古田山自然保护区地下芽植物多样性及其生物量分配策略

地下芽植物能够通过地下储存器官占据生境资源、储存营养物质等策略来获得生态优势,其地下储存器官多样性以及生物量分配策略,对地下芽植物物种组成以及生态系统功能产生重要影响。然而,以往研究多关注草地生态系统的地下芽植物,对森林地下芽植物的了解仍然缺乏。采集了古田山国家级自然保护区不同海拔分布的693个草本植物个体,分析了地下芽植物及其地下储存器官的类型与多样性,比较了地下芽植物与非地下芽植物的地上、地下各器官的绝对、相对生物量。结果显示:(1)地下芽植物的相对丰富度为69.1%,相对多度为88.2%。大多为根状茎植物,主要由禾本科、莎草科、堇菜科和蕨类植物组成。(2)除茎外,地下芽植物各器官的绝对生物量(叶:1.94g,根:0.65g,地上部分:2.0g,地下部分:4.1g)均大于非地下芽植物(叶:0.26g,根:0.13g,地上部分:0.68g,地下部分:0.13g)。(3)地下芽植物叶(0.40)与茎(0.14)的相对生物量小于非地下芽植物(叶:0.48,茎:0.35),地下部分相对生物量(0.56)大于非地下芽植物(0.17)。本研究表明,以根状茎植物为主的地下芽植物是古田山亚热带森林生态系统草本植物的主要构成者,且个体普遍较大,倾向于将生物量投资于地下器官。这些结果为认识地下芽植物的生态策略与功能以及草本植物群落管理提供了科学依据。

温州湾湿地互花米草地下芽功能性状及其影响因素

地下芽是外来入侵植物互花米草种群扩散的基础,研究其功能性状及其与环境的关系可为掌握互花米草入侵机制提供理论依据。本研究以3处温州湾滨海湿地互花米草为研究对象,开展其地下芽功能性状和环境调控研究。结果表明:1)地下芽形态性状及生物量均表现为乐清湾>鳌江口>瓯江口,且根茎芽密度、芽长度与直径比在不同地区间存在显著差异(P>0.05)。2)乐清湾与鳌江口湿地地下芽全氮含量及氮磷比较高且两地差异不显著,而瓯江口湿地则显著低于其它两地(P<0.05)。3)土壤含水率是互花米草地下芽形态性状及生物量(解释度为17.8%)、化学计量(解释度为27.4%)的主控因子。维护和控制湿地水环境是沿海地区大范围防治互花米草扩散的有效途径。

濒危药用植物大花杓兰地下芽的组织培养

为有效提高大花杓兰地下芽的成活率,优化其生长条件,以大花杓兰花期、果期和休眠期的地下芽为材料,在单因素试验的基础上,通过L9(34)正交试验对组织培养方法进行优化,探索培养基、6-BA、NAA和pH对大花杓兰地下芽成活率的影响。结果表明:休眠期微剥鳞叶芽成活率优于花期和果期的成活率,最高达84.44%;地下芽成活率影响因素主次顺序为培养基>6-BA>NAA>pH;大花杓兰地下芽的最佳培养基为MS+1.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA+pH 6,其成活率高达73.33%,且地下芽生长状态良好,苗株健康。优化后的组织培养方法能显著提高大花杓兰地下芽成活率,为大花杓兰苗株大规模培养提供理论参考。

紫斑牡丹休眠地下芽在组织培养条件下的发育研究

以紫斑牡丹(Paeonia rockii T.Hong et Li J.J.)休眠地下芽为材料,对同一时期打破休眠的地下芽在3种不同培养基上的发育状况、不同时间低温处理后在同一培养基上的发育,以及不同时期休眠地下芽在同一培养条件下的发育进行了比较研究。结果表明:MS+BA 1mg/L+NAA0.5mg/L+2,4-D0.5mg/L最有利于打破休眠的地下芽发育;不同低温处理对休眠地下芽的萌发率及发育速率作用明显不同,其中,720h的低温处理效果最佳;彻底打破休眠的不同时期地下芽在同一培养条件下发育速率基本一致。

机械收获对甘蔗品种地下芽库的影响

为探究机械收获后甘蔗地下芽库的变化,进而在群体变化层面上评价不同甘蔗品种对机械收获的适应性。采用人工与机械两种收获方式对新台糖22号、粤糖93-159、云蔗05-51、桂糖32号和福农39号等5个甘蔗品种进行收获,并调查两种收获方式下不同甘蔗品种地下芽的数量及萌发情况。结果表明,各参试品种平均地下芽数量差异不显著,地下芽总量由前1年蔗桩数决定。粤糖93-159与福农39号机械收获萌发率显著低于人工收获。新台糖22号、云蔗05-51、桂糖32号对机械收获的适应性较好,适合进行机械收获。

