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受控实验下沿着水分梯度正相互作用和负相互作用间平衡的变化

杨莲  
【摘要】: 多数生态学者认为:(1)在同一生态系统里正相互作用和负相互作用的平衡是随时空变化的;(2)非生物因子胁迫强度的变化可以驱动生物间正相互作用和负相互作用间平衡的转变。研究报道发现干旱区目标植物由于邻体的正相互作用,在水分状况方面其目标植物会比无邻体的同种植物好。本研究在受控实验中进行,假定由于植物邻体的正相互作用使得在水分可利用性从负到正变化。本实验设计了2个水分梯度(保持土壤含水量在40±5%为干旱处理和80±5%为正常水分处理)和10个密度梯度(0.44株·m~(-2),0.89株·m~(-2),1.33株·m~(-2),1.78株·m~(-2),4株·m~(-2),7.11株·m~(-2),11.11株·m~(-2),16株·m~(-2),21.78株·m~(-2),28.44株·m~(-2)),观测大豆的生长及根际变化。 密度效应显著增加了大豆邻体影响(样方闭合度),水分显著的增加了产量。在不考虑水分因子的条件下,邻体影响即密度效应在低密度时显著的增加了大豆平均个体生物量;在高密度时显著的减少了大豆平均个体生物量。在不考虑邻体遮蔽即密度效应下水分显著的增加了植物的平均个体生物量。这里有一个显著的密度乘以水分的影响,邻体影响的负效益在干旱处理并没有在正常水分处理下大,即密度效应在水分胁迫下表现较平缓。本研究结果指出密度(邻体影响)的影响是正还是负依靠水分有效性。此外,正相互作用和负相互作用的平衡沿着减少水分有效性梯度从负到正的变化并不是逐渐的而是陡峭的,主要由于密度增加使得水分更为短缺。 结果表明: (1)随种植密度的升高,大豆平均个体生物量、单株基茎、单株株高-密度的先增后减小。土壤干旱条件下,平均个体生物量、单株基茎和单株株高降低;随种植密度的升高,大豆种群内正相互作用和负相互作用间平衡的变化具有密度依赖。 (2)在干旱条件下,根际土壤有机质、土壤全氮含量随密度的增加略有增加趋势;在正常水分下根际土壤有机质、土壤全氮含量随密度减少。干旱明显降低了根际土壤有机质的含量,增加了土壤全氮含量。这说明,种群内个体为之相互作用的资源(阳光、水分、N、P、K等矿质营养)与水分有效性梯度有关; (3)在干旱条件下,随着密度增加根瘤数增加,但根瘤大小减小。说明随着密度的增加根瘤活动加剧植物间的正相互作用,但是根瘤数虽然增加了但是其大小随种植密度而减小,这说明水分的限制和植物根瘤间的负、正相互作用间平衡的变化有关。


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