宋金枝，鄭 雨

植物種群構(gòu)件理論是植物種群生物學(xué)及生態(tài)學(xué)研究的一個(gè)新方向.構(gòu)件是指存在多細(xì)胞結(jié)構(gòu)的并互相聯(lián)系結(jié)合的重復(fù)單元［1-2］.在植物的發(fā)育生長期間，植物各構(gòu)件生長過程都具有規(guī)律性，同時(shí)植物通過調(diào)節(jié)其構(gòu)件的結(jié)構(gòu)以適應(yīng)外界環(huán)境的變化.通過研究植物構(gòu)件的生長規(guī)律，了解植物生長發(fā)育過程中各構(gòu)件的變化和生長狀況并對其進(jìn)行定量刻畫，是深入研究植物適應(yīng)與進(jìn)化的基礎(chǔ)［3-5］.

水蓼（Polygonum hydropiper）是蓼科（Polygonaceae）蓼屬植物，為一年生大型草本植物，又稱辣蓼、蓼芽菜等.全草可入藥，消腫解毒、利尿，在我國南北各地廣泛分布，在中醫(yī)和禽畜治療等方面具有較高的應(yīng)用價(jià)值［6］.水蓼是Mn的超富集植物，對Mn有很強(qiáng)的富集能力，同時(shí)水蓼根部也對汞有很強(qiáng)的富集能力，多生于河岸、水溝、田邊.現(xiàn)有研究表明，可利用水蓼對錳污染土壤和水體進(jìn)行修復(fù)，通過植物揮發(fā)、吸收和吸附等途徑，實(shí)現(xiàn)其對重金屬的降解、吸收和富集作用［7］.

近年來，國內(nèi)外關(guān)于水蓼的研究多集中在不良環(huán)境中生理特性以及水蓼的藥用價(jià)值和化學(xué)成分研究等方面，對于水蓼植株生長分析的研究則相對較少.本次以通化師范學(xué)院后山水蓼為研究對象，對水蓼種群構(gòu)件結(jié)構(gòu)及其生長規(guī)律進(jìn)行分析，為研究水蓼的生態(tài)可塑性提供科學(xué)積累，為水蓼的高效利用提供有效的理論依據(jù).

1 研究地區(qū)與研究方法

1.1 研究地區(qū)

通化市屬長白山系，是吉林省下轄地級市（東經(jīng)125°10'～126°44'，北緯 40°52'～43°03'），三分之二以上面積為山區(qū)，位于吉林省南部，東接白山市，南與朝鮮隔鴨綠江相望.屬中溫帶濕潤氣候區(qū)，并具有明顯的高溫、平溫、低溫周期性，年日照時(shí)數(shù)2 200～2 884 h，年平均氣溫4.1～6.5℃，七月份平均氣溫最高，一月份最低，冬季嚴(yán)寒而干燥，可長達(dá)5個(gè)月，夏季炎熱而短促，6-8月的降水量較大.

1.2 研究方法

2018年9月下旬，在水蓼的成熟期，在通化師范學(xué)院后山水蓼生長分布的典型區(qū)域，采用大樣本隨機(jī)取樣的調(diào)查和測定方法進(jìn)行取樣，分別測定30株水蓼的株高、葉片個(gè)數(shù)、花穗個(gè)數(shù)、葉片鮮重、花穗鮮重、莖鮮重、葉片干重、花穗干重、莖干重.具體步驟：取樣后，分離植株的各個(gè)構(gòu)件并編號，其中水蓼的株高選用厘米尺進(jìn)行測定，水蓼的葉片鮮重、花穗鮮重以及莖鮮重用Sartorius BA210s型電子天平進(jìn)行測定，完成后將各構(gòu)件用袋子分裝，放置在干燥通風(fēng)處，待其風(fēng)干后分別用Sartorius BA210s型電子天平測定葉片、花穗、莖的生物量.

1.3 數(shù)據(jù)處理

選擇Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析，其生長分析的定量刻畫模型采用線性函數(shù)、對數(shù)函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、冪函數(shù)4種函數(shù)中相關(guān)性最高的函數(shù)模型來表示［8］.

2 結(jié)果與分析

2.1 植株構(gòu)件結(jié)構(gòu)及數(shù)量特征

水蓼構(gòu)件結(jié)構(gòu)分為根、莖、葉片、花穗.為一年生草本，莖直立，多分枝，葉披針形或橢圓狀披針形，總狀花序呈穗狀，花稀疏.數(shù)量特征如表1所示.

從表1可以看出，30株水蓼各構(gòu)件的數(shù)量特征，平均值表示的是水蓼種群的整體水平，標(biāo)準(zhǔn)差表示水蓼種群樣本變異的絕對數(shù)量指標(biāo)，最大值和最小值體現(xiàn)出水蓼種群樣本的實(shí)際范疇.根據(jù)變異系數(shù)可知，株高、葉片個(gè)數(shù)屬于中等變異，花穗個(gè)數(shù)以及葉片、花穗、莖的干重和鮮重的變異系數(shù)均大于100%，屬于強(qiáng)變異.

表1 水蓼構(gòu)件的數(shù)量特征（n=30）

2.2 水蓼的葉片個(gè)數(shù)、花穗個(gè)數(shù)之間相關(guān)性分析

通過分析，水蓼葉片個(gè)數(shù)、花穗個(gè)數(shù)之間關(guān)系極其顯著，用冪函數(shù)來表示其相關(guān)程度最佳，如圖1和表2所示.

