克隆性对竹林生产力和拓展能力的影响机制

Bamboos are an important component of forest resources in China, and also an important emerging industry in China's forestry. Thus, they play a very important role in the current forestry development in China. Bamboos are typical woody clonal plants, and clonality must have contributed greatly to the adaptation of bamboos. While numerous studies have examined effects of clonality on the adaptation of clonal plants, the majority of them have dealt with herbaceous clonal plants, and a systematic study testing the contribution of clonality to the growth of woody clonal plants, especially bamboos, is still lacking. We selected three bamboos, i.e. a giant bamboo, a small bamboo and a dwarf bamboo, as our study species. Combining field and greenhouse experiments and stable isotope tracing, we systemically examined effects of clonal integration, clonal plasticity (foraging response) and clonal storage on the vertical growth (e.g. biomass and height) and horizontal growth (e.g. horizontal spread of new bamboo shoots and rhizomes) of bamboos. We aim at disclosing mechanisms underlying the effects of clonality on the productivity and horizontal spread of bamboo forests, and contributing to the theories of bamboo biology and clonal plant biology. Based on the results, we will also design the clonality-based control of the productivity and horizontal spread of bamboo forests, and provide theoretical and technical support for the management of bamboo forests.

竹子是我国森林资源的重要组份，也是我国林业的重要新兴产业，在当前林业建设中发挥着非常重要的作用。竹子是典型的木本克隆植物，克隆性对竹子的适应性有十分重要的贡献。尽管国内外已经开展了大量有关克隆性对克隆植物适应性的研究，但这些研究绝大多数是针对易于操作的草本克隆植物开展的，而有关克隆性对木本克隆植物，有其是竹子生长的影响却缺乏系统性的研究。本项目以三种竹子（大型竹、小型竹和地被竹各一种）为研究对象，结合野外和温室控制实验及稳定性同位素示踪，系统地研究克隆整合、克隆可塑性（觅食反应）和克隆存储对竹子纵向生长（如生物量和株高）和水平生长（如竹株扩散和竹鞭生长）的影响，揭示克隆性对竹林生产力和水平拓展的影响机制，丰富和发展竹子生物学和克隆植物生物学理论，制定基于克隆性的竹林生产力和水平拓展的调控方案，为竹林经营提供理论和技术支撑。

竹子是我国森林资源的重要组份，在当前林业建设中发挥着十分重要的作用。竹子具有克隆生长习性，且大多数竹子是典型的木本克隆植物，因此克隆性相关性状如克隆存储（克隆器官的物质、能量和繁殖体的存储能力）、克隆可塑性（资源异质性环境中的觅食反应）和克隆整合（相连分株之间的资源共享）对竹子的生长和适应性可能具有十分重要的贡献。本项目研究了克隆存储（根状茎的物质、能量和繁殖体的存储）对雷竹、毛竹、摆竹等21种竹子（包括大型竹、小型竹和地被竹）克隆更新和生长的影响及克隆可塑性和克隆整合对竹子等典型克隆植物生长、生理和克隆繁殖能力的影响。研究结果表明，克隆存储可以提高大多数竹子的克隆更新和生长能力，但这些效应存在种间差异；竹子等典型克隆植物可以对资源异质性环境发生觅食反应，从而提高其在异质性环境中的生长和克隆繁殖能力；克隆整合可以提高竹子等典型克隆植物的生长和生理反应，但这种效应受环境条件的制约，并且在特定的条件下克隆整合可以对基株生长产生负面效应。通过本项研究，我们揭示出克隆性对竹子生长的影响机制，发表相关研究论文28篇；同时，与本项目密切相关的克隆生态学研究成果于2020年获浙江省科学技术进步奖三等奖。这些研究成果丰富和发展了克隆植物生态学和竹子生物学理论，可为竹林经营提供理论和技术指导。