东北草原异质生境芦苇生活史策略及适应调节机理

以经济价值和生态价值并重的世界广布种芦苇为研究对象，在东北草原旱湿和盐碱异质生境系列开展芦苇生活史策略及适应调节的种群生态和生理生态学研究。主要内容包括：异质生境系列芦苇种群时空动态、芦苇种群生活史格局调节、芦苇种群适合度与根茎营养繁殖价的比较、芦苇种群数量特征对生境异质性环境因子变化的响应及其调节规律、芦苇根茎长寿及衰老过程的生理机理；异质生境种质源芦苇对逆境胁迫的耐受性实验生理生态学研究；芦苇对水分和盐碱广布适应生活史策略的生物生态学机理分析；芦苇在旱地和盐碱地等胁迫逆境中持续更新的种群生态和生理生态学综合分析。揭示异质生境同种植物生长、繁殖、分配等生活史策略的调节规律，建立植物有性生殖与营养繁殖的适合度及根茎营养繁殖价的估计方法。在理论和方法上对学科发展有导向作用，为东北草原芦苇湿地和草地管理等生产实践提供科学依据。

芦苇是一种世界广布的禾本科植物，经济价值和生态价值均较高。在东北草原旱湿和盐碱异质生境系列开展芦苇生活史策略及适应调节的种群生态和生理生态学的比较实验或原位取样研究，内容包括异质生境芦苇种群营养分株与生殖分株可塑性生长及空间变化规律、分株生产力、构件物质分配规律、不同龄级根茎可溶性碳水化合物组成和含量的季节动态；盐碱胁迫下种子萌发、幼苗生长及苗期耐受性生理特性；异质水分生境系列天然营养株耐受性生理特性、芽库芽流、根茎与芽的年龄结构等。在天然异质生境系列芦苇种群时空动态的研究中，揭示了营养分株与生殖分株生长与物质分配的季节动态、空间可塑性、差异性及普遍异速生长与分配的规律性；构建了芽流模型。发现了各异质生境芦苇种群根茎均由6个龄级组成，并且休眠芽比率和已萌芽比率均随着龄级的增加呈明显的逆向变化，即休眠芽比率呈极显著直线下降，萌发芽比率则呈极显著直线增高，以及各龄级的死亡率均处于较低水平并不呈现规律性变化。揭示了生长季初期不同龄级根茎营养物质储藏力及随着龄级增加的变化规律。在芦苇种群生活史格局调节中，揭示了根茎和芽等构件结构、分株生产力及构件物质分配等种群数量特征对生境异质性环境因子变化的响应及其调节规律。建立了植物生长、繁殖、分配、芽流定量分析方法。在生理生态原位取样研究中，获得了芦苇根茎长寿和衰老的物质积累与糖分维持的证据，揭示了诸如脯氨酸、可溶性糖、丙二醛、超氧化物歧化酶（SOD）以及过氧化物酶（POD）等对旱地和盐碱胁迫逆境中芦苇长期生存和持续更新的生理调节作用；揭示了芦苇种群营养分株叶片光合色素含量在异质生境间和不同叶龄间的差异、不同叶龄的空间和时间变化规律。在模拟实验研究中，发现了盐、碱两种胁迫下芦苇种子的萌发率均随着胁迫浓度的增加呈极显著的线性减少。获得了盐胁迫对芦苇种子萌发的抑制作用强于碱胁迫，但碱胁迫对胚芽和胚根的抑制作用强于盐胁迫的重要结果。发表相关论文9篇，2篇被SCI收录，6篇发表在国内核心刊物，1篇发表在国内一般刊物。有6名研究生参加本项目研究，1人已获得博士学位，1人已获得硕士学位。