薇甘菊不同生长方式下的繁殖特征比较

利用实验生态学方法,对攀缘生长与伏地生长的薇甘菊（Mikania micrantha）的形态特征、生物量分配和繁殖特征进行了比较研究。结果表明：在潮湿生境条件下,攀缘生长的植株与伏地生长的植株相比对主茎的生物量投资较大,而对分枝茎的生物量投资则相对较小;但在干旱生境条件下,攀缘生长的植株对主茎和分枝茎的生物量投资均较伏地生长的植株小。在潮湿与干旱生境中,攀缘植株的繁殖投资分别为0.429g·g-1和0.342g·g-1,显著高于相同生境中的伏地植株。在薇甘菊种群的补充与更新过程中,攀缘生长的植株以有性生殖占主导地位,在潮湿与干旱生境中产生的个体分别占种群数量的84.7%和62.6%;伏地生长的植株则主要以无性（克隆）繁殖为主,在潮湿与干旱生境中有性生殖产生的个体仅占种群数量的40.4%和35.9%。生长方式与土壤水分二因子互作效应对薇甘菊的生物量分配和繁殖指标影响均达到显著水平（P〈0.05）。通过研究得出以下结论：不同生长方式的薇甘菊对环境条件具有不同的生长与繁殖适应对策。     

两种生境中薇甘菊种群的生物量生殖分配

于2004年薇甘菊（Mikania micrantha）生殖阶段的现蕾期至种子成熟期,从种群和构件水平上研究了两种生境（林窗和开阔地）中薇甘菊种群的生物量生殖分配。结果表明,在生殖生长过程中,两种生境中的种群用于营养生长的生物量分配均占有绝对优势,而生殖生长的波动相对较大。花序的生物量分配（RA）总体上均呈现由低到高的变化趋势。在不同时期,林窗薇甘菊种群的营养枝生物量分配均小于开阔地,而除了种子形成期和种子成熟期以外的其它各个时期,林窗中生殖枝的生物量分配均大于开阔地,林窗中花序的生物量分配均显著大于开阔地。表明薇甘菊能有效权衡其在不同生境中的繁殖策略,开阔地中的薇甘菊种群的繁殖策略倾向于克隆繁殖,而林窗生境中薇甘菊种群则相对更倾向于有性生殖。     

薇甘菊不同时期的营养繁殖及其生物量分配特征

薇甘菊是世界热带、亚热带地区最具危险性的外来植物之一,较强的无性生长与繁殖是其种群快速建立和扩散的主要原因。该实验采用生长期(40d、30d、20d、10d)和养分(1倍Hoagland’s营养液、清水+土壤、清水)二因子设计,探讨薇甘菊根、茎、叶的营养生长与繁殖和生物量分配特征。结果显示:(1)生长期对薇甘菊茎的存活率和养分对薇甘菊茎的净增生物量比例具有极显著影响(P<0.01),但对其他指标影响均不显著(P>0.05);生长期和养分互作除对薇甘菊根的存活率和茎的分枝数影响不显著外,对其他指标影响均达到极显著(P<0.01)。(2)所有薇甘菊根处理中的存活率为0,茎的分枝数在各处理之间的差异不显著。(3)随着生长期和养分增加,薇甘菊茎和叶的存活率及其生物量逐渐提高,且茎的分枝长、叶的分枝长及其分枝数逐渐提高,但中等养分更有利于提高生长期较短的薇甘菊叶的存活率、分枝长、分枝数及生物量。研究表明,薇甘菊不同营养器官在不同生长期和养分条件具有不同的存活情况以及形态可塑性和生物量分配特征。     

入侵植物薇甘菊新枝在海南的月生长动态

【背景】薇甘菊是入侵性和危害性极强的外来入侵植物,对生物多样性和农林业生产造成严重影响。观测薇甘菊新枝的月生长动态,了解薇甘菊快速生长扩散的原因,能够为薇甘菊的合理防治提供参考。【方法】采用定点定时观测法,历时2年对海南7个市县薇甘菊新枝的月生长量进行测定。【结果】薇甘菊在海南全年可生长,一新枝月平均生长66 cm,全年累计平均生长795 cm。薇甘菊生长高峰期在6月和8月,其中6月平均生长120 cm,8月平均生长106 cm。薇甘菊最小生长量在1月和12月,平均生长量均为21 cm。薇甘菊在6—10月生长较快,一新枝累计平均生长489 cm,占全年生长量的61.5%;在4—5月和11月生长次之,一新枝累计平均生长196 cm,占全年生长量的24.7%;在1—3月和12月生长缓慢,一新枝累计平均生长110 cm,占全年生长量的13.8%。薇甘菊的花果期在10月至次年3月,一些种群在1—3月再次开花或在3—5月开花。薇甘菊的生长量与温度呈极显著正相关,相关系数为0.91;与降雨量呈显著正相关,相关系数0.56。【结论与意义】薇甘菊是多分枝植物,一新枝年生长量可达795 cm,能迅速生长形成种群。温度是薇甘菊生长的主要因素,降雨在一定程度促进了薇甘菊的生长。     

