Плотность растений
Плотность растений – это количество отдельных растений, присутствующих на единице площади земли. Легче всего это интерпретируется в случае моновидовых насаждений, когда все растения относятся к одному виду и проросли в одно и то же время. Однако это также может указывать на количество отдельных растений, найденных в данном месте.
Определение и понятия
[ редактировать ]Плотность растений определяется как количество растений, присутствующих на единице площади земли. В природе плотность растений может быть особенно высокой, когда семена, присутствующие в банке семян, прорастают после зимы или в подлеске леса после того, как падение дерева открывает брешь в пологе. Из-за конкуренции за свет, питательные вещества и воду отдельные растения не смогут потреблять все ресурсы, необходимые для оптимального роста. Это указывает на то, что плотность растений зависит не только от пространства, доступного для выращивания, но также определяется количеством доступных ресурсов. Особенно в случае со светом, растения меньшего размера будут потреблять меньше ресурсов , чем растения большего размера, даже меньше, чем можно было бы ожидать, учитывая разницу в их размерах. [1] Увеличение плотности растений повлияет на структуру растения, а также на закономерности его развития. [2] Это называется «асимметричной конкуренцией» и приводит к отмиранию некоторых подчиненных растений в ходе процесса, получившего название «самопрореживания». Остальные заводы работают лучше, поскольку теперь меньше заводов будут конкурировать за ресурсы. Ключевым фактором в агрономии и лесном хозяйстве является плотность популяции растений, которая обеспечивает экспериментальный подход для лучшего понимания конкуренции между растениями. [3]
Моностаны
[ редактировать ]
Многие процессы, связанные с густотой растений, вполне могут быть изучены на монокультурах одновозрастных особей, высеваемых или высаживаемых одновременно. Их можно назвать «моностаном», и они часто изучаются в контексте вопросов сельского хозяйства, садоводства или лесоводства. Однако они также весьма актуальны в экологии . [4] В целом общая надземная биомасса моностоя увеличивается с увеличением плотности, вплоть до точки насыщения биомассы. Это то, что получило название «постоянный конечный выход». [5] и относится к общей биомассе растений на единицу площади земли. Производство семян на площадь земли не является постоянным, но часто снижается с плотностью после того, как общая биомасса на площадь земли достигла максимального значения. [6]
Плотность растений и самопрореживание
[ редактировать ] |
Эксперименты с травянистыми растениями проводились при чрезвычайно высокой плотности (до 80 000 растений на квадратный метр). При такой высокой плотности эти растения начнут конкурировать вскоре после прорастания, и в конечном итоге большое количество этих особей (до 95%) погибнет. В сельском хозяйстве фермеры избегают такой очень высокой плотности поселений, поскольку она не способствует увеличению урожая семян. Нормальная плотность в современном сельском хозяйстве зависит от конечного размера растений и варьируется от 5-10 растений на квадратный метр для кукурузы до 200-300 растений на квадратный метр для риса или ячменя . В лесном хозяйстве нормальная плотность составляет менее 0,1 растения на квадратный метр.С увеличением плотности увеличивается не только биомасса на квадратный метр, но и индекс площади листьев (LAI, площадь листьев на площадь земли). Чем выше индекс площади листа, тем выше будет доля перехватываемого солнечного света, но прирост в перехвате света и фотосинтезе не будет соответствовать увеличению LAI, и это является причиной того, что общая биомасса на единицу площади насыщается при высокой плотности растений.
Отдельное растение в моностойке
[ редактировать ]Биомасса
[ редактировать ]В отличие от общей биомассы на единицу площади земли, которая увеличивается с плотностью до достижения насыщения, средняя биомасса отдельных растений в моностое сильно снижается с увеличением плотности растений, так что при каждом удвоении плотности отдельные растения становятся на ~ 30-40% меньше. . [7] Растения в насаждениях с более высокой плотностью вкладывают относительно больше своей биомассы в стебли (более высокая массовая доля стебля ) и меньше в листья и корни.
