《克隆植物對環境時間異質性的適應對策：克隆存儲》是劉鳳紅為項目負責人，中國科學院植物研究所為依託單位的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：克隆植物對環境時間異質性的適應對策：克隆存儲
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉鳳紅
- 依託單位：中國科學院植物研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
異質性在自然系統中具有普遍性，包括空間異質性和時間異質性。植物克隆性有利於植物適應環境異質性。目前，克隆植物對於空間異質性的回響已經得到了廣泛而深入的研究，而對時間異質性的適應策略卻鮮有研究。植物克隆器官（如根狀莖）具有儲藏物質和繁殖體（芽）的功能。由此，我們提出如下假說：1、植物克隆器官的儲藏功能可維持其在資源供應短缺季節的生長，緩解資源供應的時間異質性；2、克隆植物緩解時間異質性的策略可能與其長期生存進化的生態背景有關，生長在資源和環境條件不可預測的生境中的植物，有可能更趨向於選擇這種資源存儲-釋放策略；3、克隆植物在適應環境的時間和空間異質性策略間存在著權衡，這種權衡關係進而影響著有性繁殖、克隆生長和資源存儲的權衡。本項目擬以毛烏素沙地為研究背景，以根莖型克隆植物賴草、羊草為研究對象，以水分為生態因子，運用群落生態學、實驗生態學和同位素示蹤的方法，對上述假設進行驗證。
結題摘要
位於鄂爾多斯高原東南部的毛烏素沙地,地處我國北方內陸乾旱-半乾旱區,乾旱多風,生長著大量克隆植物，因此成為今年來我國克隆植物生態學的重要研究區域。我們在毛烏素地區的生長季節，調研了根莖禾草沙鞭( Psammochloa villosa)和根莖型半灌木羊柴（Hedysarum laeve）的生長動態。結果發現：在調查的時間範圍內，沙鞭在生長期內，能夠快速萌生出平均11個分株；根莖節數量增加多達近50個；地上生物量有顯著增加，根莖生長迅速，迅速擴增了5m多的長度，但根莖幹重占總植株乾重的比例雖然在不同時間段內沒有表現出顯著差異，但卻隨生長季節而逐漸降低。這些結果暗示著沙鞭可能採取資源消耗型的生長策略。無論是分株數量、根莖擴展長度以及生物量增長，羊柴都要緩慢得多，但羊柴的根莖生物量卻沒有表現出顯著的下降，這可能暗示著羊柴採取了資源存儲型策略。這種差異在生活型內是否還存在著廣泛差異，還有待後續實驗觀察和檢驗。值得指出的是，實驗過程中觀察到生長季末期的根莖有潛在的分生芽的莖節，但其很有可能在生長季末期孕育著繁殖芽體，供返青季節再次發育。 我們還以匍匐莖型克隆植物蕹菜（Duchesnea indica）作為研究對象，通過溫室實驗模擬了克隆整合在克隆植物從陸地群落到水生環境擴充過程中的作用。我們將近端克隆分株種植在陸生環境,相連或不相連的遠端分株種植在水生環境，並且給予低、中、高不同氮素添加。發現克隆整合和增加在水生環境中氮水平顯著增加近端和遠端分株的生長,並極大地改善整個克隆片段的性能。近端分株特化為尋求高亮環境，遠端分株特化為吸收本地豐富的養分資源,從而表現出克隆分工。克隆整合和氮水平沒有顯著影響群落其他物種的生長。此外，我們探討了土壤顆粒大小對植物群落結構的影響以及這種影響是否依賴於群落物種豐富度。結果發現土壤異質性並沒有顯著影響群落結構，其與植物生活史形狀如克隆性以及優勢種的關係有待探討。我們還探討了兩種根莖型克隆植物賴草(Leymus secalinus)和假葦拂子茅(Calamagrostis pseudophragmites)的水分存儲能力及其對水分異質性的回響，初步結果表明水分存儲可有效幫助克隆植物應對異質性水分供應。
