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植物在响应自然选择压力时进化出了许多异速生长模式,密度以及如今发生急剧变化的全球生态环境均成为自然界的重要选择压力。本文以碎米荠属的短命植物碎米荠为研究对象,采用开顶式生长室模拟增温、光照强度、水分胁迫及不同基质与播种密度交互处理的方法,开展了不同环境条件及播种密度对碎米荠的种子萌发、生长特征、生物量积累及分配格局、开花物候与结实特性的研究,以此来探讨其如何影响碎米荠的异速生长以及碎米荠表现出的生态适应特征,从而为合理利用和保护短命植物资源提供科学依据和理论支持,本文主要研究结论如下: (1)模拟增温对碎米荠种子萌发率及萌发指数无显著影响,显著促进了碎米荠株高的增长及茎生物量的积累,同时,增温(OTC)极显著的促进总叶面积、平均叶面积和叶面积比的增加,从而其各变量间的异速指数变得更大,但对叶片数及分枝数的影响不显著。OTC和CK的开花物候进程存在差异,OTC的始花期与开花高峰期均比CK明显推迟,而终花期提前,花期持续时间较CK短。此外,模拟增温显著的增加了碎米荠的果实数、果实长及种子数,但降低了其果实宽及千粒重。表明增温促进了植物的新陈代谢和光合作用,从而促进植物叶片和株高的生长、茎生物量的积累以及结实,且使得植物集中开花,以顺利完成整个生活史。另外异速生长关系由于增温也发生了改变,且密度制约的效果明显。 (2)碎米荠种子萌发率随光照强度的减弱而升高。在密度压力及遮荫的条件下,有限的资源使得植株不能长出更多叶片,植株通过增加株高、增大叶面积来增加受光面积使植株更好地进行光合作用,因而总叶面积与密度的回归斜率在CK处理中变得平缓。同时,遮荫导致植株光合作用减弱,光合产物总量下降,因而分枝数减少,结实能力降低,生物量下降,但植株投入到茎和叶的生物量比例增加,且各器官生物量间的异速指数随光强的变化符合最适分配理论。不同光强处理间的开花物候进程均存在差异,S1(75%遮光度)的始花期、开花高峰时间、终花期较CK和S2(90%遮光度)极显著提前,而S2均明显比CK推迟。说明遮荫严重时碎米荠采取推迟开花的策略,为了减少不利环境的伤害,且异速生长关系随光照条件的变化表现出其良好的适应性。 (3)碎米荠种子萌发率随着水分减少而降低。水分胁迫的加剧极显著的降低了植株株高、总叶面积、平均叶面积及分枝数,而增加了叶面积比、叶面积指数。水分亏缺时,生物量积累显著减少,光合作用产物倾向于转移到地下部分,以促进根系生长,获得更多水分和营养物质来增强自身竞争能力。各密度及水分处理间的开花进程较为不同,较高密度花期持续时间短,W3(1次/4d浇水)的始花日期明显比W1(1次/1d浇水)与W2(1次/2d浇水)推迟,且开花持续时间明显缩短,开花数与各结实特性均显著低于W1与W2。同时碎米荠各变量间的异速指数在水分亏缺时减小,反映了其对水分胁迫的适应,但此适应也有一个限度,超过了就限制其生长发育。 (4)不同基质处理间的种子萌发率无显著差异,而萌发指数则是J2(沙土)显著高于J1(黄土)、J3(草炭土)。J2株高在生长后期极显著大于J1、J3,而总叶面积显著低于J1、J3,J3的叶片数显著多于J1和J2,叶面积比则为J1>J3>J2,而平均叶面积、叶面积指数及分枝数无显著差异。生长后期 J3的总生物量超过J1、J2,而各器官生物量积累均无显著差异。J3的根冠比及根生物量比极显著低于J1、J2,而其相对生长速率则极显著高于J1、J2;J2的茎生物量比极显著高于J1、J3,而其繁殖分配为极显著低于J1、J3。J2的株高与根长及茎粗、茎与根生物量的异速指数最大均说明其茎生长速率快。J2的始花时间及终花期均较为提前,而开花高峰时间及花期持续时间无显著差异。果实数、果实宽及千粒重也存在着差异,但果实长及种子数差异不显著,其中J3的果实数与果实宽表现为较大。异速生长关系因基质及密度的不同产生的较大差异表明草炭土富含有机质较适合碎米荠生物量的积累,而沙土促进了植株茎的生长,黄土具有一定的保水性则较利于其根的生长。