不同水分下准噶尔无叶豆分株种群特征和生物量分配差异

准噶尔无叶豆是豆科无叶豆属小半灌木,在中国仅片断化分布于新疆古尔班通古特沙漠局部区域.该种自然种群种子萌发率极低(<3%),主要靠克隆繁殖维持种群.为研究克隆生长在异质性生境中的可塑性特征及其生态适应意义,对生境土壤含水量存在差异的两个准噶尔无叶豆自然种群(河边种群,沙漠种群)的分株种群特征、生物量及其分配比重进行了比较,研究发现:①在分株种群特征上,河边种群的分株显著高于沙漠种群,分株间距也显著大于沙漠种群.沙漠种群分株密度和根的密度显著大于河边种群,但每一分株拥有根的概率显著小于河边种群;②在生物量分配方面,河边种群具有比沙漠种群大的根生物量,但根茎生物量则要显著的小于沙漠种群;③在植株各部分生物量比重随植株大小的变化趋势上,河边种群各部分的比重随植株大小变化的趋势平缓,而沙漠种群各部分的比重变化趋势则较为急剧,表明河边准噶尔无叶豆分株种群随着植株的大小变化,资源分配比例并没有发生很明显的变化,而沙漠种群变化较大.结果表明,准噶尔无叶豆种群对所处生境水分条件存在可塑性响应,并通过分株种群特征变化和生物量分配差异应对水分条件的变化,形成自身的适应对策.     

自然条件下风箱果的克隆构型

在自然条件下,风箱果(Physocarpus amurensis)主要靠克隆繁殖维持种群。植物克隆构型的可塑性变化对于其适应环境异质性具有重要意义。为探求风箱果的克隆构型及根茎生长动态,研究了其地下根茎的构筑型、形态特征、根茎的直径随长度变化的规律和地下根茎间的夹角。结果表明:风箱果的地下根茎的构筑型基本上属于游击型;风箱果无性系平均含有(6±2)个分株和(9.33±3.48)个根茎;根茎的直径随长度变化的曲线为抛物线型;分枝夹角较为稳定,多为30°和70°。风箱果生产大量的根茎系统,每一个克隆片段能够占据一定的空间,以保证自身生存和维持种群繁衍。     

林下和林窗内绢毛匍匐委陵菜的克隆生长和克隆形态

 为了验证绢毛匍匐委陵菜(Potentilla reptans var. sericophylla)林窗和林下种群间的行为差异是完全由表型可塑性引起,还是局部分化的结果,将生长在北京东灵山油松（Pinus tabulaeformis）林林窗和林下的绢毛匍匐委陵菜,进行生境间的交互移植-重植野外生态实验。研究结果表明,实验植物的叶片长度、叶片宽度、叶柄长度和匍匐茎节间长度等克隆形态特征在两生境间无差异。两个来源的植株,其基株生物量、基株分株数和基株匍匐茎总长度等克隆生长特征在林下生境中都比在林窗生境中小,表现出显著的可塑性。所研究的克隆形态特征和克隆生长特征及其可塑性在不同生境来源的实验植物间没有差异。绢毛匍匐委陵菜克隆形态特征和克隆生长特征及其可塑性在林下和林窗生境间没有发生局部分化,林窗为其较适生境,克隆生长特征的可塑性对绢毛匍匐委陵菜利用生境异质性可能具有重要意义     

科尔沁沙地农田-沙丘交错区白草无性系的生态适应性分析

对生长在不同沙地生境下的白草无性系进行了个体生长与形态以及种群生物量等指标的比较研究,结果表明,生长在不同生境下的白草无性系表现出显著的形态可塑性和不同的生物量分配模式,生长在农田-沙丘过滤带上的白草无性系与生长在半固定沙丘上的白草无性系相比,具有更大的生物量,更快的叶片延伸速率,根茎总长度和节间长度更长,不定芽更多,地下生物量所占比例更大且分布更深;这些特征的出现与农田-沙丘过渡带上土壤表层比较疏松而下层水分状况相对优越有着密切关系,因而生长在农田-沙丘过渡带上的白草无性系能更快地拓展其生存空间,在固沙和沙生植被演替中起重要作用。     

