不同生境下紫花地丁生殖株構件表型可塑性及生長分析

孫嘉蔓 翟麗華 王春露 柳智翰 班玉釗 張麗輝

摘 ? ?要：為了探討不同生境對早春植物紫花地丁植株構件生物量分配及其權衡關系的影響，試驗采用野外調查取樣和室內分析的方式，對林下和空曠地兩種生境下紫花地丁植株生物量分配特征、異速生長關系及其在不同生境間的差異性和權衡特征進行了研究。結果表明，紫花地丁植株在兩種生境下均有較高的變異系數，其增長規律呈冪函數或指數函數形式增長，且在不同生境時不同器官間具有顯著的資源分配調整與權衡。

關鍵詞：紫花地丁;表型可塑性;生物量分配

文章編號：1005-2690（2021）24-0018-03 ? ? ? 中國圖書分類號：S812 ? ? ? 文獻標志碼：B

植物的表型可塑性是指同一基因型在不同環境下，通過對異質生境的權衡而表達出的不同表型特征。在光照、水分、密度等環境因子的長期影響下，植株各構件的生物量及其分配規律直接影響植物的生長和繁殖，也反映了植物的生態適應策略。因此，植株生物量分配是衡量植物體生長發育過程中同化資源的重要指標，是研究植物對環境適應性的重要內容[1-3]。

紫花地丁是東北地區優良的早春野生花卉，其植株矮小，發育較早，對東北地區早春時節返青草地起到保溫、保濕作用，可增加土壤中有機質含量，對改良土壤的理化性質起到很好的作用[4-7]。目前，關于紫花地丁在園林草地管理中的相關應用研究較多，但將其作為早春植物研究其生物量分配狀況的研究較少[8]。

本研究以紫花地丁為研究對象，研究其在伊通河沿岸不同生境下植株生物量分配及生長情況，比較不同生境下紫花地丁植株及構件生物量的數量特征，掌握不同構件生物量的分配特征，為深入研究早春植物的適應機理奠定基礎，也為生態資源的開發利用提供理論指導。

1 ? 材料與方法

1.1 ? 樣品采集與測量

2021年4月中旬在伊通河沿岸設置樣地。以空曠地、林下兩種光環境作為樣地劃分條件。在紫花地丁花期時，采用大樣本取樣測定方法，在2 m×2 m樣地內隨機取樣30株。

樣品帶回室內后清洗根部泥土，將植株的根、莖、葉、花分開，烘干至恒重，稱重量。

1.2 ? 數據處理

用Excel軟件計對所測的各數量性狀進行統計分析，性狀間的關系在線性、指數、乘冪和對數函數中，選擇相關性最好的作為其規律性變化的描述模型。

2 ? 結果與分析

2.1   不同生境紫花地丁構件生物量及分配

如表1所示，林下植株總生物量為（0.550±0.189）g，空曠地植株總生物量為（0.275±0.145）g。在林下生境，植株的地上生物量為（0.396±0.247）g，空曠地（0.130±0.047）g，其中空曠地環境下葉構件生物量的變異程度最大，為67.7%;葉片的生物量分配比重均值為44.45%，在空曠地環境下，葉片的生物量分配比重平均為25.53%。可見，在林下環境下，紫花地丁葉片生物量分配比重是空曠地的1.76倍。林下植株地下生物量為（0.154±0.345）g，空曠地地下植株生物量為（0.145±0.085）g，其中空曠地環境下根構件生物量變異系數高達72.2%，在林下環境，根分配比重平均為28.94%，空曠地環境根分配比重平均為50.51%。可見，在空曠地環境下，根構件占植株總生物量分配比重最高，約為林下的1.74倍。根構件在環境中有較高的表型可塑性。

2.2 ? 不同生境下紫花地丁植株生物量的生長分析

由圖1可知，不同生境下紫花地丁葉構件生物量擬合方程的b值為0.208～0.467 g;擬合方程中a值變化規律約等于1，如果把擬合方程的a值看作不同構件對植株生物量的貢獻率[9]，即在紫花地丁生物量的增長中，不同生境和不同構件具有不同的貢獻率，那么在林下生境中，紫花地丁植株每增重1 g，其葉片增重約為0.467 g，葉片貢獻率為46%，而在空曠地中，葉片增重約0.208 g，貢獻率為26%。

由圖2可知，兩個生境中紫花地丁植株花構件擬合方程中b值為0.132～0.242 g，不同生境中的a值均約等于1，這表明花構件在紫花地丁植株生物量相對生長中的異速生長關系非常穩定，并且在林下環境下花構件的貢獻率為25%，空曠地環境中貢獻率為29%，表明花構件在不同生境下的資源分配變化不大。

由圖3可知，其根構件生物量擬合方程的b值區間為0.243～0.685 g，增速冪值接近1。擬合方程中的a值變化規律，紫花地丁總生物量每變化1 g，相對其根構件在林下生境中變化0.243 g左右，貢獻率為29%;在空曠地生境中，根構件變化約0.686 g，貢獻率為45%。不同構件生物量貢獻率的變化也是不同生境中紫花地丁植株構件生物量分配策略的體現。

3 ? 討論

在植物生長發育過程中，植物個體的有限資源在不同構件間的生物量分配比重，反映了早春植物對環境的適應和生存策略分配。這種策略體現了植物體形態指標、生物量等不呈比例的生長關系和各器官之間存在的資源優化分配權衡策略就是異速生長關系[10]。而對植物異速生長關系的分析可以排除植物個體差異影響，進而揭示植物對外界環境的響應策略，是植物對環境適應性策略的重要研究方法[11]。

不同生境中，紫花地丁植株構件的生物量分配差異蘊涵了其生長調節和物質分配策略[12]。伊通河畔兩個生境紫花地丁植株葉和根的生物量分配均差異顯著，其中葉的生物量分配在林下生境下遠大于空曠地生境，根的生物量分配則正好相反。所以，當環境條件越不利于光合條件時，植株會增加光合構件葉的生物量分配比重，促進葉的伸長生長，從而提高光資源的競爭能力，以確保光合能力和水平，合成更多有機物質[13]。從變異系數角度看，兩個生境紫花地丁對生殖構件生物量分配在種群間相對穩定，生境的差異沒有影響生殖構件的功能性，盡管花的生物量在生境間有差異，但生物量比重相對穩定，這也是生物學機理是植物結構和功能統一的表現。

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