本文選題：異速生長關(guān)系 + 生物量分配��； 參考：《甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：植物種群是不同年齡個體的集合,其年齡結(jié)構(gòu)與生存過程反映著種群的波動特征及環(huán)境適應(yīng)機(jī)制;不同年齡個體的生存和生長行為與資源分配特征密切相關(guān)。在諸多選擇壓力和約束面前,植物進(jìn)化出了許多異速生長關(guān)系,這些異速生長關(guān)系不僅反映了基本的物理規(guī)律對生物體結(jié)構(gòu)的要求,進(jìn)化對生物個體生理效率的最優(yōu)化要求,而且為從個體到種群、生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)屬性的尺度轉(zhuǎn)換提供了重要手段。將年齡序列上個體的生長策略與種群動態(tài)結(jié)合為揭示種群波動機(jī)制和預(yù)測發(fā)展趨勢開辟了新思路。沙柳是我國北方地區(qū)防風(fēng)固沙的典型植物,但其人工植被的自然衰敗嚴(yán)重影響沙柳群落的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和功能持續(xù)。從種群年齡結(jié)構(gòu)動態(tài)和功能性狀間的異速生長關(guān)系隨枝條年齡增加的變化規(guī)律來揭示沙柳叢生枝年齡序列上的生活史對策,將有助于其衰敗機(jī)制的認(rèn)識。本研究著眼于人工沙柳的自然衰敗過程,以叢生枝為研究對象,通過分析叢生枝的年齡結(jié)構(gòu)與數(shù)量動態(tài)特征、直徑與枝長的異速生長關(guān)系、構(gòu)件生物量最優(yōu)分配及異速生長關(guān)系、小枝數(shù)量-大小的權(quán)衡關(guān)系、代謝指數(shù)、成本與收益及其比值在年齡序列上的變化,以期從種群數(shù)量調(diào)控與資源權(quán)衡策略的視角揭示沙柳灌叢的衰敗機(jī)制,為植物生活史對策研究豐富材料,并為沙柳人工林的撫育管理提供理論指導(dǎo)。本研究所得主要結(jié)果和結(jié)論如下:(1)活枝占收獲的叢生枝數(shù)量的80%,活枝和死枝的年齡結(jié)構(gòu)金字塔均呈兩頭小中間大的紡錘型、均以3 yr枝條最多、幼齡枝補(bǔ)充有限,存活曲線趨于Deevey-Ⅱ型;當(dāng)年生枝條的生命期望最高、生長4 yr時死亡密度開始下降,生長5 yr后的累計死亡率和危險率穩(wěn)定、死亡率和消失率最高;叢生枝動態(tài)指數(shù)趨近于0,增長型不強(qiáng),趨于穩(wěn)定性;在未來的2、4、6、8 yr時間后沙柳叢生枝數(shù)量逐漸增多,但幼齡枝條補(bǔ)充不足,沙柳灌叢穩(wěn)定性難以長期維持,可能會導(dǎo)致沙柳灌叢生長的衰敗。(2)叢生枝的徑向生長和縱向生長間存在顯著的異速生長關(guān)系,縱向生長速率顯著小于徑向生長速率,基徑和枝高、枝長的異速生長指數(shù)分別為0.85和0.71;不同枝高處的徑向生長間也存在顯著的異速生長關(guān)系,其中100 cm(D100)和50 cm(D50)高處的直徑與基徑的異速生長指數(shù)分別為1.24、1.17,以D100增粗速率最大、D50次之、基徑最小;叢生枝傾向于垂直生長,枝高與枝長的異速生長指數(shù)為1.26。這種異速生長關(guān)系具有明顯的枝齡差異,隨著枝齡的增加,徑向生長與縱向生長的分化明顯,2 yr的增高生長大于增粗生長,其余各齡級則為等速生長,枝長和基徑異速生長關(guān)系則表現(xiàn)出“等速生長→徑向生長大的異速生長→等速生長”的變化規(guī)律;不同枝高處徑向異速生長的趨勢在低齡級更為顯著,隨著齡級增加而減弱;盡管全部枝條增高生長速率大于增長生長速率,尤以2yr和3yr最為突出,但1yr和6yr則表現(xiàn)為等速生長。(3)沙柳叢生枝莖、枝和葉各構(gòu)件及總生物叢生枝隨個體增大和年齡增長的變化明顯,基徑比枝長能更好地反映生物量隨個體大小的變化規(guī)律。隨著個體增大和枝齡增長,總生物量中分配到莖和葉器官的生物量呈下降趨勢、分配到枝的生物量份數(shù)呈上升趨勢,莖、枝、葉生物量相互間均存在顯著的異速生長關(guān)系,異速生長指數(shù)αt-s、αl-s和αl-t分別為1.56、1.09和0.69,隨個體大小的變化,小枝生物量的變化速度最快,葉生物量的變化次之,莖生物量的變化速度最慢。枝條年齡影響叢生枝枝-葉生物間的異速生長關(guān)系,中幼齡叢生枝枝生物量積累速率大于葉生物量積累速率,到老齡枝時轉(zhuǎn)變?yōu)榈人訇P(guān)系。莖生物量、莖枝生物量、總生物量和莖體積的回歸斜率分別為0.98、1.08和1.08,異速生長指數(shù)的齡級差異不顯著,在體積一定時,大齡枝的莖枝生物量密度和總生物量密度更大。