荒漠草本植物在不同營養(yǎng)條件下不同生長時期異速生長規(guī)律研究.pdf

1、代謝生態(tài)理論（Metabolic Theory of Ecology, MTE）自提出以來受到人們極大關(guān)注，得到了很大的發(fā)展和完善，但是否存在一個恒定的代謝指數(shù)卻一直飽受爭議。有研究發(fā)現(xiàn)，植物小個體比如草本植物個體的代謝速率與個體大小間的異速比例指數(shù)為1，而大個體比如成年樹木為3/4。對于草本植物從幼苗到生長成熟階段，其代謝異速指數(shù)是保持恒定指數(shù)“1”，還是存在某一動態(tài)變化規(guī)律？這日益成為學(xué)者們關(guān)注的重要科學(xué)問題。且植物物質(zhì)能量代謝及生

2、物量分配模式又與其所處生境營養(yǎng)狀況息息相關(guān)。因此，本文以荒漠草本植物為研究對象，設(shè)定不同養(yǎng)分梯度，通過跟蹤測量其個體大小、光合速率、呼吸速率等指標(biāo)，探究其在不同生長時期和不同養(yǎng)分處理下植物個體的物質(zhì)能量代謝及各屬性間異速關(guān)系的變化情況，并就種內(nèi)與種間分別做出分析。實驗結(jié)果表明：
　　1）從幼苗期到成熟期整個動態(tài)生長發(fā)育過程中，荒漠草本植物在各不同營養(yǎng)條件下其整個個體的光合、呼吸代謝速率與個體大小間的異速比例關(guān)系以及地上-地下生物量

3、分配模式均隨生長發(fā)育而發(fā)生動態(tài)變化，并不完全遵循MTE所預(yù)測的小個體代謝指數(shù)為1和等速生長關(guān)系。而且所測5個物種間的異速比例關(guān)系隨生長發(fā)育的動態(tài)變化趨勢并不一致，具有一定的物種特異性。但是針對各營養(yǎng)條件下所有5個荒漠物種而言，其個體總光合、總呼吸速率分別與總生物量間異速指數(shù)呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢，且很接近0.75。對于地上-地下生物量分配，其生長前、后期的異速指數(shù)接近于1，符合等速生長理論預(yù)測，但生長中期由于更多物質(zhì)能量分配給繁殖生長導(dǎo)

4、致指數(shù)大于1，則更符合最優(yōu)分配理論預(yù)測。
　　2）在各不同P濃度處理條件下，荒漠草本植物各生長發(fā)育時期的總光合、總呼吸速率與個體大小間的異速指數(shù)以及地上、地下物質(zhì)能量分配模式也是隨環(huán)境脅迫而發(fā)生動態(tài)變化的。具體表現(xiàn)為：a）所測5個荒漠植物物種（畫眉草除外）各異速指數(shù)隨P濃度增加均在一定范圍內(nèi)波動，沒有表現(xiàn)出明顯遞增或遞減趨勢；b）但針對所有5個荒漠物種而言，其個體總光合、總呼吸與總生物量間的異速指數(shù)隨P濃度的增加逐漸減小，但指數(shù)都

5、比較接近0.75，不符合MTE小個體代謝指數(shù)為1的預(yù)測。這很可能是由于植物的物質(zhì)能量代謝速率以及生長發(fā)育均受到環(huán)境脅迫的影響。同時，植物個體的地上-地下生物量間的異速指數(shù)也隨P濃度的增加而減小，可能歸因于P元素的增加促進了植物根系的生長，從而降低地上-地下生物量間的異速指數(shù)；c）分別針對荒漠植物在不同P濃度處理條件下的3個不同生長時期而言，發(fā)現(xiàn)在植株生長早期，0 mg/kg P處理下的植株總光合、呼吸速率與總生物量間及地上-地下生物量間

6、異速指數(shù)相比均大于在0.317 mg/kg、0.952 mg/kg、9.520 mg/kg處理下的異速指數(shù)，且后三種處理間沒表現(xiàn)出顯著差異；在植株生長中期，0 kg/mg P處理下的植株總光合、呼吸速率分別與總生物量間的異速指數(shù)最大，且在其他三個營養(yǎng)條件下并無統(tǒng)一變化趨勢。但地上-地下間的異速指數(shù)則隨 P元素含量的增加而增加；而在植株生長后期，總光合、呼吸速率與總生物量間異速指數(shù)隨著P元素含量的增加而增加。地上-地下生物量分配異速指數(shù)則

7、隨 P濃度的增加而減小。另外，我們發(fā)現(xiàn)在不同N元素含量處理下沒有發(fā)現(xiàn)上述異速比例關(guān)系具有明顯的變化規(guī)律。
　　3）在N和P兩種元素的不同濃度處理下，所有6種荒漠草本植物的地上-總生物量間、葉-地上生物量間呈均為等速比例生長關(guān)系，但地下-總生物量間與地下-地上生物量間均呈現(xiàn)為異速比例關(guān)系，且指數(shù)均顯著大于1。該研究結(jié)果表明荒漠草本植物N和P元素脅迫條件下，植物個體的物質(zhì)能量可能更傾向于分配給地下部分生長，或者在N元素的脅迫下植物地上