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公园绿地微生境对绢毛匍匐委陵菜花期生长发育的影响_王峥.pdf

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资源描述

1、GRASSLAND AND TURF(2023)Vol.43 No.2 公园绿地微生境对绢毛匍匐委陵菜花期生长发育的影响王峥1,钱璟1,沈思栋1,曾思琦1,范舒欣1,李霞2,董丽1*(1.花卉种质创新与分子育种北京市重点实验室,国家花卉工程技术研究中心,城乡生态环境北京实验室,园林环境教育部工程研究中心,北京林业大学园林学院,北京 100083;2.北京蓟城智造科技有限公司,北京 100032)摘要:【目的】为绢毛匍匐委陵菜(Potentilla reptans var.sericophylla)在公园绿地不同环境中的科学应用及花期养护管理提供借鉴。【方法】调查公园绿地不同微生境(林下、林缘、

2、旷地、凹地)的空气、光照、土壤等环境因子特征及绢毛匍匐委陵菜花期生长发育状况,运用多元回归分析法,分析主要环境因子对绢毛匍匐委陵菜花期生长发育特征的影响。【结果】1)不同微生境类型中绢毛匍匐委陵菜花期的地上生物量、匍匐茎平均长度有显著差异(P0.05),匍匐茎数量有极显著差异(P0.01),土壤含水率对匍匐茎发生有一定影响,凹地微生境 20%的土壤含水率更适于绢毛匍匐委陵菜花期匍匐茎的发生与伸长。2)不同微生境下的花量、花期有极显著差异(P0.01),花量、花期均与空气湿度、相对光照强度呈正相关关系,在空气湿度为 28.19%,相对光照强度为 100%的旷地生境中,绢毛匍匐委陵菜花量最多且花期

3、也最长。3)株高和盖度与空气湿度之间有着极显著的正相关关系(P凹地生境林缘生境林下生境,其中林下生境相对光照强度为 75%,极显著低于其他 3 类微生境(P0.01),林缘生境相对光照强度(92%)相较于旷地(100%)与凹地生境(96%)有小幅降低,但未见显著差异。相对日均温在林下生境与旷地生境中存在极 显 著 差 异(P0.01),旷 地 生 境 相 对 日 均 温 为21.13,极显著高于林下生境(19.51)。在土壤环境因子方面,4 类微生境的土壤容重与土壤含水率存在显著差异。凹地生境土壤含水率最高,为 20%,显著高于林下(15%)与林缘生境(12%)(P0.05),旷地生境土壤含水

4、率为 16%,与凹地生境未见显著差异。土壤养分方面,土壤全磷含量在凹地生境中达到最大,为 1.36 g/kg,显著高于旷地生境(0.85 g/kg)(P0.05)(表 1)。综上可见,4类微生境中林下生境较为阴凉;旷地生境光照强温度高;林缘生境介于两者之间,但土壤图 1城市绿地常见 4类微生境Fig.1Four types of common microhabitats in urban green spaces注:从左到右依次为林下生境、林缘生境、旷地生境、凹地生境44第 43 卷 第 2 期草 原 与 草 坪 2023 年含水率低于 4 类生境平均水平;凹地生境光照强度为96%,仅次于旷地

5、生境,土壤含水率与土壤全磷含量较其他 3类生境有较高水平(表 1)。2.2不同微生境绢毛匍匐委陵菜地上部分生长发育状况不同微生境类型绢毛匍匐委陵菜花期地上部分生长发育在株高、盖度上没有显著差异(表 2)。绢毛匍匐委陵菜花期株高在 5.936.89 cm,在林缘生境中达到最高;盖度在 42.88%50.65%波动,在旷地生境中达到最高。营养器官:4 类微生境中绢毛匍匐委陵菜地上部分生物量在 1.052.21g/株,凹地生境极显著高于旷地生境(P0.01),显著高于林缘生境(P0.05);匍匐茎数量在凹地生境中最多为 2.47 个/株,其次为林下生境 2.19 个/株和林缘生境 1.38 个/株,

6、旷地生境最少,为 1.20 个/株。凹地生境土壤含水率为 20%显著高于其他 3 类微生境,其匍匐茎数量极显著多于旷地生境(P0.01),而显著多于林缘生境(P0.05);匍匐茎平均长度在凹地生境中最长,为 506.80 mm,旷地生境最短,为 258.00 mm,两者有极显著差异(P0.01),凹地生境与林下生境(339.04 mm)有显著差异(P0.05),表明土壤含水率 20%,土壤含磷总量1.36 g/kg的凹地生境更有利于匍匐茎发生与伸长;绢毛匍匐委陵菜匍匐茎平均粗度在 4个微生境类型中没有显著差异(表 2)。花器官:在 4 类微生境中绢毛匍匐委陵菜的花量为 9.3819.87 个/

