CN114731866A - 研究游击型克隆植物生长策略和根茎拓展试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种研究游击型克隆植物生长策略和根茎拓展试验装置，包括母株定植桶，所述母株定植桶的外周侧设置有若干个径向延伸的伸缩槽，用以根茎拓展到伸缩槽中，所述伸缩槽的下方均设置有若干个分株定植桶，用以定植生长的幼小子株，所述伸缩槽的上方均设置有遮荫架。该实验装置结构简单易于操作，不受自然因素的影响，灵活的在所需场地布设，并可对水分、养分和光照进行控制实验，揭示游击型克隆植物在异质生境和逆境中的生长规律，为维持生物多样性和植被生态修复提供重要依据。
Description
技术领域
本发明涉及一种研究游击型克隆植物生长策略和根茎拓展试验装置及方法，涉及游击型克隆植物的研究领域。
背景技术
克隆植物是指在自然条件下具有克隆特性的植物，即可以利用与母株相连的芽、根茎和分蘖，无性繁殖产生新个体或分株的植物，自然界中70%的植物为克隆植物，几乎分布在所有的生态系统中，并且入侵植物大多为克隆植物，如空心莲子草（Alternanthera philoxeroides）凤眼莲（Eichhornia crassipes）加拿大一枝花（Sollidag ocanadensis）。克隆植物作为生态系统重要的组成部分，在自然群落中常处于优势群落，占主导地位，影响生态系统中其他物种的多样性和群落结构的稳定性。克隆植物由于特殊的生理结构和克隆特性，使其具有较强的抗逆性，可以在酸性土、风沙地和盐碱地大量生存并可正常繁衍。
其中可以根据克隆植物的生长型将其分为“密集型”和“游击型”克隆植物。密集型克隆植物多为紧密簇状分株生长，而游击型克隆植物有较长的“间隔子”，形成间隔较大的分株，有利于对逆境物质资源的“掠夺”，游击型克隆植物可以通过“间隔子”进行物质资源的运输和共享，抗逆性大，因此可以最早的侵入退化裸地、荒漠等逆境，并在逆境条件下进行正常的分株定植和种群扩张，游击型克隆植物一般包括“匍匐茎型”，“根状茎型”和“水平根型”。研究游击型克隆植物的生长策略和拓展策略，对防治植物入侵，维护生物多样性，保护自然群落的正常演替以及退化裸地初期的生态恢复具有重要意义。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种研究游击型克隆植物生长策略和根茎拓展试验装置及方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种研究游击型克隆植物生长策略和根茎拓展试验装置，包括母株定植桶，所述母株定植桶的外周侧设置有若干个径向延伸的伸缩槽，用以根茎拓展到伸缩槽中，所述伸缩槽的下方均设置有若干个分株定植桶，用以定植生长的幼小子株，所述伸缩槽的上方均设置有遮荫架。
优选的，所述母株定植桶与分株定植桶的桶口均朝上、桶底均设置有若干个透水孔，避免烂根。
优选的，所述伸缩槽均由若干个U字形的槽体单元组成，其中靠近母株定植桶的第一个槽体单元前端均倚靠在其桶口上，前后相邻的槽体单元之间均内外壁对嵌，嵌缝内侧的一槽体单元外侧壁均设置有导槽，嵌缝外侧的另一槽体单元内侧壁均固设有用以嵌入导槽的导条。
优选的，第一个槽体单元的前端下沿均固设有限位凸片，用以抵靠母株定植桶的桶口位置的内桶壁。
优选的，所述母株定植桶的桶口上外扩有环形桶缘，所述环形桶缘与母株定植桶的桶口形成阶梯状，所述限位凸片均抵靠在环形桶缘的内桶壁。
优选的，若干个分株定植桶间隔设置在伸缩槽的下方，用以支撑伸缩槽。
