渾善達克沙地黃柳雌雄性比格局及性別差異研究

發(fā)布時間：2020-04-20 05:30

【摘要】：黃柳(Salix gordejevWi)是渾善達克沙地常見的一種雌雄異株植物,也是該地區(qū)重要的固沙先鋒植物之一。在其長期進化過程中,由于繁殖成本的不同,兩性植株極有可能在數(shù)量、空間分布、年齡結構、功能性狀以及對外界環(huán)境的適應性等方面形成了明顯的性別差異。本研究以渾善達克沙地黃柳為研究對象,采用野外調(diào)查和室內(nèi)試驗相結合的方法,系統(tǒng)地研究了天然種群性比、空間分布格局和年齡結構特征,比較了雌雄植株功能小枝性狀之間的權衡關系以及對干旱和風沙環(huán)境適應性的差異,揭示了其種群性比的偏倚程度及主要原因。結果表明:(1)黃柳天然種群性比極顯著偏雌性(P0.01);其中幼齡和中齡的雌株個體數(shù)量顯著多于雄株(P0.05),隨著年齡的增長,雌雄個體的數(shù)量逐漸接近于平衡。雌雄群體在0～25 m尺度范圍內(nèi)主要呈聚集分布,偶爾在小尺度內(nèi)呈隨機分布;性別空間分離現(xiàn)象僅出現(xiàn)在資源相對匱乏的地區(qū)。雌雄群體在年齡結構及其發(fā)展趨勢方面均存在差異,雌株群體的年齡結構表現(xiàn)為穩(wěn)定型,雄株群體的年齡結構表現(xiàn)為衰退型;存活曲線和生存函數(shù)曲線表明雌株群體比雄株群體較早地進入衰退期;時間序列預測表明隨著時間的推移,老齡個體數(shù)量逐漸增多,幼齡個體缺乏是導致雌雄群體衰退的重要原因。(2)黃柳雌雄植株功能小枝在生物量積累、分配以及性狀間的權衡關系上均存在差異,在相同支撐器官質(zhì)量下,雌株比雄株的葉片面積大且重。雄株支撐器官(莖、葉柄)干重及其占小枝千重的百分比顯著高于雌株,葉片千道占小枝于重的百分比顯著低于雌株。小枝水平上,雌株比雄株更傾向于增加縱向生長率;隨著莖千重、小枝干重的增加,雌株的總葉干重顯著高于雄株,總葉片面積的生長速率顯著快于雄株。葉水平上,在相同葉柄干重下,雌株比雄株具有顯著高的葉片干重和面積,且雌株葉片面積的生長速率大于葉片干重的生長速率,而雄株葉片面積和葉片干重的生長速率相同,說明雌株葉片朝著變大的趨勢發(fā)展。(3)干旱脅迫顯著降低了黃柳扦插苗的生長發(fā)育和光合作用,影響了其生物量分配、滲透調(diào)節(jié)功能以及抗氧化酶系統(tǒng)等,并導致雌雄扦插苗表現(xiàn)出了明顯的性別差異。在水分較好的環(huán)境下,雌雄扦插苗在株高、基徑、總葉片數(shù)、單葉面積、莖干重、根干重、根重比、根冠比、葉綠素b含量、總葉綠素含量、類胡蘿卜素含量、氣體交換、葉綠素熒光、葉片相對含水量、丙二醛含量、脯氨酸含量、可溶性糖含量和可溶性蛋白含量等方面差異不顯著;但在干旱脅迫下,雌株的株高、總葉片數(shù)、單葉面積、莖干重、根干重、總葉綠素含量、凈光合速率、光系統(tǒng)Ⅱ(PSII)最大光化學效率、PSII有效量子產(chǎn)量和葉片相對含水量顯著高于雄株,非光化學淬火系數(shù)、丙二醛含量、脯氨酸含量和可溶性糖含量顯著低于·雄株;雌株葉干重、總干重、葉重比、葉綠素a含量、超氧化物歧化酶活性和過氧化物酶活性始終大于雄株,說明干旱脅迫對雄株形態(tài)生長和生理生化過程的抑制程度較高,而雌株的抗旱能力則較強。(4)沙埋能夠顯著促進黃柳雌雄植株的生長發(fā)育和光合作用,且對雌株在基徑生長、葉和莖生物量積累方面的促進作用較強,而對雄株在株高和冠幅生長方面的促進作用較強;受沙埋的影響,雌雄植株的根干重、總干重、葉綠素a含量、總葉綠素含量、凈光合速率和氣孔導度顯著增加,且雌株的總葉綠素含量、凈光合速率和葉綠素熒光均顯著高于雄株;雌雄植株的生理生化物質(zhì)含量變化較小,且性別間差異不明顯。然而,風蝕顯著抑制了黃柳的生長發(fā)育和光合作用,影響了其滲透調(diào)節(jié)功能和抗氧化酶系統(tǒng)等,且對雄株的抑制程度高于雌株;受風蝕的影響,雌株株高、基徑、冠幅和生物量的降低程度小于雄株,且根重比和根冠比顯著高于雄株;雌雄植株的凈光合速率、胞間CO2濃度、蒸騰速率、葉片相對含水量和可溶性蛋白含量顯著降低,丙二醛含量、脯氨酸含量、可溶性糖含量、單寧含量和抗氧化酶活性顯著升高,且雄株的凈光合速率、葉綠素熒光、葉片相對含水量、抗氧化酶活性顯著低于雌株,丙二醛含量、脯氨酸含量和可溶性糖含量顯著高于雌株,說明風蝕對雄株的生理損傷更為嚴重。綜上所述,渾善達克沙地黃柳天然種群性比嚴重失衡,部分地區(qū)存在性別空間分離現(xiàn)象,雌雄群體在年齡結構、發(fā)展動態(tài)、功能特征以及對環(huán)境的適應性上均存在明顯的性別差異,雌株能夠通過維持較高的光合作用以保證植株的正常生長,從而表現(xiàn)出比雄株更強的適應性,這也是其種群雌株個體數(shù)量更占優(yōu)勢的重要原因。
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