水生植物凤眼莲克隆生长与有性繁殖对水环境的生态适应策略

克隆植物对环境资源生态学响应的研究大多集中在资源斑块状分布的异质环境，对克隆植物在匀质水生环境中生态策略的研究并不多见。本研究以水生植物凤眼莲为材料，主要展开两方面的实验：不同养分浓度条件下培养凤眼莲，通过切断母株与子株间的联结，探讨在匀质水生环境中，子株对母株的克隆生长是否具有抑制性，并且这种抑制性与相互间的生理整合性是否会随着养分浓度发生权衡变化；不同水深环境中培养凤眼莲，研究凤眼莲克隆繁殖与有性繁殖间的权衡及可塑性调节方式，进一步研究凤眼莲花茎弯曲到水中的特殊方式对调节两种繁殖策略所起到的作用及意义。课题旨在探讨克隆植物在养分均一的水生环境中分株间生理整合性的表达，以及水生克隆植物有性繁殖调控方式对水深环境的适应性。该研究将进一步揭示克隆植物凤眼莲种群扩散的克隆生长与繁殖调节的机理。

本研究以水生入侵植物凤眼莲为材料，研究了凤眼莲对水体中氮磷有效性的响应，研究发现凤眼莲对氮磷养分具有非常宽广的适应范围，在该范围内，凤眼莲克隆生长的各指标相互间没有明显差异，而野外水体的氮磷浓度都处于凤眼莲的适生范围内,相对于凤眼莲的耐受范围只在较小范围内波动，因此通过减少野外水体氮磷的释放不能有效控制凤眼莲爆发。在此研究的基础上，我们研究了凤眼莲不同构件间对养分的适应调节机制，研究发现在匀质水生环境中，凤眼莲子株对母株具有抑制作用，而这种抑制作用在凤眼莲子株生长早期最为强烈，当实验剪断子株与母株的连接后，母株显著增加繁殖子株数，并且自身生长显著增加。因此子株对母株的抑制是对水生环境的适应，加快了子株在水面的迅速扩散。此外，凤眼莲的繁殖方式也是对水生环境的适应。通过设置不同的水深环境，观察凤眼莲有性繁殖及克隆生长间的分配，研究发现，凤眼莲在浅水环境中增加有性繁殖的投入，生产较多的花，并且株高增加明显；研究还发现，凤眼莲开花后花序轴向下弯曲，在水深环境中，由于植株矮小，花序轴可弯曲到水中，而在浅水环境中，由于株高增加，花序轴不能弯曲到水中，因此使得种子完成发育。通过花粉萌发实验，也发现长柄雄蕊花粉早于短柄雄蕊花粉萌发，这正是适应花序轴弯曲的保障自花传粉成功的机制。