黄土丘陵区植物对侵蚀环境的适应与抗侵蚀植物群落构建

Re-vegetation is of great imporpance to the prevention and control of soil erosion. How to establish a community which is adapted to erosion environment and can resist soil erosion is still an open question. This project, take loess hilly area as study area, will investigate and measure the plant functional traits in communities under different erosion threats. The selected plant functional traits should be related to ability to resist soil erosion and adapt to erosion environment. The main research activities are as follows:1)to analyze the reponses of plant functonal traits to erosion environment change, and clarify the main functioncal traits which help to resist soil erosion; 2)to explore the relationships between functional traits and identify plant strategies to erosion environment; 3)to analyze variance of functional traits among and within communities, and evaluate the contribution of environment filtering and species interaction to the community assembly. The predicted results will be valuable to the selection of species and the establishment of vegetation communities in loess hilly area.

植被恢复重建是防治土壤侵蚀的根本。如何针对侵蚀环境特征，构建与侵蚀环境相适应的具有抗侵蚀能力的植物群落，对于有效控制水土流失具有十分重要的意义。本项目试图以土壤侵蚀非常严重的黄土丘陵区为研究区，以不同侵蚀环境梯度下的典型植物群落为对象，通过对与植被水土保持功能及适应侵蚀环境能力相关的功能性状进行测定，分析植物功能性状对侵蚀环境的响应规律，阐明抗侵蚀群落的功能性状特征；分析各性状相互关系，揭示植物对侵蚀环境的进化适应策略；研究植物功能性状在群落及群落内的分异，分析环境影响与种间作用对植物功能性状整体变异的贡献率，评估环境影响与种间作用在植物群落形成中的地位与作用，为抗侵蚀植物的筛选与抗侵蚀植物的构建提供理论依据。

项目针对黄土丘陵区地形复杂、环境多变的特点，通过环境梯度采样技术，共调查了205个样点，测定了149种植物的叶片及细根功能性状，取得的主要进展有：1）分析了植物群落功能性状与环境变化的响应关系，表明水分条件较好地区的植物叶片较薄、叶组织密度较大，根组织密度较低，种子大而重；随环境水分含量降低，叶片厚度逐渐增厚，比根长增加，植物种子小而轻，不同环境下群落性状特征明显；2）分析了不同性状间的协变关系，发现一些功能性状间存在稳定的协变关系，如LNC-SLA、LPC-SLA、LNC-LPC和LNC-LTD等，但一些性状间关系斜率和截距会随环境发生显著变化，如LTD-SLA、LPC-SLA的权度关系在降水少的地区较强，LTD-LT、LNC-LPC的权度随降水量增强，揭示了植物对环境变化的响应与适应机制；3）基于功能性状将调查物种划分为三个主要功能型，并发现PFTⅠ、Ⅲ物种具有“胁迫忍耐型”策略，PFTⅡ的物种则侧重于“竞争型”、“干扰型”策略的综合；并分析了植物功能型组成及生态策略随植被演替的变化，为科学干预演替过程提供了依据；4）解析了流域植物功能性状变异的来源，发现遗传背景对8个性状的影响贡献为0.63%-14.79%，年均降雨量为0.865%—27.979%；多环境因子与性状关系的多尺度模型分析表明，区域尺度上降水量对LT、LCC和LNC的解释比例分别高达36.08%、57.25%和66.01%，而微生境尺度上的土壤因子与坡向、海拔等解释了性状变异的7.28%-81.17%，微生境在植物群落构建过程中具有重要影响；5）以地形变化为基础，分析了植物功能性状/生态化学计量特征对地形变化的响应，阐明了不同地形条件下植物功能性状特征及植物生长受限的因子，为不同立地环境的生态治理提供了依据；6）比较分析了刺槐与乡土植物群落功能性状的差异，发现刺槐的叶C、N、P含量、根C、N含量、比叶面积、比根长总体上高于自然植物群落，根P含量、叶组织密度、根组织密度则小于自然植物群落，刺槐具有较强的光合能力、较强的水分养分竞争力，会导致前期土壤水分的大量消耗和遏制林下植被的发育，这或许是小老树形成的重要原因之一。