优选的，所述遮荫架由若干个结构相同的遮荫组件组成，所述遮荫组件均对应分株定植桶位于伸缩槽的上方。
优选的，所述遮荫组件均包括遮荫网，所述遮荫网的四个角落均连接在竖直伸缩杆的顶端，所述伸缩杆的底端均安装在伸缩槽的侧壁。
优选的，所述伸缩杆的底端均固定有衔接连杆，所述衔接连杆的顶端均垂直固设有用以抵靠在伸缩槽的侧壁上边沿的上凸片，所述衔接连杆的底端均垂直固设有用以抵靠在伸缩槽的侧壁下边沿的下凸片，所述下凸片均经螺钉锁紧在伸缩槽的侧壁下边沿。
一种研究游击型克隆植物生长策略和根茎拓展试验装置的工作方法，按以下步骤进行：
（1）将配好的混合土装入母株定植桶中，选择需要试验的游击型克隆植物的单株种植到母株定植桶中，定植之前选择长势良好的植株，用锋利的剪刀将植株两边相连接的母株或子株的间隔子进行斜剪，保证定植之后的根茎拓展，定植在母株定植桶中的植株我们称为“母株”，且做同一个处理的实验时要保证所定植“母株”的基因型一致；
（2）对母株定植桶的母株进行定期的养护，并观察其根茎拓展路径，待拓展接近定植桶壁时，将覆土的伸缩槽与母株定植桶连接，使拓展的根茎可以顺利拓展到伸缩槽中，若拓展根茎较长，适当延伸伸缩槽；
（3）当拓展根茎在伸缩槽上长出不定根进行子株生长时，可以将其生长的幼小的子株定植到分株定植桶中，重复（1）（2）步骤，便可以得到连续生长的游击型克隆植株，即从母株定植桶的母株拓展相连接的分株定植桶的子株，以及相连接的后续分株定植桶的子株，以此类推我们就得到了多数相连接的游击型克隆植物；
（4）当得到上述的克隆植物后，我们就可以对其进行光照、水分和养分的控制试验，揭示游击型克隆植物在不同生境的生长和根茎拓展策略。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：该实验装置结构简单、易于组装拆卸、成本低廉且制作简单。不受自然因素的影响，灵活的在所需场地布设，并可对水分、养分和光照进行控制实验。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明实施例的构造示意图。
图2为本发明实施例的局部构造示意图。
图3为伸缩槽的构造示意图。
图4为遮荫组件的构造示意图。
图5为母株定植桶的构造示意图。
图6为分株定植桶的构造示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1~6所示，本实施例提供了一种研究游击型克隆植物生长策略和根茎拓展试验装置，包括母株定植桶1，所述母株定植桶的外周侧设置有若干个径向延伸的伸缩槽2，用以根茎拓展到伸缩槽中，所述伸缩槽的下方均设置有若干个分株定植桶3，用以定植生长的幼小子株，所述伸缩槽的上方均设置有遮荫架。伸缩槽为聚乙烯材料。
在本发明实施例中，所述母株定植桶与分株定植桶的桶口均朝上、桶底均设置有若干个透水孔4，避免烂根，所述母株定植桶与分株定植桶均为聚乙烯材料。
在本发明实施例中，所述伸缩槽均由若干个U字形的槽体单元5组成，其中靠近母株定植桶的第一个槽体单元前端均倚靠在其桶口上，前后相邻的槽体单元之间均内外壁对嵌，嵌缝内侧的一槽体单元外侧壁均设置有导槽6，嵌缝外侧的另一槽体单元内侧壁均固设有用以嵌入导槽的导条7。
在本发明实施例中，第一个槽体单元的前端下沿均固设有限位凸片8，用以抵靠母株定植桶的桶口位置的内桶壁。伸缩槽可以沿母株定植桶的圆周调节圆周位置。
在本发明实施例中，所述母株定植桶的桶口上外扩有环形桶缘9，所述环形桶缘与母株定植桶的桶口形成阶梯状，所述限位凸片均抵靠在环形桶缘的内桶壁。
