长白山区马齿苋种群构件结构及生长分析

宋金枝，李梓维

植物种群构件理论为植物种群生物学和植物种群生态学开辟了一个新的研究领域.构件是指具有多细胞结构的并相互联结的重复单元［1-2］.在植物的生长过程中，植物通过调节其构件的结构以适应外界环境的变化；同时，植物各构件的生长过程亦具有规律性.探讨植物体各构件的生长规律，了解植物生长发育过程中各构件的变化和生长状况并对其进行定量刻画，是深入研究植物适应与进化的基础［3-5］.

马齿苋（Portulaca oleracea L.）为石竹目、马齿苋科一年生草本，又名马苋、五行草、长命菜等，全株无毛.中国南北各地均有分布.性喜肥沃土壤，耐旱亦耐涝，生命力强.全草供药用，有清热利湿、解毒消肿、消炎、止渴、利尿作用；种子明目；还可作兽药和农药；嫩茎叶可作蔬菜，味酸，也是很好的饲料［6］.

本文分析揭示马齿苋种群各构件的结构特点和生长规律，为马齿苋的人工栽培提供理论依据.

1 研究地区自然概况与研究方法

1.1 研究地区自然概况

通化市位于吉林省南部，地处长白山南麓，北纬 40°52'～43°03'，东经 125°10'～126°44'.河流千余条，分归鸭绿江、松花江水系.全市总经营面积1 317 321公顷，森林覆被率67.03%，林木绿化率67.48%.有植物药、动物药和矿物药，是全国“五大药库”之一.通化市四季分明，高温少雨，年降水量700毫米，年平均气温6.3℃，年日照时数2 200～2 884 h，无霜期105～160 d［7］.

1.2 研究材料与方法

2018年8月上旬，在马齿苋的花果期，以通化市内田间、林缘的马齿苋作为实验材料，采用大样本随机取样法进行取样.选取大小形态不同的马齿苋30株，去除根部泥土后有顺序地编号.回到实验室后依照编号用厘米尺精确测量植株的平卧茎长；每株马齿苋的分支数.用Sartorius BA210s型电子天平测定马齿苋完整植株鲜重、分支鲜重，然后将各构件装入袋中自然风干之后再用同型号的天平测定其生物量.

1.3 数据处理

选择Excel软件进行数据统计与分析，其生长分析的定量刻画模型采用线性函数、对数函数、指数函数、幂函数4种函数中相关性最高的函数模型来表示［8］.

2 结果与分析

2.1 植株的构件结构及数量特征

在马齿苋花果期其构件结构分为根、茎、叶片、花、果实，全株无毛，茎平卧，伏地铺散，枝淡绿色或带暗红色，叶互生，叶片扁平，肥厚，似马齿状，上面暗绿色，下面淡绿色或带暗红色；叶柄粗短.花无梗，午时盛开；苞片叶状；萼片绿色，盔形；花瓣黄色，倒卵形；雄蕊花药黄色；子房无毛.蒴果卵球形.马齿苋各构件的数量特征如表1所示.

表1 马齿苋构件的数量特征（n=30）

从表1可以看出，最大值和最小值反映样本的实际范畴，平均值反映样本整体的平均水平，标准差和变异系数均反映样本间的离散程度，马齿苋平卧茎长的变异系数最小25.67%、分支干重变异系数最大83.82%，说明马齿苋各构件相对变化范围都比较大，也就是说它们都有较大的生态可塑性.

2.2 马齿苋的平卧茎长与分支数、分支鲜重、分支生物量之间相关性分析

通过统计分析，用线性函数来表示马齿苋的平卧茎长与分支数、分支鲜重之间的相关程度最好，用指数函数来表示马齿苋的平卧茎长与分支生物量之间的相关程度最好，拟合曲线如图1所示.

图1 马齿苋的平卧茎长与分支数、分支鲜重、分支生物量的观测值及拟合曲线

从图1可以看出，马齿苋的平卧茎长与分支数、分支鲜重、分支生物量之间呈正相关关系，其决定系数R2值在0.561 8～0.916 5之间，马齿苋的平卧茎长与分支数、分支鲜重之间体现出同速生长的特点，说明随着平卧茎长的增加，分支数、分支鲜重呈线性函数形式增长.马齿苋的平卧茎长与分支生物量之间体现出异速生长的特点，平卧茎长增长其分支生物量也按一定比例增长，呈指数函数形式增长.分析其决定系数R2值可以看出马齿苋的平卧茎长与分支数、分支鲜重、分支生物量之间的关系既受遗传因子的影响又受环境因子的影响，具有一定的生态可塑性.随着平卧茎长的增长分支数的91.65%呈线性函数形式增长的，分支鲜重的60.02%呈线性函数形式增长，分支生物量的56.18%呈指数函数形式增长.

