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光照、水分、养分等资源在自然生境中常呈异质性分布。异质性氮素资源条件下,克隆整合能够显著提高群落地上生物量,但机制还不清楚。氮素是植物生长代谢的重要元素,对植物光合作用具有重要影响。异质性氮素条件下,氮素能够通过克隆整合实现在分株间的传输与再分配,并改善分株所在斑块氮素水平。因此,我们提出假说,克隆整合对氮素资源的传输分配可能有助于提升相连的分株及其所在斑块内共生植株的光合生理表现和叶片化学性质,进而影响相连分株所在斑块内全部植株的地上生物量积累。 本实验以活血丹为研究对象,设置对照、低对比度与高对比度氮素异质性处理(即给予母株不同浓度的氮素资源);根据相连分株所在斑块与母株的距离设置邻近、间隔和远端斑块。通过测定氮素资源传输分配对不同斑块内相连分株和共生植株(即目标植株,由两个独立的活血丹幼嫩分株所组成)的光合生理表现(Pmax、Vcmax和Jmax)、叶片化学性质(叶绿素含量、叶片氮素含量光合器官氮素分配等)和生物量积累,旨在探究克隆整合提高斑块内全部植株地上生物量的机制,并了解相连分株间氮素传输分配与斑块氮素对比度和传输距离的关系。实验主要结果与结论如下: 1)克隆整合对氮素的传输分配,显著提高了邻近、间隔斑块内相连分株和目标分株的叶片化学性质(叶片氮含量、叶绿素含量等)。随着分配到光合器官中的氮显著提高,分株光合生理表现(Pmax、Vcmax、Jmax)和氮素利用效率显著提升,进而显著提高相连分株与目标植株生物量积累。 2)仅高对比度处理下相连远端分株光合生理表现(Pmax、Vcmax、Jmax)和叶片化学性质(叶片氮素含量和叶绿素含量)与相应的同质处理远端分株表现出显著差异。与低对比度处理相比,高对比度处理不同位置目标分株光合生理表现(Pmax、Vcmax、Jmax)、叶片化学性质部分参数(叶片叶绿素含量、叶片氮素含量)、生物量积累均显著增加。可见,随着斑块对比度增强,克隆整合强度相应地增强,并且克隆整合对相连分株的影响范围相应增加。 3)受传输距离限制,异质性氮素资源条件下,受到无论是相连分株或是目标分株,不同位置分株光合生理表现(Pmax、Vcmax、Jmax)和叶片化学性质部分参数(氮素利用效率、叶片光合器官中氮分配系数)均表现出随着与母株距离的增加,呈现下降的趋势;但是分株叶片氮素、叶片绿叶素呈现出随着传输距离增加,而先增加后减小的格局,表现出一定的顶端效应。可见,克隆整合对不同叶片性状的影响可能呈现不同的整合格局。 克隆整合对资源传输分配有利于提高相连分株及斑块内共生目标植株叶片光合器官中的氮分配,这有助于提升分株光合生理表现,从而提升斑块内植株地上生物量积累。因此,本研究证明提出的假说,并且这种资源传输可能受斑块对比度与传输距离的影响,呈现不同的分配格局。这有助于认识植物克隆生活史性状对生态系统功能的影响机制,有助于进一步阐明和揭示异质性环境下克隆整合的生态适应意义。