植物种间竞争影响因素的**。
竞争是塑造植物形态,生活史和植物群落结构和动态特征的主要动力之一,同时也是决定生态系统结构和功能的关键生态过程之一。竞争可以理解为植物以牺牲其他个体为代价,从而获得其所需的有限资源,进行生长的一个过程,因此竞争主要发生在对资源需求相似的物种之间,而种间相对竞争能力是衡量一种作物相对另一种作物对资源竞争能力大小的指标。竞争的结果通常可以简单分为三类:
双方均受到不同程度的抑制;一方受益,一方被抑制;双方均受益。评价竞争结果一个简单的指标为不同物种生物量的变化。影响植物种间竞争的因素很多,在参阅已有文献基础的上,总结为以下几点:
1)初始密度影响。
已有实验结果表明,初始密度对植物种间竞争的影响包括两个方面:即种间竞争与初始密度无关、种间竞争受初始密度影响。
种间竞争与初始密度无关
李慧等在研究东海原甲藻和中肋骨条藻种间竞争特征中发现,二者的种间竞争结果与初始密度配比无关,即不论以什么样初始密度进行共培养,中肋骨条藻都完全占优势,而东海原甲藻的生长受到明显得抑制,研究中利用lotka-volterra种间竞争模型对共培养实验进行模拟的结果表明,东海原甲藻和中肋骨条藻的种间竞争结果与初始密度配比无关。因此通过实验和模拟结果,作者认为:在营养盐充足的条件下,初始chl-a的比例(初始密度配比)对中肋骨条藻与东海原甲藻竞争结果的影响不大,中肋骨条藻会是完全的优势种。
种间竞争受初始密度影响。
魏杰等在研究初始生物量比对3种海洋微藻种间竞争的影响表明,初始密度配比对塔玛亚历山大藻、蛋白核小球藻和湛江等鞭金藻之间种间竞争有影响。不同的初始配比使得上述3种海洋微藻的种间竞争结果不尽相同。
对于初始密度与植物种间竞争的关系,我认为初始密度配比对植物种间竞争有影响,a、b两个物种在竞争的过程中,当二者初始密度配比小于某个阈值c时,可能a物种在竞争中处于优势地位,但是当超过这一阈值时,由于其他因素影响(a物种种内斗争等),使得a物种在竞争中可能处于劣势地位,如果在进行具体研究中,虽对a、b两物种初始密度设置不同配比方案,但是如果二者的配比方案都小于阈值c时,得出的结果可能会不准确,所以在确定初始密度配比与植物种间竞争关系时,确定阈值c就显得尤为重要。
2)植物形态特征和生理特征影响。
植物形态特征这里主要指植物个体大小。魏杰等的研究表明,浮游生物个体大小对其种间竞争能力以及海洋浮游生物群落结构组成都具有重要作用,藻类的大小、形态和表面积/体积比例的不同会影响其对营养盐的吸收能力,且个体较小的微藻其表面积/体积比例也较大,能更多的吸收营养和接受光照,获取生长所需条件,因而能使其在竞争中占优势地位,该结论也被具体实验所论证。同样顾梦鹤等人在研究施肥和刈割对垂穗披碱草、中华羊茅和羊茅种间竞争力的影响结果也表明,植物个体大小对其竞争力有很大影响,研究认为高大植株,可以优先捕获光资源同时也可以抑制矮小植株对光资源的捕获,从而使得其在种间竞争中占优势。
生理特征这里主要指植物发芽时间、生长速度和适应性。幼苗出土时间是决定植物竞争能力的重要因素,虽然初始出苗并不能决定物种最终的竞争结果, 它对竞争结局有很大的影响,物种间的比较说明竞争反应能力与物种的平均出土时间呈现负相关。顾梦鹤等人在研究垂穗披碱草、中华羊茅和羊茅种间竞争力的影响中发现,垂穗披碱草出苗较早的植物,在幼苗期的竞争中可以优先捕获光资源、水资源及土壤中的营养,这种优先捕获资源的能力抑制了其他两种牧草(中华羊茅和羊茅)的竞争能力,造成3种牧草幼苗竞争的不对称性。
