香蒲生態(tài)學研究概論

1、香蒲的生態(tài)學研究進展柯麗君11華中師范大學生科院，武漢洪山區(qū)，430079摘要摘要：本文對濕地常見種——香蒲，從形態(tài)結構和生活史方面進行綜述。同時，總結香蒲與環(huán)境因子水位、鹽度、營養(yǎng)水平和重金屬等的關系。其次討論香蒲種內和種間關系，及和其它濕地生物的關系。文章最后，探討香蒲研究存在問題和未來研究趨勢，為今后對香蒲進一步研究提供借鑒依據。關鍵字關鍵字：生物量，形態(tài)，香蒲，表型可塑性，水位1介紹介紹在生態(tài)學中，人們研究植物，通常先從多樣性調

2、查開始，隨后確定其分類地位，然后再從科學與應用價值兩個發(fā)面來研究。本文章論述的主題——香蒲，它主要分布于歐亞、北美以及大洋洲，我國也有很廣泛的分布。自從香蒲發(fā)現以來，其分類地位一直存在分歧，但是通常把香蒲科（Typhaceae；cattail）與黑三棱科（Sparganiaceae）編入露兜樹目。香蒲一般為單種群，與其他濕地植物伴生，如蘆葦（Phragmitesaustralis）、菰（Zizaniacaducifla）、狐尾藻（Myr

3、iophyllumverticillatum）等。由于香蒲具有一定經濟和較高的藥用價值，我國香蒲相關記載很早。隨著全球生態(tài)環(huán)境惡化，濕地重要性日益增加，作為常見的濕地生物的香蒲也相應予以重視。國內對香蒲凈化污水功能了解較透徹。并從香蒲本身的生態(tài)學問題開始調查，而后對其與環(huán)境關系深入研究，以試圖了解香蒲種群的動態(tài)變化機制。值得一提的是，為調節(jié)和保護或美化環(huán)境，近年人工濕地增多，能凈化水質又兼具觀賞價值的香蒲種群，為人工濕地種植理想物種，相

4、應的香蒲種群管理研究提上了日程。從本文參考文獻中發(fā)現一個主要的共同點，人們對于香蒲的研究都大多采用實驗室模擬野外實驗，這樣研究出的結構勢必與自然種群有一定的偏差，但是，對于其機制和環(huán)境因子影響大方向上不會出現偏差，所以具有代表性及參考價值。由于野外試驗，環(huán)境復雜性，甚至不可預測影響因子，只能在特定位點或大范圍調查性試驗。如果兩者結合，會使研究更精確更科學。生態(tài)學研究最要的是原始數據積累。以一段時間，某幾個處理，特定取樣點出發(fā)來研究香蒲，

5、本質上是科學的。本文試圖從分類、形態(tài)結構和生活史，與環(huán)境關系以及其影響機制上，對香蒲這些研究進行綜合。以便發(fā)現香蒲研究中的不足之處和未來研究趨勢。2香蒲結構普通介紹香蒲結構普通介紹2.1形態(tài)和分類形態(tài)和分類香蒲科香蒲屬16種，常見狹葉香蒲（水燭）（T.angustifoliaL）、東方香蒲（TyphaientalisPresl）、寬葉香蒲（T.latifoliaL.）。香蒲種群一般為單種群，主要伴生種有槐葉萍（Salvinianatan

6、s.L.）、水鱉(Hydroisdubia(Bl.)Backer)和龍須眼子菜（PotamogetonpectinatusL）等（李峰謝永宏楊剛等，2008）。香蒲為水生或沼生多年生草本，匍匐根狀莖。地上莖直立1.5—3米，葉片長54—120厘米，寬0.4—0.9厘米，互生，上部扁平，下部呈海綿狀，葉鞘抱莖?；ㄐ驁A柱形柱狀，且雌雄花序相距2.56.9厘米?；ǚ哿误w，雌花分為孕性和不孕性，雄花具小苞片。子房柄基部具白色絲狀毛。長頭圓形小

