不同生境的三种植物对多种环境因素交互作用的响应动态

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自然界中植物的生存环境复杂多样,光、水、养等环境资源分布不均是造成植物生长受限的主要因素。表型可塑性是植物适应环境变化的主要机制,并且已逐渐成为生态学的研究热点,然而关于植物响应于多种环境因素变化的相关研究依然缺乏。目前国内外的研究主要集中在植物对单一环境因素的响应,植物对生物因素、生物因素与非生物因素交互作用、多种非生物因素交互作用等方面的研究还十分欠缺,相关理论知识没有得到清晰一致的结论。本文以喀斯特适生植物南天竹(Nandina domestica)、女贞(Ligustrum lucidum)和非喀斯特种甜槠(Castanopsis eyrei)两个生境范围的一年生盆栽幼苗进行5个时期的生物因素与非生物因素交互处理,研究不同种生境植物生物量分配在不同水分、光照、养分和密度交互作用下的可塑响应,比较不同生境下植物的生长差异,揭示不同生境植物适应复杂环境变化的生长策略和机制,主要研究结果如下:不同光照、水分和养分条件下三种植物响应于密度的可塑性表明:低密度条件下,相较于全光处理,低光处理显著提高了植物的总生物量、根生物量、叶生物量和叶生物量比率,高密度条件下,降低光照处理提高了叶生物量和叶生物量比率,降低根生物量比率,表明低密度诱导的光照处理更有利于三种植物的生长。低密度条件下,降低养分处理在生长75天时显著提高了根生物量比率,降低了叶生物量;高密度条件下,降低养处理,在生长45天时显著增加了根生物量比率,叶生物量和叶生物量率比;在生长75天时,总生物量显著降低,表明植物会通过增加对地下根系生物量的投资来获取养分,增加密度处理会加剧低养对植物的胁迫程度,并通过减少对地上茎和/或叶生物量分配,增加对根系生物量的分配来适应不利环境,也表明南天竹和女贞对低养的适应力显著高于甜槠。低密度诱导的低水处理前期降低了叶生物量,后期促进根生物量分配,导致总生物量、茎生物量、叶生物量显著降低。高密度条件下,降低水分处理前期降低了叶生物量,后期促进根生物量分配,导致总生物量、根生物量、茎生物量、叶生物量显著降低。表明增加密度处理会加剧低水环境对植物的胁迫,表现为前期减少叶生物量分配,后期增加根生物量分配里响应干旱环境。三种植物生物量对水分与密度交互作用的适应机制基本一致,表明植物对干旱环境和种内相互作用的趋同适应性。不同光照、水分和养分条件下三种植物响应于密度的可塑性表明:养分×光照×水分的交互作用对三种植物的生物量特征有显著影响,植物幼苗生长期间对水分和养分的需求比光照更高,所以水分和养分对植物的胁迫比光照的影响更强,表现为当水分、养分和光照都缺乏时,植物会减少对叶和/或茎的生物量的投资来增加对根的分配以获取更多地下资源。不同光照诱导的植物对水分或养分的响应基本一致,但降低光照水平会缩短植物对环境胁迫的响应时间。低水对植物生长的不利影响远高于低光带来的有利影响且表现为根生物量比率增加,总生物量、各构件生物量和叶生物量比率降低,而低养对植物生长的不利影响可被低光带来的有利影响抵消。水分会影响植物对养分的获取,低水分增加了植物对养分的获取难度,相反,增加水分处理一定程度上可缓解低养分对植物的抑制。
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