土壤盐胁迫下植物之间的相互作用及根系和丛枝菌根的影响

发布时间：2017-08-09 08:34

  本文关键词：土壤盐胁迫下植物之间的相互作用及根系和丛枝菌根的影响

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【摘要】：植物之间的相互作用(竞争competition或互惠facilitation)是影响植物种群和群落结构的重要因素,植物之间相互作用的性质和强度受到非生物／生物环境因子的影响,在环境胁迫条件下倾向于互惠。对植物之间相互作用沿环境梯度转变的机理的研究,目前主要从环境胁迫和植物地上部分冠层效应进行,植物地下部分(根系及根际微生物)的影响有待揭示。为此,本研究以在自然滩涂广泛分布的柽柳(Tamarix chinensis L.)为植物系统,通过野外实验和温室受控实验,结合整合分析和文献分析方法,研究了(1)胁迫环境下,生物量-密度关系在不同物种间的差异是否是由植物相互作用驱动的?(2)植物间相互作用对环境胁迫的响应规律是什么?(3)植物间相互作用主要是由冠层效应驱动还是由地下效应驱动?(4)丛枝菌根真菌对植物间相互作用的调节及其对环境胁迫的响应如何?研究取得了以下结果：1植物间相互作用在物种间的差异是解释不同植物物种种群动态变化差异的机制之一文献分析和野外调查表明,胁迫环境下,生物量-密度关系存在明显的物种特异性,植物种类不同,生物量-密度关系明显不同。实验进一步表明,这种差异是由不同物种植物间相互作用性质和强度的变化引起的。对同一盐分水平耐受性不同的物种,其个体间相互作用性质和强度不同,邻体效应指数从-0.42到0.19。生物量-密度关系指数与个体间邻体效应指数呈正相关(r=0.81)：对胁迫耐受性强的物种(如柽柳),邻体效应值更负,生物量-密度关系曲线更斜。2随土壤盐胁迫程度增加植物间相互作用向竞争减弱或互惠增强单向转变温室人工盐梯度实验表明,随土壤含盐量从0.05%逐渐增加到0.8%,植物间相互作用表现为竞争强度减弱(邻体为幼苗柽柳,邻体效应指数从-0.21转变为-0.02)或转变为正效应(邻体为成株柽柳,邻体效应指数从-0.34转变为0.25),在高盐分胁迫条件下,没有出现互惠减弱的趋势。3土壤盐胁迫下地下效应是驱动植物间相互作用的主要因素土壤盐胁迫下(盐分含量0.62%),邻体植物提高了目标植物地上部分生物量和菌根侵染率。冠外拽实验表明,冠层效应影响不显著(邻体效应指数与零差异不显著),邻体植物主要通过地下效应影响目标植物生长。土壤盐胁迫下(盐分含量0.8%),成株和幼苗柽柳根际土壤中含盐量分别降低了72.38%和23.90%、有机质含量分别增加了75.33%和21.16%,丛枝菌根真菌孢子密度增加了90.87%和16.27%。邻体植物(尤其是成株邻体)可能通过上述对微环境的改善促进其周围植物个体的生长。4在胁迫环境下丛枝菌根真菌调节植物间养分吸收是植物间正相互作用的重要驱动力之一通过整合分析发现,只有在胁迫条件下,丛枝菌根真菌调节正的邻体效应,其效应值显著大于零(P0.001)；无胁迫条件下,目标植物对丛枝菌根真菌的响应不显著。自然滩涂实验结果表明,土壤盐胁迫下(盐分含量0.62%),丛枝菌根真菌减弱相邻植物间竞争强度或促进互惠；无盐分胁迫条件下,丛枝菌根真菌加剧邻体间的竞争。温室受控实验结果显示,当菌丝网络存在时,邻体能够增加目标植物地上部分生物量、菌根侵染率和15N含量,说明土壤盐胁迫条件下,菌丝网络能够帮助幼苗个体从邻体侧吸收养分,从而促进其生长。5土壤盐胁迫下成株植物通过丛枝菌根真菌促进邻体幼苗生长自然滩涂实验和温室受控实验结果均表明,土壤盐胁迫下(盐分含量0.62和0.8%),与幼苗邻体相比,成株邻体更倾向于促进目标幼苗的生长：幼苗邻体效应值与零差异不显著,成株邻体效应值显著大于零。菌丝隔离实验进一步表明,丛枝菌根真菌网络帮助目标幼苗从邻体侧获得养分。整合分析结果也表明,当成株邻体存在时,丛枝菌根真菌网络显著促进目标植物的生长,其效应值为1.28,且显著大于零；而当邻体为幼苗植株时,目标植物对丛枝菌根真菌网络的响应不显著,效应值为0.08。
【关键词】：植物相互作用 种群动态 胁迫梯度假说 地下效应 丛枝菌根真菌 邻体年龄 盐胁迫 柽柳
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q945.78
【目录】：