在本发明实施例中，若干个分株定植桶间隔设置在伸缩槽的下方，用以支撑伸缩槽。
在本发明实施例中，所述遮荫架由若干个结构相同的遮荫组件10组成，所述遮荫组件均对应分株定植桶位于伸缩槽的上方。
在本发明实施例中，所述遮荫组件均包括遮荫网11，所述遮荫网的四个角落均连接在竖直伸缩杆12的顶端，所述伸缩杆的底端均安装在伸缩槽的侧壁，可进行高度调节。
在本发明实施例中，对伸缩槽的试验植物进行整株遮光，进行形态和生理指标的测定，揭示不同光照强度试验植物的生长策略；对伸缩槽的试验植物的拓展前端进行遮光，对定植分株进行形态和生理指标的测定及分株数和生物量的测定，揭示不同光照强度试验植物的根茎拓展策略；对伸缩槽培养基质设置试验所需的水分梯度，待试验植物将克隆分株定植到伸缩槽时，进行形态和生理指标的测定，揭示不同水分梯度试验植物的生长策略和根茎拓展策略。光照强度可以通过改变遮荫网的层数进行调整，即在原遮荫网基础上覆盖新的遮荫网上去。
在本发明实施例中，所述伸缩杆的底端均固定有衔接连杆13，所述衔接连杆的顶端均垂直固设有用以抵靠在伸缩槽的侧壁上边沿的上凸片14，所述衔接连杆的底端均垂直固设有用以抵靠在伸缩槽的侧壁下边沿的下凸片15，所述下凸片均经螺钉16锁紧在伸缩槽的侧壁下边沿。
一种研究游击型克隆植物生长策略和根茎拓展试验装置的工作方法，按以下步骤进行：
（1）将配好的混合土装入母株定植桶中，选择需要试验的游击型克隆植物的单株种植到母株定植桶中，定植之前选择长势良好的植株，用锋利的剪刀将植株两边相连接的母株或子株的间隔子进行斜剪，保证定植之后的根茎拓展，定植在母株定植桶中的植株我们称为“母株”，且做同一个处理的实验时要保证所定植“母株”的基因型一致；
（2）对母株定植桶的母株进行定期的养护，并观察其根茎拓展路径，待拓展接近定植桶壁时，将伸缩槽沿母株定植桶边缘进行移动，最终位置与游击型克隆植物的生长方向一致即可，按照试验要求在伸缩槽内设置所需养分梯度的基质；将覆土的伸缩槽与母株定植桶连接，使拓展的根茎可以顺利拓展到伸缩槽中，若拓展根茎较长，适当延伸伸缩槽；待试验植物将克隆分株定植到伸缩槽时，进行形态和生理指标的测定，揭示不同养分梯度试验植物的生长策略和根茎拓展策略；
（3）当拓展根茎在伸缩槽上长出不定根进行子株生长时，可以将其生长的幼小的子株定植到分株定植桶中，重复（1）（2）步骤，便可以得到连续生长的游击型克隆植株，即从母株定植桶的母株拓展相连接的分株定植桶的子株，以及相连接的后续分株定植桶的子株，以此类推我们就得到了多数相连接的游击型克隆植物；
（4）当得到上述的克隆植物后，我们就可以对其进行光照、水分和养分的控制试验，揭示游击型克隆植物在不同生境的生长和根茎拓展策略。
在本发明实施例中，进行根茎拓展策略研究：根茎拓展是游击型克隆植物主动选择良好生境的主要方法，游击型克隆植物在异质性生境中将更多的克隆分株放置在良好的生境条件下，其是通过改变分株间的“间隔子”的长度和直径来实现生境选择。为了了解游击型克隆植物的根茎拓展策略，选用以上试验装置进行完成。
根茎拓展策略研究试验1：选择上述试验装置9个，选择9株长势基本一致的游击型克隆植物，均种植在母株定植桶中，3个重复，3个养分梯度处理，在母株定植桶所连接的伸缩槽中布设养分梯度，每个养分梯度3株重复，在相同的水分和光照条件下培养一定的试验时间，整株挖取测量分株数，“间隔子”长度、直径，总生物量等指标，讨论游击型克隆植物在根茎拓展时，面对不同养分梯度时的表观形态响应，验证游击型克隆植物在养分良好的生境中是否间隔子较短、较粗，最大化的利用养分资源进行物质积累，便于后续的种群扩张，验证游击型克隆植物在养分贫瘠的生境是否会选择“逃离”养分贫瘠的生境，即游击型克隆植物在养分贫瘠的生境是否会增加间隔子间的距离，减小间隔子直径，减少养分贫瘠生境的植株定植，寻找养分较好的生境中放置新生克隆植株。
