克隆植物结缕草的生长格局与氮素整合特征

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中文摘要：结缕草是一种具有独特的形态结构的克隆植物，由于它扩繁能力强，生态适应幅度宽，因而被广泛用于城市各类草坪的建植；同时结缕草也是营养价值较高，适口性良好的优质牧草。因此开展结缕草生态学研究，对于更好地开发和应用结缕草资源具有重要地意义。氮素作为植物生长的必需元素，在克隆植物结缕草的生长和发育中起着非常重要的作用。本研究以克隆植物结缕草为对象，通过对温室内、外植株生长发育特征的研究，揭示了结缕草在不同生境条件下形态的及生长发育行为的可塑性。同时，采用稳定性同位素示踪的方法，通过从结缕草植株的根部引入氮素，对主匍匐茎及二级匍匐茎上分株各器官的氮素进行检测。揭示了不同形态和不同浓度的土壤氮素被处于不同发育阶段的结缕草分株吸收后，在整个克隆基株内部的传输、分享的格局、强度、方向、范围以及主要机理。通过研究主要结果如下： 1.结缕草克隆植株的生长明显受到环境条件的影响。温室内结缕草的匍匐茎以约3.2天形成一个复合节的速度成线性生长，随着复合节的根有规律的出现，结缕草的复合节的完整结构才得以完成，根、Ta和Tb分蘖分别在复合节形成后的2.9，5.5，和10.3天后形成。温室外结缕草的匍匐茎以约2.7天形成一个复合节的速度成线性生长，根、Ta和Tb分蘖分别在复合节形成后的2.6，5.0和6.9天后形成。温室内、外植株的Tb分蘖发育成匍匐茎较Ta分蘖迟缓。温室内植株的匍匐茎以每天约3.3cm的速度生长，温室外植株以每天约3.0cm的速度生长。 2.温室内结缕草植株比温室外植株在形态上具有更长的节间长度、叶长和更多的根数量，其相应的节间生物量、叶生物量和根生物量也较温室外植株大。温室内结缕草的茎、根、叶的干重比值为4.66：1：7.90，温室外的为7.24：1：13.22。温室内植株A分枝生物量占总分枝生物量的81.6％，B分枝占18.4％；温室外植株A分枝生物量占总分枝生物量的70.3％，B分枝占29.7％。 3.在结缕草主匍匐茎上，较早出现的复合节所产生的二级分枝也较早，其上生出的叶、根和匍匐茎的生物量也较大。随着主匍匐茎上复合节出现时间顺序的递减，复合节上出现的分枝也渐次较晚，其上生出的叶、根和茎生物量、二级分枝的匍匐长度和根数量也逐渐降低，但叶平均长度变化不大。 4.克隆植物结缕草对15NH4+和15NO3-在主匍匐茎和分枝上都具有明显的整合作用。植株从根部吸收的氮素在主匍匐茎上存在向基和向顶的双向传输，但以向顶运输为主。在植株基部和中间引入氮素的植株向顶运输呈现明显的递减趋势，而在植株先端引入氮素的植株向顶运输则呈现先减少后增加的趋势。氮素在较长二级分枝上向顶传输呈递减趋势，在较短的分枝上向顶传输呈现先减少后增加的趋势(因顶端优势效应)。 5.研究表明：在温室内的环境条件下，有利于结缕草对铵态氮的吸收。温室内植株从根部吸收的铵态氮较少地分配给A分株叶，较多地分配给B分株叶和匍匐茎。温室内植株的叶、匍匐茎和根中的15N在向基和向顶传输过程中的递减趋势较温室外平缓。 6.结缕草植株在三个不同的生长发育阶段，无论引入的铵态氮或硝态氮的浓度高或低，铵态氮在植株各器官的含量明显高于硝态氮，这也间接表明结缕草是喜铵态氮营养的植物。 7.结缕草对不同浓度的氮素也有不同的反应。在三个不同的生长发育阶段，当引入高浓度的铵态氮时，与引入低浓度的铵态氮时相比，δ15N值在各分株的叶、根和匍匐茎中较高；但是当引入高浓度的硝态氮时，与引入低浓度的硝态氮时相比，δ15N值总是较低。表明较高浓度的铵态氮有利于结缕草的吸收，而较高浓度的硝态氮对结缕草的吸收有一定的抑制作用。 8.结缕草植株在三个不同的生长发育阶段，对高浓度的铵态氮吸收和传输的量比对高浓度的硝态氮和低浓度的两种氮素都多。较年老的分株将吸收的铵态氮较多地分配给叶，而较年幼的分株则将较多铵态氮分配给匍匐茎。 9.氮素在二级匍匐茎中的传输格局与主匍匐茎相似，但在量上存在一定差异。主匍匐茎中的传输量总体上大于二级匍匐茎。在温室内，从主匍匐茎上的中间分株引入高浓度的铵态氮时，15N的传输规律为：与引入点直接相连的二级A匍匐茎(着生于主匍匐茎第15节)＞引入点前的二级A匍匐茎(着生于主匍匐茎第17节)>引入点后的二级A匍匐茎(着生于主匍匐茎第20节)。说明主匍匐茎根系吸收的氮素在向主匍匐茎及二级匍匐茎传输时采取“就近原则”。

作者：

王长爱

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关键词：

克隆植物生理整合氮素传输稳定性同位素结缕草草坪草牧草植物生态学

授予学位：

硕士

学科专业：

生态学

导师：

李德志

学位年度：

2006

学位授予单位：

华东师范大学

语种：

中文

中图分类号：

Q94