异质性生境中匍匐茎草本野草莓(Fragaria vesca)的克隆内资源共享

研究了不同海拔高度(1800和3900m)的匍匐茎克隆植物野草莓(Fragaria vesca)种群对光照和养分资源斑块性分布生境的响应。结果表明:与资源的空间同质性处理(Ⅰ)和(Ⅱ)相比,资源的空间异质性处理(Ⅲ)和(Ⅳ)中2个种群的野草莓的近端、远端分株部分和整个克隆片段的生物量和分株数均明显增加。当近端分株部分经历低光高养,而与其相连的远端分株部分经历高光低养时,相比于整个克隆片段都处于低光高养的同质性生境,来自2个海拔的种群的近端分株部分都会增加对根的生物量分配;当近端分株部分经历高光低养,而与其相连的远端分株部分经历低光高养时,相比于整个克隆片段都处于低光高养的同质性生境,来自2个海拔的种群的近端分株部分都会减少对根的生物量分配,远端分株部分也被观察到类似的生物量分配格局。相比于高光低养的同质性生境,当与低光高养的远端分株部分相连时,经历高光低养的近端分株部分有更大的叶面积;相比于低光高养的同质性生境,当与低光高养近端分株部分相连时,经历高光低养的远端分株部分有更大的叶面积。结果表明,野草莓在资源交互斑块性生境中发生了克隆内分工,克隆内分工有利于克隆植物对异质性资源的利用,对克隆植物在资源斑块性分布生境中的生存和生长具有重要的意义。     

基于根系形态可塑性的空心莲子草克隆分工特征

资源在空间和时间上不均匀分布现象往往形成资源异质性斑块,克隆植物凭借强大的侧向生长能力占据广阔空间,分株间的生理连接促进了其对异质性生境的适应。克隆分株首先通过资源获取结构的功能特化来提高从各种资源富养斑块中的养分获取,然后通过克隆整合作用实现分株间的养分传输,这种功能特化和资源共享模式被称为‘分工’。该文以入侵克隆植物空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)为研究对象,研究其根系对资源异质性分布的形态可塑性响应;通过调节光照强度和土壤养分来实现资源的异质性分布,共设置4个处理:1近端分株高光低养—远端分株高光低养(HL-HL),2近端分株低光高养—远端分株低光高养(LH-LH),3近端分株高光低养—远端分株低光高养(HL-LH),4近端分株低光高养—远端分株高光低养(LH-HL);使用WinRHIZO Pro软件分析相关根系指标,SPSS 18.0单因素方差(one-way ANOVA)分析方法分析异质性条件对近、远端分株以及整个克隆片段的影响。结果表明:异质性斑块中经历高光低养的分株分配更多的生物量到地上部分,经历低光高养的分株分配更多的生物量到地下部分,空心莲子草通过调整对地上和地下部分的生物量分配比例实现了克隆分工;异质性斑块中,生长在富养斑块中的空心莲子草分株根系有更高的根生物量、根长、根表面积、根体积以及分枝系数等,表明空心莲子草分株根系通过对异质性斑块的形态可塑性变化提高了土壤养分的吸收能力。由此可见,空心莲子草通过对资源获取结构的功能特化提高了其资源吸收能力,这可能是其具强入侵能力的重要原因。     

亚高山暗针叶林不同林冠环境下华西箭竹的克隆可塑性

以亚高山暗针叶林3种林冠环境中以及暗针叶林林缘的华西箭竹（Fargesia nitida）为对象,对其无性系数量特征、无性系根茎特征、分株生物量以及分株形态特征进行了对比研究。结果表明：（1）林冠环境的差异导致了不同种群的基株密度和每基株分株数的显著差异,但林冠环境差异不影响分株密度。林冠郁闭度愈大,每基株分株数愈少,分株分布愈均匀。（2）不同林冠环境间。分株生物量、分株构件生物量和分株构件的生物量分配百分率均有显著差异。开敞的林冠环境有利于华西箭竹的生长和生物量积累。（3）随着林冠郁闭度的增加,华西箭竹通过增大分枝角度、叶生物量分配百分率、比叶面积和叶面积率以提高光能利用效率,有效适应弱光环境。（4）隔离者长度、隔离者直径和分枝强度在林缘和林窗环境中要显著大于林内环境;同级隔离者分枝角度随林冠郁闭度的增加而最大,其值在林下显著大于林窗和林缘,而异级隔离者分枝角度的变化则正好相反。研究表明,华西箭竹种群在不同的林冠环境中发生了明显的可塑性变化,这些可塑性变化是种群对林冠郁闭度差异的适应性反应的结果,有利于增强种群对环境中有限光资源的利用。     

