模拟降雨格局变化与延迟萌发对两种一年生植物表型可塑性的影响

论文摘要

植物的表型可塑性是植物适应多变环境条件的重要方式。降雨格局变化是全球变化的重要要素之一,会对植物产生深刻地影响。藜（Chenopodium album）和反枝苋（Amaranthus retroflexus）均为广泛分布的一年生植物,在温带干旱半干旱区其种子在整个生长季内可以形成一个萌发序列,进而形成表型差异巨大的系列植物种群。本研究在遮雨棚内进行为期两年（2017、2018）的控制实验,通过模拟生长季内不同降雨量（+30%、多年平均降雨量、-30%、-50%）和不同降雨间隔（5d、15d）条件,比较了不同播种时间（5月31日、6月20日、7月10日和7月30日）下两种植物的生长、生物量、生物量分配、光合特性对降雨格局变化的可塑性变化及响应规律。研究主要结果如下:1.降雨格局的变化对两种植物不同萌发时间下的影响具有差异性。如2018年第1次萌发时间5d间隔下,藜生长的土壤全氮含量随降雨量的增加而显著增加,且5d和15d间隔之间差异显著,但反枝苋土壤全氮含量无显著差异;而第4次萌发时间15d间隔下,反枝苋土壤全氮含量随降雨量的增加而增加。2.萌发时间和降雨格局对两种植物的生长特征均产生了不同影响。两种植物的株高、冠幅、一级分枝数和二级分枝数,2017年第1次是第4次萌发藜的4.9倍、10.0倍、2.8倍、10.8倍,2018年为7.4倍、23.8倍、3.1倍、18.2倍,2017年反枝苋为7.9倍、7.5倍、2.4倍、10.4倍,2018年为7.9倍、6.9倍、2.7倍、7.5倍。降雨格局变化在不同萌发时间下的作用具有差异性,如2017年第3次萌对藜的株高无显著影响,但在5d和15d间隔下,减少30%降雨量均显著降低了反枝苋的株高,但在第4次萌发15d间隔下,藜的株高随降雨量的增加而显著增加,但对反枝苋无显著影响。3.萌发时间和降雨格局对两种植物的生物量积累存在不同影响。两种植物的根、茎、叶、花序和总生物量,2017年第1次萌发是第4次萌发藜的76.9倍、184.1倍、61.8倍、104.3倍、109.7倍,2018年为117.6倍、457.0倍、92.3倍、182.1倍、196.6倍,2017年反枝苋为22.9倍、107.9倍、62.9倍、110.8倍、95.5倍,2018年为68.5倍、162.9倍、58.6倍、96.0倍、94.4倍。降雨格局变化对两种植物生物量积累的作用并不一致,如2017年第1次萌发下,降雨格局变化对藜和反枝苋生物量积累均无显著影响,但第4次萌发15d间隔下,藜叶、花序和总生物量随降雨量的增加而显著增加,反枝苋在5d间隔下叶、花序和总生物量随降雨量的增加而显著增加。4.在延迟萌发和降雨格局变化条件下,两种植物的生物量分配既有相似性,又具有差异性。其中,延迟萌发增加了两种植物的根和叶生物量分配,而减少了茎的生物量分配;藜的生殖分配（花序生物量分配）随延迟萌发呈先增大再减小的趋势,而反枝苋的生殖分配则较稳定。降雨格局变化对两种植物生物量分配的影响不同,如2018年第1次萌发5d间隔下,藜生殖分配随降雨量的增加而减小,5d和15d间隔之间无显著差异,但反枝苋生殖分配在15d间隔下,减少30%降雨量显著高于其它两种降雨量,且5d和15d间隔之间差异显著。5.降雨格局变化对反枝苋的光合生理特征具有显著影响。2017年和2018年反枝苋的叶片光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）和叶片水分利用效率（WUE）均受到降雨量、降雨间隔及其交互作用的显著影响。其中,在15d间隔下,Pn随降雨量的增加显著增加,在多年平均降雨量和增加30%降雨量下,Pn随降雨间隔的延长显著升高。Tr和WUE具有和Pn相一致的变化规律。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 盛军

导师: 杨允菲,李海燕

关键词: 反枝苋,延迟萌发,降雨格局,表型可塑性,植物适应

来源: 东北师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 东北师范大学

基金: 国家自然科学基金面上项目资助(31670427,31672471),吉林省科技厅自然科学基金资助(20170101150JC)

分类号: Q948

总页数: 67

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