植物表型可塑性及生活史对策研究

论文摘要

本论文通过研究一年生草本植物反枝苋和绿珠藜在不同的光、营养等可利用资源和不同的密度、萌发时间等制约因素下,个体大小,形态结构,营养生长,繁殖生长等生活史特性的表型可塑性来揭示植物种群对变化环境的适应和生活史对策。2003-2005年期间,通过野外受控实验,得出以下结论:（1）反枝苋响应不同的光、营养和密度条件,表现出很强的形态可塑性。降低营养或光照强度,反枝苋的株高、冠幅、分枝长、分枝数等结构特性减小,降低密度,则表现出增大。株高与重量的异速关系不受外界光、营养和密度条件的影响;冠幅,总分枝数与重量的异速指数随密度增大而减小;总分枝数与重量的异速指数随光强的减弱而减小。侧向生长（冠幅,总分枝数）与直立生长（株高）之间的异速指数随密度的增大,光强的减弱而减小,而不受营养条件影响。可见反枝苋的适应生长型极大地取决于光环境,即邻体间的拥挤程度（光竞争）。当对光的竞争增强时,反枝苋通常具有较强的顶端优势,增加直立生长的能力,以减小邻体的遮挡。相反地,当光竞争减弱时,植物的顶端优势较弱,加强分枝结构以增大对光的截获。（2）反枝苋和绿珠藜响应不同的光、营养和密度条件,根、茎、叶各器官的分配比例有显著差异。降低营养,植物增加对根的分配比例,光强减弱,植物增加对叶的分配比例。静态的异速分析表明这种生物量分配的差异是受个体大小制约的,并非外界光和营养条件引起的,可以用一个统一的异速对策来解释,在营养处理中,随着个体大小增大,植物降低根的分配,在光处理中,随着个体大小增大,植物增加根的分配。而动态的异速分析支持最优化分配理论,认为植物增大获取受限资源的器官分配,这不仅体现在生物量分配比率的调整,也体现在异速生长指数的改变。静态的异速关系和动态异速生长的差别可能是导致文献中关于植物最优化分配理论的分歧产生的原因。（3）反枝苋响应不同的密度和萌发时间,表现出不同的个体大小制约的繁殖分配规律。响应不同的密度,繁殖分配随个体大小的增大而增加,而不同时间萌发的植物繁殖分配随个体大小的增大而减小。繁殖生物量与营养生物量的异速指数在密度处理间无显著差异,表明不同密度条件下繁殖分配的可塑性是“表观可塑性”;异速指数在播种时间处理间差异显著,表明植物响应不同萌发时间表现出的繁殖分配的可塑性是“真正可塑性”。这两种不同的个体大小制约的繁殖规律反映了反枝苋响应不同的环境变化采取的繁殖策略不同。在密度处理中,总分枝长是繁殖生物量积累与分配变化的主要决定因子,植物响应不同的萌发时间,总分枝长是繁殖生物量积累的主要决定因子,而繁殖分配主要取决于单位重量的一级分枝数。植物结构特性的制约导致了个体大小制约的繁殖分配规律。植物的繁殖可塑性是通过结构特性的自我调节机制来响应资源环境条件变化的。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 引言
• 第一章、植物形态可塑性
• 1. 材料与方法
• 2. 结果分析
• 2.1 株高的可塑性
• 2.2 冠幅的可塑性
• 2.3 分枝的可塑性
• 2.4 株高与重量的异速生长
• 2.5 冠幅与重量的异速生长
• 2.6 总分枝数与重量的异速生长
• 2.7 株高与冠幅的异速生长
• 2.8 株高与总分枝数的异速生长
• 3. 讨论
• 第二章、植物营养生长的可塑性
• 1. 材料与方法
• 2. 结果分析
• 2.1 光和营养对反枝苋和绿珠藜营养生长的影响
• 2.2 密度对反枝苋和绿珠藜营养生长的影响
• 3. 讨论
• 第三章、植物繁殖生长的可塑性
• 1. 材料与方法
• 2. 结果分析
• 2.1 密度和播种时间对繁殖生长和营养生长的影响
• 2.2 繁殖生长与营养生长的异速关系
• 2.3 密度和播种时间对植物结构特性的影响
• 2.4 结构特性与繁殖的关系
• 3. 讨论
• 第四章、植物生活史特性的可塑性及生活史对策
• 1. 材料与方法
• 2. 结果分析
• 2.1 萌发时间对生活史特性的影响
• 2.2 萌发时间对生物量积累与分配的影响
• 2.3 萌发时间对植物功能型的影响
• 3. 讨论
• 第五章、反枝苋种群的自疏研究
• 1. 材料与方法
• 2. 结果分析
• 2.1 反枝苋种群密度的时间动态
• 2.2 反枝苋种群地上生物量的时间动态
• 2.3 反枝苋种群地下生物量的时间动态
• 2.4 反枝苋种群总生物量的时间动态
• 2.5 地上生物量与密度的关系
• 2.6 地下生物量与密度的关系
• 2.7 总生物量与密度的关系
• 2.8 地上生物量与地下生物量的异速关系
• 3. 讨论
• 第六章、不同密度反枝苋种群个体大小等级研究
• 1. 材料与方法
• 2. 结果分析
• 2.1 不同密度种群个体的高度生长过程
• 2.2 不同密度种群个体高度生长的终止时间
• 2.3 不同密度种群高度的频度分布
• 3. 讨论
• 第七章、主要结论
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间公开发表论文及著作情况