• 摘要9-11
• Abstract11-14
• 第一章 绪论14-27
• 1 引言14-15
• 2 研究进展15-24
• 2.1 植物-植物相互作用与种群动态15-16
• 2.2 植物-植物相互作用与环境条件16-19
• 2.3 植物正相互作用机理19-21
• 2.4 丛枝菌根对植物相互作用的调节21-24
• 3 本研究所要回答的科学问题和总体框架24-27
• 第二章 植物相互作用与种群动态27-35
• 1 科学问题的提出27-28
• 2 材料与方法28-30
• 2.1 生物量-密度关系文献分析28
• 2.2 自然滩涂调查实验28-30
• 3 结果30-33
• 3.1 生物量-密度关系的种间差异30-31
• 3.2 植物邻体效应与生物量-密度关系31-33
• 4 小结33-35
• 第三章 植物相互作用随环境胁迫变化规律35-43
• 1 科学问题的提出35-36
• 2 材料与方法36-38
• 2.1 实验材料36
• 2.2 同龄邻体间相互作用实验36-37
• 2.3 非同龄邻体间相互作用实验37-38
• 3 结果38-42
• 3.1 同龄邻体间相互作用随土壤盐胁迫变化规律38-40
• 3.2 非同龄邻体间相互作用随土壤盐胁迫变化规律40-42
• 4 小结42-43
• 第四章 植物邻体间冠层效应与地下效应的相对重要性43-53
• 1 科学问题的提出43-44
• 2 材料与方法44-45
• 2.1 自然滩涂柽柳根际土壤分析44
• 2.2 同龄植物间相互作用44-45
• 2.3 非同龄植物间相互作用45
• 3 结果45-51
• 3.1 柽柳改善根际土壤微环境45-47
• 3.2 盐胁迫下同龄植物间地下互惠47-49
• 3.3 盐胁迫下非同龄植物间地下互惠49-51
• 4 小结51-53
• 第五章 土壤盐胁迫下丛枝菌根对植物邻体效应的调节53-70
• 1 科学问题的提出53-54
• 2 材料与方法54-59
• 2.1 整合分析54-56
• 2.2 丛枝菌根真菌对植物间相互作用的调节56-57
• 2.3 丛枝菌根真菌网络对植物间养分吸收的影响57-59
• 3 结果59-68
• 3.1 丛枝菌根真菌网络驱动植物间正相互作用59-60
• 3.2 盐胁迫下丛枝菌根真菌调节植物间相互作用60-64
• 3.3 盐胁迫下丛枝菌根真菌网络调节邻体间养分吸收关系64-68
• 4 小结68-70
• 第六章 讨论、结论与展望70-81
• 1 讨论70-79
• 1.1 土壤盐胁迫下植物间相互作用与种群动态70-71
• 1.2 土壤盐胁迫下植物相互作用变化规律71-72
• 1.3 土壤盐胁迫下植物间通过地下效应互惠72-73
• 1.4 丛枝菌根真菌对植物相互作用的调节及环境因子的影响73-77
• 1.5 邻体年龄对植物间相互作用的影响及丛枝菌根真菌的调节77-79
• 2 结论79-80
• 3 展望80-81
• 参考文献81-96
• 附录1 第二章文献分析所用数据的文献来源96-97
• 附录2 第四章实验设计模式图97-98
• 附录3 第五章整合分析所用数据的文献来源98-99
• 附录4 第五章实验设计模式图99-101
• 附录5 攻读博士学位研究生期间所参与的项目101
• 附录6 攻读博士学位研究生期间所发表的论文101-102
• 致谢102-103

【参考文献】

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 张倩;植物相互作用与丛枝菌根真菌[D];浙江大学;2011年

2 杨海水;宿主植物对丛枝菌根真菌的影响—共生功能、地理分布及多样性[D];浙江大学;2013年

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本文编号：644382