白刺芽库动态对氮添加的响应研究

发布时间：2019-11-28 07:11

【摘要】：近几十年来,施肥、滥砍滥伐和化石燃料燃烧等人为因素导致陆地生态系统中活性氮大幅增加,氮沉降及其生态效应成为生态学领域研究热点之一。内蒙古乌兰布和沙漠位于我国西部,氮素是影响当地植被生长重要限制性因子。芽库是克隆植物无性繁殖体的集合,承担植被更新的作用,对植株生长模式具有决定性作用。但目前国内外主要关注多年生草本芽库研究,缺乏对木本植物芽库的研究。因此,本文以干旱半干旱地区的建群种——白刺(Nitraria tangutorum Bobr.)为研究对象,通过建立盆栽和天然白刺沙包施肥实验,对其芽库特征和生长指标进行计量,探讨氮添加对白刺芽库结构和时空动态的影响,了解生态化学计量特征对白刺芽库分配的养分指示作用。(1)氮添加对白刺幼苗地上芽库的影响本研究通过盆栽控制实验(氮添加量为0、12、24、49、73、98和122 gN·m~(-2)),对白刺幼苗的芽库特征和生长指标进行统计分析,探讨了白刺幼苗芽库对氮添加的响应。结果发现,氮添加显著增加了白刺幼苗芽和营养枝的数量,显著降低了休眠芽和休眠枝数量,并对二级枝和三级枝的出芽率具有明显的促进作用;随着氮添加量递增,幼苗营养枝有从基部向顶端移动的趋势;氮平衡指数与白刺幼苗出芽强度、分枝强度、二级枝和三级枝出芽率呈二次非线性正相关关系;幼苗氮含量、氮积累量、地下部分形态特征与芽和营养枝数量呈正相关关系,与休眠芽和休眠枝数量呈负相关关系;白刺幼苗的茎、叶和地上部分总生物量均匀幼苗芽库中芽、营养枝的数量以及发芽强度和分枝强度呈显著正相关,与休眠芽和休眠枝的数量呈显著负相关。研究表明,氮添加改变了白刺幼苗芽库的容量和空间结构,因此,白刺幼苗可以通过改变芽库容量和空间分布来响应养分有效性变化,同时氮添加通过调整芽库结构影响其生长。(2)氮添加对白刺芽库种群统计学过程的影响本研究通过野外施肥实验(氮添加量为0、10和20 gN·m~(-2)),对白刺分株芽库进行计量,通过构建矩阵模型,分析了氮添加对芽库种群统计学过程的影响。结果发现,低、高氮处理均降低了休眠芽的存活率,提高了营养枝存活率、生殖枝存活率、芽萌发形成分枝的概率;低氮处理增加了生殖生长相关概率,高氮添加增加了营养生长相关概率;芽萌发形成分枝的概率对不同氮浓度对白刺分株种群生长率的影响最大,而营养枝和生殖枝的出芽率影响较小。这说明,氮添加显著影响了白刺分株的种群统计学过程,提高了种群生长率;芽萌发形成分枝的概率是分株种群统计学过程的关键。(3)白刺地上芽分配模式对氮添加的响应本研究通过野外氮施肥实验(氮添加量为0、5、10、15和20 gN·m~(-2)),探讨了白刺分生组织分配模式对氮添加的响应。结果显示:较小的分株具有更高的顶端优势,较大的分株具有更高的生殖投资和分支强度;氮添加条件下,生长季前期白刺倾向于异速生长,随着时间的推移逐渐趋向于等速生长;C:N与植株的顶端优势存在显著的线性正相关关系,与分枝强度和生殖投资存在显著负相关关系;N:P与植株的顶端优势存在显著的线性负相关关系,与分枝强度和生殖投资存在显著正相关关系。这说明白刺分株通过改变其分生组织分配模式来适应氮有效性的变化,且植株的C:N和N:P对于白刺芽库分配有较强的养分指示作用。
【图文】：

技术路线图,绪论,路线图,技术路线

技术路线图

分枝强度,异速生长,顶端优势,生长季

图 5-1 生长季末期顶端优势（a）、分枝强度（b）和生殖投资（c）的异速生长关系Fig.5-1 Reduced major axis（RMA）regressions of the allometric relationship for apical dominance(abranching intensity(b), and reproductive effort (c) in the end of growth season注：图中实心点代表各 N 添加下的平均值，，空心点代表不同个体的值；直线代表五个处理下（非均值）的回归直线，对角线代表等速关系（斜率等于 1）。Closed symbols represent the mlocation of the different N addition, open symbols represent the individual allocation of differendition. Each line represents the regression line plotted through the individuals (not the means) for eecies. The leading diagonal line represents the slope (equal to one) of an isometric relationship.
【学位授予单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S793.9

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