论文部分内容阅读
环境异质性是普遍存在的,在城市中尤为明显。作为中国传统园林重要造园材料的竹类植物面临着各种复杂多样的生存环境。竹类植物是典型的根状茎克隆植物,克隆植物特有的克隆整合现象,使得相连克隆分株间存在物质传递,为异质性环境下的相连分株提供营养物质,提高其对异质生境的适应性。克隆整合会对相应分株根际土壤环境产生影响,进而影响土壤微生物群落结构、土壤酶活性和有机质的转化等根际生态过程。现在有研究主要集中于克隆整合作用对根际生态过程是否存在影响等方面。对克隆整合作用可能受到克隆整合方向性、空间尺度、克隆片段大小等因素的影响还有待进一步探究。本研究选取单轴散生的克隆植物白夹竹(Phyllostachys bissetii)为试验材料,采用原位实验,模拟城市环境中光照不均及光照不足的现象进行遮阴处理,通过三组控制性实验,分别从克隆整合方向性、空间尺度、克隆片段大小三种克隆整合的空间格局特征研究遮阴分株根际土壤有机质转化过程,了解克隆植物在克隆整合作用下其根际土壤碳、氮循环的内在机制,探究克隆整合方向性、空间尺度、克隆片段大小三种克隆整合的空间特征对白夹竹分株间资源传输格局的影响。主要结论如下:(1)方向性传输试验中,顶向传输中根状茎保持连接的子株根际土壤总有机碳(TOC)、溶解性有机碳(DOC)、溶解性有机氮(DON)、铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3–-N)含量显著高于切断的子株,N-乙酰基-β-D-氨基葡萄糖苷酶(NAGase)、多酚氧化酶(POXase)和脲酶(Urease)活性显著升高,顶向传输对子株根际碳、氮有效性和根际微生物过程产生了显著性影响;基向传输中,根状茎保持连接的母株根际与切断分株相比具有更高的微生物生物量氮(MBN)含量、Urease、POXase活性,较低的NAGase活性和NH4+-N、NO3–-N含量,但碳的有效性无显著性差异。克隆整合作用方向性差异使得白夹竹母株和子株根际C有效性产生不同变化,进而对根际土壤酶活性等微生物过程产生了不同的影响,克隆植物分株间的物质传输存在方向性差异。(2)空间尺度试验中,随着空间尺度的加大,根状茎连接遮阴子株根际TOC、TN、DOC、DON、MBC、MBN、NH4+-N含量以及NAGase、POXase、Urease活性均呈现先升高后降低的趋势,NO3–-N含量则先升高后降低然后再次升高。随着空间尺度的加大,根状茎切断遮阴子株根际氮转化过程发生了迥异的变化,TOC、TN、DOC、DON、NH4+-N含量以及NAGase、Urease活性呈现三次函数关系,表现为先降低后升高然后再次降低,NO3–-N含量与之相反;MBC、MBN含量则随空间尺度增大持续降低,POXase活性和矿化速率(Nmin)、硝化速率(Nnitri)则表现为先降低后升高。空间尺度差异对根状茎连接或切断遮阴子株根际碳氮有效性产生了迥异的变化。(3)克隆片段大小试验中随克隆片段的增大,根状茎连接的遮阴子株根际TOC、MBN含量随克隆片段增大而升高后保持不变,DOC、DON、NO3–-N含量和POXase活性随克隆片段增大先升高后降低;根状茎切断的遮阴子株根际TOC、DOC、DON、MBC、Urease活性均随克隆片段增大而升高,TN、NH4+-N、NO3–-N含量以及NAGase活性则先降低后升高。克隆片段内资源传输的格局受到克隆片段大小的影响。综上所述,克隆整合作用方向性差异使得白夹竹母株和子株根际C有效性产生不同变化,进而对根际土壤酶活性等微生物过程产生了不同的影响,意味着克隆植物分株间营养物质传输存在方向性差异。克隆整合在一定空间尺度范围内,可促进根状茎连接的遮阴子株根际氮转化过程,但受物质传递传递距离及损耗的影响。不同大小的克隆片段受到分株数量、年龄等影响,其作为营养物质―源‖时所提供的可进行资源传输的物质量及传输速率存在差异,同时也受到能耗的损失和空间尺度的限制。因此,克隆整合的方向性、空间尺度及克隆片段大小均会对克隆植物内资源整合的格局产生影响。