7、株,林 下 生 境 花 量 最 少,为 9.38个/株,极 显 著 低 于 旷 地 生 境(19.87 个/株)(P0.01),显著低于林缘与凹地生境(P0.05);4类生境中绢毛匍匐委陵菜花期均有极显著差异(P0.01),旷地生境中花期最长,达到 52.00 d,随着光照强度的降低,花期显著缩短,林缘生境相对光照照强度降低8%,花期缩短 8.12 d,相对光强缩短 25%时,花期缩短 11.89 d。绢毛匍匐委陵菜花朵直径没有显著差异,在旷地生境中最大,为 19.67 mm,在林下生境中最小,为 18.47 mm(表 2)。2.3不同微生境绢毛匍匐委陵菜地下部分生长发育状况绢毛匍匐委陵菜花期

8、的主根平均长度在土壤含水 率 最 高 为 0.2 的 凹 地 生 境 中 达 到 最 高,为83.77 mm,在旷地生境中最低,为 74.00 mm,两者存在显著差异(P0.05)。不同微生境类型绢毛匍匐委陵菜花期地下部分生长发育在地下部分生物量、主根数量和主根平均粗度上没有显著差异。绢毛匍匐委陵菜花期主根数量在 3.764.43 个/株;主根平均粗度在 1.671.69 mm(表 3)。表 14类微生境环境因子比较Table 1Comparison of environmental factors of four microhabitats环境因子Environmental Factors相

9、对日均温/空气湿度/%相对光照强度土壤温度/土壤湿度/%土壤紧实度/Pa土壤容重/(gcm-3)土壤含水率土壤 pH值土壤电导率/(Scm-1)土壤有机质含量/(gkg-1)土壤全 N含量/(gkg-1)土壤全 P含量/(gkg-1)土壤全 K含量/(gkg-1)微生境类型 Microhabitat林下生境(n=453=135)19.511.87bB27.085.51aA0.750.09cB11.873.56aA12.862.47aA21.364.89aA0.850.04abAB0.150.04bcAB7.130.12aA227.5650.07aA20.9811.21aA0.880.52aA1

10、.130.33abA0.880.52aA林缘生境(n=403=120)19.991.83bAB28.356.52aA0.920.08bA11.671.63aA13.593.38aA20.515.84aA0.880.04aA0.120.04cB7.180.17aA214.7550.65aA18.5112.14aA0.740.49aA1.080.28abA0.740.49aA旷地生境(n=253=75)21.130.96aA28.197.18aA1.000.00aA12.361.13aA11.932.08aA23.625.66aA0.840.02bcAB0.160.02abAB7.220.06aA

11、198.2040.07aA12.815.80aA0.580.31aA0.850.11bA0.580.31aA凹地生境(n=253=75)20.571.83abAB26.952.25aA0.960.05abA11.381.94aA12.043.35aA20.895.71aA0.800.04cB0.200.04aA7.220.06aA228.0058.48aA20.1811.75aA0.860.50aA1.360.57aA0.860.50aA注:同行不同大写字母表示相同因子指标不同微生境类型处理间差异极显著(P0.01),同行不同小写字母表示相同因子指标不同微生境类型处理间差异显著(P0.05);

12、下表同45GRASSLAND AND TURF(2023)Vol.43 No.2 2.4绢毛匍匐委陵菜花期生长发育性状与环境因子相关性株高和空气湿度之间有着极显著的正相关关系(P0.01),和相对日均温、土壤温度之间有着显著的负相关关系(P0.05)。盖度与空气湿度呈现极显著的正相关关系(P0.01)。地上部分生物量和土壤容重之间有着极显著的负相关关系(P0.01),和土壤湿度之间有着显著的负相关关系(P0.05),和土壤含水率之间有着极显著的正相关关系(P0.01),和土壤电导率、土壤有机质含量、土壤全 P 含量之间有着显著的正相关关系(P0.05)。匍匐茎数量与土壤容重,土壤含水率之间的相

