代谢生态理论(Metabolic Theory of Ecology,MTE)自提出以来受到人们极大关注,得到了很大的发展和完善,但是否存在一个恒定的代谢指数却一直饱受争议。有研究发现,植物小个体比如草本植物个体的代谢速率与个体大小间的异速比例指数为1,而大个体比如成年树木为3/4。对于草本植物从幼苗到生长成熟阶段,其代谢异速指数是保持恒定指数“1”,还是存在某一动态变化规律?这日益成为学者们关注的重要科学问题。且植物物质能量代谢及生物量分配模式又与其所处生境营养状况息息相关。因此,本文以荒漠草本植物为研究对象,设定不同养分梯度,通过跟踪测量其个体大小、光合速率、呼吸速率等指标,探究其在不同生长时期和不同养分处理下植物个体的物质能量代谢及各属性间异速关系的变化情况,并就种内与种间分别做出分析。实验结果表明:1)从幼苗期到成熟期整个动态生长发育过程中,荒漠草本植物在各不同营养条件下其整个个体的光合、呼吸代谢速率与个体大小间的异速比例关系以及地上-地下生物量分配模式均随生长发育而发生动态变化,并不完全遵循MTE所预测的小个体代谢指数为1和等速生长关系。而且所测5个物种间的异速比例关系随生长发育的动态变化趋势并不一致,具有一定的物种特异性。但是针对各营养条件下所有5个荒漠物种而言,其个体总光合、总呼吸速率分别与总生物量间异速指数呈现先减少后增加的趋势,且很接近0.75。对于地上-地下生物量分配,其生长前、后期的异速指数接近于1,符合等速生长理论预测,但生长中期由于更多物质能量分配给繁殖生长导致指数大于1,则更符合最优分配理论预测。2)在各不同P浓度处理条件下,荒漠草本植物各生长发育时期的总光合、总呼吸速率与个体大小间的异速指数以及地上、地下物质能量分配模式也是随环境胁迫而发生动态变化的。具体表现为:a)所测5个荒漠植物物种(画眉草除外)各异速指数随P浓度增加均在一定范围内波动,没有表现出明显递增或递减趋势;b)但针对所有5个荒漠物种而言,其个体总光合、总呼吸与总生物量间的异速指数随P浓度的增加逐渐减小,但指数都比较接近0.75,不符合MTE小个体代谢指数为1的预测。这很可能是由于植物的物质能量代谢速率以及生长发育均受到环境胁迫的影响。同时,植物个体的地上-地下生物量间的异速指数也随P浓度的增加而减小,可能归因于P元素的增加促进了植物根系的生长,从而降低地上-地下生物量间的异速指数;c)分别针对荒漠植物在不同P浓度处理条件下的3个不同生长时期而言,发现在植株生长早期,0 mg/kg P处理下的植株总光合、呼吸速率与总生物量间及地上-地下生物量间异速指数相比均大于在0.317 mg/kg、0.952 mg/kg、9.520 mg/kg处理下的异速指数,且后三种处理间没表现出显著差异;在植株生长中期,0 kg/mg P处理下的植株总光合、呼吸速率分别与总生物量间的异速指数最大,且在其他三个营养条件下并无统一变化趋势。但地上-地下间的异速指数则随P元素含量的增加而增加;而在植株生长后期,总光合、呼吸速率与总生物量间异速指数随着P元素含量的增加而增加。地上-地下生物量分配异速指数则随P浓度的增加而减小。另外,我们发现在不同N元素含量处理下没有发现上述异速比例关系具有明显的变化规律。3)在N和P两种元素的不同浓度处理下,所有6种荒漠草本植物的地上-总生物量间、叶-地上生物量间呈均为等速比例生长关系,但地下-总生物量间与地下-地上生物量间均呈现为异速比例关系,且指数均显著大于1。该研究结果表明荒漠草本植物N和P元素胁迫条件下,植物个体的物质能量可能更倾向于分配给地下部分生长,或者在N元素的胁迫下植物地上部分的生长受到抑制。本文的研究结果对于进一步研究小个体植物在不同营养条件下植株各生理属性间的物质能量分配以及异速比例关系随生长发育的动态变化规律有一定的指导作用,对进一步完善代谢理论体系也具有一定的指导意义。