红薯对薇甘菊的竞争效应

在外来入侵生物的生态管理中,利用具有较高经济价值的本地植物或伴生的本地物种进行替代控制是治理入侵植物的有效途径之一。本研究以本地作物红薯(Ipamoea batas)和入侵植物薇甘菊(Mikania micrantha)为试验对象,田间试验条件下采用deWit取代法,研究了红薯对薇甘菊的竞争效应。结果表明:薇甘菊单种时,主茎长、分枝长、节间长和分枝数大于红薯,而主茎节数、不定根节数、叶柄长、叶面积均明显小于红薯,使薇甘菊在与红薯争夺养分和光照时处于劣势;在薇甘菊与红薯共存条件下,各个混种比例中薇甘菊的株高、分枝、叶、茎节不定根和生物量等均受到显著抑制,且受到的抑制率普遍高于其对红薯的抑制率;薇甘菊和红薯的相对产量(RY)、相对产量总和(RYT)均显著小于1.0,说明2物种的种间竞争大于种内竞争;红薯对薇甘菊的竞争平衡指数,只有在薇甘菊所占比例高时(1:3)竞争平衡指数显著小于0,其余各个混种比例下竞争平衡指数均显著大于0,说明红薯与薇甘菊之间存在很强的竞争作用,红薯对薇甘菊的竞争力强于薇甘菊。本研究表明,无论是从形态特征还是生物量来看,红薯都可以作为一种对薇甘菊进行替代控制的理想竞争植物。     

台湾相思林和芒草草丛中薇甘菊枝构件的分枝格局及其生物量

 外域杂草薇甘菊(Mikania micrantha)具有极强的分枝能力。在枝构件水平上,对生长在台湾相思(Acacia confusa)群落和芒草(Miscanthus sinensis)群落中的薇甘菊枝构件的分枝格局和生物量分配的比较分析得出：1）同芒草群落相比,台湾相思群落中薇甘菊各级枝的分枝数、分枝密度和分枝率都低,而分枝长度则较长;2）台湾相思群落中薇甘菊以第一级分枝为主,而在芒草群落中则以第二级分枝为主;3）台湾相思林中薇甘菊枝构件的叶面积率、比叶面积和比茎长及叶片生物量分配显著大于芒草草丛;4     

台湾相思林和芒草草丛中薇甘菊枝构件的分枝格局及其生物量

外域杂草薇甘菊 (Mikaniamicrantha)具有极强的分枝能力。在枝构件水平上 ,对生长在台湾相思 (Acaciaconfusa)群落和芒草 (Miscanthussinensis)群落中的薇甘菊枝构件的分枝格局和生物量分配的比较分析得出 :1)同芒草群落相比 ,台湾相思群落中薇甘菊各级枝的分枝数、分枝密度和分枝率都低 ,而分枝长度则较长 ;2 )台湾相思群落中薇甘菊以第一级分枝为主 ,而在芒草群落中则以第二级分枝为主 ;3)台湾相思林中薇甘菊枝构件的叶面积率、比叶面积和比茎长及叶片生物量分配显著大于芒草草丛 ;4)两个群落中薇甘菊枝构件的节间长和比叶柄长没有显著差异。这些结果说明薇甘菊枝构件对环境条件变化具不同响应。     

