一种根茎型克隆植物在干扰后种群更新潜力的评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物多样性保育领域，更具体设计到一种根茎型克隆植物在干扰后种 群更新潜力的评估方法，它适用于湿地植物资源利用、湿地植被保护和管理中，评估根茎型 克隆植物在受到干扰后能否通过地下根茎芽的萌发对地上种群进行更新，是判断干扰能否 引起湿地植被退化的便捷、准确的有效方法。
【背景技术】
[0002] 根茎是指变异的地下茎，有明显的节和节间，节上有退化的鳞片叶，顶端有顶芽， 旁有腋芽，向下常生有不定根。在草地、沼泽湿地等多年生草本植物占优势的生态系统，根 茎型克隆植物是植被的重要组成部分。根茎型克隆植物虽然开花结实，产生大量的种子，但 实生苗对种群更新的贡献非常小。根茎型克隆植物主要依靠根茎上的芽进行无性繁殖以延 续种群。在受到火烧、沙埋、別割等严重干扰后，导致地上植株部分或完全损失，但根茎型克 隆植物可以依靠地下根茎芽的再生补充地上种群。不同种类的克隆植物地下根茎芽的密度 不同，如分布在洞庭湖湿地的四种优势植物中（荻、苔草、藹草和辣寥），藹草的根茎芽的密 度最大，荻的根茎芽的密度最小。因此，不同物种在受到干扰后通过地下根茎芽更新地上种 群的能力不同。此外，地下根茎芽的密度存在明显的季节变化，一般在休眠期地下根茎芽的 密度最大，春季萌发后根茎芽的密度下降，此后密度又逐渐上升。因此，根茎型克隆植物在 不同生长季节可用于补充地上种群的根茎芽的数量不同，对干扰发生的季节比较敏感。再 者，在植物不同的生育期，由于受根茎内储藏的营养、激素水平等影响，根茎芽的萌发能力 也存在差异。随着全球变化和人类活动的加剧，湿地植被受到的干扰频率增加、程度加剧， 根茎型克隆植物作为植被的主要成分，受到干扰后能否实现地上种群的快速更新是判断湿 地植被退化与否的重要标准。因此，发明一种评估根茎型克隆植物在干扰后的种群更新潜 力的便捷、准确的方法对湿地植物资源利用、湿地植被保护和管理等非常重要。
[0003] 经中国专利网与相关论文网站检索，发现目前已有一些关于克隆植物在干扰后种 群更新潜力的报道。赵爱芬等在"沙地冷蒿种群的耐牧机理研究初报"[中国沙漠，19 (Supp. 1):65-68]提到冷蒿在植株地上部被剪除后可通过不定芽萌发形成新植株。李根前 等在"毛素乌沙地中国沙棘平茬更新的萌蘖生长与再生能力"[沙棘，2007，20: (4) 10-12]提 到中国沙棘林在平茬后能够迅速恢复种群的数量。杨利民等在"朝鲜淫羊藿（Epinedium koreanum Nakai)不同生境种群生物量与更新潜力"[生态学报，2007,27(6)2251-2258]提 到朝鲜淫羊藿主要以根茎等无性繁殖维持种群更新和增长。陈心胜等在"一种南荻的单芽 根茎段快速扩繁方法"（专利号CN20 1410 173454.9 .)中提到南荻（Triarrhena lutarioriparia)的根莖胺芽萌发率比较高。Chen等在"Assessment of regeneration potential in the clonal macrophyte Miscanthus sacchariflorus(Poaceae)after burial disturbance based on bud bank size and sprouting capacity"[PLoS ONE 10 (3) :e012846]提到克隆植物荻在沙埋干扰后可以通过根茎芽的萌发补充地上种群。但是， 这些研究仅对单个物种在受到干扰后对地上种群的更新能力进行了报道，并没有提出一种 评估种群更新潜力的普遍性方法。Klime§Gv&等在"Bud banks and their role in vegetative regeneration-A literature review and proposal for simple classification and assessment"[Perspectives in Plant Ecololgy,Evolution and Systematics 8:115-129]提出通过计数根莖上节的数量来评估物种在干扰后的更新潜力， 但根茎节上的芽大部分是休眠芽，并且不同类型的芽在干扰后的萌发潜力不同，因此评估 结果不够准确，难以在实践中应用。因此，建立一种评估根茎型克隆植物在干扰后的种群更 新潜力的简便、准确、适用性的方法就显得尤为迫切。
