荒漠草本植物在不同營(yíng)養(yǎng)條件下不同生長(zhǎng)時(shí)期異速生長(zhǎng)規(guī)律研究.pdf

1、代謝生態(tài)理論（Metabolic Theory of Ecology, MTE）自提出以來(lái)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(gè)恒定的代謝指數(shù)卻一直飽受爭(zhēng)議。有研究發(fā)現(xiàn)，植物小個(gè)體比如草本植物個(gè)體的代謝速率與個(gè)體大小間的異速比例指數(shù)為1，而大個(gè)體比如成年樹木為3/4。對(duì)于草本植物從幼苗到生長(zhǎng)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(dòng)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(yíng)養(yǎng)狀況息息相關(guān)。因此，本文以荒漠草本植物為研究對(duì)象，設(shè)定不同養(yǎng)分梯度，通過(guò)跟蹤測(cè)量其個(gè)體大小、光合速率、呼吸速率等指標(biāo)，探究其在不同生長(zhǎng)時(shí)期和不同養(yǎng)分處理下植物個(gè)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：
　　1）從幼苗期到成熟期整個(gè)動(dòng)態(tài)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，荒漠草本植物在各不同營(yíng)養(yǎng)條件下其整個(gè)個(gè)體的光合、呼吸代謝速率與個(gè)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(zhǎng)發(fā)育而發(fā)生動(dòng)態(tài)變化，并不完全遵循MTE所預(yù)測(cè)的小個(gè)體代謝指數(shù)為1和等速生長(zhǎng)關(guān)系。而且所測(cè)5個(gè)物種間的異速比例關(guān)系隨生長(zhǎng)發(fā)育的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)并不一致，具有一定的物種特異性。但是針對(duì)各營(yíng)養(yǎng)條件下所有5個(gè)荒漠物種而言，其個(gè)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(shì)，且很接近0.75。對(duì)于地上-地下生物量分配，其生長(zhǎng)前、后期的異速指數(shù)接近于1，符合等速生長(zhǎng)理論預(yù)測(cè)，但生長(zhǎng)中期由于更多物質(zhì)能量分配給繁殖生長(zhǎng)導(dǎo)

4、致指數(shù)大于1，則更符合最優(yōu)分配理論預(yù)測(cè)。
　　2）在各不同P濃度處理?xiàng)l件下，荒漠草本植物各生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期的總光合、總呼吸速率與個(gè)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(dòng)態(tài)變化的。具體表現(xiàn)為：a）所測(cè)5個(gè)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(dòng)，沒有表現(xiàn)出明顯遞增或遞減趨勢(shì)；b）但針對(duì)所有5個(gè)荒漠物種而言，其個(gè)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(gè)體代謝指數(shù)為1的預(yù)測(cè)。這很可能是由于植物的物質(zhì)能量代謝速率以及生長(zhǎng)發(fā)育均受到環(huán)境脅迫的影響。同時(shí)，植物個(gè)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(jìn)了植物根系的生長(zhǎng)，從而降低地上-地下生物量間的異速指數(shù)；c）分別針對(duì)荒漠植物在不同P濃度處理?xiàng)l件下的3個(gè)不同生長(zhǎng)時(shí)期而言，發(fā)現(xiàn)在植株生長(zhǎng)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(zhǎng)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(gè)營(yíng)養(yǎng)條件下并無(wú)統(tǒng)一變化趨勢(shì)。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(zhǎng)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(zhǎng)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(gè)體的物質(zhì)能量可能更傾向于分配給地下部分生長(zhǎng)，或者在N元素的脅迫下植物地上