林缘和荒草坡不同草本层盖度小生境中积雪草的等级可塑性

为研究克隆植物在不同生境中对小生境的利用能力和对不同尺度异质性生境的等级可塑性及其格局差异,比较了林缘和荒草坡不同草本层盖度小生境中积雪草(Centella asiatica)分株种群、克隆片段和叶水平的形态和生理特征。在分株种群水平,林缘和荒草坡积雪草被测的分株种群特征差异均不显著,不同草本层盖度小生境间积雪草根冠比差异显著,即在盖度小的小生境中其根冠比显著大于盖度大的小生境。在克隆片段水平,林缘和荒草坡生境显著影响积雪草的根干重、花果干重、一级匍匐茎节间长和总匍匐茎节间长,而不同草本层盖度小生境则显著影响花果干重、根冠比、一级匍匐茎数、二级匍匐茎节间长和总匍匐茎节间长。荒草坡积雪草拥有更大的根干重和花果干重,但一级匍匐茎节间长和总匍匐茎节间长较短。草本层盖度小的小生境中积雪草的根冠比和一级匍匐茎数显著高于盖度大的小生境,而花果干重、二级匍匐茎节间长和总匍匐茎节间长则相反。在叶水平,荒草坡和草本层盖度大的小生境中,积雪草的叶片长、叶片宽和叶面积都较大,而草本层盖度大的小生境中积雪草叶柄长和比叶柄长都显著大于盖度小的小生境;林缘和荒草坡生境与不同草本层盖度小生境对4个叶绿素指标影响均不显著,林缘和荒草坡生境与不同草本层盖度小生境的交互作用对所有测量特征均无显著影响。上述结果表明,积雪草对不同生境和有草本层盖度差异的小生境的反应存在等级可塑性,但是二者的等级差异格局不同;等级反应格局的差异反映出积雪草对不同生境条件有不同的生态适应对策,且对生境小尺度异质性的可塑性强于对大尺度异质性的可塑性。     

水分异质性影响两种根茎型克隆植物赖草和假苇拂子茅的水分存储能力

水分在自然系统中呈异质性分布。有关水分异质性对克隆植物生长、形态和生理影响的研究已有大量的工作, 但是水分异质性对克隆植物存储能力, 尤其是水分存储能力影响的研究却十分缺乏。该文将两种根茎型克隆植物赖草(Leymus secalinus)和假苇拂子茅(Calamagrostis pseudophragmites)进行水分异质性和同质性实验处理, 探讨水分异质性对克隆植物水分存储能力、生长和形态的影响。在异质性水分处理下, 两种克隆植物的间隔子、枝和根的含水量均显著增加。两种克隆植物对水分异质性分布的适应策略有所不同, 赖草通过降低单个克隆分株的生长、提高芽的数量以应对水分异质性, 而假苇拂子茅通过增强整个分株种群的地下部分(根状茎、根和芽)生长来应对水分资源的异质性分布。水分储存能力的增强可以提高克隆植物适应水分异质性的能力。     

内蒙古锡林河流域不同生境中羊草的克隆构型和分株种群特征

 克隆植物的形态可塑性在基株和种群水平上分别表现为克隆构型和分株种群特征的变化。研究对象为内蒙古锡林河流域草地、林地、沙地3种生境下的羊草(Leymus chinensis)种群,通过对羊草根茎节间长度、间隔子长度、分枝强度、分枝角度、株高和分株密度等指标的测定和分析,对这3种不同生境中羊草的克隆构型及分株种群特征进行了研究。结果表明羊草克隆构型相关特征,如,根茎节间长度,根茎节间长度频次分布格局、间隔子长度、间隔子长度频次分布格局,在不同生境差异较大。同时,羊草的分枝角度在不同生境间差异显著。而每间隔子所     

