松嫩草地羊草空间拓展策略对盐碱和放牧作用的响应机制

Leymus chinensis root system spatial expansion is a complex and important process for plant clonal growth and spatial resource exploration, which is mainly controlled by morphological integration. However, most previous studies of L. chinensis morphological integration focus on the response mechanisms of resources heterogenity in environments. The spatial expansion strategy of L. chinensis response to grazing and saline-alkali stresses remains largely unknown. Here, we address how biotic (grazing or clipping) and abiotic (saline-alkaline soil) factors interact to affect the foraging behavior of clonal plant to show optimality integration strategy when responding to over-grazing and saline-alkaline stresses in Songnen grassland. This study has potential importance in greatly enhancing our knowledge of quantify the spatial expansion ability of L. chinensis. Furthermore, a spatially explicit framework of optimality with respect to L. chinensis spatial expansion can provide novel insights into the root foraging behavior of plants. This study not only makes sense in understanding L. chinensis spatial expansion and clonal integration strategy, but also has the practical value in maintaining rationally utilizing grassland resources, and optimize grazing management towards improve forage regrowth in grassland.

羊草根系的空间拓展是一个重要而复杂的过程，对植物的克隆生长和空间资源的探索都产生影响，并且受到植物形态整合的调节。然而，以往多数的研究集中探讨了羊草形态整合对环境资源异质性的响应机制，而羊草空间拓展策略对盐碱和放牧作用的响应机制方面还不清楚。因此，本项目结合松嫩草地土壤盐碱化与过度放牧使羊草草原逐渐退化的现实问题，将生物因素（放牧或刈割）和非生物因素（土壤盐碱化）整合到克隆植物空间拓展策略研究中，探讨羊草空间拓展策略对盐碱和放牧作用的响应机制，分析和量化羊草空间拓展能力评价体系，构建盐碱和放牧作用下的羊草种群空间拓展策略理论模型框架。本研究不仅对深入理解松嫩草地羊草的空间拓展和克隆整合策略具有重要理论价值，而且对合理利用草地资源、优化草地放牧管理制度、促进草地再生恢复都具有实际指导意义。

羊草根系的空间拓展是一个重要而复杂的过程，对植物的克隆生长和空间资源的探索都产生影响，并且受到植物形态整合的调节。本项目结合松嫩草地土壤盐碱化与过度放牧使羊草草原逐渐退化的现实问题，将生物因素（放牧或刈割）和非生物因素（土壤盐碱化）整合到克隆植物空间拓展策略研究中，探讨羊草空间拓展策略对盐碱和放牧作用的响应机制，分析和量化羊草空间拓展能力评价体系，构建盐碱和放牧作用下的羊草种群空间拓展策略理论模型框架。结果表明，无性系植物通过维持自身光合特性来适应不利环境、逃避胁迫生境，是其保持种群生长的首要策略，在土壤盐碱化的异质性环境中，适度刈割或放牧有利于维持羊草种群的光合作用，促进补偿生长，维持种群生产力。高度盐碱化的土壤斑块对植物补偿生长具有显著的不利影响，严重抑制植物净光合速率，是羊草种群扩展的最主要限制因素。理想生境中（即均质的营养丰富的非盐碱化草地），无刈割或放牧干扰，羊草种群扩展速率最快。当土壤中盐碱含量较低且呈斑块化分布时，羊草种群扩展速率随刈割或放牧强度增加而加快。当土壤中盐碱含量较高且呈斑块化分布时，羊草种群扩展速率随刈割强度的增加而减慢。在相同的刈割或放牧强度下，羊草种群扩展速率随异质性斑块中土壤盐碱浓度的增加而下降。长期的适度放牧不仅能够增加羊草种群密度、盖度，促进种群扩展，而且显著提高土壤全氮含量，维持土壤磷含量，增加碳汇。因此，在松嫩盐碱化羊草草地的放牧管理中，应因地制宜制定放牧管理策略，在土壤盐碱较高的区域实施禁牧，而在土壤盐碱相对较低或呈斑块化分布的区域，可以采取适度放牧或轻牧，促进羊草种群的扩展及种群无性繁殖，有利于维持羊草草地生产力。本研究不仅对深入理解松嫩草地羊草的空间拓展和克隆整合策略具有重要理论价值，而且对合理利用草地资源、优化草地放牧管理制度、促进草地再生恢复都具有实际指导意义。