不同生境下紫花地丁生殖株構(gòu)件表型可塑性及生長(zhǎng)分析

孫嘉蔓 翟麗華 王春露 柳智翰 班玉釗 張麗輝

摘 ? ?要：為了探討不同生境對(duì)早春植物紫花地丁植株構(gòu)件生物量分配及其權(quán)衡關(guān)系的影響，試驗(yàn)采用野外調(diào)查取樣和室內(nèi)分析的方式，對(duì)林下和空曠地兩種生境下紫花地丁植株生物量分配特征、異速生長(zhǎng)關(guān)系及其在不同生境間的差異性和權(quán)衡特征進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，紫花地丁植株在兩種生境下均有較高的變異系數(shù)，其增長(zhǎng)規(guī)律呈冪函數(shù)或指數(shù)函數(shù)形式增長(zhǎng)，且在不同生境時(shí)不同器官間具有顯著的資源分配調(diào)整與權(quán)衡。

關(guān)鍵詞：紫花地丁;表型可塑性;生物量分配

文章編號(hào)：1005-2690（2021）24-0018-03 ? ? ? 中國(guó)圖書分類號(hào)：S812 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

植物的表型可塑性是指同一基因型在不同環(huán)境下，通過對(duì)異質(zhì)生境的權(quán)衡而表達(dá)出的不同表型特征。在光照、水分、密度等環(huán)境因子的長(zhǎng)期影響下，植株各構(gòu)件的生物量及其分配規(guī)律直接影響植物的生長(zhǎng)和繁殖，也反映了植物的生態(tài)適應(yīng)策略。因此，植株生物量分配是衡量植物體生長(zhǎng)發(fā)育過程中同化資源的重要指標(biāo)，是研究植物對(duì)環(huán)境適應(yīng)性的重要內(nèi)容[1-3]。

紫花地丁是東北地區(qū)優(yōu)良的早春野生花卉，其植株矮小，發(fā)育較早，對(duì)東北地區(qū)早春時(shí)節(jié)返青草地起到保溫、保濕作用，可增加土壤中有機(jī)質(zhì)含量，對(duì)改良土壤的理化性質(zhì)起到很好的作用[4-7]。目前，關(guān)于紫花地丁在園林草地管理中的相關(guān)應(yīng)用研究較多，但將其作為早春植物研究其生物量分配狀況的研究較少[8]。

本研究以紫花地丁為研究對(duì)象，研究其在伊通河沿岸不同生境下植株生物量分配及生長(zhǎng)情況，比較不同生境下紫花地丁植株及構(gòu)件生物量的數(shù)量特征，掌握不同構(gòu)件生物量的分配特征，為深入研究早春植物的適應(yīng)機(jī)理奠定基礎(chǔ)，也為生態(tài)資源的開發(fā)利用提供理論指導(dǎo)。

1 ? 材料與方法

1.1 ? 樣品采集與測(cè)量

2021年4月中旬在伊通河沿岸設(shè)置樣地。以空曠地、林下兩種光環(huán)境作為樣地劃分條件。在紫花地丁花期時(shí)，采用大樣本取樣測(cè)定方法，在2 m×2 m樣地內(nèi)隨機(jī)取樣30株。

樣品帶回室內(nèi)后清洗根部泥土，將植株的根、莖、葉、花分開，烘干至恒重，稱重量。

1.2 ? 數(shù)據(jù)處理

用Excel軟件計(jì)對(duì)所測(cè)的各數(shù)量性狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，性狀間的關(guān)系在線性、指數(shù)、乘冪和對(duì)數(shù)函數(shù)中，選擇相關(guān)性最好的作為其規(guī)律性變化的描述模型。

2 ? 結(jié)果與分析

2.1   不同生境紫花地丁構(gòu)件生物量及分配

如表1所示，林下植株總生物量為（0.550±0.189）g，空曠地植株總生物量為（0.275±0.145）g。在林下生境，植株的地上生物量為（0.396±0.247）g，空曠地（0.130±0.047）g，其中空曠地環(huán)境下葉構(gòu)件生物量的變異程度最大，為67.7%;葉片的生物量分配比重均值為44.45%，在空曠地環(huán)境下，葉片的生物量分配比重平均為25.53%?？梢?，在林下環(huán)境下，紫花地丁葉片生物量分配比重是空曠地的1.76倍。林下植株地下生物量為（0.154±0.345）g，空曠地地下植株生物量為（0.145±0.085）g，其中空曠地環(huán)境下根構(gòu)件生物量變異系數(shù)高達(dá)72.2%，在林下環(huán)境，根分配比重平均為28.94%，空曠地環(huán)境根分配比重平均為50.51%?？梢?，在空曠地環(huán)境下，根構(gòu)件占植株總生物量分配比重最高，約為林下的1.74倍。根構(gòu)件在環(huán)境中有較高的表型可塑性。

2.2 ? 不同生境下紫花地丁植株生物量的生長(zhǎng)分析

由圖1可知，不同生境下紫花地丁葉構(gòu)件生物量擬合方程的b值為0.208～0.467 g;擬合方程中a值變化規(guī)律約等于1，如果把擬合方程的a值看作不同構(gòu)件對(duì)植株生物量的貢獻(xiàn)率[9]，即在紫花地丁生物量的增長(zhǎng)中，不同生境和不同構(gòu)件具有不同的貢獻(xiàn)率，那么在林下生境中，紫花地丁植株每增重1 g，其葉片增重約為0.467 g，葉片貢獻(xiàn)率為46%，而在空曠地中，葉片增重約0.208 g，貢獻(xiàn)率為26%。