机械收获对宿根蔗地下芽库及成苗的影响研究

宿根蔗机械化收获造成蔗区土壤理化特性和生物学性能改变,甘蔗地下芽库生长发育和后期出苗受到影响,最终导致甘蔗产量降低、品质下降。本研究以机收对宿根蔗地下芽库构成及萌发的影响为切入点,采用两种收获方式(机收和人工收获)为主区,5个甘蔗品种(“ROC”22、GT32、YZ05-51、FN39和YT93-159)为副区,在大田条件下连续3年研究收获方式对土壤紧实度、宿根蔗地下芽库数量和萌发成苗的影响。主要研究结果如下:机收能显著增加土壤紧实度,在10 cm和20 cm土壤深度条件下,3年宿根甘蔗机械收获土壤紧实度较人工收获分别增加了72%~200%和41%~155%;随宿根年限的增加,人工和机收处理,甘蔗地下芽库数量呈相反的变化趋势,人工收获呈增加趋势,而机收呈降低趋势,第3年宿根人工收获条件下地下芽库总数量为178个/m^2,显著高于机械收获的92个/m^2;地下芽库数量及萌发率与宿根发株成苗量呈显著正相关,表明机收处理下的宿根蔗成苗量更依赖地下芽库的萌发率。

内蒙古荒漠草原地下芽库对两种模拟极端干旱的响应

气候变化导致全球降水格局改变,极端干旱事件强度与频度增加,从而对草地生态系统结构与功能构成严重威胁。阐明地下芽库及其与地上植被的关系对极端干旱的响应对于评估草原生态系统稳定性,预测草地植物群落动态与生态系统功能具有重要意义。本研究以内蒙古荒漠草原为研究对象,通过模拟两种极端干旱处理(减少生长季降水量与降水频次),对地下芽库大小与组成及其与地上植被的关系进行研究。结果表明,1)模拟极端干旱对荒漠草原植物群落地下芽库密度、地上分株密度以及二者关系(分生组织制约系数)均无显著影响;2)禾草与杂类草地下芽库对极端干旱的响应一致,对极端干旱处理均具有一定程度的抵抗力,而禾草分生组织制约系数(0.25~0.40)显著低于杂类草(0.74~0.98)(p<0.01);3)降低生长季降水频次显著增加禾草芽密度占总芽密度的比例,而显著降低杂类草芽的比例,对禾草和杂类草地上分株占比均无显著影响。因此,荒漠草原地下芽库对极端干旱具有一定程度的抵抗力,有助于极端干旱后的草地植物种群更新与植被恢复,降水频次改变导致的极端干旱将通过影响地下芽库组成改变荒漠草原植物群落组成与结构。

矩镰荚苜蓿越冬期地下芽的组织化学特征与分化规律

为了揭示矩镰荚苜蓿(Medicago archiducis-nicolai)地下芽越冬机理,采用石蜡切片法,通过组织化学染色,跟踪观测了该植物在自然越冬过程中地下芽的组织化学特征与分化过程。结果显示:在越冬期,地下芽内淀粉粒主要贮存在芽体皮层、髓部、芽尖外围幼叶、芽尖基层组织和叶原基底部,蛋白质主要贮存在芽尖生长锥、叶原基顶部和芽体形成层;秋末冷适应期,地下芽芽体快速伸长,芽内淀粉粒开始急速降解,但与其他时期相比,淀粉总含量仍处较高水平;进入初冬期后,随气温的下降,芽分化与伸长生长开始减慢,到隆冬冻胁迫期,芽锥和芽体生长停止,芽内淀粉几乎全部降解;之后随气温回升,芽体开始恢复生长,但芽锥分生生长直至返青期才开始恢复。分析表明,矩镰荚苜蓿越冬期间地下芽生长停滞和芽内淀粉粒含量降低是其休眠态转变的重要标志,休眠芽通过淀粉粒水解代谢,增加细胞可溶性糖浓度、降低细胞冰点是其抵御冬季低温胁迫的适应机制。

