克隆片段化和环境因子对漂浮植物生长和竞争能力的影响

论文摘要

漂浮植物是很多湿地生态系统的重要组成部分,对其结构的维持和功能的发挥具有重要作用。大多数漂浮植物是克隆植物,通过根状茎或匍匐茎等产生相互连接的分株(无性个体)。干扰普遍存在于湿地生态系统中,可以导致相连的漂浮植物断裂形成不同大小的克隆片段。干扰导致的克隆片段化能够影响漂浮植物的生长,从而可能进一步影响其种内或种间竞争关系,并且克隆片段化的这种效应可能受其它环境因子(如养分和空间)的影响。本研究以三种分布广泛的小型漂浮植物紫萍(Spirodela polyrhiza)、槐叶萍(Salvinia natans)和满江红(Azollaimbricata)为研究对象,开展了四个温室实验,探究克隆片段化、养分水平和物理空间对漂浮植物生长和竞争能力的影响。研究了初始密度(分别为1、4、16个分株)、养分水平(低养分、高养分)和克隆片段化(所有新产生的分株与母株切断或连接)对紫萍生长和种内竞争的影响,发现克隆片段化显著增加了紫萍的生物量并改变了叶片的大小,但是并不影响紫萍的种内竞争强度。另外,高养分可以增加紫萍的种内竞争强度。将槐叶萍和紫萍单独种植或混合种植在两种养分水平(低养分、高养分),并对槐叶萍进行三种克隆片段处理(无片段化、轻度片段和重度片段),发现克隆片段化显著减少了槐叶萍的生物量和分株数,但并不影响槐叶萍对紫萍的竞争效应,而高养分显著提高了槐叶萍对紫萍的种间竞争能力。将四种不同克隆片段大小(含1、2、3、6个分株)的槐叶萍种植在两种养分水平(低养分、高养分)下,并与满江红进行竞争(混合种植,存在满江红)或不竞争(槐叶萍单独种植,无满江红),发现随着初始片段大小(初始分株数)的增加,槐叶萍产生的总生物量和总分株数越多,但其相对生长速率却逐渐降低。在低养分中,槐叶萍片段越大其对满江红的竞争能力越强,但是高养分会增强较小片段的种间竞争能力。将初始密度不同(1或4个片段)的满江红种植在四个养分水平(1%、4%、10%和40%Hoagland溶液)和三种不同类型的圆柱形容器(容器的高度/体积和直径两两相同)中,发现容器直径越大越有利于满江红的生长,而容器高度和体积不影响满江红的生长。容器类型、养分水平、初始密度以及交互作用都显著影响满江红的生物量,但并不影响满江红的种内竞争强度。此外,养分浓度过高显著降低满江红的生长并削弱种内竞争强度。综上所述,克隆片段化既不影响漂浮植物紫萍的种内竞争强度也不影响槐叶萍对紫萍的种间竞争能力,而养分显著影响漂浮植物的竞争能力。因此,选择漂浮植物作为湿地修复手段时应综合考虑漂浮植物的生物学特性和环境因子的作用。

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摘要

ABSTRACT

1. 前言

1.1 研究背景与研究意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1 干扰对植物的影响

1.2.2 克隆片段化对植物的影响

1.2.3 生物因素对植物的影响

1.2.4 环境因子对植物的影响

1.2.5 漂浮植物在湿地生态系统中的重要作用

1.3 以往研究的不足之处

1.4 研究内容与研究对象

1.4.1 研究内容

1.4.2 研究对象

2. 克隆片段化和养分水平对紫萍生长和种内竞争的影响

2.1 引言

2.2 方法

2.2.1 实验设计

2.2.2 实验收获与数据测量

2.2.3 数据分析

2.3 结果

2.3.1 克隆片段化、养分水平和密度对紫萍生长的影响

2.3.2 克隆片段化、养分水平和密度对紫萍形态的影响

2.3.3 克隆片段化、养分水平和密度对紫萍种内竞争强度的影响

2.4 讨论

2.5 小结

3. 克隆片段化和养分水平对槐叶萍生长和种间竞争的影响

3.1 引言

3.2 方法

3.2.1 实验设计

3.2.2 实验收获与数据测量

3.2.3 数据分析

3.3 结果

3.3.1 克隆片段化、养分水平和种间竞争对槐叶萍生长的影响

3.3.2 槐叶萍对紫萍的竞争效应

3.4 讨论

3.5 小结

4. 克隆片段大小和养分水平对槐叶萍生长和种间竞争的影响

4.1 引言

4.2 方法

4.2.1 实验设计

4.2.2 实验收获与数据测量

4.2.3 数据分析

4.3 结果

4.3.1 基于容器水平,克隆片段大小、养分和竞争对槐叶萍生长的影响

4.3.2 基于分株水平,克隆片段大小、养分和竞争对槐叶萍生长的影响

4.3.3 克隆片段大小、养分和竞争对槐叶萍和满江红相对生长速率的影响

4.3.4 克隆片段大小和养分对槐叶萍竞争能力的影响

4.4 讨论

4.5 小结

5. 物理空间和养分水平对满江红生长和种内竞争的影响

5.1 引言

5.2 方法

5.2.1 实验设计

5.2.2 实验收获与数据测量

5.2.3 数据分析

5.3 结果

5.3.1 物理空间、养分水平和密度对满江红生长的影响

5.3.2 物理空间和养分水平对满江红种内竞争的影响

5.4 讨论

5.5 小结

6. 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 创新点

6.3 展望

参考文献

个人简介

导师简介

获得成果目录清单

致谢

文章来源

类型: 博士论文

作者: 张丽敏

导师: 于飞海

关键词: 克隆整合,干扰,浮萍,种内竞争,种间竞争,养分,物理空间

来源: 北京林业大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 北京林业大学

基金: 国家自然科学基金面上项目(环境异质性对克隆植物基株内和基株间作用关系的影响,31570413)

分类号: Q948

DOI: 10.26949/d.cnki.gblyu.2019.000027

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克隆片段化和环境因子对漂浮植物生长和竞争能力的影响

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