7、堅果?；ü?9月。生于淺水區(qū)，水深大1米或更深，當水干枯，可生于濕地及地表龜裂環(huán)境中，固亦稱為兩棲植物（孫祥鐘，1992）。采用遮陰范圍和收割時間雙因子變量試驗。結果顯示，寬葉香蒲在第一次收割前就產生無性繁殖后代，而狹葉香蒲則在成熟后才無性繁殖。收割可能影響香蒲儲存生物量，導致不同種香蒲以不同繁殖策略來應對。在三種高光強下，前者與無性繁殖體（克?。┐笮∠嚓P，后者與克隆大小無光，并在高光強下，兩個物種生長率，繁殖體平均大小、無性繁殖都降

8、低，寬葉香蒲對遮陰比狹葉香蒲有更強的耐受性。最終，J.B.Grace和Wetzel(1981c)認為植株大小、生長速度與繁殖體大小不一定相關。因為香蒲內在基因型和環(huán)境異質性而不同。3.2生長動態(tài)和生物量生長動態(tài)和生物量植物以表型可塑性和生物量分配格局來響應環(huán)境變化，包括生物和非生物影響因子。研究表明，香蒲能量分配排序為競爭結構，無性繁殖，開花(GraceJWetzelRG1981a)。導致開花植株比不開花植株繁殖率小。在稠密種群種，根比

9、根莖狀生物量多，暗示無性繁殖少。由于環(huán)境與適應，許多研究都以同質性環(huán)境為條件研究種群內特征而地上莖擴展，如在異質性環(huán)境，種群為適應其變化，會改變能量分配和或無性生殖。長勢與密度取決于沉積物營養(yǎng)，富磷，富營養(yǎng)長勢好。其中，寬葉香蒲不同的種群無性繁殖相關的生物量一般在總生物量的4979％范圍內。寬葉香蒲種群所示（Grace和Wetzel1981a)，對特定的大小香蒲種群中，在開放水域中的那些不開花分株香蒲向無性繁殖分配大量比例的生物量，明顯

10、比在稠密香蒲種群中分配的生物量比例大[2]。而狹葉香蒲在夏天分株比寬葉香蒲少，但是在秋天卻儲存大量能量在根狀莖中，以便在下年春天分株而產生高密度種群。日本生態(tài)學工作者TomomiMatsuiInoue和TakayoshiTsuchiya(2006)進行室內野外模擬實驗，研究東方香蒲與日本分布種寬葉香蒲和狹葉香蒲生長策略。實驗發(fā)現寬葉香蒲、東方香蒲和狹葉香蒲都以植株高度為無性繁殖代價。但是，東方香蒲比寬葉香蒲和狹葉香蒲（水燭）早分株。這證

11、明不同種香蒲由于基因型不同，也不同的策略適應環(huán)境。可能也是不同種分布不同的原因。5環(huán)境因子影響環(huán)境因子影響5.1緯度緯度許多研究指出香蒲生長和產量受氣候影響。不同緯度氣候肯定有差異，主要因為光照和溫度不同，導致植物代謝和光合作用差異，因而生物量與某些表型差異。AsaedaT和KarunaratneS.(2000)建立了不同緯度下，香蒲總生物量在根狀莖、根、花、植株莖和花序的分配比例和緯度之間關系的模型。從而更好認識緯度與香蒲生物量分配之

12、間的規(guī)律。而后，AsaedaTFujinoT和ManatungeJ(2005b)在植物生理年評上詳細綜述了不同緯度下香蒲地上和地下部分生物量的特征。發(fā)現，香蒲地上部分生物量在緯度100到350最高，在這段緯度內，香蒲生物量分配最高效，盡管代謝損失大；然而，由于低光合作用率，地上生物量在高緯度上顯著降低。另一方面，地下生物量隨緯度增加直至400，顯著降低，這是由于代謝損失。他這一實驗還有一個目的就是驗證他自己先前建立的香蒲生長動態(tài)模型，A

13、saeda認為，在給定條件下，大范圍緯度內，他自己先前建立的香蒲生長動態(tài)模型可以用來預測香蒲生長潛力以及其生物量流動情況，同時它對實際應用很有用，例如濕地管理或香蒲處理廢水。5.2水深度與水文條件水深度與水文條件環(huán)境變化是影響濕地種群演化和植物分布的主要動力，水文情況與水位梯度是限制濕地植物生長及分布的重要因子之一。水位梯度在三方面影響植株，即氧氣的吸收和運輸、底質土壤的氧化還原狀態(tài)、光照強度（GraceJB1989；EdwardsAL