牡丹草地下芽的形态分化与生长特征研究

采用解剖镜、扫描电镜技术,对长白山早春类短命植物牡丹草地下芽形态分化进行了观察,并采用游标卡尺测定各阶段芽体大小,研究地下芽的生长发育节律。发现牡丹草地上生活周期结束后,地下贮藏器官需要休眠2个月左右,于7月中下旬,地下芽开始出现形态分化和发育。其进程可分为萌芽期、花序原基分化期、花序形成期和花器官分化期4个时期,历经2个月左右,最终以发育成熟的花序进行越冬休眠。连续测定和相关分析表明,在整个夏眠期,牡丹草地下芽的茎高、芽长、芽径均随时间指数生长,茎高和芽长、芽径之间以及芽长与芽径之间呈幂函数规律异速生长,且相关系数均达到极显著水平。牡丹草块茎需短暂休眠后完成地下芽的形态建成,地下芽茎高、芽长和芽径的增长具有不同步性和阶段性优先伸长的异速生长特性。

矩镰荚苜蓿地下芽越冬期间超微结构适应性变化

为了研究矩镰荚苜蓿地下芽越冬期超微结构变化,利用透射电镜技术,对该植物越冬期地下芽幼叶细胞进行了观察。结果显示:越冬期间,矩镰荚苜蓿越冬芽幼叶细胞超微结构发生了一系列积极适应低温的变化。细胞内的大体积液泡被分解为小液泡,液泡不断地溶解和吞噬;质体由圆形和椭圆形变形为马蹄状和变形虫状,质体内淀粉粒减少甚至消失;脂滴细胞器增多;由于细胞内发生质壁分离现象,胞间连丝断连且逐渐变模糊甚至消失。分析认为,矩镰荚苜蓿在越冬期间可通过地下芽幼叶细胞器结构的变化,使其自身进入休眠状态,进而抵御寒冷胁迫。

堇叶延胡索夏眠期地下芽的分化与生长节律

【目的】对长白山早春类短命植物堇叶延胡索地下芽的发生发育过程进行显微观察,并对芽体生长进行测定和相关分析,揭示夏眠期植物个体的发育规律。【方法】于2014年5月至11月在堇叶延胡索生长季和夏眠期,定期挖取块茎进行解剖观察和扫描电镜显微照相,明确地下芽发生发育进程,测定各阶段芽体大小,揭示地下芽生长发育节律。【结果】堇叶延胡索块茎于盛花期完成更新生长,地上生活周期结束后,随即进入2个月左右的休眠期,于7月中下旬开始萌动,其地下芽的形态分化历经2个月左右,进程可分为萌芽期、花序原基分化期、花序形成期和花器官分化期4个时期。地下芽形态发生完成后,继续芽体的生长发育,最终以成熟的花序进行越冬休眠。整个夏眠期地下芽芽长呈指数函数生长,芽径则呈线性函数生长,芽长与芽径之间呈幂函数异速生长关系,且相关系数均达到极显著水平。【结论】堇叶延胡索夏眠期块茎需短暂休眠后完成地下芽的形态建成,地下芽存在优先伸长的异速生长节律。

地下芽植物芽库密度响应环境干扰的Meta分析

地下芽库是地下芽植物地下储存器官产生的无性繁殖体的集合,是地下芽植物繁殖的主要方式。地下芽库密度反映了地下芽植物群落的潜在更新能力。然而,不同的扰动和生境类型对地下芽库密度的影响尚缺乏全面的了解;此外,不同类型地下芽库对不同扰动类型的响应是否存在差异也不明确。本研究通过Meta分析系统收集了环境扰动对地下芽库密度影响的相关文献,计算了不同扰动和生境类型对各地下芽库类型密度影响的累计效应值。结果发现,由于地下芽库对扰动的响应存在相反或波动的特征,整体上环境扰动对地下芽库密度的影响较小,而干旱对芽库密度具有负效应。总体而言,环境扰动降低了根状茎芽的密度,但增加了分蘖芽的密度。环境扰动降低了湿地中的地下芽库密度,但在其它生境类型中并未发现显著影响。因此,地下芽植物的芽库对扰动有着很强的抗性和弹性,地下芽库的密度变化取决于扰动的类型、分布的生境和受扰动的芽库类型。