Помимо веса, растения будут менять свой фенотип многими другими способами и на разных уровнях интеграции: [7]
Листья
[ редактировать ]
Отдельные растения в густых насаждениях имеют меньше листьев , часто они мельче и уже (см. фото). Листья растений с высокой плотностью тоньше (выше SLA – площадь листьев на единицу массы), особенно ниже в растительности, с аналогичной концентрацией азота на единицу массы, но меньшим содержанием азота на единицу площади.
Стебли
[ редактировать ]Средняя высота растений или высота растительности часто остается удивительно похожей, но очень устойчивая разница заключается в том, что стебли растений с высокой плотностью имеют гораздо меньший диаметр. У них также меньше боковых побегов ( побегов ) у трав или ветвей у трав и деревьев.
Корни
[ редактировать ]Рост корней в средах с высокой плотностью растений показывает, что на одно растение будет меньше корней, но длина и общая плотность отдельного корня остаются примерно такими же, ожидается, что это по-прежнему будет вызывать проблемы для растения в будущем.
Физиология
[ редактировать ]В густых насаждениях наблюдается сильный градиент света сверху вниз. Таким образом, нижние листья в насаждениях с высокой плотностью будут иметь более низкую скорость фотосинтеза и более низкую скорость транспирации, чем аналогичные листья растений в открытых насаждениях. Есть признаки того, что хорошо освещенные верхние листья могут иметь более низкую фотосинтетическую способность у густорастущих растений.
Производство семян
[ редактировать ]Поскольку густорастущие растения меньше по размеру, они также производят меньше семян на одну особь. Но также продукция семян как доля от общей биомассы растения ( индекс урожая ) ниже, как и вес отдельного семени .
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Мустаярви, Кайса; Сиикамяки, Пиркко; Ритконен, Саара; Ламми, Антти (2001). «Последствия размера и плотности популяции растений для взаимодействия растений и опылителей и продуктивности растений: взаимодействие растений и опылителей» . Журнал экологии . 89 (1): 80–87. дои : 10.1046/j.1365-2745.2001.00521.x .
- ^ Даливал Д.С., Уильямс ММ (07 февраля 2020 г.). «Понимание изменчивости оптимальной густоты растений и рекомендации по переработке сладкой кукурузы, устойчивой к стрессу» . ПЛОС ОДИН . 15 (2): e0228809. Бибкод : 2020PLoSO..1528809D . дои : 10.1371/journal.pone.0228809 . ПМК 7006923 . ПМИД 32032371 .
- ^ Постма, Йоханнес А.; Хехт, Вера Л.; Хикосака, Коуки; Норд, Эрик А.; Понс, Тейс Л.; Пуртер, Хендрик (2021). «Деление пирога: количественный обзор реакции плотности растений» . Растение, клетка и окружающая среда . 44 (4): 1072–1094. дои : 10.1111/шт.13968 . ISSN 0140-7791 . ПМИД 33280135 . S2CID 227523495 .
- ^ Харпер Дж.Л. (1977). Популяционная биология растений . Лондон: Академическая пресса.
- ^ Вайнер Дж., Фреклтон Р.П. (2010). «Постоянная конечная доходность». Ежегодный обзор экологии, эволюции и систематики . 41 : 173–192. doi : 10.1146/annurev-ecolsys-102209-144642 .
- ^ Ли Дж, Се Р.З., Ван КР, Мин Б, Го Ю.К., Чжан Г.К., Ли СК (2015). «Вариации сухого вещества кукурузы, индекса урожая и урожайности зерна в зависимости от густоты растений». Агрономический журнал . 107 (3): 829–834. Бибкод : 2015AgrJ..107..829L . дои : 10.2134/agronj14.0522 .
- ^ Jump up to: а б Постма Дж.А., Хехт В.Л., Хикосака К., Норд Э.А., Понс Т.Л., Пуртер Х. (декабрь 2020 г.). «Деление пирога: количественный обзор реакции плотности растений» . Растение, клетка и окружающая среда . 44 (4): 1072–1094. дои : 10.1111/шт.13968 . ПМИД 33280135 .
| Субдисциплины | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| растений Группы | |||||||||||
| Анатомия растений |
| ||||||||||
| Физиология растений Материалы | |||||||||||
| Рост растений и привычка | |||||||||||
| Воспроизведение | |||||||||||
| Таксономия растений | |||||||||||
| Упражняться | |||||||||||
| |||||||||||
