草地学——国家级精品课程第二章-1(1)

发布时间:2021-11-29 18:33:35

第二章 草地生态学基础

参考书: 周寿荣 《草地生态学》 中国农业出版社,1995 曲仲湘等 《植物生态学》 高等教育出版社,1987

第 二 章 草 地 生 态 学 基 础

2013年7月11日3时25分

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第 二 章 草 地 生 态 学 基 础

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第一节 草地植物与环境
第 二 章 草 地 生 态 学 基 础

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淮南 为橘

淮北 为枳

第 二 章 草 地 生 态 学 基 础

? 植物与环境的生态关系是自然界客观存

在的,但是人们对其规律的认识,则经 过较长的历史过程。
?生态学(Ecology):研究生物与环境关

系的科学。
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第 二 章 草 地 生 态 学 基 础

生态学中所理解的环境,是指生物周围客观存 在的各种自然条件,包括物理的、化学的和生 物的条件。

任何一种综合性环境中,都包含着许多性质不 同的单因子。每一单因子在综合环境中的质量、 性能和强度等都会对植物起着主要的或次要 的、直接的或间接的、有利的或有害的生态作 用。
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? 环境因子:

环境中的每个自然条件。 ? 生态因子: 环境因子中对生物起作用的因子。 ? 生态环境: 生态因子的综合自然总称.

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根据因子的性质通常可以划分为五类:
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? 气候因子 光、温度、水、空气等 ? 土壤因子

土壤物理性质、化学性质、土壤肥力、土

壤生物等 ? 地形(理)因子 地球表面上的海洋和陆地、山川湖 沼、*原、高原、丘陵、坡度坡向、经度纬度等,是 间接因子,通过地形的变化影响气候和土壤,从而影 响植物。 ? 生物因子 动物、植物和微生物等 ? 人类活动 人类对植物资源的利用、改造以及破坏过 程中给植物带来的有利、有害影响。

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? 植物生态学(Plant Ecology):
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研究植物与环境之间关系的科学。包括 个体生态学、群体生态学、种群生态学 和生态系统四个部分。
?草地生态学(Grassland Ecology): 研究草地植物与环境关系的科学。是运用生态 学和系统论的观点和方法,研究草地生态系统的 结构、功能、生物生产、动态、生态调控,并探 索其实现高效、*衡和持续发展的科学。
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一、草地植物与光照
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? 万物生长靠太阳 ? 光是太阳的辐射能以电磁波的形式投射

到地球表面的辐射线。 主要波长范围是150~4000nm,分成可 见光380~760nm和不可见光两部分,波 长超过760nm的为红外线,小于380nm 的紫外线,均为不可见光。
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(一)光的生态作用 1 光质变化及其生态作用 ? 参与绿色植物光合作用 可见光区(380~760nm)的 大部分光波能被绿色植物吸收 ? 植物的形态建成,促进组织和器官的分化 紫外线、短波的蓝紫光抑制植物的生长 红光、红外线具有延长植物生长的作用

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紫外线、短波的蓝紫光抑制植物的生长, 如青藏高原地区植物大多低矮。
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June 27,2004,Beartooth mountain, Wyoming, USA

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2 光量的变化及生态作用 光照强度:黄化现象;果实的品质 3 光照时间变化及生态作用 日照长度:植物开花

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(二)以光为主导因子的植物生态类型 1 阳性植物、阴性植物和耐阴植物

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阳性植物: 在全日照或强光下才能生长健壮,在遮荫或弱光 条件下生长发育不良的植物。 特征:植株矮小,密丛生,叶肉厚,栅栏、海绵 组织发达,粗糙有毛,角质层和表皮较厚,机 械组织发达。 草原和沙漠植物都是阳性植物,如苜蓿、三叶草、 冰草、针茅等。

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阴性植物: 能在遮荫条件下正常生长的植物,阳光 充足的条件下生长减弱。 特征:植株细高,单生,疏丛生,叶子 较薄,角质层和机械组织不发达,栅栏 组织和海绵组织区别不明显。如酢浆草、 苔藓植物。
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耐阴性植物: 光照充足条件下生长良好,适度遮荫也 能够正常生长。 特征:中间类型 如鸭茅

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2 长日照植物和短日照 植物 根据植物开花过程对 日照长度反应的不同, 可以将植物分为四类

