隨生境梯度變化的千葉蓍樣本功能性狀可塑性分析

阿布都塞米·阿不都乃比 巴雅爾塔

摘要? ? 本文對(duì)試驗(yàn)田移栽的千葉蓍（Achillea millifolium）與野生千葉蓍樣本功能性狀可塑性變化進(jìn)行分析。結(jié)果表明，移栽千葉蓍根生物量、莖生物量、葉生物量、花生物量、高度相對(duì)野生千葉蓍相應(yīng)值均顯著（P<0.001）增加，根長(zhǎng)差異不顯著（P=0.250）;移栽千葉蓍根生物量分配顯著高于野生千葉蓍根生物量分配（P<0.001），莖生物量分配、葉生物量分配和花生物量分配差異不顯著;移栽千葉蓍花冠面積與其小花數(shù)、花生物量、總生物量和高度成顯著相關(guān)（P<0.001）。

關(guān)鍵詞? ? 千葉蓍;性狀;可塑性;生境梯度

中圖分類號(hào)? ? S812? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼? ? A? ? ? ? 文章編號(hào)? ?1007-5739（2019）01-0159-02

Abstract? ? The functional trait elasticity between the cultivated and the wild growing Achillea millifolium samples was analyzed in this paper. The root biomass，stem biomass，leaf biomass and height of the cultivated samples were significantly（P<0.001） higher than that of the naturally growing samples，significant difference was not found in root length （P=0.250）.The root biomass allocation of the cultivated samples was significantly higher than that of the naturally growing samples （P<0.001）.Significant difference was not found in the resource allocations of the stem，leaf and flower.The corolla areas of the cultivated samples were significantly correlated with the flower number，flower mass，individual biomass and height （P<0.001）.

Key words? ? Achillea millifolium;trait;elasticity;habitat gradient

草地群落植物種多樣性及功能群組合對(duì)草地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能及穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。植物功能性狀可塑性是在群落組合過程中植物種對(duì)環(huán)境因素和生物因素所表現(xiàn)出的生態(tài)適應(yīng)，功能性狀可塑性變化能夠影響群落組合及功能的變化[1]。根據(jù)質(zhì)量比率假說，群落的即時(shí)控制效應(yīng)（immediate effects）取決于優(yōu)勢(shì)植物種的功能性狀及功能多樣性，但是基本排斥從屬種對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能和穩(wěn)定性承擔(dān)的生態(tài)作用[2]。研究顯示，草地群落從屬植物種也影響著草地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能[3]。

千葉蓍（Achillea millifolium）屬于菊科（Compositae）蓍屬（Achillea），是退化山地草甸群落的常見種。因此，對(duì)千葉蓍功能性狀可塑性進(jìn)行深入探討，有助于認(rèn)識(shí)退化草地群落中植物種及其功能性狀隨生境的變化趨勢(shì)，為研究退化草地植物群落物種組成及功能恢復(fù)和合理利用草地資源提供依據(jù)[4-5]。

1? ? 材料與方法

1.1? ? 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)點(diǎn)位于新疆昭蘇縣野生植物種引種試驗(yàn)田（東經(jīng)81°01′30″，北緯43°01′57″），土壤類型屬于草原黑鈣土，年均降水量511 mm，海拔2 092 m。

1.2? ? 采樣方法

2017年4月下旬草地返青期，從山地草甸群落中采集野生千葉蓍幼苗，移栽于試驗(yàn)田。選擇5 m×5 m草地作為移栽試驗(yàn)小區(qū)，小區(qū)內(nèi)連根清理原有植物及其殘留后，以行列距35 cm間隔移栽幼苗。在整個(gè)生長(zhǎng)期無施加化肥、灌溉、除草和踐踏等干擾，擬觀測(cè)在移栽條件下千葉蓍功能性狀可塑性變化。

在7月下旬，從小區(qū)通過投擲標(biāo)簽法隨機(jī)選擇采樣處于盛花期的千葉蓍90個(gè)個(gè)體，樣本包括35個(gè)開花個(gè)體和55個(gè)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)個(gè)體，以直尺測(cè)量植株高度（0.1 cm）和以游標(biāo)卡尺測(cè)量4個(gè)不同方向的花序花冠直徑（0.001 cm），并記錄花冠中小花數(shù)。將記錄的樣本連根采集后裝入紙袋并標(biāo)記，待進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分析。

1.3? ? 生物量測(cè)定

采集的個(gè)體樣本用紗布包裹后用自來水清洗干凈，自然風(fēng)干后裝入紙袋標(biāo)記，置入烘箱，于60 ℃烘干12 h。隨后將樣本分為根、莖、葉、花（花冠），測(cè)量生物量并記錄。

1.4? ? 統(tǒng)計(jì)分析

花冠面積是花冠4個(gè)方向直徑的均值，以圓面積算法確定花冠面積。對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行Kolmogorov-Smirnov正態(tài)性檢驗(yàn)、Levene方差齊性檢驗(yàn)和方差可加性檢驗(yàn)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布，則進(jìn)行方差分析，數(shù)據(jù)不服從正態(tài)分布，則進(jìn)行非參數(shù)檢驗(yàn)。如果P<0.05，則認(rèn)為存在統(tǒng)計(jì)顯著性。統(tǒng)計(jì)分析運(yùn)用SPSS 20.0軟件進(jìn)行。

