降雨量和氮沉降对不同密度羊草生物量及碳水化合物分配的影响

发布时间：2020-06-01 08:11

【摘要】：近年来,以降雨格局变化和氮沉降为主要因子的全球气候变化已然对生态系统产生了重大的影响,并日益改变着草地生态系统的发展方向。与此同时研究者发现密度制约效应也同样影响着植物的生长和繁殖。那么羊草(Leymus chinensis)作为我国东北地区松嫩平原一种典型的多年生克隆植物,必将会做出相应的繁殖对策调整,以适应环境的变化。因此,探究不同密度条件下,降雨量改变和氮沉降对羊草无性与有性繁殖资源分配的影响,对于进一步理解全球气候变化背景下克隆植物的生态适应对策具有重要的科学意义。本研究以羊草为实验对象,以大棚盆栽控制实验的方式。设置以当地实际降雨量为对照,增减降雨量(±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)为处理,探究了在不同密度条件下,降雨量改变和氮沉降对羊草营养构件间、无性构件和营养构件之间以及营养枝和生殖枝之间生物量、可溶性糖和淀粉含量分配关系的影响。主要结论如下:(1)增雨可以提高营养枝的生物量比例、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。并且各营养构件对降雨量改变的响应也是不同的。随着降雨量的增加,茎和叶的生物量比例和可溶性糖含量逐渐增加,而淀粉含量降低。同时根的生物量比例和可溶性糖含量随着降雨量的增加而降低,淀粉含量反而增加。说明在羊草生长环境中,当水分不受限制的情况下,羊草更加偏重于无性繁殖,将大部分资源投入到无性繁殖的构件当中,从而降低了对有性繁殖的资源投入。(2)施氮处理对羊草无性和有性、营养构件之间的生物量比例、可溶性糖和淀粉含量的影响均不显著。而施氮处理与密度制约对其具有显著地交互作用,只有在低密度处理条件下,施氮可以提高羊草营养枝的生物量比例、可溶性糖和淀粉含量,降低生殖枝的资源投入。同时施氮增加了茎和叶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。施氮显著地提高了低密度羊草生长环境的营养资源,使其生长不再受氮素限制,从而羊草要迅速占领营养资源良好的生境,更有利于羊草种群的生长与繁殖。(3)密度制约对羊草生长和繁殖策略的影响主要体现于对环境资源的竞争关系。在环境资源一定的情况下,低密度处理使得羊草种间竞争减弱,从而对于羊草个体相比于高密度处理条件下,会获得更多营养资源。所以,与高密度处理相比,低密度处理的羊草会将资源更多的投入到营养枝中,从而减少了对生殖枝的投入,使得营养枝生物量比例、可溶性糖和淀粉含量均高于生殖枝。而密度制约对茎、叶和根之间的影响同样表现为低密度处理条件下的羊草茎和叶的生物量比例和可溶性糖含量较高密度处理高,而淀粉含量较低。综上所述,在环境变化时,羊草会权衡无性和有性繁殖的资源投入,以达到最优的生殖策略。在低密度条件下,降雨量增加和氮沉降会使得羊草更加趋向于无性繁殖,而降低有性繁殖的投入,以便更好地占据良好生境。在营养构件间则更加偏重茎和叶的生长,降低根的投入比例,有利于更好地通过光合作用获得更多的营养资源。本研究从羊草无性和有性繁殖的资源分配关系入手,阐述了全球气候变化背景下羊草的繁殖对策,同时为克隆植物的生态适应对策提供了基础数据和理论依据。
【图文】：

情况,氮沉降,生态系统,受损生态系统

含水量会降低，从而干旱将会成为这些地方的主要问题[1](图1-1) ，全球氮沉降总量也会从目前的103Tga-1增加到195Tga-1[2](图1-2)。在干旱半干旱地区，由于年均降水量和土壤氮浓度较低，所以该地区的生态系统受水分和氮素双重限制和驱动，水分和养分是制约其生态系统植被生产力和受损生态系统植被恢复的关键因子[2]，这显然不同于其他的生态系统。另外，在干旱半干旱地区，，降水和氮沉降通常是以脉冲的形势发生，这种形式的特点就是氮沉降总是伴随着降雨输入的[3,4]。因此，要揭示干旱半干旱地区生态系统的植被变化规律，必须要从水分和氮素两个方面去考虑

氮沉降,情况,生态系统

增加到195Tga-1[2](图1-2)。在干旱半干旱地区，由于年均降水量和土壤氮浓度较低，所以该地区的生态系统受水分和氮素双重限制和驱动，水分和养分是制约其生态系统植被生产力和受损生态系统植被恢复的关键因子[2]，这显然不同于其他的生态系统。另外，在干旱半干旱地区，降水和氮沉降通常是以脉冲的形势发生，这种形式的特点就是氮沉降总是伴随着降雨输入的[3,4]。因此，要揭示干旱半干旱地区生态系统的植被变化规律，必须要从水分和氮素两个方面去考虑，这也是为什么目前国际上将土壤养分脉动与水分脉动的耦合
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S543.9

【参考文献】