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幼苗是植物生活史中的一个重要的、脆弱的阶段,植物通过幼苗更新才能使种群得以扩大、扩散和延续。疏叶骆驼刺成群分布,甚至形成单优群落,它的最初发生必然与土壤水分是密不可分的;另一方面,种子萌发后幼苗的存活主要依赖于苗期对土壤水分的适应能力。因此,研究骆驼刺幼苗定居过程以及幼苗对土壤水分的可塑性反应与适应机制,将有助于了解水分对骆驼刺群落最初形成的作用及骆驼刺幼苗在不同水分环境下的定居过程与更新规律。本研究采用盆栽的方法,通过人工控制土壤含水量,研究了骆驼刺幼苗(苗龄为2-5个月)对不同土壤水分处理条件(平均土壤含水量分别为17.78%-14.22%、14.22%-11.56%、10.67%-8.01%和8.01%-6.22%)的响应过程,以期揭示骆驼刺幼苗的更新过程及其生境适应性。本研究主要内容包括:
⑴土壤含水量变化特征:塔南2个月月龄的骆驼刺幼苗存活的水分阈值为平均土壤含水量为8.02%-6.22%,苗龄为5个月时,平均土壤含水量在5.33%时幼苗仍能够存活。骆驼刺幼苗水分利用效率和最大净光合速率均在平均土壤含水量为14.22%-11.56%时最大,表明此土壤含水量是骆驼刺一年生幼苗生长的较佳水分条件。
⑵形态适应特征:疏叶骆驼刺幼苗通过形态上的一系列可塑性变化来适应不同的土壤水分条件以获取最大的碳收支。随着土壤含水量的减少,其株高、冠幅、叶片数量、地上分枝数、叶面积、相对生长速率和净同化速率等一系列形态特征也相应减小。与此同时,比叶面积在水分处理的整个过程中均表现出随土壤含水量的增大而降低的趋势,从199.79 cm2.g-1缓慢降低到143.67 cm2.g-1,并与叶片干物质含量呈极显著负相关(R2>-0.739)。
⑶生物量分配特征:总体而言,幼苗生长的早期阶段,地上生物量的积累要早于地下生物量:实验期间,单株生物量在平均土壤含水量为17.78%-14.22%的处理下最大,而从不同器官生物量的比较来看,1-5个月月龄的骆驼刺幼苗在不同的水分处理下生物量分配模式没有发生显著改变,不符合生物量分配模式与生长平衡理论的预测值。
⑷养分积累特征:在整个实验处理阶段,分配到叶片中的C、N含量最多,其次为茎,分配到根中的C、N含量最少。另外,根中C、N含量在不同处理阶段均呈显著正相关,茎中C、N含量在处理初期和中期呈显著负相关,而在处理后期两者相关性不显著,叶中C、N含量在不同处理阶段均没有显著相关性。
⑸生理生化特征:水分利用效率、最大净光合速率及光饱和点随着土壤水分含量的增加先增大后减小,平均土壤含水量为14.22%-11.56%时出现最大值。叶片中Chla、Chlb、Chla+b和Chla/b随着水分含量的降低而减小;可溶性糖含量没有显著性差异;脯氨酸含量随土壤含水量的减小而增大。
⑹可塑性比较:疏叶骆驼刺幼苗的光合可塑性>形态可塑性>物质分配可塑性>生理生化可塑性,表明骆驼刺幼苗通过光合、形态特征适应比通过生理生化调节对环境的瞬时或短时间内的变化具有更重要的意义。