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自然资源分布具有异质性特点,克隆植物经连接子相连的各分株一般都处于不同环境条件中,土壤养分异质表现为养分有效性不同、大小不一的斑块在空间镶嵌分布,且随着时间发生变化。结缕草作为多年生禾本科匍匐茎克隆植物,在养分异质条件下,其生理响应机制与非克隆植物有明显差异,分株间存在生理整合效应,这对结缕草各分株在生长过程和生态格局产生重要影响。在养分异质条件下,对结缕草克隆分株的生理特性进行研究不仅具有独特性,而且对于生态学、生理学、生物学等一些传统学科发展具有重要意义。本文以结缕草为研究对象,分为母株子株相连和剪断两组,每组设置5个处理,即母株低-子株低(CK),母株低-子株中(LM),母株低-子株高(LH),母株中-子株低(ML),母株高-子株低(HL),且设置每组异质处理3次重复。共设置高、中、低三个养分水平,高养分(每盆中加入30 mL养分溶液,每升溶液含7.085g NH4NO3、2.063 g NaH2PO4和2.368g KCl),中养分为高养分浓度的20%,低养分为等体积蒸馏水(30 mL)。通过对比不同养分处理条件下的结缕草生长指标及叶绿素含量、结缕草地上部和根部氮代谢相关酶活性的变化,来研究养分异质对结缕草的生长及生理特性的影响。主要研究结论如下:1.在对相连分株的结缕草母株进行中、高养分处理时,其株高、地上和地下生物量的提高幅度要比剪断分株时小,而与之相连的子株株高、地上和地下生物量要高于剪断分株时。当结缕草母株处于相对高养而子株相对低养的条件下,母株可能会通过某种生理整合,向子株传递养分,维持其正常生长。而当子株处于相对高养而母株营养相对低养的情况时,分株相连与剪断的母株株高、地上和地下生物量与对照组相比基本无变化,可能是因为生理整合作用具有方向性。2.中、高养分处理使结缕草相连和剪断的根冠比与对照组相比均有不同程度的下降,说明中、高养分主要促进地上部分的生长。而相连和剪断的子株叶绿素含量变化表明,中、高养分处理使其较CK有一定程度的提高,而且ML异质条件下母株通过匍匐茎向与之相连的子株运输养分,使母株与子株间叶绿素含量差值比其它处理组有一定程度的减小,说明ML异质条件下存在生理整合作用的可能。3.中养分处理使结缕草地上部和根部硝酸还原酶(NR)活性明显增加,与高养分相比效果更为明显,说明中养分浓度为结缕草NR合成所需的养分适宜浓度。地上部LM、LH、ML三组处理的NR活性差变化幅度均较根部略大,说明该组养分异质(ML)条件下母株与子株间存在某种生理整合且地上部更为明显,这可能是因地上部通过匍匐茎将母株与子株直接连接且氮代谢相关酶主要生成场所在叶片中,故有利于地上部的物质运输。4.中、高养分处理使结缕草不论地上还是根部相连和剪断组的谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)活性有不同程度的增加,而且高养分处理组的增幅略大,说明高养分浓度为结缕草GS所需的较适宜养分浓度。对比各异质条件下地上部相连组与剪断组谷GS、GOGAT活性差变化发现,LM、LH处理增大,ML、HL处理减小;根部相连组与剪断组GS活性差变化:ML处理减小,其它处理组不同幅度的增大,而且地上部ML处理母株与子株GS活性差减幅较根部大,根部各处理中相连组GOGAT活性差与剪断组相比均有所增大,说明该组养分异质(ML)条件下地上部、根部母株与子株间GS和GOGAT生成过程中存在某种生理整合且地上部更为明显,该结果与NR研究结果相同,但是根部GOGAT变化无明显迹象表征其存在生理整合作用,这可能是由于本研究中以NADH为诱导测得的NADH-GOGAT活性仅占植物体内GOGAT活性的5%。5.中、高养分处理使结缕草不论地上还是根部谷氨酸脱氢酶(GDH)活性有不同幅度的增大且高养分处理增幅更大,说明高养分浓度比中养分浓度更适宜结缕草GDH的合成。对比各异质条件下地上部相连组与剪断组谷GDH活性差变化发现,ML、HL处理组减小且HL处理减幅更大;根部相连组与剪断组GDH活性差变化:LH处理增大、ML、HL处理组减小且HL处理减幅更大,说明子株相连处理中HL异质条件下母株通过匍匐茎向与之相连接的子株进行物质运输,母株与子株间存在某种生理整合。