(4)沙柳叢生枝個體大小將影響著生的小枝數(shù)量(小枝密度)和小枝大小(單枝平均質(zhì)量),隨著基徑和枝長的增加,小枝增大、數(shù)量減少,且基徑比枝長的影響更為明顯。基于不同基礎(chǔ)(莖橫切面積、莖體積、莖枝生物量和莖生物量)標(biāo)準(zhǔn)化的小枝稠密度所表示的小枝數(shù)量和小枝大小間均存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系,其回歸系數(shù)分別為-1.62、-1.40、-1.35和-1.44,小枝大小和數(shù)量間存在“此消彼長”的權(quán)衡關(guān)系,即沙柳叢生枝采用或減少小枝的分化并增大小枝,或增多小枝數(shù)量并減小小枝的生態(tài)策略適應(yīng)環(huán)境,其中基于莖枝生物量的小枝稠密度與小枝大小回歸關(guān)系最為密切(r2=0.87)。小枝稠密度與小枝大小回歸斜率的齡級差異不顯著,在共有斜率下的回歸截距隨齡級增大而增加,在枝條數(shù)量一定時,小枝會隨著沙柳叢生枝年齡增大而增大。(5)沙柳叢生枝代謝指數(shù)α為0.97、分支半徑指數(shù)1/a和分支長度指數(shù)1/b為2.67和3.83,均顯著大于理論值0.75、2.0和3.0。不同齡級叢生枝分支半徑指數(shù)和分支長度指數(shù)分別為2.64~3.24和2.86~4.30,估測的代謝指數(shù)和基于分支指數(shù)計算的代謝指數(shù)分別為1.01~1.29和0.94~1.13,均未表現(xiàn)出顯著的齡級差異,并共有分支半徑指數(shù)2.84、分支長度指數(shù)3.35和代謝指數(shù)1.08(估測值)、1.00(計算值)。在各齡級叢生枝共有代謝指數(shù)1.08下,代謝常數(shù)在y軸上的負(fù)向漂移幅度隨齡級增加而顯著增大。盡管枝齡未引起沙柳叢生枝代謝指數(shù)的顯著變化,但在給定大小的枝條上,大齡枝較小齡枝的代謝活性下降明顯。(6)隨著沙柳叢生枝年齡的增加,莖葉的構(gòu)建成本和葉片的光合收益呈增加趨勢,其變化過程可用logistic模型擬合,擬合的收益和成本的最大環(huán)境容量分別為8.89和229.99、瞬時增長率為0.5和0.88;收益成本比隨著枝齡的增加呈下降趨勢,在4 yr后的收益成本比變幅不大,可以用冪函數(shù)y=4.95x-0.58模擬其變化過程。隨著沙柳叢生枝枝齡增加,葉片光合活性和展葉效率的下降以及比葉重和莖葉生物量的構(gòu)建成本增加導(dǎo)致了叢生枝收益成本比的下降。
[Abstract]:This study focuses on the natural decay process of artificial salix , and provides a new idea for the study of the survival and growth behavior of different age individuals . The results and conclusions of this study are as follows : ( 1 ) The growth relationship between the age structure and the population dynamics of the population is the most important means for the study of the population fluctuation mechanism and the forecast development trend . ( 3 ) The growth rate of branches and branches and leaves of branches and leaves of different branches increased with the increase of individual size . The growth rate of branch and branch and leaf biomass was 1 . 56 , 1 . 09 and 0 . 69 respectively . ( 5 ) The branch radius index and branch length index were 2.64 - 3.24 and 2.86 - 4.30 , and the branch radius index 2.84 , branch length index 3.35 and branch length index 1 / b were 2.67 and 3.83 , respectively .
【學(xué)位授予單位】：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：Q948.1
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本文編號：2113571