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长日照植物: 指只有当日照长度超过它临界日长(14h)时才 能开花的植物。日照长度必须大于某一时数(临 界日长)或暗期必须短于某一时数才能形成花芽 的植物,否则植物停留在营养生长阶段,不能形 成花芽。 如紫花苜蓿、三叶草、燕麦、豌豆、牛蒡、紫菀、 凤仙花等属于长日照植物,冬小麦、大麦、菠菜、 油菜、甜菜、甘蓝等也是长日照植物。
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短日照植物:

在一定范围内暗期越长开花越早,一般至 少需要12~14小时以上的黑暗才能开花,
但在长日照下则只能营养生长而不开花。

如苍耳、牵牛、草地早熟禾、高羊茅、无芒雀麦、 鸭茅等,作物中有水稻、大豆、玉米、烟草、 棉等。通常在早春或深秋开花。
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中日照植物: 指只有当昼夜长短的比例接*于相等时才 能开花的植物。如甘蔗的某些品种只在 接*于12h的日照条件下才能开花。

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中间型植物: 这类植物的开花受日照长短的影响较小, 只要条件合适,在不同的日照长度下都 能开花。如蒲公英、番茄、黄瓜等。

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引种经验

长日照植物 北方 短日照植物 南方 北方 北方 南方

南方

不能开花

在春天、秋天开花 发育期缩短,常年开花

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二、草地植物与温度
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温度是植物生长的基本条件之一, 重要性在于植物的生理活动、生化反应都 必须在一定的温度条件下才能进行。

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(一)温度条件对植物生长发育的影响
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? 温度在空间和时间上的变化(?) 在北半球纬度每北移1°,年*均温度降低约0.5℃ 海拔每升高100m,气温下降0.5~0.6℃ 四季变化和日温度变化 ? 生长的温度(0~45℃)

最低温度:低于最低温度植物生长受阻, 植物生长的下限。 最高温度:高于最高温度植物生长受阻, 植物生长的上限 最适温度:植物生长最快的温度。
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(二)温度对植物的生态作用
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? 对温度周期性变化的适应

日温 ,年温 ? 对温度的生态适应
最适温度 冷季型草:最适15—24 ℃,分布于温带、寒带以及热 带、亚热带高海拔低温区,高于35 ℃生长停滞。 暖季型草:生长最适温度25—35 ℃,分布于热带、亚 热带地区, 35 ℃以上继续生长,15 ℃以下生长受影 响。
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高温的生态适应
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高温危害: 破坏植物光合作用和呼吸作用的*衡,因长期饥饿而死; 促进蒸腾作用的加强,破坏水分*衡; 加速植物的生长发育,缩短生育期; 促使叶片过早衰老;使蛋白质凝固。 进行夏季休眠适应干旱和炎热气候的危害; 通过形态变化来适应,如叶表皮角质层厚、植物体呈白 色、银白色,叶片革质发亮等; 密生绒毛、鳞片,抗蒸腾作用强。

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低温的生态适应
暖季气温的突然降低,使植物结冰而发生寒害和霜害。

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寒害:温度在0 ℃以上,使一些喜温植物受害而 死亡。低温引起 酶系统紊乱,代谢活性降低。 霜害:气温和地表温度降至0 ℃,空气中过饱和 水汽凝结成白色冰晶即霜所造成的危害。 冻害:植物体冷却降温至冰点以下,细胞间隙结 冰所引起的伤害。

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? 植物长期受低温影响后,能产生种种生态适应。

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形态适应,如植物的芽及叶片常有油脂类物质保护, 芽具有鳞片,植物的器官表面盖有蜡粉和密毛,植株 矮小,成匍匐、垫状或莲坐状。

生理适应,一般以休眠状 态或以种子抵抗寒冷的冬 季。冬季来临之前,生长 缓慢,呼吸减慢,有机物 积累,淀粉、蛋白质分解 为水溶状态,使细胞液浓 度增高。不同的植物耐寒 性不同。
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引种经验 ? 北种南移(或高海拔引种到低海拔) 要比南种北移(或低海拔引种到高海 拔)容易成功,南种北移是影响到能 否成活的问题,而北种南移主要是提 高产品质量的问题。 ? 草本植物比木本植物容易引种成功
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三、草地植物与水分
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(一)水的生态意义 水是植物生存的必要条件,植物的一切生命活动都 必须在有水分的条件下才能进行。 ? 原生质组成的80%为水分; ? 水是光合作用制造有机物的原料,参加代谢; ? 溶剂和物质运输的载体; ? 由于其较大的热容量,可通过蒸腾降温,保护原 生质免受损伤; ? 维持细胞和组织的紧张度,使植物器官保持直立 状态。
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新 疆 喀 那 斯 湖