圖1 水蓼的葉片個(gè)數(shù)和花穗個(gè)數(shù)、花穗生物量的觀測值及擬合曲線

表2 水蓼生長分析的函數(shù)方程（n=30）

圖1和表2揭示了水蓼的花穗個(gè)數(shù)與水蓼葉片個(gè)數(shù)之間呈高度正相關(guān)，相關(guān)性達(dá)到極顯著水平，而且水蓼的花穗個(gè)數(shù)隨著水蓼葉片個(gè)數(shù)的增加呈冪函數(shù)形式增長，其決定系數(shù)R2是0.935 7，表明葉片個(gè)數(shù)與花穗個(gè)數(shù)之間的關(guān)系主要由遺傳因素決定，由環(huán)境因子和實(shí)驗(yàn)誤差所造成的影響較小.

2.3 水蓼的葉片個(gè)數(shù)及各構(gòu)件生物量之間相關(guān)性分析

通過分析，水蓼各構(gòu)件生物量及葉片個(gè)數(shù)之間有著極顯著的線性相關(guān)關(guān)系.如圖2所示.

圖2 水蓼葉片個(gè)數(shù)和葉片生物量、莖生物量的觀測值及擬合曲線

從圖1、圖2和表2可以看出，水蓼各構(gòu)件生物量及葉片個(gè)數(shù)之間呈高度正相關(guān)，相關(guān)性達(dá)到極顯著水平，并且水蓼的葉片生物量、花穗生物量、莖生物量隨著葉片個(gè)數(shù)的增加均呈線性函數(shù)形式增長.其決定系數(shù)R2分別為0.909 6、0.904 2、0.810 9，又表明水蓼葉片個(gè)數(shù)與各構(gòu)件生物量的關(guān)系主要由遺傳因素決定，由環(huán)境因子和實(shí)驗(yàn)誤差所造成的影響較小.

2.4 水蓼各構(gòu)件生物量及整株生物量之間相關(guān)性分析

通過分析，水蓼各構(gòu)件生物量及整株生物量之間有著極顯著的線性相關(guān)關(guān)系，如圖3所示.

從圖3、圖4和表2可以看出，水蓼的整株生物量與水蓼葉片生物量、花穗生物量、莖生物量之間呈高度正相關(guān)，相關(guān)性達(dá)到極顯著水平，并且水蓼的葉片生物量、花穗生物量、莖生物量隨著整株生物量的增加均呈線性函數(shù)形式增長，其決定系數(shù)R2分別為0.942 7、0.990 7、0.989 1，又表明水蓼各構(gòu)件生物量及整株生物量的關(guān)系主要由遺傳因素決定，由環(huán)境因子和實(shí)驗(yàn)誤差所造成的影響較小.

圖3 水蓼葉片生物量、花穗生物量和整株生物量的觀測值及擬合曲線

圖4 水蓼莖生物量和整株生物量及花穗生物量和葉片生物量的觀測值及擬合曲線

2.5 水蓼各構(gòu)件生物量之間相關(guān)性分析

通過分析，水蓼的葉片生物量、花穗生物量、莖生物量之間表示其相關(guān)程度最佳的既有線性函數(shù)也有冪函數(shù).如圖5所示.

圖5 水蓼莖生物量和葉片生物量、花穗生物量的觀測值及擬合曲線

從圖4、圖5和表2可以看出，其決定系數(shù)R2＞0.894 7，相關(guān)性達(dá)到極顯著水平.表明水蓼各構(gòu)件生物量之間的關(guān)系主要由遺傳因素決定，由環(huán)境因子和實(shí)驗(yàn)誤差所造成的影響較小.

3 討論

變異系數(shù)是表示離散程度的，是標(biāo)準(zhǔn)差和相應(yīng)平均數(shù)的比值.一般來說變異系數(shù)大于100%屬于強(qiáng)變異，介于10%和100%之間的屬于中等變異，小于10%的屬于弱變異［9］.

同速生長型的生物體，其某兩種特征的相對生長率相等，常以直線函數(shù)形式表現(xiàn)數(shù)量性狀間的關(guān)系，異速生長型的生物體，其某兩種特征的相對生長率不相等，常以曲線函數(shù)來表示［10-14］.水蓼在發(fā)育生長期間，具有同速生長和異速生長兩種構(gòu)件形態(tài)變化模式.

葉片個(gè)數(shù)與花穗個(gè)數(shù)之間呈現(xiàn)異速生長規(guī)律，冪函數(shù)是表現(xiàn)其相關(guān)程度最佳的函數(shù)模型，說明隨著葉片個(gè)數(shù)的增加水蓼花穗個(gè)數(shù)也隨著增加，但相對生長率不相等；水蓼葉片個(gè)數(shù)及各構(gòu)件生物量之間均為線性函數(shù)的同速生長規(guī)律，決定系數(shù)R2較大，說明水蓼生物量的增加很大程度取決于葉片數(shù)量的增加；水蓼各構(gòu)件生物量之間以及與整株生物量之間既有同速生長規(guī)律又有異速生長規(guī)律.

在研究植物各構(gòu)件的生長分析中，R2表示擬合方程的決定系數(shù)，R2值的大小決定了相關(guān)的密切程度，可用來估計(jì)遺傳因素所占的比重，用1-R2估計(jì)外部環(huán)境影響水平的大?。?5］.在本次研究中，決定系數(shù)R2為0.810 9到0.990 7之間.表明水蓼各構(gòu)件的發(fā)育生長，主要由遺傳因素決定，由環(huán)境因子和實(shí)驗(yàn)誤差所造成的影響較小，同時(shí)也體現(xiàn)了水蓼種群具有一定程度的生態(tài)可塑性.