克隆植物結(jié)縷草的生長格局與氮素整合特征.pdf

1、結(jié)縷草是一種具有獨(dú)特的形態(tài)結(jié)構(gòu)的克隆植物，由于它擴(kuò)繁能力強(qiáng)，生態(tài)適應(yīng)幅度寬，因而被廣泛用于城市各類草坪的建植；同時(shí)結(jié)縷草也是營養(yǎng)價(jià)值較高，適口性良好的優(yōu)質(zhì)牧草。因此開展結(jié)縷草生態(tài)學(xué)研究，對于更好地開發(fā)和應(yīng)用結(jié)縷草資源具有重要地意義。 氮素作為植物生長的必需元素，在克隆植物結(jié)縷草的生長和發(fā)育中起著非常重要的作用。本研究以克隆植物結(jié)縷草為對象，通過對溫室內(nèi)、外植株生長發(fā)育特征的研究，揭示了結(jié)縷草在不同生境條件下形態(tài)的及生長發(fā)育行為的

2、可塑性。同時(shí)，采用穩(wěn)定性同位素示蹤的方法，通過從結(jié)縷草植株的根部引入氮素，對主匍匐莖及二級(jí)匍匐莖上分株各器官的氮素進(jìn)行檢測。揭示了不同形態(tài)和不同濃度的土壤氮素被處于不同發(fā)育階段的結(jié)縷草分株吸收后，在整個(gè)克隆基株內(nèi)部的傳輸、分享的格局、強(qiáng)度、方向、范圍以及主要機(jī)理。通過研究主要結(jié)果如下： 1.結(jié)縷草克隆植株的生長明顯受到環(huán)境條件的影響。溫室內(nèi)結(jié)縷草的匍匐莖以約3.2天形成一個(gè)復(fù)合節(jié)的速度成線性生長，隨著復(fù)合節(jié)的根有規(guī)律的出現(xiàn)，結(jié)縷

3、草的復(fù)合節(jié)的完整結(jié)構(gòu)才得以完成，根、Ta和Tb分蘗分別在復(fù)合節(jié)形成后的2.9，5.5，和10.3天后形成。溫室外結(jié)縷草的匍匐莖以約2.7天形成一個(gè)復(fù)合節(jié)的速度成線性生長，根、Ta和Tb分蘗分別在復(fù)合節(jié)形成后的2.6，5.0和6.9天后形成。溫室內(nèi)、外植株的Tb分蘗發(fā)育成匍匐莖較Ta分蘗遲緩。溫室內(nèi)植株的匍匐莖以每天約3.3cm的速度生長，溫室外植株以每天約3.0cm的速度生長。 2.溫室內(nèi)結(jié)縷草植株比溫室外植株在形態(tài)上具有更長的

4、節(jié)間長度、葉長和更多的根數(shù)量，其相應(yīng)的節(jié)間生物量、葉生物量和根生物量也較溫室外植株大。溫室內(nèi)結(jié)縷草的莖、根、葉的干重比值為4.66：1：7.90，溫室外的為7.24：1：13.22。溫室內(nèi)植株A分枝生物量占總分枝生物量的81.6％，B分枝占18.4％；溫室外植株A分枝生物量占總分枝生物量的70.3％，B分枝占29.7％。 3.在結(jié)縷草主匍匐莖上，較早出現(xiàn)的復(fù)合節(jié)所產(chǎn)生的二級(jí)分枝也較早，其上生出的葉、根和匍匐莖的生物量也較大。隨著

5、主匍匐莖上復(fù)合節(jié)出現(xiàn)時(shí)間順序的遞減，復(fù)合節(jié)上出現(xiàn)的分枝也漸次較晚，其上生出的葉、根和莖生物量、二級(jí)分枝的匍匐長度和根數(shù)量也逐漸降低，但葉平均長度變化不大。 4.克隆植物結(jié)縷草對15NH4+和15NO3-在主匍匐莖和分枝上都具有明顯的整合作用。植株從根部吸收的氮素在主匍匐莖上存在向基和向頂?shù)碾p向傳輸，但以向頂運(yùn)輸為主。在植株基部和中間引入氮素的植株向頂運(yùn)輸呈現(xiàn)明顯的遞減趨勢，而在植株先端引入氮素的植株向頂運(yùn)輸則呈現(xiàn)先減少后增加的趨

6、勢。氮素在較長二級(jí)分枝上向頂傳輸呈遞減趨勢，在較短的分枝上向頂傳輸呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢(因頂端優(yōu)勢效應(yīng))。 5.研究表明：在溫室內(nèi)的環(huán)境條件下，有利于結(jié)縷草對銨態(tài)氮的吸收。溫室內(nèi)植株從根部吸收的銨態(tài)氮較少地分配給A分株葉，較多地分配給B分株葉和匍匐莖。溫室內(nèi)植株的葉、匍匐莖和根中的15N在向基和向頂傳輸過程中的遞減趨勢較溫室外平緩。 6.結(jié)縷草植株在三個(gè)不同的生長發(fā)育階段，無論引入的銨態(tài)氮或硝態(tài)氮的濃度高或低，銨態(tài)氮在

7、植株各器官的含量明顯高于硝態(tài)氮，這也間接表明結(jié)縷草是喜銨態(tài)氮營養(yǎng)的植物。 7.結(jié)縷草對不同濃度的氮素也有不同的反應(yīng)。在三個(gè)不同的生長發(fā)育階段，當(dāng)引入高濃度的銨態(tài)氮時(shí)，與引入低濃度的銨態(tài)氮時(shí)相比，δ15N值在各分株的葉、根和匍匐莖中較高；但是當(dāng)引入高濃度的硝態(tài)氮時(shí)，與引入低濃度的硝態(tài)氮時(shí)相比，δ15N值總是較低。表明較高濃度的銨態(tài)氮有利于結(jié)縷草的吸收，而較高濃度的硝態(tài)氮對結(jié)縷草的吸收有一定的抑制作用。 8.結(jié)縷草植株在三個(gè)

8、不同的生長發(fā)育階段，對高濃度的銨態(tài)氮吸收和傳輸?shù)牧勘葘Ω邼舛鹊南鯌B(tài)氮和低濃度的兩種氮素都多。較年老的分株將吸收的銨態(tài)氮較多地分配給葉，而較年幼的分株則將較多銨態(tài)氮分配給匍匐莖。 9.氮素在二級(jí)匍匐莖中的傳輸格局與主匍匐莖相似，但在量上存在一定差異。主匍匐莖中的傳輸量總體上大于二級(jí)匍匐莖。在溫室內(nèi)，從主匍匐莖上的中間分株引入高濃度的銨態(tài)氮時(shí)，15N的傳輸規(guī)律為：與引入點(diǎn)直接相連的二級(jí)A匍匐莖(著生于主匍匐莖第15節(jié))＞引入點(diǎn)前的二