根茎拓展策略研究试验2：选择上述试验装置9个，选择9株长势基本一致的游击型克隆植物，种植在母株定植桶，母株定植桶的伸缩槽上等距离铺设3个养分梯度的土壤，形成同等面积的异质性斑块，在相同的水分和光照条件下培养一定试验时间，整株挖取测量分株数，“间隔子”长度、直径，总生物量等指标，验证芒萁在根茎拓展时是否优先选择养分良好的生境定植，且在养分较好的生境中放置更多的分株，优先获取资源进行种群扩张。
在本发明实施例中，进行生长策略研究：植物在不同的生境中可通过改变自身的功能性状去适应不同的生境，一般可通过改变叶功能性状、根功能性状、株高、生物量等适应不同生境，而游击型克隆植物不仅有以上的功能性状，还具有一些游击型克隆植物特有的功能性状，例如，间隔子的长短，以及间隔子的运输养分物质和水分的传输效率，以及各分株在遭受胁迫时的风险均摊。为了了解游击型克隆植物在不同生境的生长策略，以及精准的控制各种生境条件，我们选用以上装置进行试验。
生长策略试验1：选择上述试验装置进行试验，选择长势一致的游击型克隆植物进行试验，待装置中游击型克隆植物开始拓展并定植新的植株时，进行养分、水分和光照的梯度试验。养分试验，设置3种养分处理，每个处理三个重复，对长势一致的且相连接的植株进行养分梯度处理，间隔一定的试验时间，根据植物长势对不同处理的克隆植物进行表观形态和生理指标的测量，测量株高、叶长、叶宽、叶面积、总生物量等形态指标，测量叶绿素荧光、SPAD和抗氧化酶等生理指标。水分和光照处理的操作步骤和养分处理一致。分析游击型克隆植物在不同养分、水分和光照处理下，其形态和生理变化规律，分析游击型克隆植物在不同处理下的适应性策略。
生长策略试验2：通过植被调查及文献资料查阅，游击型克隆植物在不同植被恢复阶段和不同逆境胁迫（重金属、干旱、盐碱、风沙等逆境胁迫）中均可以生存，其通过“资源共享，克隆整合”，“风险分摊”等适应不同生境。为了了解游击型克隆植物运输传递方向，使用上述装置进行试验。“资源共享，克隆整合”试验：选择6组游击型克隆植物（其中每组游击型克隆植物由两株相连，即母株和子株相连的为完整的一组，该完整组中含有一个母株定植桶加上一个分株定植桶）。6组游击型克隆植物中，3组对母株定植桶进行15N标记，3组对分株定植桶进行15N标记，培养一段时间后，依次使用质谱仪测量响应母株和子株是否含有15N，判断传递方向。对母株和子株的叶、茎和根分开测量15N含量，也可揭示克隆整合时对氮元素的分配机制，测量相邻母株、子株的总15N含量，也可分析资源共享时，氮元素的传递效率。“风险分摊”是指在生境条件异质性的斑块中，伴随着克隆生长，其母株或子株的死亡风险概率被分配到其他克隆分株，从而具有进化上的优势。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种研究游击型克隆植物生长策略和根茎拓展试验装置，其特征在于：包括母株定植桶，所述母株定植桶的外周侧设置有若干个径向延伸的伸缩槽，用以根茎拓展到伸缩槽中，所述伸缩槽的下方均设置有若干个分株定植桶，用以定植生长的幼小子株，所述伸缩槽的上方均设置有遮荫架。
