克隆片段化和环境因子对漂浮植物生长和竞争能力的影响

发布时间：2020-05-30 12:19

【摘要】：漂浮植物是很多湿地生态系统的重要组成部分,对其结构的维持和功能的发挥具有重要作用。大多数漂浮植物是克隆植物,通过根状茎或匍匐茎等产生相互连接的分株(无性个体)。干扰普遍存在于湿地生态系统中,可以导致相连的漂浮植物断裂形成不同大小的克隆片段。干扰导致的克隆片段化能够影响漂浮植物的生长,从而可能进一步影响其种内或种间竞争关系,并且克隆片段化的这种效应可能受其它环境因子(如养分和空间)的影响。本研究以三种分布广泛的小型漂浮植物紫萍(Spirodela polyrhiza)、槐叶萍(Salvinia natans)和满江红(Azollaimbricata)为研究对象,开展了四个温室实验,探究克隆片段化、养分水平和物理空间对漂浮植物生长和竞争能力的影响。研究了初始密度(分别为1、4、16个分株)、养分水平(低养分、高养分)和克隆片段化(所有新产生的分株与母株切断或连接)对紫萍生长和种内竞争的影响,发现克隆片段化显著增加了紫萍的生物量并改变了叶片的大小,但是并不影响紫萍的种内竞争强度。另外,高养分可以增加紫萍的种内竞争强度。将槐叶萍和紫萍单独种植或混合种植在两种养分水平(低养分、高养分),并对槐叶萍进行三种克隆片段处理(无片段化、轻度片段和重度片段),发现克隆片段化显著减少了槐叶萍的生物量和分株数,但并不影响槐叶萍对紫萍的竞争效应,而高养分显著提高了槐叶萍对紫萍的种间竞争能力。将四种不同克隆片段大小(含1、2、3、6个分株)的槐叶萍种植在两种养分水平(低养分、高养分)下,并与满江红进行竞争(混合种植,存在满江红)或不竞争(槐叶萍单独种植,无满江红),发现随着初始片段大小(初始分株数)的增加,槐叶萍产生的总生物量和总分株数越多,但其相对生长速率却逐渐降低。在低养分中,槐叶萍片段越大其对满江红的竞争能力越强,但是高养分会增强较小片段的种间竞争能力。将初始密度不同(1或4个片段)的满江红种植在四个养分水平(1%、4%、10%和40%Hoagland溶液)和三种不同类型的圆柱形容器(容器的高度/体积和直径两两相同)中,发现容器直径越大越有利于满江红的生长,而容器高度和体积不影响满江红的生长。容器类型、养分水平、初始密度以及交互作用都显著影响满江红的生物量,但并不影响满江红的种内竞争强度。此外,养分浓度过高显著降低满江红的生长并削弱种内竞争强度。综上所述,克隆片段化既不影响漂浮植物紫萍的种内竞争强度也不影响槐叶萍对紫萍的种间竞争能力,而养分显著影响漂浮植物的竞争能力。因此,选择漂浮植物作为湿地修复手段时应综合考虑漂浮植物的生物学特性和环境因子的作用。
【图文】：

紫萍,叶生物量,养分,总生物量

逡逑响在高养分中比在低养分中更强（表２．２，图２．１Ａ－Ｂ）。密度的增加显著降低了紫萍的逡逑总生物量、叶生物量、根生物量和分株数（表２．２，图２．１Ａ－Ｄ）。密度的负效应对紫萍逡逑总生物量、叶生物量、根生物量和分株数的影响在高养分中比在低养分中更强（表２．２，逡逑图２．１Ａ－Ｂ）。密度对紫萍的总生物量和叶生物量的负效应在有片段化的时候更强（表逡逑２．２，图２．１Ａ－Ｂ）。克隆片段化ｘ养分ｘ密度对紫萍生物量或分株数没有显著的交互作用逡逑（表邋２＿２，图邋２．１Ａ－Ｄ）。逡逑表２．２克隆片段化、养分和密度对紫萍总生物量、叶生物量、根生物量和分株数影响的三因素方逡逑差分析表逡逑Ｔａｂｌｅ邋２．２邋Ｔｈｒｅｅ－ｗａｙ邋ＡＮＯＶＡ邋ｆｏｒ邋ｅｆｆｅｃｔｓ邋ｏｆ邋ｃｌｏｎａｌ邋ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ，邋ｎｕｔｒｉｅｎｔｓ，邋ａｎｄ邋ｄｅｎｓｉｔｙ邋ｏｎ邋ｔｏｔａｌ逡逑ｍａｓｓ

紫萍,叶宽,叶长,养分

２．３．２克隆片段化、养分水平和密度对紫萍形态的影响逡逑与没有片段化相比，片段化使紫萍的叶宽、叶长、根长和比叶面积减小了邋２．４－３１．９％逡逑（图２．２Ａ－Ｄ），但在低密度低养分的处理中片段化则增加了紫萍的叶宽、叶长、根长和逡逑比叶面积（图２．２Ａ－Ｄ）。克隆片段化不影响紫萍的根冠比（表２．３，图２．３）。高养分使紫逡逑萍的叶宽、叶长、根长和比叶面积减少了邋１．３－５３．６％（图２．２Ａ－Ｄ），根冠比减少了逡逑５６．８－６５．３％（图２．３）。密度的增加显著减小了紫萍的叶宽、叶长、根长和比叶面积（表逡逑２．３，图２．２Ａ－Ｄ）。克隆片段化和养分对紫萍的叶宽、叶长、根长、根冠比和比叶面积逡逑没有显著的交互作用（表２．３）。密度对紫萍的叶宽、叶长和比叶面积的负效应在有片逡逑段化处理时更强（表２．３，，图２．２Ａ－Ｂ，邋Ｄ）。密度对紫萍的叶宽、根长和比叶面积的负效逡逑应在低养分中更强（表２．３，图２．２Ａ－Ｂ）。克隆片段化、养分和密度这三个因素之间也逡逑存在显著的交互作用。这是因为密度的负效应对紫萍的叶宽、叶长、根长和比叶面积逡逑的影响在低养分有片段化处理时更强，但在低养分没有片段化处理时密度的负效应不逡逑显著或者略微低一些（表２．３，图２．２Ａ－Ｄ）。逡逑２３逡逑
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q948

【相似文献】