长期重牧胁迫下伊犁绢蒿根颈部形态演变的生态学机制

解译半灌木伊犁绢蒿根颈形态演变机制对深入剖析草地"退化痕迹"及动－植物协同进化等具指示作用。以天山北坡低山带春秋牧场伊犁绢蒿草地为研究靶区，根据草地空间差异现状和定性认识提出解译假说模型，从空间差异数量化测试开始，以模拟和调控实验为主要手段，依次设置四类实验：①放牧样地直接采样系统测试2年，找出不同牧压下根颈形态生理可塑性表达上的差异，确认形态特征演变的量化趋势；②放牧情景模拟试验2-3年。首先进行采摘、踏踩等单因子梯度试验，根据微形态受损状况进行筛选，继而展开主要胁迫因子不同强度或方式放牧模拟试验；③人工调控及激素诱导实验；④放牧实证试验2年。采集的数据采用类比归纳和逆向推演等方法来分析。测试内容包括：根颈生长点及茎基部外部形态、组织解剖特征、芽库组成、活力、发育特征、时间表达、分枝方式、构型、代谢物质、内缘激素、酶活、水分输导力等。项目研究为放牧系统优化管理和草地可持续利用提供依据。

解译半灌木伊犁绢蒿根颈形态演变机制对深入剖析草地"退化痕迹"及动－植物协同进化等具指示作用。选取天山北坡低山带春秋季牧场陡坡地和平缓地不同放牧胁迫下绢蒿植被典型样区，根据草地空间差异现状，从空间差异数量化测试开始，以模拟和调控实验为主要手段，依次建立野外观测、田间模拟实验和人工调控模拟实验体系，以此推测长期不同放牧胁迫下绢蒿形态时空表达、生理参数变化等。研究结果显示：绢蒿根颈直径在成株后随年龄的增长而线形增长，从第5年的1.7 mm增加到11年的5.1 mm，且放牧并未显著影响到这种增长方式。阳坡绢蒿根颈直径随着与牲畜棚圈距离的减少和放牧胁迫的增加而显著增加，从5.8 mm增加到7.9 mm，其中直径<6.0 mm的绢蒿在整个种群中比例扩大了近1倍。株丛直径与根颈直径之间具有高度相关性。这一结果预示着牲畜棚圈附近的绢蒿种群经历了更长时期的重牧压胁迫和更少的种群更新。普通放牧平缓地和围栏地绢蒿根颈变动较小，平均直径变动范围在5.8-6.1 mm，其中种群中的60％个体的直径在6.0 mm以下。而平缓地绢蒿种群在牧压胁迫下呈现年轻化趋势。靠近羊圈附近的阳坡极端重牧地绢蒿植物根颈粗大，可溶性蛋白含量较低但细根系活力较高，脯氨酸含量也较高。绢蒿植物强烈踩踏和撕裂处理缩短了植物幼嫩期，加速植物的木质化程度。采食和强烈踩踏都造成绢蒿植物总生物量的减少，表明绢蒿再生能力较弱。自然放牧条件下，放牧干扰和降雨量及季节分配对绢蒿花序和种子形成影响较大，但放牧却能提升平缓地绢蒿繁殖效率，增加繁殖成活幼苗数量。近40年来天山北坡绢蒿分布区持续重牧压力导致绢蒿草地的平衡调控状态已经改变，原有的绢蒿植物的盖度和优势程度发生了逆转，原生半灌木绢蒿植被一年生藜科植物所替代。但绢蒿种群分布方式更多的是以优势种群及亚优势种群存在，绢蒿种群更易于维持优势种群现状或从群落种消失。连续9年放牧追踪观测试验，研究结果表明：放牧季节生物量损失在开始阶段很高，达67%以上，连续3-4年重牧后，绢蒿植物生物量的损耗率呈下降趋势。极端干旱年份各放牧样地的放牧季植物生物量损失也达67%以上。其他正常年份生物量损失普遍低于50%。 不同放牧空间绢蒿根颈直径大小和在种群中的分布差异，为今后研究不同胁迫程度和不同胁迫方式下绢蒿形态演变提供了证据。这一成果为评判蒿类种群年龄范围和草地退化与否提供了又一个便捷和实用的参考