在施肥效用下小叶锦鸡儿对动物采食的防御特征研究

斯琴毕力格

(内蒙古新巴尔虎右旗林业和草原局，内蒙古 呼伦贝尔 021300)

引言

植物处于生物链的最底端，但是在保持生态系统的平衡方面却起着至关重要的作用。一方面，植物通过光合作用，能够吸收光能，并且将光能、二氧化碳和水等无机物转换为有机物，成为生态系统中最初的能量来源；另一方面，植物作为食草动物的食物和营养来源，将转换的有机物以能量的形式传送到食物链中，这样才形成了一个完整的闭环生态系统。在草原生态系统中，植被数量众多，能够为动物提供充足的营养物质。但是近几年生态遭到破坏，导致植被数量大量减少，土地出现了荒漠化的现象。看似稳定的草原生态系统将会面临重大的生态灾难。当草原上出现大量食草动物，而植被生长周期难以满足动物生长需求时，就会出现植被环境的破坏，特别是有人为放牧的影响，草原生态系统更容易受到破坏。为了能够更好地研究草原植被的生长状况，保护草地植物不会出现严重的破坏，必须针对这些植物的生长特性进行研究，尤其是植物在被采食的过程中出现的防御性特征。通过这种研究能够针对性地对草原环境进行保护，更好地提升草原生态系统的稳定性。

1.研究区域自然概况与研究方法

1.1 研究区域

1.1.1 地理位置

小叶锦鸡儿是草原上较为常见的一种植被，主要分布于我国北方地区。为了能够更好地研究小叶锦鸡儿的防御特性和机制，在选择研究位置时选择小叶锦鸡儿生长较好的东北地区，地理位置在东经116o45'00"—117o45'00"，北纬47o36'00"—48o50'00"。在这里有丰富的草原和农场，能够有针对性的研究小叶锦鸡儿的采食防御特性。

1.1.2 气候特征

我国东北地区属于季风性气候，小叶锦鸡儿在这些地区生长状态较为分明。研究地区春季干燥少雨，夏季降水较多，冬季较为寒冷，可以说四季分明。小叶锦鸡儿在这种环境中一般从三四月份开始生长，并且繁殖季节在五六月份。

1.2 研究法方法

1.2.1 实验设计及处理

为了能够更好地模拟草地的生态状况，在进行植被培养的过程中往往会选择使用草地的土壤进行植被培养。选择阴天下午，对取回的土进行充分混合。然后使用孔径约为0.5cm 的筛网对运回的土进行过筛，并且要去除土壤中含有的其他杂质，同时保证土壤质地和土壤营养混合均匀。再将过筛之后的土壤平均分装到口径30cm高36cm的圆形塑料桶中。最后，随机选择5个桶中的土壤进行土壤理化性质检测。结果均没有显著性差异，说明土壤的均一化处理已符合实验要求。

1.2.2 植物取样方法及测定

在实验中，需要研究小叶锦鸡儿的生长特性，主要通过其外部表象进行观察。比如观察小叶锦鸡儿的植株高度、直条数和长度、刺长度、刺密度。其测定过程是：从每个组随机选取生长一致的植株10株，株高、枝条长度、刺长度采用卷尺测定。同时，计数枝条数和成熟刺的数量，并计算出成熟刺的密度和单位株高枝条数。在实验的过程中通过刈割处理的方式来模拟小叶锦鸡儿被啃食的现象。

2.结果与分析

2.1 模拟采食和施肥下小叶锦鸡儿形态特征的变化

2.1.1 小叶锦鸡儿株高对模拟采食和施肥地响应

在小叶锦鸡儿的生长过程中，会施加一定的肥料，并且为了观察不同肥料对小叶锦鸡儿生长状态的影响，需要设置不同的对照组，一般施肥过程中主要是氮肥、磷肥和钾肥，所以可以通过施加不同肥料观察刈割后小叶锦鸡儿的生长状态。通过观察发现，无论是施加何种肥料，对于小叶锦鸡儿的形态特征没有太大的影响，也就是施肥作用不会促进小叶锦鸡儿被采食的形态特性。

2.1.2 小叶锦鸡儿枝条数量对模拟采食和施肥的响应

虽然施肥不会影响小叶锦鸡儿的形态特征，但是在观察过程中发现，通过施加氮肥和磷肥能够明显增加小叶锦鸡儿的枝条数量。在实验过程中，当小叶锦鸡儿被采食之后，枝条数量会下降，但是施加肥料之后，经过一段时间的生长处理，发现未施加肥料的一组枝条数量明显小于施加肥料的一组。所以施肥对于小叶锦鸡儿的枝条数量的增加有明显的帮助。