2.3 马齿苋的平卧茎长与整株鲜重、整株生物量之间相关性分析

通过统计分析，用线性函数来表示马齿苋的平卧茎长及整株鲜重之间的相关关系拟合程度最高，用指数函数来表示马齿苋的平卧茎长与整株生物量之间的相关关系拟合程度最高，拟合曲线如图2所示.

从图2可以看出，马齿苋的平卧茎长与整株鲜重、整株生物量之间呈正相关关系，其决定系数R2值分别是0.595 7和0.550 7，马齿苋的平卧茎长与整株鲜重之间体现出同速生长的特点，说明随着平卧茎长的增加，整株鲜重呈线性函数形式增长.马齿苋的平卧茎长与整株生物量之间体现出异速生长的特点，平卧茎长增长其整株生物量也按一定比例增长，呈指数函数形式增长.分析其决定系数R2值可以看出马齿苋的平卧茎长与整株鲜重、整株生物量之间的关系既受遗传因子的影响又受环境因子的影响，具有一定的生态可塑性.随着平卧茎长的增长整株鲜重的59.57%呈线性函数形式增长，整株生物量的55.07%呈指数函数形式增长.

图2 马齿苋的平卧茎长与整株鲜重、整株生物量的观测值及拟合曲线

2.4 马齿苋的分支数与整株鲜重、整株生物量之间相关性分析

通过统计分析，利用线性函数来表示马齿苋的分支数与其整株鲜重之间的相关关系拟合程度最好，用指数函数来表示马齿苋的分支数与其整株生物量之间的相关关系拟合程度最高，拟合曲线如图3所示.

图3 马齿苋的分支数与整株鲜重、整株生物量的观测值及拟合曲线

从图3可以看出，马齿苋的分支数与整株鲜重、整株生物量之间呈正相关关系，其决定系数R2值分别是0.681 8和0.649 5，马齿苋的分支数与整株鲜重之间体现出同速生长的特点，说明随着马齿苋的分支数的增多，整株鲜重呈线性函数形式增长.马齿苋的分支数长与整株生物量之间体现出异速生长的特点，分支数增多其整株生物量也按一定比例增长，呈指数函数形式增长.分析其决定系数R2值可以看出马齿苋的分支数与整株鲜重、整株生物量之间的关系既受遗传因子的影响又受环境因子的影响，具有一定的生态可塑性.随着分支数的增多整株鲜重的68.18%呈线性函数形式增长，整株生物量的64.95%呈指数函数形式增长.

2.5 马齿苋的分支数与其根鲜重、根生物量之间相关性分析

通过统计分析，马齿苋的分支数与其根鲜重、根生物量之间均有正相关的相关关系，均体现出同速生长的特点，拟合曲线如图4所示.

图4 马齿苋的分支数与其根鲜重、根生物量的观测值及拟合曲线

从图4可以看出，马齿苋的分支数与根鲜重、根生物量之间均呈线性函数关系，其决定系数R2值分别是0.482 6和0.488 1，马齿苋的分支数与根鲜重、根生物量之间均体现出同速生长的特点，分析其决定系数R2值可以看出马齿苋的分支数与根鲜重、根生物量之间的关系既受遗传因子的影响又受环境因子的影响，具有一定的生态可塑性.随着分支数的增多根鲜重、根生物量分别有48.26%和48.81%的比例能够呈线性函数形式增长.

3 讨论

植物在生长过程中的几何形状变化有两种模式：同速生长型和异速生长型.同速生长型在数量性状间的关系为直线函数，而异速生长型数量性状间的关系为曲线函数［9-11］.马齿苋的平卧茎长、分支数、整株鲜重、整株生物量、分支鲜重、分支生物量、根鲜重、根生物量之间受着同速和异速两种不同增长规律的调节.

变异系数是表示离散程度的，是标准差和相应平均数的比值.一般来说变异系数大于100%属于强变异，介于10%和100%之间的属于中等变异，小于10%的属于弱变异［9］.马齿苋各构件的变异系数在25.67%和83.82%之间，均属于中度变异.

马齿苋各鲜重与平卧茎长、分支数之间都有着密切的同速生长关系，且决定系数R2较高，说明马齿苋各鲜重的增加很大程度取决于平卧茎长和分支数的增加.

在植物各构件的生长分析研究中，决定系数R2用来表示遗传因素占的比重，1-R2则用来表示外部环境占的比重.在本次马齿苋种群构件结构及生长分析研究中可见：体现异速生长特点的各构件的决定系数R2在0.550 7到0.649 5之间；而体现同速生长特点的各构件的决定系数R2在0.488 1～0.916 5之间，平卧茎长及分支数相关程度中最高，R2为0.916 5.说明马齿苋种群各构件之间无论是异速生长还是同速生长，均由遗传因子和环境因素双重控制，这也体现出各构件生长由于环境影响而具有一定的生态可塑性.