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植物竞争是不同物种为争夺资源发生的相互关系,是塑造植物形态、生活史以及植物群落结构和动态特征的主要动力之一,同时也是决定生态系统结构和功能的关键生态过程之一,对群落植被演替、恢复有重要意义。同时水分是黄土丘陵区植物生长的主要限制性因素。因此从群落水平的基础上,研究土壤水分与群落共存种的相互作用及对种间竞争的影响,能够为黄土丘陵区植被恢复和重建工作提供理论依据。 本试验通过盆栽试验的种对组合法和添加试验法、田间试验的CDS法,选取黄土丘陵区十种撂荒阶段相对重要值较高的群落共存种:猪毛蒿(Artemisiascoparia)、铁杆蒿(Artemisia sacrorum)、茭蒿(Artemisia giraladii)、小花棘豆(Oxytropis glabra)、冰草(Agropyron cristatum)、白羊草(Bothriochloaischaemum)、达乌里胡枝子(Lespedeza dahumrica)、中华隐子草(Cleistogeneschinensis)、无芒隐子草(Cleistogenes songorica)、委陵菜(Potentilla chinensis)。研究该区撂荒群落共存种植物竞争对土壤水分变化的响应。主要结果如下: 1、种对竞争对土壤水分变化的响应:种对生长显著不同于单株,种间竞争影响了植物生长。植物地上生物量能更好的反应土壤水分变化对生物量的影响,地下生物量对土壤水分反馈更敏感。测试种密度变化对目标种生物量和株高的影响随着水分改善在中水最大。 种对生物量竞争强度与株高竞争强度变化趋势不一致。总竞争强度在严重水分胁迫下最大。以生物量和株高为指标的总竞争强度:小花棘豆>冰草,铁杆蒿>茭蒿;以生物量为指标的总竞争强度:达乌里胡枝子>白羊草,猪毛蒿>无芒隐子草。铁杆蒿、达乌里胡枝子、白羊草和茭蒿生物量竞争能力较强,冰草、猪毛蒿、无芒隐子草较弱。大致符合演替生态位理论,即随演替过程中土壤水分的减少,演替后期种耐水分胁迫竞争能力>演替中初期。测试种密度变化对目标种单位生物量竞争能力的影响随水分改善在中水最大,株高单位竞争强度<0.01。 2、群落共存种的竞争等级对土壤水分的响应:除小花棘豆、中华隐子草和无芒隐子草外,生物量在中水最大,株高在高水最高。中低水下茭蒿的相对生物量最大,高水时铁杆蒿最大。 植物之间的竞争等级随环境条件的变化而变化。土壤水分胁迫下,冰草、无芒隐子草的竞争力较高,白羊草、铁杆蒿、茭蒿次之,小花棘豆、猪毛蒿、委陵菜较低。水分改善后,猪毛蒿的竞争力显著提高,铁杆蒿、茭蒿、白羊草竞争力降低。达乌里胡枝子水分胁迫下竞争力优势不强。 3、高水期生长差异和低水期死亡率的关系:除猪毛蒿、达乌里胡枝子外,高水期共存种的株高变大。群落密度越高,猪毛蒿、白羊草、冰草的生长差异越小,个体大小越均匀,植物竞争对个体大小的塑造作用越强,铁杆蒿、达乌里胡枝子、中华隐子草、委陵菜与之相反。茭蒿、无芒隐子草的生长差异在中密度最大。 低水期10种植物的株高和生物量随密度增加总体呈下降趋势。干旱期死亡率随群体密度的增加而变大。在水分胁迫和竞争共存时,猪毛蒿、委陵菜、中华隐子草和小花棘豆的死亡率较高,白羊草、达乌里胡枝子和冰草的死亡率最低。 高水期群落中植物生长差异与低水期种群死亡率呈正相关,高水期因竞争引起的个体大小差异能够解释12%的变水后期干旱条件下资源获取利用率下降引起的死亡率的变化。 10种植物竞争等级在一定程度上可解释其演替生态位置,特别是低水条件下,二者的秩相关系数为0.58。