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植物根系资源捕获塑性是生态学研究的前沿问题之一。当养分呈时空斑块性分布时,细根个体及整株植物的细根系统都有增加养分获取的塑性特征。在具有时空异质性的土壤环境中,植物可以通过调整根系形态塑性和(或)生理塑性来增加养分吸收。本论文利用翠菊(Cellistephus chinensis)、粗糙一枝黄花(Solidago altissima)和加拿大一枝黄花(Solidago canendisis)的盆栽实验来研究3种草本植物在养分不同时空处理时根系捕获塑性(形态塑性和生理塑性)的变化情况,并探讨形态塑性和生理塑性的相互关系。我们做出如下4个科学假设:1、形态塑性在养分斑块恒定、营养有效性持续的情况下得到加强;2、生理塑性在时间异质性(营养斑块出现、消失快)条件下得到加强;3、形态塑性与生理塑性存在种间差异;4、形态塑性与生理塑性同时存在并且是负相关关系。
在实验中,对植物进行了不同的空间养分处理和时间养分处理。空间处理包括在花盆的1/4区域施肥和整盆均匀施肥(或整盆顺序施肥),这样可以产生3种养分浓度。时间处理包括两种不同的施肥时间间隔,可以产生稳定释放养分的方式和脉冲释放养分的方式。利用同一盆植物的相对细根生物量差(RFRMD)来计算形态塑性;通过计算不同养分水平时15N吸收率的变化来分析生理塑性。在稳定释放养分处理中,3种植物在1/4施肥区域的RFRMD显著大于其对面区域的RFRMD,在整盆均匀施肥方式中任一区域的RFRMD和其对面区域的都没有显著差异;在脉冲释放养分处理中,两种一枝黄花在1/4施肥区域的RFRMD显著大于其对面区域的RFRMD,翠菊与之相反,在整盆顺序施肥方式中任一区域的RFRMD和其对面区域的都没有显著差异。3种植物的15N吸收率存在差异:翠菊和粗糙一枝黄花都在低养分水平时具有最高的15N吸收率,具有生理塑性;加拿大一枝黄花在各养分水平时15N吸收率没有显著差异,不具有生理塑性。翠菊和粗糙一枝黄花同时具有形态塑性和生理塑性,加拿大一枝黄花只有形态塑性。形态塑性和生理塑性对根系吸收养分(氮肥)的贡献存在种间差异,翠菊和粗糙一枝黄花中生理塑性的贡献都大于60%;加拿大一枝黄花中生理塑性的贡献为0。粗糙一枝黄花和加拿大一枝黄花的形态塑性与15N吸收率之间存在负相关关系,翠菊与之相反。