1、草原生態(tài)系統(tǒng)是草地畜牧業(yè)發(fā)展的主要物質支撐，也是保護自然生態(tài)系統(tǒng)的重要屏障，在維護國家食品安全和生態(tài)安全中具有十分重要的戰(zhàn)略地位。然而，全球氣候變化以及草原干旱化已導致草地退化或荒漠化的嚴重后果。應該采取怎樣的對策才能遏制或減輕干旱脅迫的負面影響，是迫切需要回答的科學問題?；卮疬@些問題，必須首先弄清楚草地生態(tài)系統(tǒng)對干旱脅迫的響應格局以及脅迫下系統(tǒng)功能維持的機理。目前，內蒙古地區(qū)植物性狀對降雨量變化的響應及其對生態(tài)系統(tǒng)功能影響的研究相對缺

2、乏。 本研究以我國內蒙古典型草原為研究對象，通過人工遮雨以及增水模擬未來降雨量可能的變化趨勢，以剖析典型草原植物性狀對降雨量變化的響應格局以及干旱脅迫下草地系統(tǒng)功能的維持機制。研究地點位于內蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟東南端的多倫縣，中國科學院植物研究所內蒙古多倫十三里灘恢復生態(tài)學試驗示范研究站。試驗中選取了14種典型草原常見植物作為研究對象，以Cornelissen等提出的全球植物功能性狀分類體系手冊中的國際間植物性狀測度的通用方法為

3、主要依據，選擇10個適用于典型草原植物的性狀進行測定，模擬降雨量分別為345mm（5～8月平均降雨量增加40～50%）、115mm（5～8月平均降雨量減少40～50%）以及2004、2005年度生長季正常降雨。主要研究結果如下： 1.通過對比分析不同降雨量情景下典型草原植物性狀變化情況并根據其性狀響應趨勢進行聚類分析可以看出： （1）不同降雨量情景下典型草原植物性狀變化響應趨勢比較復雜，并非依據以植物生物學特征等普通植物

4、分類學指標來刻畫的功能群如：豆科、禾本科以及雜類草植物功能群進行響應變化； （2）在降雨量減少40～50%情景下，可以根據典型草原植物的10種性狀特征劃歸為4個性狀響應群組。這4個性狀響應群組的植物組合分別是：①冷蒿（Artemisia frigida Willd）+馬藺（Iris lactea Pall. var. chinensis Koidzumi）+糙葉黃芪（Astragalus scaberrimus Bunge）+冰

5、草（Agropyron cristatum（L.）Gaertner）+克氏針茅（Stipa krylovii Roshevitz）+扁蓄豆（Pocockia ruthenica（L.）P.Y.Fu）+阿爾泰狗哇花（Heteropappus altaicus（Willd.）Novopokrovsky）+小葉棘豆（Oxytropis microphylla（Pall.）DC.）；②糙隱子草（Cleistogenes squarrosa（Tr

6、in.）Keng）+早熟禾（Poa annua L.）+委陵菜（Potentilla chinensis B.）；③二裂葉委陵菜（Potentilla bifurca L.）+星毛委陵菜（Potentilla acaulis L.）；④糙蘇（Phlomis umbrosa Turcz.）。 （3）在降雨量增加40～50%情景下，可以根據典型草原植物的10種性狀特征劃歸為4個性狀響應群組。這4個性狀響應群組的植物組合分別是：①早熟

7、禾（Poa annua L.）+克氏針茅（Stipa krylovii Roshevitz）+馬藺（Iris lactea Pall. var. chinensis Koidz）+冷蒿（Artemisia frigida Willd）+扁蓄豆（Pocockia ruthenica（L.）P.YFu）+星毛委陵菜（Potentilla acaulis L.）+二裂葉委陵菜（Potentilla bifurca L.）；②糙蘇（Phlomi

8、s umbrosa Turcz.）+糙葉黃芪（Astragalus scaberrimus Bunge）+小葉棘豆（Oxytropis microphylla（Pall.）DC.）+委陵菜（Potentilla chinensis B.）；③冰草（Agropyron cristatum（L.）Gaertner）+糙隱子草（Cleistogenes squarrosa（Trin.）Keng）；④阿爾泰狗哇花（Heteropappus al

9、taicus（Willd.）Novopokrovsky）。 2.不同降雨量情景下，群落水平上典型草原繁殖體重量（PM）與葉片氮含量（LNC）為極顯著的負線性相關（相關系數為-0.818）：比葉面積（SLA）與葉片干物質含量（LDMC）為顯著的負線性相關（相關系數為-0.640）；與莖密度（SSD）為極顯著的負線性相關（相關系數為-0.735）；葉面積（LS）與葉片氮含量（LNC）為顯著的線性相關（相關系數為0.544）；與0cm

10、～10cm根重（FLRM）為極顯著的負線性相關（相關系數為-0.666）；莖密度（SSD）與葉片干物質含量（LDMC）為顯著的線性相關（相關系數為0.570）；根重密度（RSD）與0cm～10cm根重（FLRM）為極顯著的線性相關（相關系數為0.786）。 在不同降雨量情景下，試驗樣地群落的最大地上生物量干重（ANPP）與群落植物性狀中的比葉面積（SLA）、葉片氮含量（LNC）極顯著相關，相關系數分別為0.718和0.669。群

11、落最大地上生物量鮮重與群落植物性狀中的比葉面積（SLA）、葉片氮含量（LNC）顯著相關，與繁殖體重量（PM）、莖密度（SSD）顯著負相關，相關系數分別為0.552、0.552以及-0.531、-0.554。 就本研究探討的10類植物性狀看來，典型草原系統(tǒng)功能特征在很大程度上受制于植物比葉面積（SLA）、葉片氮含量（LNC）、莖密度（SSD）、以及繁殖體重量（PM），以上4類性狀應是與典型草原系統(tǒng)功能緊密相關的植物功能性狀。

12、 3.根據群落植物性狀與凈初級生產力相關性建立了回歸模型，通過模型建立的多元線性回歸方程為：y（ANPP）=-101.757+6.692X1（SLA）+1.549X2（LNC）+0.579X3（PH），由于在莖密度性狀（SSD）、繁殖體重量性狀（PM）在14種典型草原植物的測度上均出現缺失值，因此未引入模型。 4.減少降雨可以明顯降低樣方的地上生物量而增加降雨與正常降雨量情景下地上生物量的變化無明顯差異。 本研究的樣地

13、尚處在群落發(fā)展的早期階段，一些比較適應于正常降雨的物種能夠占據較大比例的空間因而具有較高的地上生物量。因此，群落地上生物量不一定隨降雨量增加而增加。這種在群落的初始階段觀察到的降雨量/地上生物量模式應不同于成熟群落。 5.凋落物分解速率與地上生物量（干重/鮮重）以及降雨量水平極顯著相關，相關系數分別為0.718，0.698和0.687。高的降雨量水平可以導致高的凋落物分解速率。就草原生態(tài)系統(tǒng)而言，降雨量增加將增加優(yōu)勢植物對內蒙古