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大针茅(Stipa grandis P. Smirn.)是多年生丛生禾草,风媒传粉,为内蒙古中东部草原的建群种或优势种。以大针茅为建群种或优势种的草原不仅是内蒙古主要的牧草来源,同时也是京津地区的天然绿色屏障,因此具有重要的经济和生态价值。长期以来,由于过度放牧、割草以及不合理的农垦活动,内蒙古草原日趋退化,其中大针茅草原退化也较为普遍。草原退化不仅会对植物群落的组成和结构有较大的影响,而且还会对植物的遗传多样性产生影响。对于大面积退化草地的恢复,围封禁牧是一种有效且简便易行的方法。本文研究了不同围封年限下,大针茅个体数量特征以及种群遗传多样性的变化。主要结果如下:
1在中度放牧、围封4年、围封9年和围封29年的四个大针茅种群中,随着围封时间的延长,大针茅植株数量性状如生殖枝第二节长、营养枝高度、营养枝总叶长、营养枝最长叶长和营养枝叶鞘长度都是先增加,然后降低,围封29年种群显著低于围封9年的种群。叶性分析表明比叶面积随着围封时间的延长逐渐降低,而叶氮含量先降低后增加。营养枝的分形维数分析表明大针茅的展布能力在长期围封条件下逐渐降低。同时对大针茅的繁殖分配分析表明长期围封并不利于大针茅种群的维持。
2应用AFLP分子标记对轻度放牧、重度放牧、围封11年、围封24年四个大针茅种群的遗传多样性的变化进行研究。结果表明:大针茅种群内遗传多样性随着围封时间的延长而呈增加的趋势,但是遗传多样性在中度放牧种群最高,同时围封24年种群和围封11年种群的遗传多样性的差异并不大。AMOVA分析显示种群间的差异比较大,Fst=0.3689,n=74。根据遗传距离构建的UPGMA聚类图和非度量多维标定法分析表明,大量的分子变异存在于大针茅种群内部但种群间也产生了一定程度的遗传分化。研究表明围封可以使种群遗传多样性有一定程度的恢复,但长期围封并不利于遗传多样性的恢复,并且如果围封前种群遗传多样性过低,围封并不能使其遗传多样性恢复到未退化的水平。