由圖2可知，兩個(gè)生境中紫花地丁植株花構(gòu)件擬合方程中b值為0.132～0.242 g，不同生境中的a值均約等于1，這表明花構(gòu)件在紫花地丁植株生物量相對(duì)生長(zhǎng)中的異速生長(zhǎng)關(guān)系非常穩(wěn)定，并且在林下環(huán)境下花構(gòu)件的貢獻(xiàn)率為25%，空曠地環(huán)境中貢獻(xiàn)率為29%，表明花構(gòu)件在不同生境下的資源分配變化不大。

由圖3可知，其根構(gòu)件生物量擬合方程的b值區(qū)間為0.243～0.685 g，增速冪值接近1。擬合方程中的a值變化規(guī)律，紫花地丁總生物量每變化1 g，相對(duì)其根構(gòu)件在林下生境中變化0.243 g左右，貢獻(xiàn)率為29%;在空曠地生境中，根構(gòu)件變化約0.686 g，貢獻(xiàn)率為45%。不同構(gòu)件生物量貢獻(xiàn)率的變化也是不同生境中紫花地丁植株構(gòu)件生物量分配策略的體現(xiàn)。

3 ? 討論

在植物生長(zhǎng)發(fā)育過程中，植物個(gè)體的有限資源在不同構(gòu)件間的生物量分配比重，反映了早春植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)和生存策略分配。這種策略體現(xiàn)了植物體形態(tài)指標(biāo)、生物量等不呈比例的生長(zhǎng)關(guān)系和各器官之間存在的資源優(yōu)化分配權(quán)衡策略就是異速生長(zhǎng)關(guān)系[10]。而對(duì)植物異速生長(zhǎng)關(guān)系的分析可以排除植物個(gè)體差異影響，進(jìn)而揭示植物對(duì)外界環(huán)境的響應(yīng)策略，是植物對(duì)環(huán)境適應(yīng)性策略的重要研究方法[11]。

不同生境中，紫花地丁植株構(gòu)件的生物量分配差異蘊(yùn)涵了其生長(zhǎng)調(diào)節(jié)和物質(zhì)分配策略[12]。伊通河畔兩個(gè)生境紫花地丁植株葉和根的生物量分配均差異顯著，其中葉的生物量分配在林下生境下遠(yuǎn)大于空曠地生境，根的生物量分配則正好相反。所以，當(dāng)環(huán)境條件越不利于光合條件時(shí)，植株會(huì)增加光合構(gòu)件葉的生物量分配比重，促進(jìn)葉的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)，從而提高光資源的競(jìng)爭(zhēng)能力，以確保光合能力和水平，合成更多有機(jī)物質(zhì)[13]。從變異系數(shù)角度看，兩個(gè)生境紫花地丁對(duì)生殖構(gòu)件生物量分配在種群間相對(duì)穩(wěn)定，生境的差異沒有影響生殖構(gòu)件的功能性，盡管花的生物量在生境間有差異，但生物量比重相對(duì)穩(wěn)定，這也是生物學(xué)機(jī)理是植物結(jié)構(gòu)和功能統(tǒng)一的表現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]邱天.松嫩平原蘆葦?shù)纳飳W(xué)和生態(tài)學(xué)特征[J].草業(yè)科學(xué)，2014，31（2）：300-305.

[2]楊允菲，張寶田.松嫩平原草甸生境甘草種群生殖構(gòu)件表型可塑性及變化規(guī)律[J].草業(yè)學(xué)報(bào)，2006（2）：14-20.

[3]張文輝，李紅，李景俠，等.秦嶺獨(dú)葉草種群個(gè)體和構(gòu)件生物量動(dòng)態(tài)研究[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2003，14（4）：530-534.

[4]董慧.山西果園可利用草種的篩選及其特性研究[D].晉中：山西農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016.

[5]孫慧芳，魏巖，閆紫煙，等.紫花地丁花結(jié)構(gòu)變化對(duì)種子萌發(fā)特性的影響[J].草業(yè)科學(xué)，2020，37（9）：1729-1737.

[6]王杰青.地被植物連錢草和紫花地丁的研究[D].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)，2002.

[7]趙文娜.松嫩鹽堿草地紫花地丁根圍AM真菌多樣性與功能研究[D].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)，2021.

[8]焦聰，闞國(guó)仕，陳紅曼，等.紫花地丁自然種群生物量生殖分配研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（24）：12031-12034.

[9]焦德志，劉潤(rùn)澤，潘林，等.扎龍濕地不同生長(zhǎng)期蘆葦分株構(gòu)件生物量分配及生長(zhǎng)分析[J].生態(tài)學(xué)雜志，2021，40（4）：940-949.

[10]孫俊，王滿堂，程林，等.不同海拔典型竹種枝葉大小異速生長(zhǎng)關(guān)系[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2019，30（1）：165-172.

[11]郭麗珠，黃頂，張叢，等.退化典型草原狼毒生物量分配及異速生長(zhǎng)分析[J].中國(guó)草地學(xué)報(bào)，2019，41（6）：53-59.

[12]楊允菲，李建東.松嫩平原不同生境蘆葦種群分株的生物量分配與生長(zhǎng)分析[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2003，14（1）：30-34.

[13]左晨，王夢(mèng)亭，王禮欣，等.不同生境大托葉豬屎豆構(gòu)件生物量分配的權(quán)衡特征[J].草地學(xué)報(bào)，2020，2（2）：454-460.