3)菌类影响。
菌类因素对植物种间竞争影响主要体现在菌根植物和非菌根植物之间,由于物种差异及植物的生态适应性,菌根植物和非菌根植物对土壤磷营养的吸收利用机制有明显的差别,张宇亭等人以菌根植物玉米和非菌根植物油菜为对象,在缺少无机磷的石灰性土壤中对玉米和油菜进行间作,研究了am真菌对上述两种植物种间竞争影响,结果表明:am真菌增强了菌根植物玉米的竞争优势,即接种am真菌促进间作体系中菌根植物(玉米)生长的同时,抑制了非菌根植物(油菜)的生长,降低了非菌根植物油菜与菌根植物玉米的共存能力。
4)种内竞争影响。
对于植物而言,由于克隆生长,植物表现出空间的集群分布,集群降低了种间接触程度,也因此降低了种间竞争发生的几率,伴随物种生长的聚集,其种间竞争强度也随之越低,而种内竞争强度越大。对竞争者而言,当物种种内竞争大于种间竞争时,无需生态位分离,也能够形成共存。因此,种内竞争对种间竞争也存在影响。
5)人为因素影响。
在研究人为因素对植物种间竞争影响的过程中,主要考虑是人工施肥和刈割过程。有学者认为,植物的刈割过程可以对竞争双方的优劣地位产生很大影响,由于刈割作用干扰了植株对光的截流和光合作用的进行,其强度大小决定了叶面积对光的有效截取和恢复的快慢,从而影响植株体内物质的合成速率,刈割作用可以减少强竞争力物种的混播比例,即有助于减少竞争者的“高压”统治,同时促进混播物种双方均受益,从而形成共存格局。但是顾梦鹤等人在研究施肥和刈割对垂穗披碱草、中华羊茅和羊茅种间竞争力的影响中发现,施肥和刈割处理对于上述3物种种间竞争格局没有影响,即在施肥、刈割及其交互作用下3种牧草的竞争的等级均是一致的,但是施肥过程使得上述三种牧草生物量均有增加现象,但垂穗披碱草植株较高达,其可以优先捕获光资源的同时抑制了其它两种禾草(中华羊茅和羊茅)对光资源的捕获,因此施肥促进了垂穗披碱草的这种优势,使其竞争等级更加明显和稳定,而刈割过程大幅度降低了垂穗披碱草在整个群落中的生物量,在一定程度上抑制了垂穗披碱草的竞争优势,但中华羊茅和羊茅依然受到垂穗披碱草的竞争抑制,即刈割对上述3物种的竞争等级没有影响。
在研究植物种间竞争影响因素的过程中,大都是人为选择播种面积、播种粒数、播种时间和播种地点,且在进行播种前人为对种子进行处理,播种地点大都选在无菌条件下进行,这样可以人为的控制其他物种对研究物种种间竞争的影响,但在实际农作物生长的环境中,这些因素都是很难控制的,因此在实验室得出的结果是否一定能够在实际中有效,还应进行实地实物验证,且在进行物种竞争研究时,无论是种内竞争还是种间竞争,大都是生物量多少、相对产量总值(ryt)等指标来衡量,但是否也可以用根系长度或宽度代表竞争强度,因为植物主要矿物营养来自于土壤,发生竞争时,大多数情况下都是对资源的竞争,根系是植物吸收矿物质营养和水分的主要部位,因此在发生竞争时,植物根系可能会发生很大的变化,例如植物会形成庞大的根系,以占据更大的土壤体积,从而有利于矿物质营养和水分的吸收,同时也可抑制其它植物根系的生长,使得其在竞争中占据优势地位,此外,植物根系在竞争中也可能变长变细,从而在纵向上增加根系与土壤的接触面积,可以更多利用深层土壤的矿物元素和水分,增加其竞争能力,所以在研究植物种间竞争过程中,根系或许也可以作为一个衡量种间竞争强度的指标。
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