支持物倾角对攀援植物栝楼形态和生长的影响

支持物倾角的变化将引起攀援植物“自遮荫”程度的改变 ,从而影响植物的生长和行为。以攀援植物栝楼 ( Trichosantheskirilowii)为材料 ,通过实验生态学的方法 ,研究了 4种支持物倾角下植株的生长和觅食行为的差异。结果表明 :( 1 )不同生长发育期栝楼植株形态对自遮荫差异的可塑性反应程度不一 ,不同角度攀援生长植株在生长前期均比生长后期有较敏感的形态可塑性反应。 ( 2 )自遮荫程度随支持物倾角的增大而增强 ,较强自遮荫环境下植株比较弱自荫环境下的植株有更大的形态可塑性。 ( 3)比主茎长、比叶面积、生物量对叶片和叶柄的配置在 4种攀援生长形式间差异均不显著。不同角度攀援植株主要通过改变分枝数量、分枝形态和分枝生物量配置以适应支持物倾角的变化 ,这说明 ,自遮荫对植株形态和生物量配置仅产生有限的影响。 ( 4 )分枝能力、分枝数量以及分枝生物量配置均在大角度攀援生长中最大 ,且与小角度攀援生长植株间有显著差异。 ( 5 )水平攀援生长植株主要通过增大主茎生物量投资以充分占有生境 ,而大角度攀援生长植株则主要通过分枝茎扩展以占据有利生境 ,不同攀援生长植株有不同的觅食行为。     

松嫩平原西部盐碱沼泽生境干扰后的芦苇种群生长响应

松嫩平原西部盐碱沼泽位于半干旱半湿润区。由于自然因素和人类活动干扰,盐碱沼泽大面积退化,芦苇种群生境发生改变。为此在松嫩平原西部盐碱沼泽区选择四种不同干扰形成的芦苇生境(湿地、退耕、干旱、稻田退水),并通过调查营养生长期和有性生殖期的芦苇种群高度、盖度、密度、生物量、叶面积等生长指标,分析不同干扰生境下的芦苇种群的响应特征。研究结果表明,承接稻田退水水位为30—60 cm的芦苇种群生物量最大(2660 g·m^-2),水位为20—40cm的湿地芦苇种群最高(2.5m),干旱芦苇的密度最大(681株·m^-2)。芦苇通过减小叶面积、增加密度和减少有性生殖投入,来适应干旱条件;通过调节株高、茎粗以及生殖分配来积极响应水淹条件;从种群特征来看,补水足以恢复芦苇种群的高度和生物量,但稻田退水含有的营养会显著提升芦苇生产力。     

降雨量变化对入侵植物豚草植株生长的影响

采用温室盆栽模拟试验研究了不同降雨水平对入侵植物豚草(Ambrosia artemisiifolia)和土著伴生植物肖梵天花(Urena lobata)植株形态、生长、生物量积累与分配的影响。试验共设置1800 mm·a^-1(High precipitation treatment, HP)、1200 mm·a^-1(Midium precipitation treatment, MP)和800 mm·a^-1(Low precipitation treatment, LP)3 个降雨梯度, 结果表明: (1)在各个降雨量水平, 豚草的株高、分枝数量、分枝长度、叶片数均高于伴生土著植物肖梵天花, 其中两物种株高、分枝数量的差异均达显著水平; 豚草的根生物量比(Root mass fraction, RMF)、根冠比(Root mass/crown mass, R/C)显著低于肖梵天花, 茎生物量比(Stem mass fraction, SMF)、比叶面积(Specific leaf area, SLA)和叶根比(Leaf area to root mass ratio, LARM)则显著高于肖梵天花。(2)豚草的分枝数量、叶片数、总叶面积、根茎叶器官生物量、总生物量以及平均相对生长速率(Relative growth rate, RGR)、净同化速率(Net assimilation rate, NAR)等指标均在MP 处理获得最大值, 降雨量减少或增加均导致上述指标下降, 尤以降雨量减少为甚;肖梵天花的相应指标以及株高均随降雨量上升显著增加并在HP 处理获得最大值。降雨量增加对豚草的生物量分配无明显影响, 但显著提高肖梵天花的茎生物量分配比例。两种植物的叶面积比(Leaf area ratio, LAR)、SLA 均不随降雨量的变化而波动。这说明豚草在野外更偏好入侵中等湿润程度的自然环境, 过于干旱或潮湿均导致其入侵能力下降。     

扎龙湿地不同生境芦苇分株的形态特征及生物量分配的异速关系

不同环境条件下的植物个体可以表现出形态特征的分异和物质分配的权衡与调整。采用大样本抽样调查与统计分析方法,比较研究扎龙湿地不同生境芦苇(Phragmites Australis)生殖株和营养株的形态特征以及生物量分配的异速关系。结果表明：在9月末,盐碱生境、旱生生境、湿生生境和水生生境芦苇分株的生长表现出较大的生态可塑性,株高和株重均以盐碱生境最小,水生生境最大,最大值与最小值的比值分别为1.3—3.3和1.8—5.1,分株生长在种群间的变异度高于种群内,与营养株相比,生殖株的变异度较低;分株的支持分配与生产分配的比值为1.8—4.2,生产分配以盐碱生境最高,以水生生境最低,而支持分配和生殖分配表现与生产分配相反的序位;生殖株的花序长和花序重与株高间呈直线函数形式增长,株高和株重低于种群平均值的20%和35%的分株不进行有性生殖;叶重、叶鞘和茎重以及分株重与株高间呈幂函数形式的异速生长关系。植物通过改变个体的形态特征以及调整构件间生物量分配适应不同环境,而受遗传因素控制的构件间生长关系却相对稳定。     