2.1.3 小叶锦鸡儿枝条长度对模拟采食和施肥的响应

当然，施加氮肥、磷肥或者两者同时施加之后，小叶锦鸡儿的枝条数量不仅仅增加了，而且通过测量生长枝条的长度发现，施加肥料的小叶锦鸡儿枝条长度也出现了明显的变化，施加肥料的枝条长度远远大于未施加肥料的对照组。可以说明施加肥料对于小叶锦鸡儿的枝条长度存在影响。

2.1.4 小叶锦鸡儿单位株高枝条数对模拟采食和施肥的响应

不同肥料对于小叶锦鸡儿的生长状态也会产生不同的影响。通过实验，仅施加氮肥、仅施加磷肥和两种肥料都施加的实验对照中，在模拟动物采食之后发现，第一种实验方法能够明显提升小叶锦鸡儿单位株高的枝条数量，而第二中实验则效果相反，第三种实验与第一种实验的结论相同。通过三种实验发现，动物采食和施肥处理能够在一定程度上改变小叶锦鸡儿的生长状态。

2.2 模拟采食和施肥下小叶锦鸡儿物理防御的变化

2.2.1 小叶锦鸡儿刺长度对模拟采食和施肥的响应

与施肥和刈割对小叶锦鸡儿生长有显著影响的结果不同，植物刺长度在施肥和刈割处理下的变化并不明显。与对照组相比较，刈割处理和施肥处理均具有提高小叶锦鸡儿表皮刺长度的趋势，但每个处理之间的差异并不显著。并且三因素方差分析结果也表明，施肥和刈割处理之间的交互作用对植物刺长度的影响也没有达到显著水平。

2.2.2 小叶锦鸡儿刺密度对模拟采食和施肥的响应

数据分析结果表明，在施氮的情况下，刈割处理显著降低小叶锦鸡儿植株的刺密度，而在施磷时，刈割处理使植株的刺密度明显上升。小叶锦鸡儿在受到刈割处理时，施磷时植株的刺密度与施氮时的差异显著。三因素方差分析结果也说明，施磷对植株的刺密度的作用明显，且刈割处理与施氮、施磷间的交互作用对植株的刺密度的影响也达到显著水平。

2.2.3 小叶锦鸡儿物理性防御和生长的关系

将施肥和刈割处理下的植物株高、枝条数、枝条长度、单位株高枝条数和刺长度、刺密度进行多元逐步回归分析。分析结果发现，植物刺密度和枝条数呈正相关关系。在施肥和刈割处理下，小叶锦鸡儿刺密度随着其单位株高枝条数的增加而呈显著的下降趋势。

3.实验结果讨论

3.1 模拟采食和施肥对植物生长的作用

环境中富含的养分不同，小叶锦鸡儿对模拟刈割的生长响应类型也会有所区别，在不同生长方式上存在权衡现象。本研究还试图从化学计量学角度解释植物在不同营养环境下对动物采食的响应机制，发现模拟刈割对小叶锦鸡儿碳含量和氮含量有降低和升高的趋势，但此类变化都没有达到显著水平。在对小叶锦鸡儿化学计量学特征与其生长、防御作相关分析发现，小叶锦鸡儿的单位株高枝条数随其氮含量的升高而有上升的趋势。因此，小叶锦鸡儿在N含量丰富的环境中可能是促进生长发育来抵御模拟刈割的伤害。

3.2 植物防御特征对模拟采食和施肥的响应

模拟采食对小叶锦鸡儿的化学防御的影响依环境条件不同而不同，施加N时，模拟采食降低其总酚和单宁含量，而在施P时，提高单位株高枝条数可以一定程度上反应小叶锦鸡儿生长发育情况，在受到动物采食时，小叶锦鸡儿的单位株高枝条数随体内单宁含量升高而降低。受到动物采食的植物叶片往往具有较高的单宁含量。

3.3 模拟采食和施肥对植物生长和防御权衡关系的作用

小叶锦鸡儿化学计量学特征与总酚、单宁并没有发现相关性，而且单宁含量与单位株高枝条数呈负相关。因此，小叶锦鸡儿的化学防御与生长可能存在此消彼长的权衡关系。实验结果与碳养分平衡假说不符。另外，最佳防御假说重点研究了植物防御分配的消耗成本。综合来看，小叶锦鸡儿在施肥处理下对模拟刈割的响应与生长分化假说更相符合，但仍需进一步细化实验条件来验证。

结语

通过相应的实验发现，小叶锦鸡儿在生长过程中对于动物的采食会存在一定的生理防御特征，这种特征能够帮助小叶锦鸡更好地在草原生态系统中生存和繁殖。而通过施肥的研究发现，合理的施肥能够改变小叶锦鸡儿的生长状态，改善小叶锦鸡儿面对动物采食过程中的防御特征，这些都能够更好地帮助我们完成对草原植被的培养和保护工作。