【摘要】：近年來,以降雨格局變化和氮沉降為主要因子的全球氣候變化已然對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了重大的影響,并日益改變著草地生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展方向。與此同時(shí)研究者發(fā)現(xiàn)密度制約效應(yīng)也同樣影響著植物的生長(zhǎng)和繁殖。那么羊草(Leymus chinensis)作為我國東北地區(qū)松嫩平原一種典型的多年生克隆植物,必將會(huì)做出相應(yīng)的繁殖對(duì)策調(diào)整,以適應(yīng)環(huán)境的變化。因此,探究不同密度條件下,降雨量改變和氮沉降對(duì)羊草無性與有性繁殖資源分配的影響,對(duì)于進(jìn)一步理解全球氣候變化背景下克隆植物的生態(tài)適應(yīng)對(duì)策具有重要的科學(xué)意義。本研究以羊草為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,以大棚盆栽控制實(shí)驗(yàn)的方式。設(shè)置以當(dāng)?shù)貙?shí)際降雨量為對(duì)照,增減降雨量(±30%),不施氮(0)和施氮(10gm-2y-1),高密度(1500株m-2)和低密度(500株m-2)為處理,探究了在不同密度條件下,降雨量改變和氮沉降對(duì)羊草營養(yǎng)構(gòu)件間、無性構(gòu)件和營養(yǎng)構(gòu)件之間以及營養(yǎng)枝和生殖枝之間生物量、可溶性糖和淀粉含量分配關(guān)系的影響。主要結(jié)論如下:(1)增雨可以提高營養(yǎng)枝的生物量比例、可溶性糖和淀粉含量,降低生殖枝的生物量比例、可溶性糖和淀粉含量。并且各營養(yǎng)構(gòu)件對(duì)降雨量改變的響應(yīng)也是不同的。隨著降雨量的增加,莖和葉的生物量比例和可溶性糖含量逐漸增加,而淀粉含量降低。同時(shí)根的生物量比例和可溶性糖含量隨著降雨量的增加而降低,淀粉含量反而增加。說明在羊草生長(zhǎng)環(huán)境中,當(dāng)水分不受限制的情況下,羊草更加偏重于無性繁殖,將大部分資源投入到無性繁殖的構(gòu)件當(dāng)中,從而降低了對(duì)有性繁殖的資源投入。(2)施氮處理對(duì)羊草無性和有性、營養(yǎng)構(gòu)件之間的生物量比例、可溶性糖和淀粉含量的影響均不顯著。而施氮處理與密度制約對(duì)其具有顯著地交互作用,只有在低密度處理?xiàng)l件下,施氮可以提高羊草營養(yǎng)枝的生物量比例、可溶性糖和淀粉含量,降低生殖枝的資源投入。同時(shí)施氮增加了莖和葉的生物量比例和可溶性糖含量、降低了淀粉的含量,而且降低根的生物量比例和可溶性糖含量,增加了淀粉含量。施氮顯著地提高了低密度羊草生長(zhǎng)環(huán)境的營養(yǎng)資源,使其生長(zhǎng)不再受氮素限制,從而羊草要迅速占領(lǐng)營養(yǎng)資源良好的生境,更有利于羊草種群的生長(zhǎng)與繁殖。(3)密度制約對(duì)羊草生長(zhǎng)和繁殖策略的影響主要體現(xiàn)于對(duì)環(huán)境資源的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。在環(huán)境資源一定的情況下,低密度處理使得羊草種間競(jìng)爭(zhēng)減弱,從而對(duì)于羊草個(gè)體相比于高密度處理?xiàng)l件下,會(huì)獲得更多營養(yǎng)資源。所以,與高密度處理相比,低密度處理的羊草會(huì)將資源更多的投入到營養(yǎng)枝中,從而減少了對(duì)生殖枝的投入,使得營養(yǎng)枝生物量比例、可溶性糖和淀粉含量均高于生殖枝。而密度制約對(duì)莖、葉和根之間的影響同樣表現(xiàn)為低密度處理?xiàng)l件下的羊草莖和葉的生物量比例和可溶性糖含量較高密度處理高,而淀粉含量較低。綜上所述,在環(huán)境變化時(shí),羊草會(huì)權(quán)衡無性和有性繁殖的資源投入,以達(dá)到最優(yōu)的生殖策略。在低密度條件下,降雨量增加和氮沉降會(huì)使得羊草更加趨向于無性繁殖,而降低有性繁殖的投入,以便更好地占據(jù)良好生境。在營養(yǎng)構(gòu)件間則更加偏重莖和葉的生長(zhǎng),降低根的投入比例,有利于更好地通過光合作用獲得更多的營養(yǎng)資源。本研究從羊草無性和有性繁殖的資源分配關(guān)系入手,闡述了全球氣候變化背景下羊草的繁殖對(duì)策,同時(shí)為克隆植物的生態(tài)適應(yīng)對(duì)策提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。
【圖文】：

含水量會(huì)降低，從而干旱將會(huì)成為這些地方的主要問題[1](圖1-1) ，全球氮沉降總量也會(huì)從目前的103Tga-1增加到195Tga-1[2](圖1-2)。在干旱半干旱地區(qū)，由于年均降水量和土壤氮濃度較低，所以該地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)受水分和氮素雙重限制和驅(qū)動(dòng)，水分和養(yǎng)分是制約其生態(tài)系統(tǒng)植被生產(chǎn)力和受損生態(tài)系統(tǒng)植被恢復(fù)的關(guān)鍵因子[2]，這顯然不同于其他的生態(tài)系統(tǒng)。另外，在干旱半干旱地區(qū)，，降水和氮沉降通常是以脈沖的形勢(shì)發(fā)生，這種形式的特點(diǎn)就是氮沉降總是伴隨著降雨輸入的[3,4]。因此，要揭示干旱半干旱地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的植被變化規(guī)律，必須要從水分和氮素兩個(gè)方面去考慮

增加到195Tga-1[2](圖1-2)。在干旱半干旱地區(qū)，由于年均降水量和土壤氮濃度較低，所以該地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)受水分和氮素雙重限制和驅(qū)動(dòng)，水分和養(yǎng)分是制約其生態(tài)系統(tǒng)植被生產(chǎn)力和受損生態(tài)系統(tǒng)植被恢復(fù)的關(guān)鍵因子[2]，這顯然不同于其他的生態(tài)系統(tǒng)。另外，在干旱半干旱地區(qū)，降水和氮沉降通常是以脈沖的形勢(shì)發(fā)生，這種形式的特點(diǎn)就是氮沉降總是伴隨著降雨輸入的[3,4]。因此，要揭示干旱半干旱地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的植被變化規(guī)律，必須要從水分和氮素兩個(gè)方面去考慮，這也是為什么目前國際上將土壤養(yǎng)分脈動(dòng)與水分脈動(dòng)的耦合
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S543.9

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2691200