，抑制作用随水浸提液浓度的增大而增强；中间锦鸡儿根、茎水浸提液促进苜蓿胚根生长，抑制胚轴生长；叶水浸提液对苜蓿胚根和胚轴的生长均表现出低促高抑的效应。通过GC/MS分析，发现中间锦鸡儿根部化合物的种类为20种，其次为叶，18种，茎最少有15种。在根和茎中，醇及有机酸类化合物所占含量相对较大；而叶中醇和烃类化合物所占含量较大。土壤中鉴定出的潜在化感物质与植物差别较明显，相同的类别有醛、醚、酯、烷烃、酚类、有机酸及含氮化合物，其中以含氮化合物的相对含量为最大。在中间锦鸡儿和苜蓿间的邻域效应中，苜蓿对中间锦鸡儿的冠幅、株高、分枝数、基茎以及地上生物量具有明显的负作用，且这种影响存在距离效应。中间锦鸡儿导致临近苜蓿的密度降低，使得苜蓿种内竞争减小，同时中间锦鸡儿灌丛所营造的林下小气候，利于苜蓿品质的提高，从而使得边缘行苜蓿体内碳氮磷含量相对较高。盆栽试验发现中间锦鸡儿-苜蓿种间资源竞争与化感作用同时存在，在较低土壤水分条件下，中间锦鸡儿与苜蓿间的化感作用不占主导地位，资源竞争占主要优势。而在较高土壤水分条件下，化感作用发挥了较大影响。化感效应在高水分条件下起到了关键的调节作用，影响了植物的部分活动，从而使得不同植物之间的生态位得以分离，减弱植物之间的资源竞争作用。