13、关关系呈现出显著的负相关关系(P0.05)。匍匐茎平均粗度与相对日均温,土壤湿度之间均呈现出显著负相关(P0.05)。匍匐茎平均长度与土壤电导率之间呈现出显著正相关(P0.05)(图 2)。花朵直径和土壤紧实度、土壤含水率之间有着极显著的正相关关系(P0.01),和土壤容重之间有着极显著的负相关关系(P0.01),和空气湿度之间有着显著的正相关关系(P0.05),和土壤湿度之间有着显著的负相关关系(P0.05)。花期与土壤全P 含量之间呈现出显著负相关(P0.05)。花量与空 气 湿 度 呈 现 极 显 著 的 正 相 关 关 系(P0.01)(图 2)。地下部分生物量和土壤容重之间有着显著的

14、负相关关系(P0.05),和土壤含水率、土壤 pH 值之间表 24种微生境绢毛匍匐委陵菜地上部分生长发育的比较Table 2Comparison of the growth and development of above-ground parts of Potentilla reptans var.sericophylla in four microhabitats地上部分生长发育指标株高/cm盖度/%地上部分生物量/(g 株-1)匍匐茎数量/个匍匐茎平均粗度/mm匍匐茎平均长度/mm花量/个花朵直径/mm花期/d微生境类型林下生境(n=453=135)5.935.86aA42.8820.2

15、1aA1.521.12abAB2.191.52aAB1.080.51bA339.04213.19bAB9.389.24bB18.471.85aA40.111.45cC林缘生境(n=403=120)6.896.31aA48.0017.12aA1.270.61bAB1.381.01bAB0.950.54abA365.29233.49abAB18.0714.15aAB18.542.12aA43.882.64bB旷地生境(n=253=75)6.255.70aA50.6518.87aA1.050.43bB1.200.77bB0.980.48abA258.00163.06bB19.8718.87aA19.

16、671.57aA52.002.45aA凹地生境(n=253=75)6.485.40aA48.9317.11aA2.211.39aA2.471.36aA1.280.37aA506.80185.36aA16.6113.74aAB19.491.92aA32.002.65dD注:同行不同大写字母表示相同因子指标不同微生境类型处理间差异极显著(P0.01),同行不同小写字母表示相同因子指标不同微生境类型处理间差异显著(P0.05);下表同表 34种微生境绢毛匍匐委陵菜地下部分生长发育的比较Table 3Comparison of the growth and development of undergr

17、ound parts of Potentilla reptans var.sericophylla in four microhabitats地下部分生长发育指标地下生物量/(g 株-1)主根数量/个主根平均粗度/mm主根平均长度/mm微生境类型林下生境(n=453=135)0.390.15aA3.761.00aA1.670.21aA79.6411.99abA林缘生境(n=403=120)0.420.18aA3.900.99aA1.690.30aA74.4516.01abA旷地生境(n=253=75)0.500.30aA4.431.51aA1.690.40aA74.0011.26bA凹地生境(

18、n=253=75)0.500.21aA4.030.76aA1.690.22aA83.7713.09aA注:同行不同大写字母表示相同因子指标不同微生境类型处理间差异极显著(P0.01),同行不同小写字母表示相同因子指标不同微生境类型处理间差异显著(P0.05),下表同46第 43 卷 第 2 期草 原 与 草 坪 2023 年有着显著的正相关关系(P0.05)。主根系数量与土壤电导率之间呈现出显著负相关(P0.05)。主根平均长度与相对日均温,土壤有机质,土壤全 N,土壤全P,土壤全 K共 5项之间的相关关系系数值呈现出显著性,具体来看,主根平均长度和土壤有机质含量、土壤全 N 含量、土壤全 K

19、 含量之间有着极显著的正相关关系(P0.01),和相对日均温之间有着显著的负相关关系(P0.05),和土壤全 P 含量之间有着显著的正相关关系(P0.05)(图 2)。2.5环境因子对绢毛匍匐委陵菜开花性状的影响绢毛匍匐委陵菜花期性状中的花量、花期与花朵大小 3 个指标更容易反映观花地被植物的景观效果,也是其在园林绿地应用中最被关注的,其影响因素的探究十分重要。多元回归分析上文提到的诸多环境因子与绢毛匍匐委陵菜花量、花期和花朵大小的关系可以得出线性回归模型(表 4)。花量的多元回归模型R2为 0.659,其中土壤全钾含量、土壤全磷含量与土壤温 度 的 决 定 系 数 较 高,分 别 为 3.6

