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疏林草原榆树种群更新对维持群落稳定性和促进沙地植被恢复具有重要作用。本研究从放牧干扰、物种竞争、环境因子三方面较系统地研究疏林榆树种群天然更新,力图阐明影响科尔沁沙地疏林榆树天然更新的主要障碍因子,并揭示科尔沁沙地疏林榆树种群天然更新的过程。
榆树完整种子保存率低,种子萌发率低,构成了限制疏林榆树天然更新的主要因素。本研究表明,榆树种子累积密度为702粒m-2,但其中保存完整种子(颗粒饱满、无啃食、无腐烂)的密度为185粒.m-2,仅占全部种子数量的26.4%。在榆树种子萌发过程中,萌发的榆树种子约为71粒.m-2,比例仅占种源总量的10%。
微生境是限制疏林榆树更新的重要方面。草地、草地与流动沙丘过渡带、流动沙丘迎风坡底部、流动沙丘迎风坡中部、流动沙丘顶部、流动沙丘背风坡中部、流动沙丘背风坡底部这7种生境中,榆树种子密度平均值为66粒.m-2。其中草地和过渡带中榆树种子密度明显高于其他几种生境。种子密度与植被盖度具有显著的相关性。生长季末只有流动沙丘项部和中部有当年生榆树幼苗存活,而且存活率不足初次调查时的1%。由此可知,榆树幼苗可能适合生长在某些特定生境。
幼苗存活率与10cm、20 cm、30 cm处土层深度的土壤含水率具有显著的正相关关系。与10 cm和20 cm处土层深度的土壤紧实度具有显著的负相关关系。说明,较低的土壤含水率和过高的土壤紧实度都会对榆树幼苗存活产生不利影响。
降水模拟试验表明,在多年平均降水量水平下,幼苗存活率为77.5%,增加降水20%下,幼苗存活率略有提高。但降水量减少20%,幼苗存活率大幅下降(仅为45%);降水量减少50%,幼苗存活率为32.5%。由此可见降水量不足是导致当年生榆树幼苗死亡的重要因素。
榆树种子萌发后的第一个生长季是榆树更新的关键时期。经历过这个阶段的榆树幼苗对降水量变化具有一定适应能力。表现为一年生的榆树幼苗在降雨量增减20%的幅度下,生长状况差异不明显。但极端干旱状况(降水量减少50%)依然会影响榆树幼苗生长.
对种群结构的调查表明,自由放牧区内未发现高度小于0.5 m的榆树,而2年围封地内高度小于0.5 m的榆树密度为40株.ha-1。23年围封区内榆树各个高度等级的榆树均有分布。由此可知围封措施是促进榆树天然更新的有效手段。
对种子萌发时间格局的模拟研究表明,狗尾草种子先萌发的情况下,榆树幼苗生物量明显降低,而幼苗高度明显增高,榆树幼苗根系和和叶片数变化不明显。由此可知,科尔沁沙地中草本植物种子萌发早于榆树种子,提前占据了生长空间,对榆树幼苗的生长产生不利影响。
草本植物地上竞争与地下竞争对榆树幼苗影响的研究表明,地下竞争对一年生榆树幼苗生长影响显著,而地上竞争对榆树幼苗生长无显著影响。地上竞争与地上竞争对二年生榆树幼苗生长的影响均不显著。可见,科尔沁沙地草本植物竞争对榆树种群更新产生不利影响,其对榆树幼苗生长的影响通过地下竞争的方式实现,地上竞争的作用较小.但地下竞争并没有改变榆树幼苗的资源分配方式。随榆树幼苗龄级的增长,草本植物竞争作用的影响逐渐减弱。
综上,榆树种子完整保存率低和种子萌发率低是限制科尔沁沙地疏林榆树更新的主要因素。萌发后的榆树幼苗只能在某些特定生境内存活,从而限制了疏林榆树的更新范围。种子萌发后的第一个生长季是疏林榆树更新的关键时期。这期间降水不足是限制疏林榆树天然更新的主要因素。在幼苗生长阶段,放牧干扰容易造成幼苗和幼树缺乏,限制了疏林榆树天然更新。草本植物对疏林榆树更新的影响体现在多个方面。其一,植被盖度有利于榆树种子在地表的存留;其二,草本植物种子早于榆树种子萌发不利于榆树幼苗生长;其三,草本植物通过地下竞争限制榆树幼苗生长,而这种影响随着榆树年龄增长,会逐渐减弱。