大针茅和糙隐子草对养分资源的竞争策略——Ⅰ．根和茎对施硫和其他养分的形态学反应

在德国植物营养和土壤科学研究所的温室中，用盆栽试验研究了3种不同的养分处理下(所有养分+硫肥、所有养分但无硫肥、空白对照(什么都不添加))大针茅(Stipa gtrandis L.)和糙隐子草(Cleistogenes squarrosa L.)对养分资源的竞争在形态学上的反应。竞争试验设计为替代序列设计，即每盆的植物密度为4株，大针茅的植株数从4→0，相反，糙隐子草的密度则从0→4。试验所用的土壤为内蒙古典型草原沙质栗钙土，2001年5月20目播种，待种籽发芽出苗后的第二天进行间苗。然后，每间隔10d分别对两种草的叶层高度、叶片数、分孽数进行测定；并于试验的第80天，度量糙隐子草新近展开的顶部叶片的叶绿素含量，之后齐地面刈割地上部分测地上生物量，同时将试验盆浸泡在蒸馏水中，用60目的网筛轻轻冲洗根系，用滤纸吸干水分，称鲜重，以便测定根长、根半径和根表面积等；然后用无离子水冲洗根系，在65℃下烘48h称重，过0．5mm筛粉碎装瓶备分析用。每个处理重复3次。结果表明，所有处理的大针茅和糙隐子草形态特征不存在竞争关系，即彼此比例的消长对对方无显著性的影响，且大针茅的根茎形态特征随两者比例的变化而变化不显著，在空白对照处理中糙隐子草也有类似的现象。然而，当供给养分时(无论足否同时添加硫肥)，糙隐子草的比例大小显著影响其形态特征，即存在密度制约原理，且硫的供给与糙隐子草的比例间存在瓦作现象。养分添加显著增加了大针茅地上部分的生长和发育，但对根系的生长影响很小，且硫对其地上地下均无显著性的影响。而养分添加不仅增加了糙隐子草地上部分的生长发育，而且增加了根系的生长，硫的缺乏阻碍了糙隐子草地上地下的生长和发育。养分供给显著降低了糙隐子草的根茎比，但没有影响大针茅的根茎比。硫对糙隐子草根茎比的影响随糙隐予草比例的变化而变化，在其比例为100％和75％时，供硫显著降低了其根茎比。在所有养分处理中，25％比例的糙隐子草的根茎比显著小于100％比例的糙隐子草根茎比。供给其他养分而不供硫时，糙隐子草叶片的绿度显著淡于其它两种处理：且在养分供应(无论是否供硫)25％比例的糙隐子草叶片绿度显著深于100％比例的糙隐子草叶片绿度。该研究表明，大针茅与糙隐子草的形态之间似乎不存在竞争关系；由于所有处理大针茅种群生产力较低，其种间竞争很小，但糙隐子草种间竞争明显。养分的缺乏丰要限制了大针茅地上部分的生长和发育，对地下部分影响较小，且对硫供给的状况反应不敏感。而养分供给对糙隐予草地上地下均有显著的影响，且硫的缺乏阻碍了糙隐子草的生长发育。土壤贫瘠时，由于糙隐子草种群生产力低，植物间竞争较小，相反，对养分资源的竞争加剧。对养分的竞争刺激了根系的生长，使更多的光合产物分配到根中。其他养分的供给，提高了糙隐子草的生产力，因而加剧了硫的缺乏，而在低养分状况下(不供给任何养分)则缓解了硫的缺乏症状。