不同根系构型组合的园林植物对水涝胁迫的生长响应研究

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近年来,城市的洪涝灾害愈发严重,并已逐渐成为影响园林植物生长的重要因素之一。然而,园林植物对水涝胁迫的响应却各不相同,部分合理配置的植物能很好适应水涝环境。因此,如何科学、生态地配置园林植物使其适应未来不确定的城市水涝灾害是目前亟待解决的重要问题。单凭以往逐一筛选耐涝性植物的方式或许已无法满足景观多样性和生态性的要求,目前亟待需要从新的角度研究探寻园林植物群落的营造新方式,以满足将来不断增加的城市绿化活动。为此,本文试图从植物群落的角度,研究水涝胁迫下不同植物之间的相互作用机制,以期将所得的研究成果为日后营造耐涝型园林植物群落提供理论依据和实践方法。本文立足于植物种群生态学角度,探究不同根系构型组合的植物对水涝胁迫的响应,并从形态、生长及生理三个方面对植物进行对比研究,以铁冬青(Ilex rotunda)以及另外三种草、灌、乔木生活型植物——蓝花草(Ruellia simplex)、九里香(Murraya exotica)和幌伞枫(Heteropanax fragrans)为实验材料,将铁冬青与自身以及另外三种异种植物两两组合成,即构成铁冬青-蓝花草(I-R组)、铁冬青-九里香(I-M组)、铁冬青-幌伞枫(I-H组)和铁冬青-铁冬青(I-I组)共四组不同根系构型组合。然后,将所有组合分别置于水涝处理和正常水分处理两种条件下进行为期8周的实验观察和测量,每隔2周定期观测实验植物的各部分形态变化,并测定植物的生物量、根系形态指标和非结构性碳水化合物(Non Structural Carbohydrate,简称NSC)含量。主要研究结果如下:(1)在植株形态方面,在水涝胁迫过程中,所有组合类型的铁冬青无萎蔫现象,I-R组与I-M组的铁冬青地下部分在水平方向上的长度明显大于另外两组。异种组合中,幌伞枫萎蔫速度最快且表现最为明显,九里香叶部逐渐变黄、凋落,蓝花草整个胁迫过程无明显萎蔫现象。(2)在植株干重方面,水涝条件下的I-R、I-I和I-H组铁冬青的多项生长指标分别与其他组合类型的铁冬青存在差异。其中,I-R组铁冬青所有的生长指标均值在水涝2周后为四种类型铁冬青中最高的一组,且与其他组存在显著差异(P<0.05);I-I组铁冬青在水涝4周后为四种类型铁冬青中最高的一组,且与其他组存在显著差异(P<0.05);而I-H组铁冬青在大多数时候,生物量指标(叶干重、茎干重、根干重和总干重)均值为所有组合类型中最低的一组,并与其他组存在显著差异(P<0.05);但水涝结束时,各组间差异不显著。在异种植物中,水涝胁迫下的幌伞枫的各项生物量指标下降最为显著,其次是九里香,而水涝组的蓝花草生物量下降最为缓慢。(3)在相对竞争强度方面,异种植物对铁冬青的促进作用大小按照草、灌、乔木依次递减,异种乔木与铁冬青之间存在竞争关系。(4)在根系生长方面,四种组合类型的铁冬青中,I-R组的各项根系总形态指标在水涝前期与其他三组差异显著(P<0.05),但在后期与其他组合差异不显著;I-H组的根组织密度显著低于其他三组,其余各项指标与其他组合差异不显著;I-I组和I-M组除个别指标外,大多数指标与其他组合之间差异不显著。不同组合类型铁冬青之间的差异主要体现在细根级别(直径<2 mm),粗根级别无显著差异。水涝胁迫对蓝花草、铁冬青根系生长抑制作用不大,对幌伞枫和九里香抑制作用显著(P<0.05)。(5)在NSC含量方面,不同组合类型的铁冬青根部与叶部各项指标无显著差异。水涝胁迫对所有实验植物均有显著影响(P<0.05)。(6)总体来说,不同根系构型组合对水涝胁迫的铁冬青生长有显著的影响,尤其是对其叶片和根系的生物量分配、以及细根形态变化有非常显著的影响,但对其NSC含量影响不显著。同时,水涝胁迫对所有实验植物的生物量、根系形态及NSC含量也有显著的影响。综合来说,水涝胁迫下各组合类型的铁冬青生长状况按照“草-同种/灌-异种乔木”顺序依次递减,但植物对铁冬青的影响随水涝时间的增长而逐渐减弱;组合异种植物的耐涝性也基本遵循“草-灌-乔”顺序依次递减。
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