内蒙古草甸草原地下芽库对极端干旱的响应

全球变化引发的极端气候事件严重影响草地生态系统结构与功能。然而,作为多年生草地重要繁殖体库,半干旱草甸草原地下芽库如何响应极端干旱尚未明确。本研究以内蒙古呼伦贝尔草甸草原为对象,利用模拟极端干旱样地平台,探究地下芽库及其与地上植被关系对模拟生长季极端干旱的响应。结果表明,环境降水水平与干旱处理下总芽密度分别为1443和1128芽·m^(-2);分株总密度分别为1791和1346株·m^(-2);群落整体分生组织制约系数分别为0.84和0.83。极端干旱对草甸草原地下芽库、地上分株密度以及二者之间关联均无显著影响。就优势植物功能群根茎型禾草而言,极端干旱对其地下芽库同样无显著影响。因此,地下芽库表现出对极端干旱一定程度的抵抗力,可作为草甸草原植被应对极端气候事件的保险策略,有效促进草甸草原在极端气候胁迫下的种群更新与植被恢复,有助于草甸草原植被稳定性与生态系统功能维持。

类短命植物猪牙花夏眠期地下芽分化与生长节律

【目的】对长白山早春类短命植物猪牙花地下芽形态建成进行显微观察,并测定不同时期芽体大小,揭示其个体发育规律。【方法】采用解剖镜、石蜡切片、扫描电镜技术对猪芽花地下芽发生发育形态特征进行观察研究,采用游标卡尺定期测定芽体大小,研究地下芽生长发育节律。【结果】5月中旬地上部分枯萎后,鳞茎开始地下芽的分化,其分化进程为叶片分化期、花原基分化期、花被分化期、雄蕊分化期、雌蕊分化期5个时期,整个分化历经1个半月左右,形态分化完成后芽体继续生长发育,最终形成花蕾进入冬眠。整个夏眠期地下芽随时间的进程呈极显著(P<0.01)的指数函数形式伸长和增粗;芽长与芽径之间呈极显著(P<0.01)的幂函数异速生长关系。【结论】猪牙花鳞茎于盛花期完成更新生长,夏眠期鳞茎不休眠而进行地下芽的分化和发育。地下芽生长具有阶段性优先伸长或增粗的异速生长节律。

地下结实植物白番红花的繁育系统与传粉生物学

地下结实是植物用来防御不利环境的一种策略,研究地下结实植物的繁殖特性,可以揭示它们的繁殖对策多样性,对于探讨环境选择压力对其繁育系统及后代适合度的影响具有重要意义。白番红花(Crocus alatavicus)是一种分布在天山西部亚高山带、具地下芽和地下结实特性的早春短命植物。我们采用野外观测和统计分析方法,对该物种的繁育系统与传粉生物学及其对亚高山环境的适应进行了研究。研究结果表明:白番红花具有先花后叶的特性,于4月上中旬始花,呈爆发式开花式样;花白色,无花蜜无气味;开花时,下位子房位于地下,花蕾在地上开放并随光照变化而开闭;单花花期为6–9d,花萎蔫时花粉活性仍保持在75.39±5.69%,柱头可授期为8d。人工授粉实验结果显示,该物种属于兼性异交繁育系统,且具有自主自花授粉能力。白番红花属于泛化传粉系统,鲁熊蜂(Bombus lucorum)、老条蜂(Anthophora senilis)和黄腹地花蜂(Andrenacapillosa)是有效传粉昆虫,通过采食花粉进行传粉,访花频率分别为0.50±0.27次·花–1·h–1、0.18±0.08次·花–1·h–1和0.13±0.05次·花–1·h–1。在天山西部亚高山早春环境中,白番红花不仅利用其开花式样、泛化传粉系统及早春空白生态位来提高传粉效率,而且通过自交亲和及主动自花授粉等繁育系统特征来弥补传粉昆虫少及访花频率低的不足,从而保障繁殖成功。

濒危植物大花杓兰(Cypripedium macranthos SW.)地下器官的形态解剖学研究

对濒危植物大花杓兰地下器官的形态进行了解剖观察.结果表明：根状茎皮层和髓部细胞储存有丰富的淀粉粒,周木维管束在中柱内散生排列;不定根皮层组织发达,没有发现共生真菌菌丝,内皮层木质化加厚细胞和通道细胞相间排列并分别与韧皮部和木质部对应;地下芽为混合芽,外被2-3层鳞叶和3-4层幼叶,顶部为花器官的芽体.大花杓兰地下器官既是营养物质的存贮场所又是越冬的繁殖体;地上器官的基本结构在上一年越冬的地下芽中已经形成;根部皮层细胞内没有发现共生真菌,可能与材料采集的季节有关.