REPRODUCTIVE OUTPUT AND BIOMASS ALLOCATION IN SESBANIA EMERUS IN A TROPICAL SWAMP

This study examined the correlation of moisture, reproductive phenology, density of mature plants, and herbivory of apical meristems with the morphology and reproductive output of Sesbania emerus, an annual legume growing along a moisture gradient in a swamp in Guanacaste Province, Costa Rica. It also determined how biomass allocation varied and how it was related to reproductive output of plants growing along the moisture gradient within the swamp. Morphological changes included production of more stems and branches in response to herbivory, more and higher prop roots and more aerenchyma as water depth increased, and greater stem diameter in lower densities. Plant height varied greatly within a site, but not among habitats. Plants began to produce flowers and fruits later in wet sites than in dry sites. Reproductive output was generally more sensitive to environmental variables than was plant size. Fruit number and plant height were positively correlated for almost every treatment. Greater fruit and seed production were correlated with drier sites, earlier phenology, and lower density, but not with herbivory. Total biomass accumulation did not vary among moisture sites, but root production appeared to occur at the expense of reproductive output in the wetter sites. Plants in the wetter sites had both a greater percent and a greater absolute amount of biomass in roots, and a lower percent and a lower absolute amount of biomass in fruits and seeds than plants in drier sites. The root: shoot ratio was nearly five times higher in the wet than the dry site. Seed number per plant ranged from a mean of 6,800 at the wet site to a mean of 16,878 at the dry site. If this striking phenotypic variation in reproductive output and biomass accumulation has a genetic basis, the possibility of ecotypic differentiation exists in S. emerus.     

Soil temperature drives elevational patterns of reproductive allometry in a biodiversity hotspot

Understanding the geographic patterns of reproductive allocation helps in clarifying the selective forces that shape the reproductive strategies of plants. However, studies on the elevational patterns of reproductive allocation remain limited. Moreover, although soil attributes have long been suspected to drive elevational patterns of reproductive allocation, few studies have explored this relationship. Delaying reproduction and allocating a high proportion of biomass to vegetative organs may be risky for plants living under high-elevation habitats, as these two processes can potentially lead to plant reproductive failure due to the low temperatures and short growing seasons at high elevations. Thus, we hypothesize that reproductive effort will increase with elevation and the elevational pattern of reproductive allocation will be largely driven by soil attributes, given their covariation with elevation. To test these hypotheses, we determined the vegetative and reproductive biomass of individual Impatiens arguta (Balsaminaceae) plants across 12 populations in the Gaoligong Mountains (China), and collected data on soil temperature, nutrients, moisture, and pH for each population. Based on standard major axis regression and linear regression models, we found that (1) both vegetative and reproductive biomass decreased with elevation; (2) all populations demonstrated significant allometric slopes (i.e., linear coefficients of log[reproductive biomass]???log[vegetative biomass] regressions)?>?1; (3) allometric slopes decreased with elevation; and (4) soil temperature was a better predictor of the allometric slope than elevation, i.e., the allometric slope decreased with soil temperature. These results suggest that plant species growing at high elevation invest proportionately more resources to reproduction as an adaptation to low-temperature environments, and reproductive output is heavily dependent on vegetative growth. This study provides the first evidence of soil temperature driving reproductive allocation patterns, which suggests that plant species will favor allocation to growth under increasing soil temperatures with climate warming.

