【摘 要】
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植物衰老是指植物随着年龄的增长而导致的生存或者生殖能力下降的现象。氮沉降对植物的生存、生长和繁殖产生重要影响。多年生丛生型禾草作为草原常见和人工草地建植的常用物种具有重要的经济价值。不同生态因子影响下的植物衰老过程历来存在较大的争议。鉴于此,本研究以丛生型优良牧草披碱草为研究对象,通过4个年份播种建立的不同龄级同生群实验小区,结合3个水平的施氮处理N0、N1、N2(0、10、20 g N m-2y
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（32171682,31670427,31672471）；
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植物衰老是指植物随着年龄的增长而导致的生存或者生殖能力下降的现象。氮沉降对植物的生存、生长和繁殖产生重要影响。多年生丛生型禾草作为草原常见和人工草地建植的常用物种具有重要的经济价值。不同生态因子影响下的植物衰老过程历来存在较大的争议。鉴于此,本研究以丛生型优良牧草披碱草为研究对象,通过4个年份播种建立的不同龄级同生群实验小区,结合3个水平的施氮处理N0、N1、N2(0、10、20 g N m-2yr-1),开展氮素对不同生长年限披碱草种群生长、繁殖、生产、分配和生理特征影响的系统研究,以揭示施氮对披碱草种群衰老过程的影响及其生理生态机制,进而丰富无性系植物衰老理论,并为草地建植、复壮和生产等管理实践提供理论依据。主要结果如下:（1）对于繁殖特征,施氮在一定程度上促进了各个生长年限披碱草分蘖丛营养株、生殖株以及冬眠构件的生长,增加了分蘖丛的营养繁殖力,降低了分蘖丛的有性生殖分配。随着生长年限的延长,各施氮水平下披碱草分蘖丛营养繁殖力和有性生殖数量特征均呈现下降趋势,而营养株以及冬眠构件的生长在两年间不一致。同时,施氮延迟了披碱草分蘖丛的抽穗期,N1和N2分别推迟了2.1和3.2天,缩短了分蘖丛的生殖生长时间。生长年限越长的分蘖丛,其抽穗期越延后,生殖生长时间越短,4年生披碱草的抽穗期比1年生平均延迟6.2天。生殖生长时间的缩短不利于生殖株生长。花序长度、花序生物量、种子生物量、种子数量、生殖株株高和生物量总体上随着生殖生长时间的缩短而减小。（2）对于物质生产特征,施氮在一定程度上促进了披碱草各构件的生物量积累。N2处理下披碱草分蘖丛根、茎、叶、花序生物量和总生物量较N0分别增加109.7%、84.8%、176.7%、86.7%和134.7%,N1处理下的各构件生物量均小于N2处理。其中,施氮对1年生和2年生分蘖丛的生物量积累影响显著。随着生长年限的延长,各施氮水平分蘖丛的根系生物量逐渐增加,其他构件生物量的变化在年际间不同。气候极端干旱的2020年,施氮后分蘖丛地上构件生物量随着株龄的升高呈现递减的趋势,根系生物量呈现增加趋势;降雨条件相对良好的2021年,以2年生分蘖丛的地上各构件生物量和总生物量为最高。施氮显著增加叶生物量分配。随着生长年限的延长,披碱草将更多的能量分配给根系以更好的维持其生存。（3）对于生理特征,施氮在一定程度上促进了披碱草的光合作用。N2施氮水平下披碱草叶片的过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）活性较N0平均增加56.1%、16.8%,丙二醛（MDA）含量下降75.3%。施氮提高了披碱草清除氧自由基的能力,有效的缓解了氧化损伤。随着生长年限的延长,净光合速率（Pn）、气孔导度（GS）、蒸腾速率（Tr）、水分利用效率（WUE）下降,胞间CO2浓度（Ci）升高,抗氧化酶活性降低,丙二醛含量上升。生长年限的延长使披碱草叶片的光合作用能力和相关活性指标均逐渐下降。（4）对衰老过程影响的综合分析发现,披碱草生殖分配RAⅠ和花序生物量等有性繁殖指标和气孔导度和水分利用效率等光合指标对衰老过程影响较大。施氮能够降低披碱草有性繁殖分配和提高光合作用效率,施氮延缓了披碱草分蘖丛的衰老。本研究中,两年的施氮处理对不同生长年限披碱草分蘖丛的表型和生理特征产生了不同程度的影响。披碱草有性生殖能力在建植第1年达到最大,物质生产能力在建植第2年达到高峰,建植3年后披碱草繁殖特征和物质生产特征逐渐下降。随着生长年限的延长,披碱草的有性生殖能力和光合作用效率以及抗氧化酶活性逐渐下降。施氮降低了披碱草的有性生殖分配,提高了光合作用效率以及抗氧化酶活性,在一定程度上延缓了披碱草的衰老,提高了其物质生产。
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