凝结水对荒漠短生植物狭果鹤虱个体、种群和繁殖对策的影响

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短生植物在我国分布在新疆北部,准噶尔盆地及其周围干旱的荒漠地区,对降低沙尘危害、防风固沙、保护和改造生态环境起到重要作用,并且由于此类植物中蕴涵着大量具有饲用、药用及观赏价值的种类,构成了新疆独特的、具有很高潜在利用价值的生物资源库。凝结水作为干旱区重要的水源,是动植物赖以生存的水源之一,对维持干旱地区动植物的生长繁衍起着重要的作用。本文通过对三种凝结水量处理(无遮盖处理、半遮盖处理和全遮盖处理)下短生植物狭果鹤虱性状特征(形态特征、生理因子、种群动态和繁殖对策)和凝结水量的连续观测,研究了干旱荒漠区常见短生植物狭果鹤虱性状特征对凝结水量变化的响应关系。主要研究结果如下:(1)通过对自然状态下凝结水观测得出:凝结水夜间变化曲线规律明显,总体表现为先升后降的规律,在23:30左右达到第一个峰值,翌日3:30过后迅速降低,在23:30-3:30之间凝结水量相对稳定。主要影响凝结水量的环境因子有空气相对湿度、露点温度、空气温度、风速、表层土壤温度和土壤水分蒸发蒸腾总量。三个处理组凝结水量分别为:无遮盖组0.3076mm/d、半遮盖组0.1953mm/d和全遮盖组0.0636mm/d。(2)从短生植物个体对凝结水变化的响应关系来看。1)短生植物狭果鹤虱的根长和根径差异不显著,凝结水对根性状的影响较小。但短生植物地上部分特征对凝结水的增加表现出了显著的生长响应。无遮盖组相对于半遮盖和全遮盖组平均株高增加了25.4%和26.6%,尺寸增加了29.8%和74.5%。凝结水对叶面积、叶面积指数、花和果实的数量影响极显著,无遮盖组相对于半遮盖和全遮盖组叶面积增加了10%和30%、叶面积指数增加了33.7%和79.5%、平均花的数量增加了55.5%和187.0%,平均果实的数量增加了50.6%和80.0%;凝结水对植物叶片厚度和叶绿素含量亦有较大影响,但三组之间差异不显著。总的来说,在凝结水缺失的情况下,短生植物生存对策主要表现为:降低植株株高和尺寸,显著地减少叶面积、叶面积指数、花和果实的数量;但依然维持稳定的叶绿素含量、叶片厚度、根长和根径。2)凝结水是干旱季节润湿叶片的主要因子,尤其是在荒漠生境下。凝结水量显著影响短生植物狭果鹤虱叶片相对含水量,和净光合速率。生长前期凝结水显著影响狭果鹤虱叶片水势,生长后期凝结水对狭果鹤虱叶片水势影响较小。凝结水量降低显著减少了植物叶片相对含水量和净光合速率,对水势的影响主要体现在生长前期,对后期影响较小。3)对三种处理下狭果鹤虱生物量分析得出:凝结水显著影响狭果鹤虱的地上生物量,对地下生物量影响较小。无遮盖组相对半遮盖和全遮盖组地上生物量提高了25.6%和141.7%,且三组处理之间差异显著,而地下生物量仅仅提高了9.7%和21.7%,且三组处理之间差异不显著。三种遮盖处理下,狭果鹤虱种子重量无显著差异,而种子数量差异显著。植株种子干物质量分配比例分为:全遮盖组>半遮盖组>无遮盖组。总之,在凝结水缺失的条件下,狭果鹤虱会通过降低种子数量的策略来保证种子的重量,以保证种子库的顺利建立;另外,随着凝结水量的降低,植株繁殖分配比例反而更高。(3)从狭果鹤虱种群变化对凝结水的响应关系来看,凝结水能显著延长狭果鹤虱种群的存活时间,无遮盖组相对半遮盖组植株存活时间高19%,相对全遮盖组提高了39%;凝结水还能有效提高种群存活率(12.2%),降低死亡率(-61.8%),增加种群存活总时间Tx(107.3%),增加个体生命期望ex(86.7%),降低植株消失率(-67.5%)。通过生存分析得出:凝结水能降低狭果鹤虱种群平均死亡密度函数值(无遮盖组比全遮盖组平均死亡密度函数值低36.8%);凝结水能有效降低植物的危险概率函数值(无遮盖组比全遮盖组低61.8%);此外凝结水能提高狭果鹤虱的生存率函数值(无遮盖组比全遮盖组高56.7%),降低累计死亡率函数值(无遮盖组比全遮盖组低52.8%)。总之,通过比较三种不同处理下短生植物种群生命表和生存函数曲线发现,凝结水能有效延长狭果鹤虱种群的存活时间,增加种群存活率和生命期望,降低种群死亡率和消失率;凝结水缺失会显著减少种群生存函数值,增加种群累计死亡率函数值和死亡密度概率函数值,降低种群的危险概率函数值。
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