在自然界中,植株间存在竞争或互利的相互关系。而干旱胁迫环境下,相邻植株可能会通过改变相互关系从而提高资源的利用率。其中,氮素转移就是提高相邻植株资源利用率的途径之一,此途径能够显著改善相邻植株的生长发育,提高植株的生物量,同时有利于增强植株对干旱胁迫环境的适应性。植株间的氮素转移可以由根系分泌物介导,而植株的根系分泌物交流与否会直接影响氮素转移是否实现。雌雄异株植物作为陆地生态系统的重要组成部分,对维持生态系统结构和功能的稳定性有着一定的作用。以往的研究集中于干旱胁迫对雌雄异株植物生长发育的影响,由于雌雄异株植物在生殖分配方面具有差异,干旱胁迫使雌雄异株植物在生长发育等方面表现出明显的性别差异,而干旱胁迫下雌雄异株植物是否会借助根系分泌物交流进行氮素转移从而影响自身的生长发育的研究较少。本实验以青杨(Populus cathayana)雌雄植株为研究对象,利用稳定性同位素15N标记手段研究干旱胁迫和根系分泌物交流对不同性别合栽模式下雌雄异株植物间氮素转移方向和力度的影响,从而揭示土壤水分匮缺和根系分泌物交流对雌雄植株生长发育的影响,研究结果为进一步掌握雌雄异株植物间的相互作用过程和机制提供参考。主要的实验结果如下:1.干旱胁迫和根系分泌物交流对不同合栽模式下青杨雌雄植株氮素转移的影响:干旱胁迫对青杨雌雄植株的氮素转移具有显著影响,在根系分泌物能交流组中,雌-雄合栽模式中雄株向雌株的氮素转移量显著下降。根系分泌物交流显著影响了植株的氮素转移,与根系分泌物不能交流组相比,在100%FC环境下根系分泌物交流组中雌-雄合栽模式中的雄株向雌株的氮素转移率和%NDFTdon显著增加,在30%FC环境下根系分泌物交流组中雌-雄合栽模式中的雄株向雌株的氮素转移率、氮素转移量、%NDFT和%NDFTdon显著增加。不同性别合栽模式显著影响了植株的氮素转移,与根系分泌物不能交流组相比,不论在100%FC环境还是30%FC环境中,雌-雄合栽模式中雄株向雌株的氮素转移率、%NDFT和%NDFTdon均显著大于雌株向雄株的。其中,雌-雄合栽模式中植株的净氮转移量分别为9.92 mg/株、3.83 mg/株,方向均为雄株向雌株转移。2.干旱胁迫和根系分泌物交流对不同合栽模式下青杨雌雄植株形态和生物量的影响:干旱胁迫均显著地降低了植物的地上部形态、根系形态和生物量,在根系分泌物能交流组中,雌-雄合栽模式中雌株的根系形态和生物量下降幅度最大,在根系分泌物不能交流组中,雌-雌合栽模式中的雌株的根系形态和生物量下降幅度最大。根系分泌物交流对青杨雌雄植株的地上部形态、根系形态和生物量无显著影响。但是与根系分泌物不能交流组相比,在100%FC环境下根系分泌物能交流组中雌-雄合栽模式中的雌株的根系形态和生物量明显高于根系分泌物不能交流组中雌-雄合栽模式中的雌株。不同性别合栽模式也会影响植株的形态和生物量,与根系分泌物不能交流相比,在100%FC环境下,雌-雄合栽模式中雌株的根系形态和生物量显著高于雄株。3.干旱胁迫和根系分泌物交流对不同合栽模式下青杨雌雄植株气体交换的影响:干旱胁迫显著地降低了植物的气体交换,在根系分泌物能交流组中,雌-雄合栽模式中雌株的光合速率指标下降幅度最大,在根系分泌物不能交流组中,雌-雌合栽模式中雌株的光合速率指标下降幅度最大。根系分泌物交流对青杨雌雄植株的气体交换无显著影响。但是与根系分泌物不能交流组相比,在100%FC环境下根系分泌物能交流组中雌-雄合栽模式中的雄株的净光合速率明显低于根系分泌物不能交流组中雌-雄合栽模式中的雄株,在30%FC环境下根系分泌物能交流组中雌-雄合栽模式中雌株的净光合速率和蒸腾速率明显低于根系分泌物不能交流组中雌-雄合栽模式中的雌株。不同性别合栽模式也会影响植株的气体交换。与根系分泌物不能交流组相比,在100%FC环境下,雌-雄合栽模式中的雄株的叶片相对含水量、净光合速率最低,而在30%FC环境下,雌-雄合栽模式中的雌株的胞间CO2最高。4.干旱胁迫和根系分泌物交流对不同合栽模式下青杨雌雄植株生理指标的影响:干旱胁迫显著地降低了植物的叶片水势,显著地增加了植物的可溶性糖含量和脯氨酸含量,在根系分泌物不能交流组中,雌-雄合栽模式中的雌株的脯氨酸含量增加幅度和叶片水势下降幅度最大。根系分泌物交流对植株的瞬时水分利用效率有显著影响,与根系分泌物不能交流组相比,在100%FC环境下根系分泌物能交流组中雌-雄合栽模式中的雄株的瞬时水分利用效率显著降低,在30%FC环境下根系分泌物能交流组中雌-雄合栽模式中雄株的瞬时水分利用效率显著增加。不同性别合栽模式也显著影响植株的生理特征,与根系分泌物不能交流组相比,在100%FC环境下,雌-雌合栽模式中的雌株在根系分泌物交流后瞬时水分利用效率和可溶性糖含量最高,而在30%FC环境下,雌-雄合栽模式中的雄株在根系分泌物交流后瞬时水分利用效率最高。5.干旱胁迫和根系分泌物交流对不同合栽模式下青杨雌雄植株碳氮含量的影响:干旱胁迫对青杨雌雄植株的碳氮含量有影响。干旱胁迫显著地降低了植物的根、茎碳氮含量,在根系分泌物能交流组中,雌-雌合栽模式中的雌株的叶、茎碳氮含量下降幅度最大,在根系分泌物不能交流组中,雌-雌合栽模式中的雌株的叶碳氮含量下降幅度最大;根系分泌物交流对青杨雌雄植株的碳氮含量无显著影响。不同性别合栽模式对植株的根碳氮含量有显著影响。与根系分泌物不能交流组相比,在30%FC环境下,雌-雄合栽模式中的雄株在根系分泌物交流后的茎氮含量最低。以上结果表明:同性和异性合栽模式下青杨雌雄植株间均存在氮素的双向转移,其中,在根系分泌物能交流组中雌-雄合栽模式中植株在100%FC和30%FC环境中的净氮转移量分别为9.92 mg/株、3.83 mg/株,雌株是氮素转移的最终受益者。另外,结合青杨雌雄植株在形态、生物量以及生理方面的差异,我们发现干旱胁迫下,根系分泌物也介导了植株间氮素的传递,但是传递量较少,方向为雄株向雌株转移,总体上对雌-雄合栽模式中雌株的生长发育起到了微弱的促进作用,减小了干旱胁迫下雌雄植株间的差异。本实验结果完善了干旱胁迫下雌雄异株植物的相互作用关系和内容,为雌雄异株植物混栽的价值提供一定的参考。