论文部分内容阅读
温度和降水是影响植物生长过程的关键环境因子。自工业革命以来,人类活动日益加剧已经使得全球气候明显变暖,而气候变暖又伴随着全球和区域降水格局的改变。荒漠生态系统是最为脆弱的陆地生态系统之一,对温度和降水变化的响应具有超前性。功能性状变化是植物生长过程中响应环境变化产生的适应策略及内部功能权衡的体现,但荒漠多年生灌木黑果枸杞（Lycium ruthenicum Murr.）功能性状对气候变化的响应尚不清楚。本研究以黑果枸杞为研究对象,利用开顶式生长室（open top chamber）模拟增温,通过人工灌水模拟增湿,观察和测量模拟增温增湿条件下黑果枸杞展叶、开花和结实物候动态,植株生长和繁殖的响应,叶片形态结构和光合特性变化,分析黑果枸杞物候、生长繁殖及叶功能性状对增温增湿的适应性响应,为荒漠地区生态经济建设、应对气候变化的适应性策略制定提供理论依据。主要研究结果如下:（1）增温处理后黑果枸杞展叶始期比对照显著提前了3.8 d（P<0.05）,展叶持续时间显著缩短了10.9 d（P<0.05）,落叶始期显著推迟了3.2 d（P<0.05）,落叶持续时间显著延长了3.3 d（P<0.05）,生长季显著延长了10.3 d（P<0.05）。增湿和增温增湿处理对黑果枸杞生长物候的效应与增温处理相似,增湿处理的效应较增温处理弱、增温增湿的效应与增温相当,生长季分别比对照显著延长4.5 d和10.4 d（P<0.05）。（2）增温处理黑果枸杞个体和种群开花始期分别比对照显著提前了7.2 d、8.3 d（P<0.05）,开花持续时间显缩短了16.3 d和12.3 d（P<0.05）。增湿处理对开花物候的效应弱于增温,个体和种群的开花持续时间与对照无显著差异,比增温处理显著长15.9d和14.0 d（P<0.05）。增温增湿处理对开花持续时间的效应强于增温,比对照显著缩短20.2d、15.3 d,比增温处分别缩短了3.9 d、3 d。增温和增温增湿处理黑果枸杞开花振幅曲线均呈双峰曲线,平均开花振幅分别为75.5和83.6,开花同步性指数均为0.83,开花模式为“集中开花”模式。增湿和对照开花振幅曲线均呈多峰曲线,平均开花振幅分别为43.3和41.6,开花同步性指数均为0.90,开花模式为“多重高峰”模式。黑果枸杞单花开放持续时间各处理间差异显著（P<0.05）,增温（23.7 h）<增温增湿（33.0 h）<增湿（46.6 h）<对照（54.1 h）。（3）增温处理黑果枸杞结实物候始期比对照显著提前了12.2 d（P<0.05）,果实生育期显著缩短了6.8 d（P<0.05）。增湿处理结实物候始期比对照提前了9.4 d,比增温处理晚2.8 d,果实生育期比对照显著延长了4.1 d（P<0.05）,比增温处理长10.9 d。增温增湿处理结实物候始期与增温处理相同,果实生育期比对照显著缩短了16.4 d（P<0.05）,比增温、增湿处理分别短9.6 d、20.5 d。（4）6-7月是黑果枸杞克隆繁殖集中发生的时间,增湿处理和对照小区黑果枸杞克隆数（90、61）与克隆大小（375、309）均显著大于增温和增温增湿处理（P<0.05）,但增湿与对照、增温与增温增湿间差异不显著（P>0.05）。增温增湿处理黑果枸杞平均每株开花数（1582.8朵）、座果数（673.7个）、单果重（0.39 g）和单果种子数（25.4个）均显著（P<0.05）大于对照（分别为474.2朵、231.7个、0.28 g和5.3个）,增温处理对有性繁殖的效应弱于增温增湿、但高于增湿处理,说明黑果枸杞克隆生长与有性繁殖间相互竞争同化物资源,二者存在显著权衡关系。（5）增温和增温增湿处理下,黑果枸杞叶片厚度（0.9074 mm、0.8631 mm）显著低于对照（1.1086 mm）和增湿（1.065 mm）处理,而比叶面积(48.71 cm-2·g-1、45.38cm-2·g-1)、叶干物质含量(0.1045 g·g-1、0.1294 g·g-1)、叶组织密度(0.2302 g·cm-3、0.2542 g·cm-3)、净光合速率(18.58 mmol m-2·s-1、19.53 mmol m-2s-1)、蒸腾速率(5.39mmol m-2·s-1、5.66 mmol m-2·s-1)、气孔导度(0.3977 mmol m-2·s-1、0.3893 mmol m-2·s-1)、气孔密度(188.19 mm-2、126.24 mm-2)、气孔长度（19.027μm、20.4μm）均显著（P<0.05）高于对照和增湿处理。表明黑果枸杞能够根据生境情况改变叶功能性状,维持和保障自身生长与体内物质循环的平衡,更好的适应环境变化。以上结果显示,未来暖湿化气候条件下黑果枸杞生长季将延长,叶片将具有更高的光合能力、积累更多的同化物,对有性繁殖的资源投入将增加,种群大小与分布范围可能进一步扩张。