不同密度、氮肥處理下燕麥和垂穗披堿草生長(zhǎng)特性與生殖分配研究.pdf

1、本文以高寒草地優(yōu)勢(shì)牧草（燕麥和垂穗披堿草）為對(duì)象，基于盆栽實(shí)驗(yàn)，設(shè)置不同密度、不同施氮肥量及密度和氮肥交互處理，分別研究了這兩種牧草的生長(zhǎng)特性、生物量積累及生物量分配格局。從而系統(tǒng)的探討了這兩種牧草的生殖分配規(guī)律和在不同處理下的生殖對(duì)策響應(yīng)，分析了不同播種密度、不同施氮肥量及密度氮肥交互作用下這兩種牧草的地下生物量分配、莖葉生物量分配和生殖生物量分配規(guī)律，并且進(jìn)一步分析了三者間的關(guān)系，證明它們是否存在權(quán)衡。盆栽實(shí)驗(yàn)于2011年6月-20

2、12年10月在中科院海北高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)定位站進(jìn)行，目標(biāo)植物：一年生牧草燕麥和多年生牧草垂穗披堿草，燕麥實(shí)驗(yàn)共設(shè)3因素，17處理，每個(gè)處理12個(gè)重復(fù)，共204個(gè)花盆，隨機(jī)區(qū)組排列。垂穗披堿草實(shí)驗(yàn)共設(shè)3因素，17處理，每個(gè)處理24個(gè)重復(fù)，共408個(gè)花盆，隨機(jī)區(qū)組排列。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
　　1.一年生植物燕麥的種群生殖生長(zhǎng)和分配策略是在其特定生境條件下長(zhǎng)期調(diào)劑的結(jié)果，種群內(nèi)部能夠通過(guò)對(duì)每個(gè)分株的生長(zhǎng)與生殖分配調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)其最適宜、最有利的

3、生存和繁殖狀態(tài)，燕麥選擇增大獲取限制資源的器官分配，而減少獲取非限制資源的器官分配，這與最優(yōu)化分配理論一致。在低密度D1（5粒/盆）處理下，燕麥種群空間充足，個(gè)體之間對(duì)資源利用不存在競(jìng)爭(zhēng)，個(gè)體可以在正常生存的條件下正常進(jìn)行生殖，株高、葉長(zhǎng)、穗長(zhǎng)、分蘗數(shù)、地下生物量、莖葉生物量和生殖生物量各性狀參數(shù)均有極顯著差異（P<0.01）。中等密度D3有利于保持較高的有性繁殖能力，生殖分配達(dá)到13.72％，但分配比例低于20%。
　　2.無(wú)論

4、是營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)還是生殖生長(zhǎng)，氮素的施用均有利于燕麥生物量的積累。燕麥在F4處理下的適合度極顯著（P<0.01）大于其他三個(gè)氮肥處理。施氮肥對(duì)燕麥莖葉器官的生物量累積作用明顯大于地下根器官，因?yàn)榍o葉更有利于燕麥生育后期的營(yíng)養(yǎng)貯存，維持生存，其與燕麥的生殖策略有關(guān)。生殖器官的分配表現(xiàn)為對(duì)照（F1）≈低氮肥（F2）>中氮肥（F3）≈高氮肥（F4），說(shuō)明在不施氮肥處理?xiàng)l件下，燕麥選擇增加對(duì)莖葉、根器官生物量的分配比例以確保對(duì)資源的充足吸收利用，從而

5、補(bǔ)償生殖生長(zhǎng)所需的養(yǎng)分，維持下一代的絕對(duì)數(shù)量；而在施用氮素的三個(gè)處理下，隨著施氮水平的增加，各指標(biāo)變化呈二次曲線。
　　3.密度氮肥交互作用下，在同等密度水平下，隨著施氮肥量的增加，燕麥的高度、葉長(zhǎng)、穗長(zhǎng)、分蘗數(shù)及各器官生物量顯著增加，施氮肥促進(jìn)了燕麥植株的生長(zhǎng)，光合作用功能增強(qiáng)，分蘗數(shù)增加，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的制造和積累增加。同等氮肥水平下，在高氮肥條件下，株高和穗長(zhǎng)在中密度條件下最小，其他性狀都隨密度的增加呈逐漸減少的規(guī)律；在中氮肥和低

6、氮肥條件下，燕麥的株高、葉長(zhǎng)、穗長(zhǎng)、分蘗數(shù)及各器官生物量均隨密度的增加逐漸降低。葉長(zhǎng)和生殖生物量沒(méi)有交互作用下，其他性狀在低密度×高氮肥（DS*FH）下都極顯著（P<0.01）大于其他處理。
　　4.燕麥的生殖分配為一定值，且在不同處理下，地下生物量分配、莖葉生物量分配及生殖生物量分配三者間存在權(quán)衡。
　　5.多年生植物垂穗披堿草的種群生殖生長(zhǎng)和分配策略也是在其特定生境條件下長(zhǎng)期調(diào)劑的結(jié)果，種群內(nèi)部能夠通過(guò)對(duì)每個(gè)分株的生長(zhǎng)與

7、生殖分配的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)其最適宜、最有利的生存和繁殖狀態(tài)。不同密度處理下，種植第2年時(shí)整個(gè)生長(zhǎng)季的株高、葉長(zhǎng)、莖葉生物量在各密度處理下均呈“V”型波動(dòng)；分蘗數(shù)和地下生物量在各密度處理下均呈“N”型波動(dòng)，各生長(zhǎng)階段下，D2（20粒/盆）和D3（35粒/盆）密度處理下各性狀的參數(shù)基本一致，且均大于D4（50粒/盆）處理，符合競(jìng)爭(zhēng)-密度效應(yīng)理論。根生物量分配先增后減，返青期D4密度處理下達(dá)到最大；莖葉生物量先減后增，最后基本保持不變；生殖分配D2

8、處理下最大，達(dá)到10.46%，相關(guān)性分析表明各性狀間均為正相關(guān)性。生殖生物量分配和莖葉生物量分配在不同密度的處理中不存在資源分配權(quán)衡關(guān)系。
　　6.不同氮肥添加水平下，垂穗披堿草在整個(gè)生長(zhǎng)季，株高、葉長(zhǎng)、莖葉生物量在各氮肥處理下均呈“V”型波動(dòng)；分蘗數(shù)均呈“N”型波動(dòng)；地下生物量在整個(gè)生長(zhǎng)周期內(nèi)呈現(xiàn)增加規(guī)律。貯藏器官和營(yíng)養(yǎng)器官生物量分配格局與密度處理下一致；隨著氮肥量的增加，種子產(chǎn)量增加，直到達(dá)到某一最佳水平之后，產(chǎn)量不再隨氮肥量

9、的增加而增加，生殖生物量分配為：中氮肥F3（1g/盆）>低氮肥F2（0.6/盆）>高氮肥F4（2g/盆）；且氮肥處理下大部分性狀之間均為極顯著（P<0.01）正相關(guān)。
　　7.垂穗披堿草盆栽實(shí)驗(yàn)中，不同密度與氮肥添加水平的交互處理下，整個(gè)生長(zhǎng)周期內(nèi)，株高和葉長(zhǎng)均呈“V”型波動(dòng)；分蘗數(shù)除在低密度×高氮肥（DS*FH）和低密度×中氮肥（DS*FM）是呈倒“V”型波動(dòng)外，其余處理下均呈“N”型變化；各器官生物量的波動(dòng)變化規(guī)律不一致。根生