     

不同生境自交植物黄花大苞姜生殖分配的研究

为了探讨自交植物黄花大苞姜(Caulokaempferia coenobialis)对石壁附生这一特殊生境的生态适应,对其不同物候期和不同生境的生殖分配进行了对比研究。结果表明,在生殖生长过程中,黄花大苞姜种群用于营养生长的生物量分配占有绝对优势,而用于生殖的生物量分配比例较小(<13%)。在黄花大苞姜各构件的生物量分配中,根茎和叶的比重较大(24.22%~43.25%)。在光线较弱生境中的种群,为了提高资源获取能力,黄花大苞姜分配到叶的比重明显高于光线较强的种群,而分配给根茎的比例却明显低于光线较强的种群。随着物候期的推移,黄花大苞姜生殖分配的比例不断增加,到果期达到最大值。不同种群间和年度间黄花大苞姜分配给生殖构件的比例没有显著差异,推测其生殖分配可能受遗传因素控制。个体大小与根茎生物量呈极显著线性函数同速生长,而与生殖分配在云天海种群没有表现出相关性,在上坪和天堂顶种群表现为同速生长关系,但决定系数小于40%。因此,黄花大苞姜能有效调节其在不同生境的生物量分配以适应石壁附生的特殊生境,在光线较弱的种群提高叶的生物量分配并降低根茎的生物量分配以提高资源的获取能力。整体上投资到营养构件的生物量占比高达87%以上,生殖构件在居群间和年度间均保持稳定。这种繁殖策略,一方面较高的营养构件投资可以获得更多的资源,另一方面稳定的生殖投资可以保证种群的延续,各构件相互协调以更好适应石壁这一资源匮乏的生境。     

不同土壤水分胁迫下沙漠葳的生长及生物量的分配特征

将从美国西部引进的2年生的沙生灌木沙漠葳（Chilopsis linearis）分别盆栽于含水量不同的土壤中,研究其生长及生物量的分配特征.结果表明,土壤水分胁迫严重限制了沙漠葳的营养生长和生殖生长,使单株叶片数、分枝数和侧根数显著下降,生物量大大降低,其中中度和重度胁迫下沙漠葳的干重分别比轻度胁迫降低40.9%和76.4%.重度土壤水分胁迫下沙漠葳的单叶干重、单叶面积和单位叶面积干重分别比轻度土壤水分胁迫降低63.45%、47.39%和27.23%,比叶面积和根茎比分别上升22.28%和86%.随土壤水分胁迫的加重,光合物质的积累从中下部叶片向中上部叶片转移.各构件生物量随土壤水分胁迫的加重而降低,其幅度大小为叶生物量＞茎生物量＞主根生物量＞侧根生物量,反应了沙漠葳对土壤水分胁迫响应的整体行动.     

放牧对内蒙古锡林河流域草地群落植物茎叶生物量资源分配的影响

以内蒙古锡林河流域沿水分梯度分布的灰脉苔草(Carex appendiculata)、贝加尔针茅(Stipa baicalensis)、羊草(Leymus chinensis)、大针茅(Stipa grandis)、小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)和冷蒿(Artemisia frigida) 6个草地群落为对象, 研究了围封禁牧与放牧样地中144个共有植物种的高度、丛幅面积、茎、叶和株(丛)生物量、茎叶比等性状。结果表明: 1)在个体水平上, 放牧样地中植物的生殖枝高度、营养枝高度、丛幅面积、单株(丛)生物量、茎、叶生物量和茎叶比均显著低于围封禁牧样地, 植物在放牧干扰下表现出明显的小型化现象; 2)在群落水平上, 放牧亦显著降低了群落总生物量和茎、叶生物量; 3)过度放牧显著改变了物种的资源分配策略, 使生物量向叶的分配比例增加, 向茎的分配比例减少。资源优先向同化器官分配可能是植物对长期放牧干扰的一种重要适应对策; 4)轻度放牧对物种的资源分配没有显著影响, 单株(丛)生物量和群落茎、叶及总生物量均表现出增加趋势, 这与过度放牧的影响正好相反。过度放牧引起的植物个体小型化改变了生态系统中物种的资源分配策略, 进而对生态系统功能产生重要的影响。     

SEASONAL AND LIFETIME ALLOCATION PATTERNS OF THE WOODY GOLDENROD,SOLIDAGO PAUCIFLOSCULOSA MICHAUX. (COMPOSITAE)

Both seasonal and lifetime allocation patterns were determined for S. pauciflosculosa, a woody composite, by monitoring biomass loss and gain of each age class in a population for one year. Seasonal allocation patterns were typical of woody plants in stressed environments and did not differ significantly among different aged plants of the same reproductive status. The standing biomass of a mature individual was partitioned as follows: roots 15%, stems 55%, leaves 19%, and reproductive tissues 11%. Lifetime allocation to these particular tissues were 5%, 15%, 50%, and 30% respectively. Lifetime allocation to reproduction was similar to values for related annuals. The implications of these findings for energy allocation theory are discussed.