根茎型木本克隆植物准噶尔无叶豆的种群数量动态

 根据根茎型木本克隆植物的特征, 不以种群的分株数量代表种群大小, 而尝试以不同茎级的根茎长度代表种群大小, 运用种群静态生命表、存活曲线、生殖力表和Leslie矩阵模型, 研究了准噶尔无叶豆(Eremosparton songoricum)的两个种群——A种群(46°31.09′ N, 88°33.06′ E, 紧邻乌伦古湖)和B种群(46°28.07′ N, 88°33.07′ E, 位于沙漠腹地)的种群数量动态。结果表明: 种群存活表现为Deevey-I型。A种群在中龄阶段受到的人为干扰较大, 死亡率出现高峰, 种群的净增长率(R₀)、内禀增长率(r_m)和周限增长率(λ)较低, 表现为衰退型种群, Leslie矩阵模型的模拟结果表明, 15 a内种群呈现下降趋势; B种群所受到的压力主要是干旱贫瘠的荒漠环境所导致的系统压力, 种群的R₀、r_m和λ值适中, 表现为缓慢增长型种群, Leslie矩阵模型的模拟结果表明, 15 a内种群呈现先下降、再上升的趋势。此外, 研究结果验证了Leslie矩阵模型可以扩展应用到根茎型木本克隆植物这类特殊生活型植物的种群数量动态研究上。     

增加水分与养分对克隆植物羊柴自然种群繁殖权衡的影响

 羊柴(Hedysarum laeve)是豆科多年生半灌木,在自然条件下可以同时进行有性繁殖和克隆繁殖。该文在野外条件下研究了不同水平的水分和养 分处理对羊柴种群的繁殖权衡的影响。结果表明,与对照相比,增加一定量的水分处理显著减少了花和荚果的生物量;显著增加了克隆分株枝 的生物量,显著减少了分株根茎的生物量, 但没有影响其它部分的生物量。增加一定量的水分会抑制有性繁殖,改变生物量对克隆繁殖分株各 部分的分配比例。与对照相比,增加一定量的养分能够促进有性繁殖,抑制克隆繁殖。     

Ecological benefits of integration of Calamagrostis epigejos ramets under field conditions

We established two independent experiments to estimate the ecological consequences of artificial severing on ramets of the competitively strong perennial grass Calamagrostis epigejos. We compared the responses of mature ramets of different size growing in different environments. Finally, we tested whether the response of young ramets to the severing depends on the density of surrounding vegetation.Severing decreased biomass and number of rhizomes of young ramets but did not affect their competitive tolerance. It decreased survival of mature ramets (probably due to traumata caused by cutting attached rhizomes) but did not influence total biomass of survived ramets. The response of total biomass of mature ramets to severing changed with size of the ramets. Further, biomass allocation to rhizomes changed differently after ramet severing in the two environments.The results suggest that field grown young ramets of Calamagrostis benefit from physiological integration. In contrast, mature ramets seem to be independent units according to the resource economy. Ecological benefits of integration depended on size of ramet clumps: ramets in clump had larger survival probability than control ramets. They also depended on environmental conditions: severing increased formation of new rhizomes at a sand dune subsrate, but it had a negative effect on plants in the forest experimental site. This intra-specific variation should be taken into account when trying to explain ecological patterns of integration benefits of clonal plants.     

The significance of rhizome connection of semi-shrub Hedysarum laeve in an Inner Mongolian dune,China

Hedysarum laeve, a rhizomatous clonal semi-shrub, commonly dominates the inland dunes in semiarid areas of northern China. This species propagates vegetatively by extension of horizontal woody rhizomes resulting in programmed reiteration of apical and/or axillary meristems. In this study, the plants were experimentally manipulated by cutting rhizome connections and ¹⁴C-labelling techniques were employed to investigate the ecological significance of rhizome connections within the H. laeve clone. Severance of rhizome connections had a great effect on the performance of young ramets within a clone. Young ramets severed from their parent ramets experienced a significant reduction both in ramet growth and vegetative propagation, as compared with the intact young ramets. Within clonal fragments, consisting of three interconnected ramets including a mother ramet, a daughter ramet and a granddaughter ramet, ¹⁴C-photosynthates from the fed leaves of mother ramets were acropetally transported to all clonal component parts. The ¹⁴C-photosynthate translocation within the clonal fragment provides evidence that the young ramets were supported by their parent ramets. Our results suggest that the woody rhizome connections among the interconnected ramets are ecologically and strategically important for the species to grow in the sand dune habitat.     