【发明内容】
[0004] 针对当前克隆植物在受到干扰后种群更新潜力的评估不准确等技术难点，本发明 的目的是在于提供了一种根茎型克隆植物在干扰后种群更新潜力的评估方法，适用于湿地 植物资源利用、湿地植被保护和管理中评估根茎型克隆植物在受到干扰后的种群恢复能力 以及判断干扰是否会引起湿地植被退化等。采用地下根茎芽的密度和萌发能力对克隆植物 的更新潜力进行评估，操作简便，准确性高，适用于多数根茎型克隆植物。
[0005] 为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：
[0006] -种根茎型克隆植物在干扰后种群更新潜力的评估方法，其步骤是：
[0007] A、样地选择;选择三个该种植物集中分布的野外样地，样地之间的距离在1000 - 1500米以上。样地内植物长势一致、无病虫害、无动物取食。在每个样地设置三个、四个或五 个取样点。取样点尽量避开该物种分布的边缘以及与其他物种的混生带，取样点之间的距 离在50 - 80米以上。在每个取样点设置一个固定样方，样方面积为2mX2m。样方的四个角用 木粧固定，设置明显的标记物，并用GPS记录精确坐标点位，方便下次查找。固定样方的数量 为九个、十二个或十五个。
[0008] B、野外取样;每年进行四次野外取样，分别在该种植物的休眠期、春季萌芽后，生 长旺盛期和生长季末期。每次取样时，将25cm X 25cm取样框放置在固定样方内，计数取样框 内该种植物的茎杆数量。如果物种的植株比较高大，如南荻，则使用50cmX 50cm取样框，以 减小取样误差。将取样框内的地上部分收割后，用铁锹等工具将取样框内〇-15cm包含植物 地下部分(根、根茎)的土层取出，放在取样袋，带回实验室。每次取的小样方数量为九个、十 二个或十五个。
[0009] C、芽体计数；用自来水将样品带的泥土冲洗干净。冲洗时尽量保持根茎和芽体的 完整性，特别注意不要将芽体随水冲走。冲洗干净后，将样品所带的水沥干。如果物种的芽 体(如南荻)较大，可以直接用肉眼辨认根茎上的活动芽，并用计数器进行计数;如果物种的 活动芽体积较小，可将根茎放在解剖镜下进行芽体辨认并计数。
[0010]所述的活动芽指分生组织已经发育并形成明显茎组织的芽。
[0011] D、密度统计:根茎芽的密度为每平方米内该种植物的根茎芽的平均数量，即25cm X 25cm小样方内根茎芽的平均数量乘以16,记为B。茎杆密度为每平方米内该种植物的地上 茎杆的平均数量，即25cmX25cm小样方内茎杆的平均数量乘以16,记为S〇
[0012] E、萌发实验;每次野外取样结束后进行活动腋芽的萌发实验。将带活动腋芽的根 茎段用枝剪剪下，芽的前后各留l-2cm。共取100个带芽根茎段，分成5组，每组20个，在温室 内进行萌发实验。将带芽根茎段平铺在厚度为l〇cm的培养基质上，芽体上覆盖0.5cm厚培养 基质。温室温度控制在20-25度，每天浇1次水，浇水量以保持培养基质湿润而不积水为宜。 萌芽长出地面lcm记为萌发，至连续7天没有芽体萌发，萌发实验结束，统计每组的萌发率。 萌发率为萌发的芽数除以总芽数，记为Θ。
[0013] 所述的活动腋芽指位于根茎侧部，分生组织已经发育并形成明显茎组织的芽。
[0014] 所述的培养基质是指用泥炭土 (普通)和细沙(普通)按体积比1:1混合均匀而形成 的固体介质，提供植物机械支持和物质供应。
[0015] F、量化评估;根茎型克隆植物在第i个生长季受到干扰后的种群更新潜力记为h。
[0016] Yi = BiX0i/Si
[0017] 式中，Bi为第i个生长季的根茎芽密度，单位为芽数/m2;0i为第i个生长季的活动腋 芽的萌发率; Sl为第i个生长季的地上茎杆密度;单位为株数/m2。如果YA1，表示该物种在第 i个生长季受到干扰后能够通过地下根茎芽萌发对地上种群进行更新;如果Yi < 1，表示该 物种在第i个生长季受到干扰后难以通过地下根茎芽萌发实现对地上种群的更新。
[0018] 本发明建立了一个简便、准确的评估根茎型克隆植物在干扰后种群更新潜力的方 法，与现有技术相比其有益效果是：
[0019] (1)适用范围比较广：大多数湿地多年生植物是根茎型克隆植物，在受到刈割、火 烧等严重干扰后，主要依靠根茎芽萌生进行