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作为植物主要繁殖手段之一的无性繁殖,已被众多国内外专家和学者在多个层次展开了研究,并成为当今植物生态学的焦点之一。水生植物是水生生态系统的重要组成部分。水生植物多数以无性繁殖为主,并且其无性繁殖出现的频率较陆生植物要高。但是,目前国内有关水生植物无性繁殖的研究尚处于起步阶段,特别是与主要环境因子相结合的基础理论研究相对较薄弱。本文应用实验生态学和生理生态学手段研究了9种水生植物在不同基质营养下条件的无性繁殖策略,以及基质营养对水生外来种植物入侵的影响。主要结果如下：(1)为了研究沉水植物穗花狐尾藻主要无性繁殖体——自动断枝的产生对不同基质营养等级的响应。我们将培养好的穗花狐尾藻生根顶枝种植于两个不同营养等级的基质上,观察其自动断枝产生情况。实验周期共9周,每3周收获一次。结果显示：在3次收获中,高营养基质显著增加了穗花狐尾藻的总生物量、自动断枝生物量以及自动断枝内非结构碳水化合物(TNC)总量,并且这些指标均随着时间的推移呈显著上升趋势。我们使用线性回归模型分析发现：穗花狐尾藻自动断枝生物量和自动断枝内TNC积累总量都随着植株大小的增大而呈上升趋势,即与植株大小呈正向相关。基质营养均显著增加了自动断枝生物量以及自动断枝内TNC总量与植株大小之间回归直线的斜率,但截距之间无显著差异。同时,基质营养对自动断枝的产生和自动断枝内TNC总量积累的效果大于植株大小,从而表现出不依赖于植株大小的效果。此不依赖于植株大小的效果可以用狐尾藻在不同基质营养条件下的生物量分配来解释。(2)资源的获得和种群的大小与植物无性繁殖息息相关。沉水植物穗花狐尾藻其自动断枝的产生是仅受植株大小的调控或者是植物对不同环境的可塑性响应还存在疑问。在实验中,我们将培养好的穗花狐尾藻生根顶枝分别种植在于个不同营养等级和两个不同植株密度的环境之中。经过5个月的生长,穗花狐尾藻植株总生物量与自动断枝的总生物量以及自动断枝内TNC的总量都呈显著正相关。但是,基质营养和植株密度对与植株大小依赖的自动断枝产生的作用却不同。高基质营养显著增加了自动断枝的生物量和断枝内TNC总量,无论是绝对值还是相对于植株大小的相对值都如此；低植株密度虽然增加了断枝的生物量和TNC总量,但是其相对于植株大小的相对值之间却无显著差异,从而揭示了植株密度对自动断枝产生的间接负效应。并且,在低基质营养和低植株密度下的植物产生了较大的断枝(>100 mg)。此结果显示了穗花狐尾藻自动断枝产生和TNC总量的积累并不依赖于植株大小。并且这一结果可以用不同环境下穗花狐尾藻不同的生物量分配策略以及断枝内TNC含量来解释。(3)菹草夏芽是水生植物无性繁殖体中较为特殊的一种,它产生在初夏季节,能帮助菹草渡过夏季的高温。我们设计户外实验来研究基质营养对夏芽产生能力的影响。实验结果显示：经过10周的生长,低营养基质下的菹草倾向于产生夏芽,并且产生的夏芽个体较大。在储藏物质方面,低营养基质产生的夏芽较高营养产生的夏芽有较多的TNC储藏在其中。但是在总氮和总磷中则相反,高营养基质下的菹草储藏了较多的总氮和总磷在夏芽中。通径分析显示,植株大小对夏芽的产生有直接作用,并且对夏芽的数量和大小有间接作用。同时,基质营养通过影响菹草地上部分的生长而影响夏芽的数量大小权衡。该实验表明,在低营养环境下的菹草产生的夏芽个体较大因此传播能力相对较弱,但是具有较高的本地适应能力,反映了植物开拓当前生境的策略；而在高基质营养环境下产生的夏芽则具有较好的传播能力,因为在当前生境中,植株密度较大,滞留在此生境中对植物后代的萌发不利。这一灵活的繁殖手段确保了在异质环境下夏芽的最大存活率,从而缓解了来自不同环境的压力。(4)在水生生境中,对于无性繁殖体压力以及繁殖体压力与其他环境因子调控的生物入侵的成功还较少的被研究。在本实验中,我们着重检验外来种植物和乡土种植物之间的繁殖体的产生和传播能力由基质营养条件所调控,并最终会影响植物在水生生境中入侵成功的假设。3组来自水鳖科(埃格草vs.轮叶黑藻,伊乐藻vs.轮叶黑藻)和小二仙草科(羽叶狐尾藻vs.乌苏里狐尾藻)的5种同科同属的水生植物被分别种植在高、低营养基质之上。并且为了研究这些植物断枝的生根能力,将断枝放置在不同基质营养等级的环境之中。经过8周的生长,外来种植物产生了较多的侧枝和顶枝数。并且外来植物的断枝的生根率较乡土种在高、低营养基质上都要高,特别是在高营养基质。断枝的存活率与基质营养水平无显著联系。此实验提供了基质营养级别的增高不仅增加了水生外来植物的无性繁殖体,而且能促进外来水生植物无性繁殖体建群定殖的证据。我们的实验发现基质营养在水生生境中是影响植物繁殖体压力的重要因素之一。(5)资源获得和不同的繁殖体压力都会影响植物的入侵成功。为了研究本地环境和繁殖体数量对植物入侵的影响,我们将外来种聚叶狐尾藻的断枝种植在不同环境的本地环境中,并且和与其同科同属的东亚狐尾藻相比较。结果发现：在高营养的基质上,聚叶狐尾藻的断枝较东亚狐尾藻的断枝具有更强的生根能力。经过4个月的实验,两种狐尾藻的总生物量都随着资源(基质营养或光照)的增加而增加,但是聚叶狐尾藻对光照响应不明显。苔草根系层中丰富的氮、磷含量将会促进聚叶狐尾藻生物量的积累,并且随着聚叶狐尾藻在群落中生物量和繁殖体数量的增加东亚狐尾藻的生物量呈现下降趋势。通过对聚叶狐尾藻总氮、总磷含量的分析发现,在梁子湖,基质中总磷含量是限制其生长的主要因子之一。同时,群落中一些小型湿地植物能在苔草地上部分去除后大量繁殖,对外来种聚叶狐尾藻断枝的生根定殖和建群有一定的阻碍作用。本文研究表明,基质营养是影响水生植物无性繁殖的重要环境因子。植物在不同营养水平基质上表现出了不同的繁殖策略。这些繁殖策略的改变不仅受植株个体大小的制约,更重要的还受植物所处的微环境所调控。基质营养对水生植物繁殖体的影响不仅表现在繁殖体的产量上,也表现在繁殖体内储藏物质总量上。植物在异质环境中对繁殖体储藏物质的最优分配都是以最大化其繁殖体的存活为最终目的的。并且,基质营养等级的增高会增加外来水生植物对乡土水生植物的繁殖体压力,从而促进外来水生植物的入侵。