20、59、-3.548 和1.134;花朵直径的多元回归模型 R2为 0.843,其中土壤含水率、土壤全钾含量与相对光照强度的决定系数较高,分别为 19.495、-3.174和 3.015;花期的多元回归模型中 R2为 0.429,其中土壤含水率、土壤 pH 值与相 对 光 照 强 度 的 决 定 系 数 较 高,分 别 为-47.501、28.468和 11.455。3讨论不同微生境类型中绢毛匍匐委陵菜花期株高差异不显著,在林缘生境中达到最高。株高随着生境内郁闭度的降低而降低,且与空气湿度有正相关关系。前人研究结果表明绢毛匍匐委陵菜对土壤含水率有较大的适应性,而对生境内光照强度的变化更加敏感,增

21、加光照强度利于其生殖生长,从而导致植株生长势从营养器官向生殖器官倾斜26-27。盖度在不同生境类型中差异不显著,与空气湿度存在正相关关系,在相对光照强度最高的旷地生境(100%)与最低的林下生境(75%)相差接近 10%,说明绢毛匍匐委陵菜对光照变化比较敏感。绢毛匍匐委陵菜花期地上部分生物量与匍匐茎数量、平均粗度、长度均主要受到生境内相对光照强度和土壤含水量的影响。匍匐茎长度随相对光照强图 2生长发育与环境因子 Pearson相关系数矩阵Fig.2Pearson correlation coefficient matrix between growth and development and

22、environmental factors47GRASSLAND AND TURF(2023)Vol.43 No.2 度增加而减少,推测微生境相对光照强度虽有显著差异,但绝对差值仅有 25%,并未对其匍匐茎发生造成影响。而其匍匐茎数量随着土壤含水率上升而增加,与前人研究发现施加适宜保水剂提高狗牙根28匍匐茎发芽率、发芽势与发芽指数结论相一致。绢毛匍匐委陵菜花期长短、花量多少在部分生境中存在明显差异,分析其环境影响因素发现花量与花朵 大 小 与 空 气 湿 度 呈 现 显 著 正 相 关 关 系。Mortensen29研究表明,在一定条件下,改变空气湿度会造成植物物候变化,空气湿度增加,可稍微促

23、进植物开花29,推测有可能是较高的空气湿度能够减少花瓣脱水从而促使花朵保存。同时李鹏30的研究发现,花期采用水肥处理等养护管理措施对绢毛匍匐委陵菜花量也有显著影响,结合花量与微生境类型中土壤含水量变化趋势相一致的现象,推测土壤湿度可能也是影响绢毛匍匐委陵菜花期花量的重要因子。地下部分生物量、主根数量和主根平均粗度随着土壤含水率的降低均呈现逐渐下降的趋势。前人研究发现持续性的干旱胁迫会导致植物根表面积、根长度、根体积显著降低,根毛萎蔫枯死,但适度的干旱胁迫可使根长、根表面积、根数增加31。同时,研究发现主根平均长度在林下、林缘与旷地中逐渐下降的趋势还与 3 种生境中土壤含氮量的逐渐下降趋势保持一

24、致。Guo 等29研究发现,氮更容易促使植物根干重提高,而氮元素对根系构型的调控具有双向性,当氮元素浓度低且含量较少时,一些植物会将大量营养物质转移到主根部位,促进主根的伸长来达到吸收更深剖面的养分32。凹地生境中主根平均长度为 4类生境中最大值,凹地生境中土壤全磷含量高于其他 3 三类生境,而低磷胁迫会促进侧根的形成,抑制主根生长33。4结论公园绿地的不同微生境中:空气湿度为 28.35%,相对光照强度为 92%的林缘微生境中绢毛匍匐委陵菜花期株高与盖度均更高;凹地微生境中 20%的土壤含水率更适于绢毛匍匐委陵菜花期匍匐茎的发生与伸长;在空气湿度为 28.19%,相对光照强度为 100%的旷

25、地生境中,绢毛匍匐委陵菜花量最多,花朵较大且花期达到最长;凹地生境中更好的土壤磷条件促使绢毛匍匐委陵菜根系的伸长。参考文献:1 韩宝龙,束承继,蔡文博,等.植被群落特征对城市生态系统服务的影响研究进展J.生态学报,2021,41(24):9978-9989.表 4环境因子与绢毛匍匐委陵菜花量、花朵直径、花期的回归分析Table 4Regression analysis of environmental factors and flower volume、flower diameter、flowering time of Potentilla reptans var.sericophylla因变

