随生境梯度变化的千叶蓍样本功能性状可塑性分析

阿布都塞米·阿不都乃比 巴雅尔塔

摘要    本文对试验田移栽的千叶蓍（Achillea millifolium）与野生千叶蓍样本功能性状可塑性变化进行分析。结果表明，移栽千叶蓍根生物量、茎生物量、叶生物量、花生物量、高度相对野生千叶蓍相应值均显著（P<0.001）增加，根长差异不显著（P=0.250）;移栽千叶蓍根生物量分配显著高于野生千叶蓍根生物量分配（P<0.001），茎生物量分配、叶生物量分配和花生物量分配差异不显著;移栽千叶蓍花冠面积与其小花数、花生物量、总生物量和高度成显著相关（P<0.001）。

关键词    千叶蓍;性状;可塑性;生境梯度

中图分类号    S812        文献标识码    A        文章编号   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

草地群落植物种多样性及功能群组合对草地生态系统结构、功能及稳定性产生影响。植物功能性状可塑性是在群落组合过程中植物种对环境因素和生物因素所表现出的生态适应，功能性状可塑性变化能够影响群落组合及功能的变化[1]。根据质量比率假说，群落的即时控制效应（immediate effects）取决于优势植物种的功能性状及功能多样性，但是基本排斥从属种对生态系统功能和稳定性承担的生态作用[2]。研究显示，草地群落从属植物种也影响着草地生态系统结构与功能[3]。

千叶蓍（Achillea millifolium）属于菊科（Compositae）蓍属（Achillea），是退化山地草甸群落的常见种。因此，对千叶蓍功能性状可塑性进行深入探讨，有助于认识退化草地群落中植物种及其功能性状随生境的變化趋势，为研究退化草地植物群落物种组成及功能恢复和合理利用草地资源提供依据[4-5]。

1    材料与方法

1.1    试验地概况

试验点位于新疆昭苏县野生植物种引种试验田（东经81°01′30″，北纬43°01′57″），土壤类型属于草原黑钙土，年均降水量511 mm，海拔2 092 m。

1.2    采样方法

2017年4月下旬草地返青期，从山地草甸群落中采集野生千叶蓍幼苗，移栽于试验田。选择5 m×5 m草地作为移栽试验小区，小区内连根清理原有植物及其残留后，以行列距35 cm间隔移栽幼苗。在整个生长期无施加化肥、灌溉、除草和践踏等干扰，拟观测在移栽条件下千叶蓍功能性状可塑性变化。

在7月下旬，从小区通过投掷标签法随机选择采样处于盛花期的千叶蓍90个个体，样本包括35个开花个体和55个营养生长个体，以直尺测量植株高度（0.1 cm）和以游标卡尺测量4个不同方向的花序花冠直径（0.001 cm），并记录花冠中小花数。将记录的样本连根采集后装入纸袋并标记，待进行实验室分析。

1.3    生物量测定

采集的个体样本用纱布包裹后用自来水清洗干净，自然风干后装入纸袋标记，置入烘箱，于60 ℃烘干12 h。随后将样本分为根、茎、叶、花（花冠），测量生物量并记录。

1.4    统计分析

花冠面积是花冠4个方向直径的均值，以圆面积算法确定花冠面积。对试验数据进行Kolmogorov-Smirnov正态性检验、Levene方差齐性检验和方差可加性检验。试验数据服从正态分布，则进行方差分析，数据不服从正态分布，则进行非参数检验。如果P<0.05，则认为存在统计显著性。统计分析运用SPSS 20.0软件进行。

2    结果与分析

2.1    千叶蓍生物量及功能性状

植物的根、茎、叶、花和果实影响植物的生长和繁殖，根为植物吸收养分，叶为植物获取光能的器官[6]。根据移栽千叶蓍35个开花样本的根生物量、茎生物量、叶生物量和花生物量、总生物量、高度、根长、生物量分配与本试验区环境条件相似的山地草甸群落野生千叶蓍样本响应值对比[7]，结果见表1。

本试验区移栽的千叶蓍开花样本的根生物量、茎生物量、叶生物量、花生物量、总生物量、高度和根长与野生千叶蓍样本的相应值间单因素方差分析结果见表2。可以看出，相对野生千叶蓍功能性状而言，移栽千叶蓍开花个体各器官生物量、高度均显著增加，而千叶蓍样本根长却未发生显著变化。

根据移栽千叶蓍样本生物量分配方差分析，茎生物量分配显著大于根生物量分配（P<0.001）、叶生物量分配（P<0.001）和花生物量分配（P<0.001）;花生物量分配显著大于根生物量分配（P<0.04）、叶生物量分配（P<0.001）;根生物量分配与叶生物量分配差异不显著（P=1.000）。移栽千叶蓍根生物量分配显著高于野生千叶蓍根生物量分配，千叶蓍茎生物量分配、叶生物量分配、花生物量分配与野生千叶蓍相应器官生物量分配差异不显著[7]，详见表3。

2.2    千叶蓍花性状

千叶蓍头状花序密集成复伞房状，花冠呈圆形。移栽千叶蓍样本花冠面积（13.139 9±8.111 9）cm2，野生千叶蓍样本花冠面积（16.885 9±8.845 3）cm2，移栽千叶蓍样本花冠面积与野生千叶蓍样本花冠面积不存在显著差异（P=0.122）。移栽千叶蓍花冠面积（cm2）在图1（a）中以横坐标表示，所测定的伞房花序小花数以纵坐标表示，Spearman相关性为r=0.872，P<0.001。该相关性分析结果表明，通过4个方向的直径来确定圆形花冠面积测法在测量技术上合理的，且能够得出可靠的统计结果。同样，移栽千叶蓍花冠面积（cm2）在图1（b）中为横坐标，花（花冠）生物量（g）为纵坐标;在图1（c）中总生物量（g）为纵坐标;在图1（d）中茎生物量（g）为纵坐标。Spearman相关性分别为花生物量r=0.619，P<0.001;总生物量r=0.616，P<0.001;茎生物量r=0.614，P<0.001。

3    结论与讨论

根据移栽试验结果，移栽千叶蓍根生物量、茎生物量、叶生物量、花生物量相对相似生境中野生千叶蓍均显著（P<0.001）增加。移栽千叶蓍根长与相似生境中野生千叶蓍根长间差异不显著（P=0.250），但是其根生物量存在显著差异（P<0.001）。移栽千叶蓍高度与相似生境中野生千叶蓍高度间差异显著（P<0.001）。移栽千叶蓍根生物量分配显著高于野生千叶蓍根生物量分配（P<0.001），在移栽与野生千叶蓍其他相应器官间生物量分配相一致。结果表明，较根的纵向生长而言，横向生长更能促进植物养分吸收，根通过横向生长增加其生物量以支撑个体生长。对圆形花冠通过测量4个方向直径所取得的花冠面积，能够有效反映花冠面积与功能性状间统计相关性，花冠面积与小花数、花生物量、总生物量和高度显著相关（P<0.001）。

4    参考文献

[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，潘庆民，邢旗.草地生产与生态功能合理配置的理论基础与关键技术[J].中国科学，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，胡安别克·迪汗拜，巴雅尔塔.伊犁那拉提山地草甸群落千叶蓍（Achillea millifolium）生物量分配[J].现代农业科技，2018（14）：185-186.