生境异质性对水生克隆植物生长和竞争的影响

摘要

在自然生境中，植物在生长过程中所需的资源（如营养、水分等）及所处的环境条件（如地形等）都呈现出异质性的分布格局。面对异质性生境，克隆植物会表现出适应性的生长繁殖对策。异质性生境也会影响植物之间的竞争关系，进而影响植物的种群和群落的结构。水生植物大多是克隆植物，目前关于挺水型克隆植物面对资源异质性表现出的适应性生长对策尚不清楚。近年来外来水生植物的入侵现象逐渐严重，而生境异质性可能对外来入侵克隆植物不同繁殖体的生长表现和种内竞争关系产生影响，但相关研究较少。本论文通过控制实验研究异质性生境条件对水生克隆植物（包括外来种）的生长性状和物种间竞争关系的影响，以期更深入地解析生境异质性对本地水生植物以及外来水生植物的克隆生长的作用机制，为本地种的生态修复和外来种的控制提供理论依据。 1.本论文第一部分研究了生境异质性（资源异质性和环境异质性）对外来水生植物不同繁殖体的繁殖、生长、竞争关系和入侵能力的影响。以入侵种喜旱莲子草肉质根为材料的研究中发现，土壤异质性并不能提升喜旱莲子草的生长表现，也未增加其种内竞争强度（第三章）;以外来种粉绿狐尾藻断枝为材料的实验发现，土壤异质性仅增加了部分植株密度的分枝数量和长度，并没有对粉绿狐尾藻的其他生长性状以及种内竞争关系产生影响（第四章）。在不同环境异质性下的地形异质性（水陆交错界面）中入侵种凤眼莲的生长繁殖表现显示，克隆整合能够帮助凤眼莲缓解来自胁迫生境的压力，并且能够提升凤眼莲的生长表现，而且克隆整合能够帮助凤眼莲从水生生境入侵拓殖到陆生生境中（第五章）。本部分研究结果说明土壤营养异质性对喜旱莲子草和粉绿狐尾藻的入侵扩散没有产生积极作用，而凤眼莲的克隆整合作用有助于该种在生境异质性下的入侵扩散。 2.本论文第二部分研究了生境异质性中的资源异质性（土壤营养异质性和水分异质性）对本地挺水型克隆植物的生长繁殖和竞争关系的影响。菖蒲和芦苇在两种土壤基质类型中的生长性状无显著性差异;离散型克隆植物香蒲在异质性基质中生物量积累显著，聚轴型克隆植物水葱生物量则更多积累于均质性基质（第六章）。随着水位的上升，聚轴型克隆植物水葱和菖蒲增加了对地上部分的投资（例如:地上生物量和株高），但是也相应的减少了克隆生长的性状（例如:分株数和根状茎长度）;在低水位条件下，异质性基质中的菖蒲和水葱的种间竞争最激烈，但是随着水位的提升竞争强度逐渐减弱（第七章）。土壤营养异质性与水分时间变化对不同密度的荆三棱产生不同的影响;土壤基质处理显著影响荆三棱的生长表现和种内竞争强度;然而，水分处理仅显著影响高密度荆三棱的形态特征，其中水分异质性对种内竞争强度无显著影响;相比于水分处理，荆三棱表现出对土壤基质处理更加敏感（第八章）。本部分研究结果说明物种特性和克隆结构的差异，影响了不同克隆植物面对土壤基质异质性时有不同的可塑性反应;聚轴型克隆植物面对高水位采取了垂直方向营养生长与水平方向克隆生长的一种权衡策略;土壤营养和水分供给在时间和空间上的异质性分布对荆三棱生长和竞争关系的影响与其种群的密度密切相关。 综上所述，克隆植物的繁殖方式、物种特性、克隆生长结构和种群密度决定了水生克隆植物在异质性生境中的生长表现和竞争关系。

