模拟降雨格局变化与延迟萌发对两种一年生植物表型可塑性的影响

发布时间：2020-09-15 17:16

　　 植物的表型可塑性是植物适应多变环境条件的重要方式。降雨格局变化是全球变化的重要要素之一,会对植物产生深刻地影响。藜(Chenopodium album)和反枝苋(Amaranthus retroflexus)均为广泛分布的一年生植物,在温带干旱半干旱区其种子在整个生长季内可以形成一个萌发序列,进而形成表型差异巨大的系列植物种群。本研究在遮雨棚内进行为期两年(2017、2018)的控制实验,通过模拟生长季内不同降雨量(+30%、多年平均降雨量、-30%、-50%)和不同降雨间隔(5d、15d)条件,比较了不同播种时间(5月31日、6月20日、7月10日和7月30日)下两种植物的生长、生物量、生物量分配、光合特性对降雨格局变化的可塑性变化及响应规律。研究主要结果如下:1.降雨格局的变化对两种植物不同萌发时间下的影响具有差异性。如2018年第1次萌发时间5d间隔下,藜生长的土壤全氮含量随降雨量的增加而显著增加,且5d和15d间隔之间差异显著,但反枝苋土壤全氮含量无显著差异;而第4次萌发时间15d间隔下,反枝苋土壤全氮含量随降雨量的增加而增加。2.萌发时间和降雨格局对两种植物的生长特征均产生了不同影响。两种植物的株高、冠幅、一级分枝数和二级分枝数,2017年第1次是第4次萌发藜的4.9倍、10.0倍、2.8倍、10.8倍,2018年为7.4倍、23.8倍、3.1倍、18.2倍,2017年反枝苋为7.9倍、7.5倍、2.4倍、10.4倍,2018年为7.9倍、6.9倍、2.7倍、7.5倍。降雨格局变化在不同萌发时间下的作用具有差异性,如2017年第3次萌对藜的株高无显著影响,但在5d和15d间隔下,减少30%降雨量均显著降低了反枝苋的株高,但在第4次萌发15d间隔下,藜的株高随降雨量的增加而显著增加,但对反枝苋无显著影响。3.萌发时间和降雨格局对两种植物的生物量积累存在不同影响。两种植物的根、茎、叶、花序和总生物量,2017年第1次萌发是第4次萌发藜的76.9倍、184.1倍、61.8倍、104.3倍、109.7倍,2018年为117.6倍、457.0倍、92.3倍、182.1倍、196.6倍,2017年反枝苋为22.9倍、107.9倍、62.9倍、110.8倍、95.5倍,2018年为68.5倍、162.9倍、58.6倍、96.0倍、94.4倍。降雨格局变化对两种植物生物量积累的作用并不一致,如2017年第1次萌发下,降雨格局变化对藜和反枝苋生物量积累均无显著影响,但第4次萌发15d间隔下,藜叶、花序和总生物量随降雨量的增加而显著增加,反枝苋在5d间隔下叶、花序和总生物量随降雨量的增加而显著增加。4.在延迟萌发和降雨格局变化条件下,两种植物的生物量分配既有相似性,又具有差异性。其中,延迟萌发增加了两种植物的根和叶生物量分配,而减少了茎的生物量分配;藜的生殖分配(花序生物量分配)随延迟萌发呈先增大再减小的趋势,而反枝苋的生殖分配则较稳定。降雨格局变化对两种植物生物量分配的影响不同,如2018年第1次萌发5d间隔下,藜生殖分配随降雨量的增加而减小,5d和15d间隔之间无显著差异,但反枝苋生殖分配在15d间隔下,减少30%降雨量显著高于其它两种降雨量,且5d和15d间隔之间差异显著。5.降雨格局变化对反枝苋的光合生理特征具有显著影响。2017年和2018年反枝苋的叶片光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和叶片水分利用效率(WUE)均受到降雨量、降雨间隔及其交互作用的显著影响。其中,在15d间隔下,Pn随降雨量的增加显著增加,在多年平均降雨量和增加30%降雨量下,Pn随降雨间隔的延长显著升高。Tr和WUE具有和Pn相一致的变化规律。
【学位单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：Q948
【部分图文】：

3 次播种时间下，全磷含量为 0.139-0.157g/kg，且 A3I2 处理下显著高于 A2I1；第 4 次播种时间下，平均全磷含量为 0.136-0.168g/kg（图 1E-F）。2017 年结果表明，藜生长的土壤全磷含量相对稳定，生长季内降雨量和降雨间隔的改变对其无显著影响。不同播种时间下，降雨格局变化对反枝苋土壤全磷含量的影响具有差异性。

13图 2 2018 年各次播种时间和降雨格局变化影响下藜和反枝苋土壤全磷含量3.1.3 模拟降雨格局变化对土壤全氮的影响2017 年土壤全氮测量结果显示，藜生长的土壤全氮在第 1 次、第 2 次、第 3次、第 4 次播种时间下，各降雨处理之间均无显著差异。在各次播种时间下，藜生长的土壤全氮含量在各降雨处理间分别为 0.562-0.594g/kg、0.568-0.670 g/kg、0.590-0.633g/kg、0.587-0.651 g/kg（图 3A-D）。反枝苋生长的土壤全氮在第 1 次、第 2 次、第 3 次、第 4 次播种时间下，各降雨处理间均无显著差异。在各次播种时间下，土壤全氮含量在各降雨处理间分

14图 3 2017 年各次播种时间和降雨格局变化影响下藜和反枝苋土壤全氮含量2018 年土壤全氮测量结果显示，藜生长的土壤全氮在第 1 次（图 4A）、第 2次（图 4B）、第 3 次（图 4C）播种时间下，降雨处理间存在显著差异，但第 4 次（图 4D）播种时间下，降雨处理无显著影响。在第 1 次播种时间 5d 间隔下，土壤全氮含量随降雨量的减少而显著降低，15d 间隔下，-50%降雨量显著低于 A1

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本文编号：2819244