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本文以高寒草地优势牧草(燕麦和垂穗披碱草)为对象,基于盆栽实验,设置不同密度、不同施氮肥量及密度和氮肥交互处理,分别研究了这两种牧草的生长特性、生物量积累及生物量分配格局。从而系统的探讨了这两种牧草的生殖分配规律和在不同处理下的生殖对策响应,分析了不同播种密度、不同施氮肥量及密度氮肥交互作用下这两种牧草的地下生物量分配、茎叶生物量分配和生殖生物量分配规律,并且进一步分析了三者间的关系,证明它们是否存在权衡。盆栽实验于2011年6月-2012年10月在中科院海北高寒草甸生态系统定位站进行,目标植物:一年生牧草燕麦和多年生牧草垂穗披碱草,燕麦实验共设3因素,17处理,每个处理12个重复,共204个花盆,随机区组排列。垂穗披碱草实验共设3因素,17处理,每个处理24个重复,共408个花盆,随机区组排列。实验结果如下: 1.一年生植物燕麦的种群生殖生长和分配策略是在其特定生境条件下长期调剂的结果,种群内部能够通过对每个分株的生长与生殖分配调节,实现其最适宜、最有利的生存和繁殖状态,燕麦选择增大获取限制资源的器官分配,而减少获取非限制资源的器官分配,这与最优化分配理论一致。在低密度D1(5粒/盆)处理下,燕麦种群空间充足,个体之间对资源利用不存在竞争,个体可以在正常生存的条件下正常进行生殖,株高、叶长、穗长、分蘖数、地下生物量、茎叶生物量和生殖生物量各性状参数均有极显著差异(P<0.01)。中等密度D3有利于保持较高的有性繁殖能力,生殖分配达到13.72%,但分配比例低于20%。 2.无论是营养生长还是生殖生长,氮素的施用均有利于燕麦生物量的积累。燕麦在F4处理下的适合度极显著(P<0.01)大于其他三个氮肥处理。施氮肥对燕麦茎叶器官的生物量累积作用明显大于地下根器官,因为茎叶更有利于燕麦生育后期的营养贮存,维持生存,其与燕麦的生殖策略有关。生殖器官的分配表现为对照(F1)≈低氮肥(F2)>中氮肥(F3)≈高氮肥(F4),说明在不施氮肥处理条件下,燕麦选择增加对茎叶、根器官生物量的分配比例以确保对资源的充足吸收利用,从而补偿生殖生长所需的养分,维持下一代的绝对数量;而在施用氮素的三个处理下,随着施氮水平的增加,各指标变化呈二次曲线。 3.密度氮肥交互作用下,在同等密度水平下,随着施氮肥量的增加,燕麦的高度、叶长、穗长、分蘖数及各器官生物量显著增加,施氮肥促进了燕麦植株的生长,光合作用功能增强,分蘖数增加,营养物质的制造和积累增加。同等氮肥水平下,在高氮肥条件下,株高和穗长在中密度条件下最小,其他性状都随密度的增加呈逐渐减少的规律;在中氮肥和低氮肥条件下,燕麦的株高、叶长、穗长、分蘖数及各器官生物量均随密度的增加逐渐降低。叶长和生殖生物量没有交互作用下,其他性状在低密度×高氮肥(DS*FH)下都极显著(P<0.01)大于其他处理。 4.燕麦的生殖分配为一定值,且在不同处理下,地下生物量分配、茎叶生物量分配及生殖生物量分配三者间存在权衡。 5.多年生植物垂穗披碱草的种群生殖生长和分配策略也是在其特定生境条件下长期调剂的结果,种群内部能够通过对每个分株的生长与生殖分配的调节,实现其最适宜、最有利的生存和繁殖状态。不同密度处理下,种植第2年时整个生长季的株高、叶长、茎叶生物量在各密度处理下均呈“V”型波动;分蘖数和地下生物量在各密度处理下均呈“N”型波动,各生长阶段下,D2(20粒/盆)和D3(35粒/盆)密度处理下各性状的参数基本一致,且均大于D4(50粒/盆)处理,符合竞争-密度效应理论。根生物量分配先增后减,返青期D4密度处理下达到最大;茎叶生物量先减后增,最后基本保持不变;生殖分配D2处理下最大,达到10.46%,相关性分析表明各性状间均为正相关性。生殖生物量分配和茎叶生物量分配在不同密度的处理中不存在资源分配权衡关系。 6.不同氮肥添加水平下,垂穗披碱草在整个生长季,株高、叶长、茎叶生物量在各氮肥处理下均呈“V”型波动;分蘖数均呈“N”型波动;地下生物量在整个生长周期内呈现增加规律。贮藏器官和营养器官生物量分配格局与密度处理下一致;随着氮肥量的增加,种子产量增加,直到达到某一最佳水平之后,产量不再随氮肥量的增加而增加,生殖生物量分配为:中氮肥F3(1g/盆)>低氮肥F2(0.6/盆)>高氮肥F4(2g/盆);且氮肥处理下大部分性状之间均为极显著(P<0.01)正相关。 7.垂穗披碱草盆栽实验中,不同密度与氮肥添加水平的交互处理下,整个生长周期内,株高和叶长均呈“V”型波动;分蘖数除在低密度×高氮肥(DS*FH)和低密度×中氮肥(DS*FM)是呈倒“V”型波动外,其余处理下均呈“N”型变化;各器官生物量的波动变化规律不一致。根生物量分配和茎叶生物量分配的波动趋势和在密度处理、氮肥处理下的波动趋势一致;生殖生物量在低密度×低氮肥(DS*FS)处理下极显著(P<0.01)大于其它处理。相关性分析可知,叶长、穗长和茎叶生物量均为不显著(P>0.05)正相关;地下生物量和生殖生物量是显著(P<0.05)正相关。生殖生物量分配和茎叶生物量分配在高密度不同氮肥处理下不存在权衡关系,其余器官生物量分配间在密度氮肥交互作用下均存在权衡。