目录

声明

摘要

第一章前言

1．1植物竞争

1．1．1植物竞争概述

1．1．2植物种内竞争

1．1．3植物种间竞争

1．1．4影响植物竞争关系的主要因素

1．1．5竞争强度

1．2克隆植物

1．2．1克隆植物概述

1．2．2水生克隆植物

1．2．3克隆植物的表型可塑性

1．2．4克隆植物的克隆整合效应

1．3生境异质性

1．3．1生境异质性概述

1．3．2基质异质性对克隆植物生长繁殖的影响

1．3．3基质异质性对克隆植物竞争关系的影响

1．4外来克隆水生植物与竞争和生境异质性关系

1．5本研究的内容、目的及意义

2．1研究地点

2．2实验材料

2．2．1实验材料简述

2．2．2实验材料培养

2．3样品分析方法

2．3．1土壤样品分析

2．3．2植物样品分析

第三章土壤营养异质性对喜旱莲子草肉质根萌发以及种内竞争关系的影响

3．1前言

3．2实验材料及设置

3．2．1实验材料

3．2．2实验材料预培养

3．2．3实验设置

3．2．4实验收获

3．2．5实验数据处理分析

3．3实验结果

3．3．1土壤基质处理和密度对喜早莲子草肉质根萌发的影响

3．3．2土壤基质处理和密度对喜旱莲子草生长的影响

3．4实验讨论

3．4．1土壤基质和密度对喜旱莲子草肉质根萌发的影响

3．4．2土壤异质性对喜旱莲子草生长表现的影响

3．4．3密度处理对喜旱莲子草生长表现的影响

3．5本章小结

第四章土壤营养异质性对不同种群密度的粉绿狐尾藻生长及种内竞争的影响

4．1前言

4．2实验材料及设置

4．2．1实验材料

4．2．2实验设置

4．2．3实验收获

4．2．4实验数据处理分析

4．3实验结果

4．3．1土壤营养异质性基质对粉绿狐尾藻生长的影响

4．3．2土壤营养异质性基质对粉绿狐尾藻种内竞争强度的影响

4．4实验讨论

4．5本章小结

第五章环境异质性对凤眼莲克隆整合效应的影响

5．1前言

5．2实验材料与设置

5．2．1实验材料

5．2．2实验设置

5．2．3实验收获

5．2．4实验数据处理分析

5．3实验结果

5．3．1凤眼莲的‘P-O’模式

5．3．2凤眼莲的‘O-P’模式

5．4实验讨论

5．5本章小结

第六章土壤营养异质性对四种挺水生活型本地种的生长繁殖的影响

6．1前言

6．2实验材料及设置

6．2．1实验材料

6．2．2实验设置

6．2．3实验收获

6．2．4实验数据处理分析

6．3实验结果

6．4实验讨论

6．5本章小结

第七章土壤营养异质性与水分梯度变化对菖蒲和水葱生长及种间关系的影响

7．1前言

7．2实验材料及设置

7．2．1实验材料

7．2．2实验设置

7．2．3实验收获

7．2．4实验数据处理分析

7．3实验结果

7．3．1基质类型及水深处理对无竞争处理植株的影响

7．3．2基质类型及水深处理对有竞争处理植株的影响

7．3．3水葱对基质类型及水深的响应

7．3．4菖蒲对基质类型及水深的响应

7．3．5水葱和菖蒲种间竞争关系

7．4实验讨论

7．5本章小结

第八章土壤营养异质性与水分时间变化对不同密度荆三棱生长和种内竞争关系的影响

8．1前言

8．2实验材料与设置

8．2．1实验材料

8．2．2实验设置

8．2．3实验收获

8．2．4实验数据处理分析

8．3实验结果

8．3．1土壤湿度

8．3．2生物量、生物量分配以及相对生长速率

8．3．3形态特征

8．3．4种内竞争强度

8．4实验讨论

8．4．1生物量、生物量分配以及相对生长速率

8．4．2形态特征

8．4．3种内竞争强度

8．5本章小结

9．1主要结论

9．2不足与研究展望

参考文献

博士研究生期间论文情况

致谢