26、量(y)花量/(个株-1)花朵直径/mm花期/d回归方程y=-75.155+0.396相对日均温+0.887空气湿度+0.347相对光照强度+1.134土壤温度-0.016土壤湿度-0.641土壤紧实度+0.301土壤容重+1.105土壤 pH值+0.001土壤电导率-0.248土壤有机质含量 t-3.548土壤全 P含量+3.659土壤全 K含量y=-21.216-0.046相对日均温+0.116空气湿度+3.015相对光照强度+0.002土壤温度+0.130土壤湿度+0.167土壤紧实度+19.495土壤含水率-2.285土壤 pH值+0.002土壤电导率+0.109土壤有机质含量+0.8

27、91土壤全 P含量-3.174土壤全 K含量y=-112.752-1.469相对日均温+0.239空气湿度+11.455相对光照强度+0.429土壤温度-1.053土壤湿度-0.373土壤紧实度-47.501土壤含水率+28.468土壤 pH值+0.008土壤电导率-0.020土壤有机质含量-11.803土壤全 P含量-1.972土壤全 K含量因变量决定系数(R2)0.6590.8430.429注:*表明 P0.05,两者存在显著差异,*表明 P0.01,两者存在极显著差异48第 43 卷 第 2 期草 原 与 草 坪 2023 年2 张超,徐希,李雪珂,等.北京奥林匹克森林公园乡土草本地被植

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35、nal of Integrative Plant Biology,2007,49(4):472-48033 梁翠月,廖红.植物根系响应低磷胁迫的机理研究 J.生命科学,2015,27(3):389-397.49GRASSLAND AND TURF(2023)Vol.43 No.2 Effect of microhabitats in park greenery on the growth and development of flowering stage of Potentilla reptans var.sericophyllaWANG Zheng1,QIAN Jing1,SHEN Si-

36、dong1,ZENG Si-qi1,FAN Shu-xin1,LI Xia2,DONG Li1*(1.Beijing Key Laboratory of Ornamental Plants Germplasm Innovation&Molecular Breeding,National Engineering Research Center for Floriculture,Beijing Laboratory of Urban and Rural Ecological Environment,Engineering Research Center of Landscape Environme

37、nt of Ministry of Education,School of Landscape Architecture,Beijing Forestry University,BeiJing 100083,China;2.Beijing JichengZhizao Technology Co.,BeiJing 100032,China)Abstract:【Objective】The study is aimed to provide a reference for the scientific application and flowering maintenance and managem

38、ent of Potentilla reptans var.sericophylla in different environmental conditions in park green areas.【Method】The characteristics of environmental factors including air,light and soil in different microhabitats(forest understory,forest edge,open space and slope)in urban green areas of parks and the g

39、rowth and development status of Potentilla reptans var.sericophylla were investigated during the flowering period.The influence of major environmental factors on the growth and development characteristics of Potentilla reptans var.sericophylla was analyzed during the flowering period by multiple reg

40、ression analysis method.【Result】(1)There were significant differences(P0.05)in aboveground part biomass and mean length of stolons and there were extremely significant differences(P0.01)in the number of stolons during flowering in different microhabitat types of Potentilla reptans var.sericophylla.S

41、oil water content had a positive effect on stolono generation.and a soil water content of 20%in the concave microhabitat was more more suitable for the occurrence and extension of stolon in flowering period.(2)There were highly significant differences(P0.01)in flower volume and flowering period,and

42、flower volume and flowering period were positively related to relative air humidity and relative light intensity.In the open field habitat where relative air humidity was 28.19%,relative light intensity was 100%,Potentilla reptans var.sericophylla had the highest flower volume and the longest flower

43、ing period.(3)There was a highly significant positive correlation between plant height,cover and relative air humidity(P0.01).The plant height and cover in the microhabitat of forest margin with relative air humidity of 28.35%was higher than that in the flowering stage.【Conclusion】The open field typ

44、e habitat with better light conditions could effectively maintain the flowering period and increase the flowering volume of Potentilla reptans var.sericophylla.The microtopographic habitat with certain slope had more and longer stolons of Potentilla reptans var.sericophylla.The moist air conditions created by the forest edge microhabitat helped Potentilla reptans var.sericophylla to increase the height and cover the ground surface.Key words:Potentilla reptans var.sericophylla;microhabitat;environmental factors;flowering period50

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