可以

这几组介词有些时候几乎可以混用，但有些时候又疙疙瘩瘩。其中概念区分，一类是由于各国各地区习语有差异。（各国例子太多），二类是各个介词表述不同的中心含义，区分时间动作持续、延续、发生、概念存在等等。
举例：
1) Ya es denoche/es de día, pero no "ya es de mañana" o "ya es detarde".
2)"Sucedió en la mañana del jueves". "sucedió el jueves por lamañana"
Sucedió eljueves en la mañana. (No incorrecto sino poco frecuente)
sí decimos"a la mañana", por ejemplo:
3) Mañana ala mañana tengo que ir al médico.
4) También"Mañana por la mañana tengo que ir al médico" (en algún momento durante la mañana)
Pero:
5) Mañanaen la mañana tengo que ir al médico. (No incorrecto sino poco frecuente)
También decimos:
6)"Trabajo por la mañana y por la tarde estudio".
Además:
7)"Trabajo a la mañana y a la tarde estudio".
En este caso también usaría "por" o "a":
8) Suele llover mucho por/a la mañana.
Por último,a veces decimos:
9)"Hay cosas que hago de mañana, otras de tarde y otras de noche".
Este uso me parece que puede ser poco frecuente o regional. No creo que sea universal.
关于De 连用，如："Hay cosas que hago de mañana, otras de tarde y otras denoche".在墨西哥、秘鲁、委内瑞拉、哥伦比亚，或者部分厄瓜多尔、玻利维亚经常听到，但如果对西班牙人，这个说法就疙疙瘩瘩令人不舒服。或许因方言差异感，音节调门冲突？
A连用，生活中比较少见，有人说从来就没听过A lamañana, A la tarde而一般都说Por la mañana, Por la tarde-
但是在某些专业文章中有时候出现，可见非语法错误，如：A la mañana siguiente el dolor de cabeza había desaparecido. A la tarde, a la mañana generalmente llueve en zonas de clima tropical.－A表述不确定、不持续的某一个时间概念或现象。
Por 表述时间的持续和延续、流逝与所发生的。如：Por lamañana/por la tarde/por la noche me gusta ver televisión.
En，比较少用，也表示时间持续。上面例句5、例句2中有给出语感不符合的例子。但不涉及语法错误，只不过音和字义En搭配时间疙疙瘩瘩。如：
En lamañana/en la tarde/en la noche suele soplar mucho viento en mi zona.
【随手资料，不完整，以供参考】

这个问题非常有意思，其实对于外语学习来说，“介词（前置词）”一直是比较复杂难学的一部分，其中的区别有时候非常细微。
楼主列出的这四种表达都是存在的，其中por/en la tarde应该是最常见的表达，por和en都可以表示持续的一段时间，通常是某个不确定的、较为宽泛的时间范围，常用来描述在下午发生的、持续一段时间的动作或状态，有 “在整个下午期间” 或 “在下午的某个时候” 的意思。
其中por对于所有的西语国家来说，都是对的，尤其在西班牙，por是最常用的；en的使用则更多见于拉美国家 。
这种表达类似英语的in the afternoon(evening)，用作时间状语，表达“在下午的时候（做某事/发生某事）”，例如：
Todos los domingos voy a ver a mis abuelos por/en la tarde.
补充一句：在西班牙尽管很少有人用en la tarde来进行上述表达，但有一种情况，就是后边有介词de+其他日期的结构时，基本就用en，而不用por了，例如：
en la tarde del sábado
en la mañana del lunes
相对来说a la tarde/mañana就少见一些，主要在西班牙北部加利西亚、巴斯克和加泰罗尼亚地区（不知道是不是受到法语或当地方言的影响，比如á la matin, amañá什么的）、和阿根廷使用的更多些，例如：
Yo trabajo a la mañana.
至于de la tarde，这种基本只会用在名词后边，作为补语使用，表示“下午的……”，比如具体的时间后边：
Nos vemos a las cinco de la tarde.
也可以是其他的各种名词：
¿Cuáles son tus planes para el resto de la noche?
Su cutis pálido parecía brillar bajo las luces de la noche.