降雨格局、氮沉降及耦合对羊草"二性"繁殖权衡与对策的影响

Leymus chinensis, is a dominant species in semi-arid and arid regions ecosystem in northern China, and its reproductive types (sexual and asexual) is considered to be largely determined by precipitation patterns and N deposition. Up to now, there is little known about the detailed process of adaptive evolution of trade-off between sexual and asexual reproductive of this species. The project aims to uncover the detailed infromation underlying the adaptive evolution of the two reproductive types of Leymus chinensis. First, by artifically changing watering volume and corresponding interval in natural and artifical Leymus chinensis habitats, we intend to figure out the process of the reproductive allocation and trade-off among sexual and asexual reproduction in different levels, e.g. population, individual, or different components within one individual. Second, we may further uncover the process of the physiological change that underlaying the switching of the reproductive types of Leymus chinensis. Therefore, the study can not only help us to understanding the evolution process of the reproductive types of Leymus chinensis, but also scientifically guide mangement of the grassland.

干旱半干旱地区的生态系统受水分和氮素双重限制和驱动，研究降雨格局变化和氮沉降增加对东北半干旱盐碱化草地建群种- - 羊草无性繁殖和有性繁殖权衡和对策的影响，对揭示羊草乃至根茎型禾草种群在全球气候变化影响下的生态适应对策和进化机制具有重要的意义。然而, 在半干旱草地区域该方面的研究至今未见报道。因此，本项目分别以自然和人工生境的羊草为研究对象, 以本地实际降雨情况为背景和依据，通过增减年降雨/浇水量、降雨/浇水间隔时间和施氮及二者耦合的不同处理, 在进行静态和动态的，种群、个体和构件水平上"二性"繁殖资源分配模式、权衡关系研究的基础上，再从生理机制变化的角度，全面分析羊草在繁殖上所采取的适应对策，为阐明"二大"驱动因子变化下的半干旱草地羊草以至根茎型禾草"二性"繁殖如何权衡和繁殖对策如何调整这一科学问题，揭示其繁殖生态学和进化学意义，以及今后草地的科学管理等提供有力的理论和实践依据。

干旱半干旱地区的生态系统受水分和氮素双重限制和驱动，研究降雨格局变化和氮沉降增加对东北半干旱盐碱化草地建群种- - 羊草无性繁殖和有性繁殖权衡和对策的影响，对揭示羊草乃至根茎型禾草种群在全球气候变化影响下的生态适应对策和进化机制具有重要的意义。研究结果得出，上一年秋季增加水肥处理，可使翌年的抽穗株密度和抽穗率以及种子产量极显著增加，有性生殖能力的提高，显著地降低了生长季末新根茎密度和长度，有性生殖与无性繁殖之间存在权衡关系。有性生殖能力的提高，对不同类型芽的影响不同，羊草为了降低高有性繁殖对无性繁殖带来的不利影响，采取了增加需要资源投入较少的分蘖芽，同时减少了需要构建成本较高的根茎芽的繁殖策略。羊草在水分和氮素单独添加时，向茎的资源投入增高，只有水分和氮素同时添加时，才能分配更多的资源到叶，这是因为在干旱和半干旱地区如果植物如果向叶分配更多资源，将会增加失水的风险。茎的生物量分配降低往往伴随着较低的叶片养分含量，指出了气候变化下植物生物量分配策略和叶化学计量学之间的联系。高密度条件下，资源竞争激烈，羊草会减少对无性繁殖的投入，增加有性繁殖投入，使羊草尽量逃离不利的生境。羊草的权衡关系和生存策略可能会随着年际间环境条件和资源条件的变化而变化。以上研究结果表明，生长在半干旱地区的羊草，在水肥二大驱动因子变化时，其权衡关系和繁殖对策也会发生相应的调整，这为揭示其繁殖生态学和进化意义同时，也为今后草地的科学管理等提供了依据。