土壤水分和植株密度互作对垂穗披碱草地下营养繁殖及生物量的影响

垂穗披碱草是高寒地区常见的优质牧草,主要以营养繁殖维持种群更新,然而植株密度和土壤水分互作是否影响其地下营养繁殖尚不清楚。本研究采用盆栽试验,分析了不同土壤水分和植株密度互作下垂穗披碱草地下营养繁殖(克隆小株数、传播距离和地下芽数量)和生物量的变化特征,其中土壤水分包括3个梯度,分别为土壤饱和含水量的30%(W_(1))、土壤饱和含水量的50%(W_(2))和土壤饱和含水量的80%(W_(3));植株密度包括3个梯度,分别为4株·盆^(-1)(R_(1))、8株·盆^(-1)(R_(2))和12株·盆^(-1)(R_(3))。结果表明:随土壤水分增加,克隆小株数先增加后减小,但传播距离、地下芽数量、地下和地上生物量以及总生物量均呈增加趋势;随植株密度增加,克隆小株数、传播距离、地下芽数量、地上地下生物量以及总生物量均呈减小趋势。土壤水分和植株密度互作对克隆小株数、传播距离、地下芽数量、地上地下生物量、总生物量均具有显著的互作效应,理论上存在最佳的土壤水分和植株密度的组合模式,其中传播距离、地下芽数量、地上生物量以及总生物量的最佳组合方式为W_(3)R_(1),而克隆小株数和地下生物量的最佳组合方式为W_(2)R_(1)。说明垂穗披碱草栽培草地的管理需要根据目标而确定其植株密度和土壤水分。

卧龙巴郎山川滇高山栎群落植物生活型海拔梯度特征

川滇高山栎林隶属于亚高山硬叶栎林类型,是一种广泛分布在横断山地区的特殊植被类型,研究同一群落生活型谱的海拔梯度特征,可以阐明控制群落的重要气候特征以及群落对其气候生境的反映,揭示川滇高山栎种群对空间的利用、群落内部种群间可能产生的竞争及其发展趋势。用环境梯度法,研究卧龙自然保护区巴朗山川滇高山栎群落植物生活型特性随海拔梯度(15个海拔梯度,海拔2200—3600 m)的变化。卧龙巴朗山川滇高山栎群落植物生活型以高位芽植物为主,占36.01%;地面芽和地下芽植物相当,分别为25.92%和29.36%,地上芽植物最少,占0.92%。高位芽生活型物种在各个海拔梯度都占重要地位,占巴朗山全部生活型物种的21.74%—50.00%,随海拔的升高逐渐下降;地面芽植物(H)具有随海拔升高先升高后降低的趋势;地下芽植物(G)生活型随海拔的升高而升高;一年生植物(Th)在整个海拔梯度内占10.00%以下,随海拔的升高波动不大,即在5.67%—8.94%之间。高位芽生活型植物主要以常绿高位芽植物为主,随海拔升高而下降,常绿高位芽植物丰富度呈现随海拔升高逐渐降低的趋势,而且其物种丰富度小于落叶高位芽植物丰富度;在卧龙巴郎山阳坡海拔3300 m以上范围内,大、中高位芽植物仅占3.09%—4.26%,说明森林植被特征在逐渐弱化。比较分析了不同类型植物群落植物生活型特征,阐明了川滇高山栎林是区别于其他常绿阔叶林的特殊类型。

草本植物群落种子雨的初步研究

植物在群落内正常生长发育的标志是能够完成从种子发芽到种子散布这一完整的生活周期。植物种子的散布,无论是通过风、动物、果实开裂弹力或者其它形式落到地面,均如同大气降雨一样,具有随机性和量的问题。Harper(1977)根据多年来对植物种群动态、特别是有关种子散布的深入研究,提出了种子雨(seedrain)这一概念。不过,Harper的工作主要是在种群水平上进行的。本项研究是在群落水平上进行的。迄今在我国,尚未见有关草本植物群落种子雨的论著。笔者以草原典型群落类型为对象。

广西亚热带酸性土丘陵山地草丛的群落学特点及其合理利用的方向

我国亚热带酸性土丘陵山地,当常绿阔叶林或山地常绿、落叶阔叶混交林被采伐以后,在采伐迹地上遭火烧的情况下,无论垦殖与否,都会出现大片的以禾本科草类或蕨类植物占优势的草丛。如果连年都遭受火烧,它就能保持稳定,成为所谓的火烧顶极。一旦火烧停止,阳性乔灌木树种就会迅速侵入,几年之后就会发展成为灌丛,并向森林的方向发展。热带许多地方的情况也是这样。毫无疑问。