Clonal integration affects growth and sediment properties of the first ramet generation,but not later ramet generations under severe light stress

克隆整合影响严重光胁迫下第一分株世代的生长和沉积物特征但不影响 后续分株世代的生长和沉积物特征 克隆整合通过缓冲环境压力和提高资源获取效率使克隆植物受益。然而,在一个克隆系统中,受益于克隆整合的连接分株世代的数量很少受到关注。我们进行了一个盆栽实验来评估沉水植物苦草 (Vallisneria natans)克隆系统内的生理整合程度,该克隆系统由一个母株和3个依次连接的后代分株组成。 母株生长在正常光照下,而后代分株被严重遮荫。母株与后代分株间的匍匐茎被切断或保持连接,但3个后代分株之间的连接仍然存在。与遮荫的后代分株连接时,苦草未遮荫的母株的光合能力显著增强,但其生物量积累大大减少。克隆整合显著增加了第一分株世代(相邻分株)的生物量积累和土壤的碳氮可用性、胞外酶活性和微生物生物量,但没有增加后续分株世代的这些特征。我们的结果表明,在严重光胁迫下,来自苦草母株的支持可能仅限于克隆系统中相邻的后代分株,这暗示着一个分株世代的效应。我们的结果有助于更好地理解克隆植物的层次结构和分段化。这些发现表明克隆整合程度在分株种群的生态相互作用中起着至关重要的作用。     

Life-history monographs of Japanese plants 14: Cardamine leucantha (Tausch) O. E. Schulz (Brassicaceae)

The life-history characteristics of Cardamine leucantha (Tausch) O. E. Schulz (Brassicaceae) are described. The species is an herbaceous perennial that favors open but relatively moist habitats. It is distributed from Kyushu to Hokkaido in Japan but also occurs in Korea, Mongolia, China and the Russian Far East. In southwestern Japan, shoots start sprouting from mid- to late April, reaching approximately 30–70 cm in height, with 5–10 compound leaves. Ramets simultaneously produce one or more stoloniferous rhizomes that elongate until new ramets are formed at the tips. Cardamine leucantha has a pseudo-annual life cycle, in which mother ramets wither at the end of each season and only daughter ramets appear aboveground in the next year. As a result, ramet positions change annually. In a study population, the number of flowers averaged 23.9 ± 21.0 per ramet and fruit set was 44.2 ± 24.8% (10.4 ± 10.1 fruits per ramet). Ramets produced 3.8 ± 2.3 rhizomes that were 22.0 ± 15.6 cm long. The species sometimes forms large populations. A single genet develops into a group of disconnected ramets spreading via clonal growth. Reproductive characteristics (e.g., fruit set and numbers of flowers and rhizomes) vary among populations, resulting in interpopulation differences in genet structure. Because the reference genome became available recently, established molecular tools will be applied effectively for the investigations of C. leucantha as a model clonal plant.     

毛乌素沙地克隆植物对风蚀坑的修复

通过在根茎型克隆植物沙鞭和赖草的种群中设置模拟风蚀坑,研究了根茎禾草沙鞭和赖草对风蚀坑的修复能力及其机理。实验结果表明:沙鞭和赖草都能通过克隆拓展在风蚀坑中产生比自然条件下更多的分株,以更好利用风蚀坑中充足的光照,从而具有很强的风蚀坑修复能力;但同时这些分株的生长也受到风蚀坑中养分条件的制约,生物量、叶片数量和分株高度都不如自然条件下形成的分株;赖草通过间隔子的可塑性反应,将更多的新生分株放置在风蚀坑内,从而具有更强的修复能力。赖草对风蚀坑的修复主要是通过周围根茎扩展进入坑中,然后产生新的分株;而沙鞭不仅可以通过周边根茎进入产生新的分株,同时也可以通过更深层次的根茎来产生新的分株。