扁秆藨草(Scirpus planiculmis Fr.

Schmidt)分配格局及根茎形态可塑性研究

宁宇

中国林科院湿地研究所

研究背景

研究方法

结果与分析

结论

讨论和展望

提纲

研究背景

理论背景

研究对象

研究目的

理论背景

克隆植物生态学

以植物的克隆生长特性为研究对象，涵盖个体、种群、群落和系统水平层面的综合性研究领域(董鸣，2011)。

克隆生长是指在自然条件下通过营养生长而产生具有潜在独立性个体的过程（董鸣与于飞海，2007）。

在中国湿地中，克隆植物所占比重达到66.79%，占有重要地位(Song and Dong, 2002)。

权衡(trade-offs)、可塑性(plasticity)与觅食行为(foraging behavior)

可塑性是指同一基因型所拥有的不同表现型(Bradshaw, 2006)。

植物对有限资源的配置方式，及其引发的在植株各部分之间生物量投资的“权衡”现象，是生活史研究中的一个重要议题(Eckert, 2004)。

植物的觅食行为是指其生理或形态上的可塑性改变，并且这种改变能够直接或者间接的改善有机体获取必需性资源的能力(Hutchings and de Kroon, 1994)。

尚待探讨的问题

关于根冠比的探讨较多，但很少有研究具体分析地下部分具体组成部分的变动情况；

关于间隔子长度变化的较多，但缺乏将间隔子形态与投资量进行综合考虑；

对自然条件下多因素共存互作的探讨较少，缺乏对关键因子的确定和讨论；

研究对象

系统位置FRPS位置:

扁秆藨草Scirpus planiculmis Fr.Schmidt

FOC位置：扁杆荆三棱Bolboschoenus

planiculmis(Fr.Schmidt)

T.V.Egorova

识别特征：长侧枝聚伞花序短缩为头状

繁殖模式两种繁殖方式各自的特征明显，易于

观测记录（Charpentier，1998；2012）

广泛的分布，常见于湿地生态系统

（Kantrud，1996；Deegan et al., 2005）

研究价值稻田杂草（王永卫, 1983; 钱希,1986）

食源植物 (于国海, 2009；Leck, 2005)

人工湿地中的应用潜力（ Mucha et al.,

2008; Zhang et al., 2011 ）

研究目的

不同生境下的居群是否表现出不同的生物量分配格局？尤其关注地下部分的组分变动

根茎形态在不同生境是否表现出显著的变化？具有什么生态意义？

影响这些变化的关键因子有哪些？

该物种的生态位应该如何理解？

研究方法

研究区域

调查及处理

数据分析

研究区域

吉林莫莫格国家级自然保护区

实验思路为“普查+典型性生境间的

对比”

调查及处理

植被调查保护区范围内进行随机取样，样方规格为1 m× 1m，共取样方302个，并对应样方采集土壤样品。

目标物种调查与取样对所选的三处典型生境中的扁秆藨草居群，每处随机设置15个生物量样方（50cm × 50cm），剪除其地上部分并收集后，取样方范围内深至10cm的土方带回，做为地下部分的样品。

室内处理对土方进行详细分拣，按照根茎、球茎、根进行分类，测量根茎的直径，然后测定各部分的干重；测定相应土壤样品的有机质含量、含水率、速效磷、速效钾、电导率和pH值

分配格局及形态指标以植株各部分占整株的比重（%）表征投资程度，以比根茎长度（SRhL, cm/g）表征对根茎长度的变化，以根茎平均直径（ARhD，mm）表征根茎粗细的变化。ANOVA分析地区间的差异。

多元回归土壤性质水平为自变量，各部分生物量情况及根茎形态数据为因变量，线性回归，同步筛选策略。

DCCA排序将植被调查中出现扁秆藨草的样方分为两类：扁秆藨草优势样方和扁秆藨草伴生样方，考察其在排序空间中的分布情况。

数据分析

结果与分析

生物量分配格局

根茎形态

关键因子

生境选择

• 地下部分组成情况及形态可塑性

鹅头(E):球茎在地下部分占有绝对优势

在对根茎的投资上，月亮泡(M)显著大于鹅头(E)

生物量分配格局

根茎形态根茎长度：岛根岛(D) >鹅头(E)>月亮泡(M)

根茎直径：月亮泡(M)>岛根岛(D) ≈鹅头(E)

关键因子

环境因素水平对地上部分以及花部生物量影响不大，但与地下部分的组成情况有较好的关联。

土壤pH值是地下部分可塑性的重要影响因子。高pH值鼓励了对当前生境的逃离(SRhL)和暂时回避(Tub)，但却损害了植物本地的发展(Ro,Rh等)

扁秆藨草更适宜被定义为兼性盐碱植物

月亮泡(M)的环境条件优越，可能选择了较粗、短的根茎来巩固已有生境

岛根岛(D)的环境条件恶劣，依靠克隆生长中形成的较长的根茎来逃离

三地区居群的地下部分结构特点：

特点 生态意义

鹅头（E） 大量的球茎 对不利条件的暂时回避并保持快速恢复的潜力

月亮泡(M) 短而粗的根茎 巩固已占据生境，可能转向采取有性繁殖的方式回避竞争压力

岛根岛(D) 细而长的根茎 采取克隆生长的方式逃离

生境选择

含有扁秆藨草的样方大多出现在第一轴的负方向

扁秆藨草优势的样方大多出现在第二轴的正方向

扁秆藨草更倾向于营养条件好而盐碱度较低的生境

结论

可塑性对种群维系的意义 生物量分配及根茎形态的可塑性都有利于克隆的维系

环境条件在时间上的变化可能是通过植物的保守策略来缓冲的，表现为对贮藏性器官（球茎）投资的增加以规避不利条件并保持重新恢复的潜力

环境条件在空间上的变化可能更依赖于间隔子形态可塑性来应对，如较短的根茎更适合于竞争激烈的环境中巩固已有生境并有效占据资源，而较长的根茎则更适合在当地资源缺乏的情况下开拓新的生境。

扁秆藨草的生态位

土壤pH值是影响该物种生长的重要因子，但高pH值对物种在本地的发展是具有消极作用的。

土壤营养条件较好的生境中，倾向于出现扁秆藨草优势样方，这可能与高效率的克隆生长特性有关。

综合来看，该物种更适宜与被定义为兼性盐碱植物。一定程度的耐盐碱性以及克隆生长的特性使其适合于快速占领水陆交替地带的生境，从而形成了独特的生态位。

讨论与展望

局限性

在环境因素的考察中，注重于非生物因素水平，而对生物因素的考量不够，如分株密度、竞争者密度等，缺乏对生物因素水平的量化。

本研究大多数情况下讨论的只是不同居群的平均状态，而没有做出基株和分株水平上的区分和针对性考察。由于自然状态下生境中普遍存在着异质性的特点，所以不同基株或者分株的反应可能是有所差异的。

展望 自然状态下居群的克隆多样性研究，并在此基础上探讨基株和分株分布状态对种群行为策略的影响；

对种子性状及生理特征的研究，以及不同生境间纵向比较或者生境中不同物种间的横向比较，以探讨相关特性的在群落结构中的意义

繁育系统及开花动态的观察，了解有性生殖的过程，以完整理解其繁殖策略

谢谢!