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(二)植物对水分的适应 植物体的水分*衡是指植物体的水分收入(根吸 水)和支出(叶蒸腾)的*衡。只有当吸水、 输导和蒸腾三方面的比例适当时,才能维持良 好的水分*衡。 自然界中的水分条件差异较大,形成了各种不同 的水分条件环境,天然植物在长期演化过程中, 生长于不同的水分条件下,长期适应的结果, 形成了不同的生态类型。
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根据植物对水分的需要,可分为以下类型:

水生植物:生长于水中的植物,可分为 浮游植物、沉水植物、挺水植物 陆生植物:在陆地上生长的植物统称,包括湿生、 中生、旱生三大类。

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1 湿生植物 在潮湿环境中生长,个体发育过程中经常 需要充足的水分,抗旱能力最小的陆地 植物。 特点:长茎,柔软宽大的叶片,根系不发 达。细胞渗透压低,对缺水最为敏感。
阴性湿生植物——热带雨林 蕨 阳性湿生植物——沼泽地 苔草、芦苇、灯心草

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云 南 香 格 里 拉

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甘 肃 芦 苇

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2 旱生植物 在干旱环境中生长,能 忍受较长时间干旱而 仍能维持水分*衡和 正常生长发育的一类 植物。生长在干旱环 境,抗旱性强的植物, 如草原、荒漠植物。

特点:根系发达,叶 面积缩小,变为针刺, 肉质,狭窄,卷折, 叶片暗绿或灰白色。 表面有茸毛或灰色蜡 质层,气孔陷入叶面, 或有特殊的贮水组织。
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根据旱生植物适应干燥环境的形态结构和生理 特性分成两类:
多浆液植物:仙人掌,景天科,肉质植物。

少浆液植物:多年生草本,灌木,半灌木。
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第 二 章 草 地 生 态 学 基 础

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第 二 章 草 地 生 态 学 基 础

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3 中生植物 生长在水湿条件适中的陆地上,是旱生植物和湿 生植物的中间类型。需适度的水分条件才能正 常生长的植物,营养、温度、空气要求中等。 中生植物是组成草甸植被的主要植物。 特点:叶片细薄扁*,光滑,机械组织发育中等, 根系适中。 谷类作物、饲用作物、草甸植物、阔叶树木等都 是中生植物。
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四、草地植物与土壤
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土壤是植物着生的地方,同时也是植物吸 收水和矿物质养料的地方。土壤的物理、 化学和生物学的特性,综合作用于植物, 影响植物的生长、发育和分布。

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(一)土壤的组成和结构 (二)土壤水分 (三)土壤通气性 (四)土壤温度 (五)土壤营养
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(六)以土壤为主导因子的植物生态类型
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1 土壤酸碱度与植物生态类型 酸性土植物:PH﹤6.5的酸性土壤中生长的植物, 碱性土壤中不能生长。如茶、马尾松、竹、柑 橘、芒、扭黄茅 碱性土植物:PH﹥ 7.5的碱性土壤中生长良好, 酸性土壤中生长不良。如甘草、黄花苜蓿 中性土植物: PH为 6.5 -7.5 的土壤中生长良好。 如大部分栽培牧草和农作物
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2 盐碱土与盐碱土植物 盐碱土:土壤中水溶性盐类含量达到危害 植物正常发育时称为盐碱土。 盐土:NaCl、Na2SO4 碱土:Na2CO3、NaHCO3、K2CO3 盐碱土对植物的危害: 高渗透压,妨碍根吸收水分,造成生理 性干旱;体内积盐,毒害植物。
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甘肃盐碱地

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甘肃盐碱地

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长春盐碱地
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珍珠柴

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盐生植物 嗜盐植物:在体内积盐,生长在强的盐碱土上,依靠 肉质的茎、叶积盐使渗透压升高。如:碱蓬、滨藜、 盐爪爪、珍珠柴等 泌盐植物:根细胞对盐的通透性大,吸收的盐类通过 嫩枝和叶表皮分泌腺排出体外。如:矶松、柽柳、 胡杨、红砂。 滤盐(不透盐)植物 :根对盐类的透过性很小,不吸 收盐类,体内渗透压靠有机物维持。在盐渍度较轻 的土壤上生长的植物。如蒿类植物。
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3 沙生植物 生长在沙地或沙漠中的植 物,如琐琐、沙蒿、沙鞭、 沙竹、沙生冰草、沙生针 茅。 (1)对基质流动的适应 ①形成不定根的能力强, 根的萌蘖能力强 ②强大的根系,向下到达 地下水 ,水*可达20多米 ③种子、果实适于风播, 如沙蒿果实小而轻,柽柳、 沙拐枣有毛状附属物,三 芒草带毛。
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白沙蒿 白刺