2? ? 結(jié)果與分析

2.1? ? 千葉蓍生物量及功能性狀

植物的根、莖、葉、花和果實(shí)影響植物的生長(zhǎng)和繁殖，根為植物吸收養(yǎng)分，葉為植物獲取光能的器官[6]。根據(jù)移栽千葉蓍35個(gè)開花樣本的根生物量、莖生物量、葉生物量和花生物量、總生物量、高度、根長(zhǎng)、生物量分配與本試驗(yàn)區(qū)環(huán)境條件相似的山地草甸群落野生千葉蓍樣本響應(yīng)值對(duì)比[7]，結(jié)果見表1。

本試驗(yàn)區(qū)移栽的千葉蓍開花樣本的根生物量、莖生物量、葉生物量、花生物量、總生物量、高度和根長(zhǎng)與野生千葉蓍樣本的相應(yīng)值間單因素方差分析結(jié)果見表2。可以看出，相對(duì)野生千葉蓍功能性狀而言，移栽千葉蓍開花個(gè)體各器官生物量、高度均顯著增加，而千葉蓍樣本根長(zhǎng)卻未發(fā)生顯著變化。

根據(jù)移栽千葉蓍樣本生物量分配方差分析，莖生物量分配顯著大于根生物量分配（P<0.001）、葉生物量分配（P<0.001）和花生物量分配（P<0.001）;花生物量分配顯著大于根生物量分配（P<0.04）、葉生物量分配（P<0.001）;根生物量分配與葉生物量分配差異不顯著（P=1.000）。移栽千葉蓍根生物量分配顯著高于野生千葉蓍根生物量分配，千葉蓍莖生物量分配、葉生物量分配、花生物量分配與野生千葉蓍相應(yīng)器官生物量分配差異不顯著[7]，詳見表3。

2.2? ? 千葉蓍花性狀

千葉蓍頭狀花序密集成復(fù)傘房狀，花冠呈圓形。移栽千葉蓍樣本花冠面積（13.139 9±8.111 9）cm2，野生千葉蓍樣本花冠面積（16.885 9±8.845 3）cm2，移栽千葉蓍樣本花冠面積與野生千葉蓍樣本花冠面積不存在顯著差異（P=0.122）。移栽千葉蓍花冠面積（cm2）在圖1（a）中以橫坐標(biāo)表示，所測(cè)定的傘房花序小花數(shù)以縱坐標(biāo)表示，Spearman相關(guān)性為r=0.872，P<0.001。該相關(guān)性分析結(jié)果表明，通過4個(gè)方向的直徑來確定圓形花冠面積測(cè)法在測(cè)量技術(shù)上合理的，且能夠得出可靠的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。同樣，移栽千葉蓍花冠面積（cm2）在圖1（b）中為橫坐標(biāo)，花（花冠）生物量（g）為縱坐標(biāo);在圖1（c）中總生物量（g）為縱坐標(biāo);在圖1（d）中莖生物量（g）為縱坐標(biāo)。Spearman相關(guān)性分別為花生物量r=0.619，P<0.001;總生物量r=0.616，P<0.001;莖生物量r=0.614，P<0.001。

3? ? 結(jié)論與討論

根據(jù)移栽試驗(yàn)結(jié)果，移栽千葉蓍根生物量、莖生物量、葉生物量、花生物量相對(duì)相似生境中野生千葉蓍均顯著（P<0.001）增加。移栽千葉蓍根長(zhǎng)與相似生境中野生千葉蓍根長(zhǎng)間差異不顯著（P=0.250），但是其根生物量存在顯著差異（P<0.001）。移栽千葉蓍高度與相似生境中野生千葉蓍高度間差異顯著（P<0.001）。移栽千葉蓍根生物量分配顯著高于野生千葉蓍根生物量分配（P<0.001），在移栽與野生千葉蓍其他相應(yīng)器官間生物量分配相一致。結(jié)果表明，較根的縱向生長(zhǎng)而言，橫向生長(zhǎng)更能促進(jìn)植物養(yǎng)分吸收，根通過橫向生長(zhǎng)增加其生物量以支撐個(gè)體生長(zhǎng)。對(duì)圓形花冠通過測(cè)量4個(gè)方向直徑所取得的花冠面積，能夠有效反映花冠面積與功能性狀間統(tǒng)計(jì)相關(guān)性，花冠面積與小花數(shù)、花生物量、總生物量和高度顯著相關(guān)（P<0.001）。

4? ? 參考文獻(xiàn)

[1] LEVINE J M.Ecology：A trail map for trait-based studies[J].Nature，2016，529（7585）：163-164.

[2] GRIME J P.Benefits of plant diversity to ecosystems：immediate，filter and founder effects[J].Journal of Ecology，1998，86（6）：902-910.

[3] SOLIVERES S，MANNING P，PRATI D，et al.Locally rare species influence grassland ecosystem multifunctionality[J].Phil Trans R Soc B，2016，371（1694）：269-279.

[4] FUNK J L，LARSON，J E，AMES G M，et al.Revisiting the Holy Grail：using plant functional traits to understand ecological processes[J].Biological Reviews，2017，92（2）：1156-1173.

[5] 白永飛，潘慶民，邢旗.草地生產(chǎn)與生態(tài)功能合理配置的理論基礎(chǔ)與關(guān)鍵技術(shù)[J].中國(guó)科學(xué)，2016，61（2）：201-212.

[6] FALSTER D S，WESTOBY M.Plant height and evolutionary games[J].Trends in Ecology & Evolution，2003，18（7）：337-343.

[7] 阿布都塞米·阿不都乃比，胡安別克·迪汗拜，巴雅爾塔.伊犁那拉提山地草甸群落千葉蓍（Achillea millifolium）生物量分配[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2018（14）：185-186.