2.根据权利要求1所述的研究游击型克隆植物生长策略和根茎拓展试验装置，其特征在于：所述母株定植桶与分株定植桶的桶口均朝上、桶底均设置有若干个透水孔，避免烂根。
3.根据权利要求1所述的研究游击型克隆植物生长策略和根茎拓展试验装置，其特征在于：所述伸缩槽均由若干个U字形的槽体单元组成，其中靠近母株定植桶的第一个槽体单元前端均倚靠在其桶口上，前后相邻的槽体单元之间均内外壁对嵌，嵌缝内侧的一槽体单元外侧壁均设置有导槽，嵌缝外侧的另一槽体单元内侧壁均固设有用以嵌入导槽的导条。
4.根据权利要求3所述的研究游击型克隆植物生长策略和根茎拓展试验装置，其特征在于：第一个槽体单元的前端下沿均固设有限位凸片，用以抵靠母株定植桶的桶口位置的内桶壁。
5.根据权利要求4所述的研究游击型克隆植物生长策略和根茎拓展试验装置，其特征在于：所述母株定植桶的桶口上外扩有环形桶缘，所述环形桶缘与母株定植桶的桶口形成阶梯状，所述限位凸片均抵靠在环形桶缘的内桶壁。
6.根据权利要求1所述的研究游击型克隆植物生长策略和根茎拓展试验装置，其特征在于：若干个分株定植桶间隔设置在伸缩槽的下方，用以支撑伸缩槽。
7.根据权利要求1所述的研究游击型克隆植物生长策略和根茎拓展试验装置，其特征在于：所述遮荫架由若干个结构相同的遮荫组件组成，所述遮荫组件均对应分株定植桶位于伸缩槽的上方。
8.根据权利要求7所述的研究游击型克隆植物生长策略和根茎拓展试验装置，其特征在于：所述遮荫组件均包括遮荫网，所述遮荫网的四个角落均连接在竖直伸缩杆的顶端，所述伸缩杆的底端均安装在伸缩槽的侧壁。
9.根据权利要求8所述的研究游击型克隆植物生长策略和根茎拓展试验装置，其特征在于：所述伸缩杆的底端均固定有衔接连杆，所述衔接连杆的顶端均垂直固设有用以抵靠在伸缩槽的侧壁上边沿的上凸片，所述衔接连杆的底端均垂直固设有用以抵靠在伸缩槽的侧壁下边沿的下凸片，所述下凸片均经螺钉锁紧在伸缩槽的侧壁下边沿。
10.一种如权利要求1-9任一所述的研究游击型克隆植物生长策略和根茎拓展试验装置的工作方法，其特征在于，按以下步骤进行：
（1）将配好的混合土装入母株定植桶中，选择需要试验的游击型克隆植物的单株种植到母株定植桶中，定植之前选择长势良好的植株，用锋利的剪刀将植株两边相连接的母株或子株的间隔子进行斜剪，保证定植之后的根茎拓展，定植在母株定植桶中的植株我们称为“母株”，且做同一个处理的实验时要保证所定植“母株”的基因型一致；
（2）对母株定植桶的母株进行定期的养护，并观察其根茎拓展路径，待拓展接近定植桶壁时，将覆土的伸缩槽与母株定植桶连接，使拓展的根茎可以顺利拓展到伸缩槽中，若拓展根茎较长，适当延伸伸缩槽；
（3）当拓展根茎在伸缩槽上长出不定根进行子株生长时，可以将其生长的幼小的子株定植到分株定植桶中，重复（1）（2）步骤，便可以得到连续生长的游击型克隆植株，即从母株定植桶的母株拓展相连接的分株定植桶的子株，以及相连接的后续分株定植桶的子株，以此类推我们就得到了多数相连接的游击型克隆植物；
（4）当得到上述的克隆植物后，我们就可以对其进行光照、水分和养分的控制试验，揭示游击型克隆植物在不同生境的生长和根茎拓展策略。
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-
2022
- 2022-05-25 CN CN202210573268.9A patent/CN114731866B/zh active Active
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