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砂珍棘豆

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沙坡头:花棒
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(2)对干旱和温度的适应 ①直根和水*根发达,根 系发达,分泌*航嵘 粒,形成沙套,保护根 外露时不至于干燥 ②根颈保留枯叶鞘,具隔 温、保温效能 ③茎杆木质化,表面反光 花棒、沙拐枣为白色, 锦鸡儿为金黄色 ④花期长,随开花,随结 实,随散播,如白刺花 期为90-120天,沙冬青 为100天。
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沙芦草之根系

沙冬青

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五、草地植物与地形
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地形是通过气候、土壤因子的重新分配而 起作用的,起间接作用。

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第 二 章 草 地 生 态 学 基 础

云 南 香 格 里 拉

海拔的影响 随地势升高温度降低,海拔每升高100m,温度降低0.50.6℃,相对湿度随高度变化很小,山地降水量随高度增 加而增加
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第 二 章 草 地 生 态 学 基 础

山地的坡向、坡度 引起光照的强度和持续时间的变化,从而 引起热量和水分的重新分布。 67 2013年7月11日3时25分

第 二 章 草 地 生 态 学 基 础

地形类型: 大地形:大的地理景观,如山脉、*原、 盆地、高原等 中地形:丘陵、山坡、阶地的不同部位。 *面200m-10km,200m高度。 小地形:地面的起伏变化,草原上的洼地、 碟形地、泥沼泽地、塔头墩子、侵蚀沟 等。
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第 二 章 草 地 生 态 学 基 础

甘 肃 祁 连 山

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第 二 章 草 地 生 态 学 基 础

山 西 绵 山

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燕 山 山 脉 百 望 山

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第 二 章 草 地 生 态 学 基 础

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第二节 植物的生活型
第 二 章 草 地 生 态 学 基 础

在植物和环境的相互关系中, 一方面环境对植物具有生态作用,能影响和 改变植物的形态结构和生理生化特性; 另一方面,植物对环境也具有适应性,植物 以自身的变异来适应外界环境的变化。 植物对综合环境条件的适应关系分为趋同适 应和趋异适应。

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第 二 章 草 地 生 态 学 基 础

生活型:不同植物长期适应相似环境的结 果使这些植物在外部形态上和对生境的 要求上表现为相同或相似。 植物对相同环境条件进行趋同适应的结 果。 生活型是划分草地类型的重要依据。

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第 二 章 草 地 生 态 学 基 础

生活型可分为:乔木、灌木、多年生草本、 一年生草本、苔藓类、地衣类。 1 乔木(高位芽植物) 高大木本植物,4米以上,有明显的主干和 分枝。如榆树、桦树、马尾松、栎树。

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第 二 章 草 地 生 态 学 基 础

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第 二 章 草 地 生 态 学 基 础

2 灌木(中位芽和低位芽植物) 较低的木本植物,在4米以下,自基部 分枝,无明显主干。
也可分为常绿灌木——夏绿灌木; 针叶灌木——阔叶灌木

分布于荒漠、荒漠草原、山地灌丛。

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第 二 章 草 地 生 态 学 基 础

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第 二 章 草 地 生 态 学 基 础

3 半灌木 介于灌木和草本之间,冬季地上部分死 亡,无主干,高20-30㎝。地下部多年生, 木质,地上部一年生,草质,如蒿属和 地肤属植物。

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冷蒿

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4 多年生草本 生命在一年以上的草本植物。利用地面芽 和地下芽度过不利气候条件,是组成草 地植被的主要成分。 5 一年生草本 生活周期一年的草本植物,以种子渡过不 良气候,分布于天然草地,但数量不多。
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6 苔藓植物 生长在阴湿环境和草地植物群落低层。林间 草地、灌木草地、沼泽和草甸类草地中发 育较盛,耐寒,耐旱,吸收空气中的水分 和物质。 干旱的草原、荒漠植被的基层也有分布,高 山、冻原有较大的饲用意义。 7 地衣 为藻类、真菌共生体。附生在岩石、土 表、树干上,分布广泛,耐寒,耐旱,为 自然界先锋植物。
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