埋藏对10种短命植物种子萌发特性的影响

选择分布于准噶尔荒漠的10种短命植物,研究在野外埋藏条件下种子萌发特性及其与种子大小和形状的关系,探讨荒漠短命植物的种群更新对策及生态适应机制。结果表明:当年结实的短命植物种子萌发率和萌发速率较低,说明大部分种子存在休眠现象;埋藏9个月后短命植物的种子萌发情况表现出差异,可根据萌发格局将植物种分为3类:埋藏促进型(如旱麦草、庭荠、甘新念珠芥、小车前、柯尔车前、鳞果海罂粟)、埋藏抑制型(如弯果胡卢巴)和埋藏不变型(如角果毛茛、鸟头荠、播娘蒿);当年结实种子和沙埋种子的萌发率、萌发速率与种子大小无显著相关关系,而当年结实种子和沙埋种子萌发速率与种子形状呈正相关关系。总之,埋藏后短命植物种子萌发特性及休眠释放差异显著,是该物种长期适应沙漠环境形成异质的种群更新对策及生态适应机制。     

不同温度、水热条件对3种植物种子物理休眠解除的影响

研究种子物理休眠解除机制及其影响因素是了解种子休眠生态学和种群适应策略的重要途径。准噶尔无叶豆(Eremosparton songoricum)、银沙槐(Ammodendron bifolium)和乌拉尔甘草(Glycyrrhiza uralensis)是在干旱区分布的3种豆科珍稀物种,其种子均存在物理休眠现象。以3种植物种子为研究对象,探讨冷层积(5℃)、夏季高温及干/湿处理对种子物理休眠解除的作用。研究表明:1 3种植物种子的硬实率高,种皮透水性低,划破种皮的处理方法可有效解除3种植物种子的物理休眠。2冷层积对3种植物种子的物理休眠解除无显著影响。3高温、干/湿条件和处理时间显著影响3种植物种子的萌发率,其中,湿热条件更能有效解除3种植物种子的物理休眠。准噶尔无叶豆和银沙槐种子的物理休眠解除率与温度呈正相关,在80℃和65℃湿热条件下其萌发率最高,分别达到(70.48±2.92)%和(78.13±3.67)%,而乌拉尔甘草种子的物理休眠解除率与温度呈负相关,40℃湿热条件下的萌发率最高,达到(85.23±3.82)%。表明荒漠地区夏季的极端高温有利于种子物理休眠的解除,但较少的降水量却限制了种子的萌发,这可能是导致该地区3种植物自然种群实生苗稀少,有性更新弱的主要原因之一。     

阿拉善荒漠一年生植物种子萌发特性及生态适应性分析

对阿拉善荒漠地区主要的一年生植物种子萌发特性和生态适应进行了测定和分析,结果表明:三芒草(Aristida adscenionis)、雾冰藜(Bassia dasyphylla)、猪毛菜(Salsola collina)的种子当年萌发率较高,均超过70%,干、冷藏处理过冬后的萌发率略有下降,但仍超过60%;狗尾草(Setaria viridis)、虎尾草(Chloris virgata)、冠芒草(Pappophorum boreale)种子当年萌发率均在15%以下,狗尾草干藏处理后萌发率下降、虎尾草、冠芒草种子干冷藏处理后,萌发率大幅度上升,表现明显的休眠后熟现象;小画眉草(Eragrostis minor)种子当年萌发率接近30%,但处理后萌发率几乎降至0;虫实(Corispermum declinatum)、灰绿藜(Chenopodium glaucum)种子各种处理的萌发率都在15%以下,特别是灰绿藜种子当年不萌发。与草原区相比,荒漠区一年生植物种子萌发率偏低,萌发进程较缓慢,表现出对荒漠气候的适应性。     

5种荒漠植物种子萌发特性及其吸水特性的研究

本文通过对荒漠锦鸡儿、红沙等5种荒漠植物种子形态结构的观察和萌发试验及其萌发过程中吸水特性的研究发现:5种荒漠植物种子在萌发过程中吸水量有显著性的差异;荒漠锦鸡儿、多裂骆驼蓬等同种植物不同产地的种子的吸水量也存在显著性差异;吸胀过程中5种植物种子的千粒重与吸胀时间呈正相关,与吸水速率呈负相关。     

新疆十字花科短命植物系统发育关系及分化时间

利用核[WTBX]ITS、叶绿体trnL F（含trnL内含子和trnL trnF间隔区）[WTBZ]DNA序列,研究分布在新疆的十字花科短命植物的系统发育关系,探讨本区十字花科短命植物与非短命植物之间的系统关系,并利用分子钟原理,估算短命植物的分化时间。主要研究结果如下：短命植物不是单系群,而是聚为多个分支,镶嵌在非短命植物类群中;短命植物分支（属/种）分别与分类学上相近的非短命植物分类单位（近缘属/同属物种）具有很近的系统发育关系,说明短命植物并非单一起源,其分化和发育并未超越属种的演化关系。十字花科短命植物的亲缘关系：涩荠属、丝叶芥属、鸟头荠属、念珠芥属、四齿芥属、绵果荠属、棒果芥属和紫罗兰属亲缘关系较近;离子芥属、脱喙荠属和异果芥属具有较近的亲缘关系;舟果荠属、菘蓝属、厚翅荠属3个属的物种嵌合在一起,并与线果芥属的关系较近;四棱荠属和螺喙荠属系统发育关系很近;庭荠属、独行菜属、高河菜属的短命植物均与同属的物种聚在一起,高河菜属与四棱荠属、螺喙荠属的关系较近。计算表明,涩荠属短命植物的分化时间大致在14~6 Ma,即中新世中期至晚期,要早于第三纪末第四纪初的结论。短命植物在这个时间段的分化可能与期间青藏高原的不断隆起密切相关,青藏高原的隆起导致亚洲内陆气候的干旱化以及干旱、半干旱区逐渐形成,促进了短命植物在新疆的进化和发育。     

荒漠区一年生植物层片的组织格局与生态适应模式

在阿拉善荒漠及其邻近地区 ,有多种一年生植物种群可组成荒漠与绿洲生态系统的恒有性植物层片。本项研究利用样地调查与统计资料 ,取得了多种一年生植物层片物种组成的研究结果 ;在吉兰泰盐湖地区、腾格里沙漠东南部、雅布赖低山区、孪井滩地区、祁连山山麓、额济纳绿洲等地 ,对一年生植物种群生物产量的季节与年度间的波动性进行了调查和测定 ,并与相关的气象资料做了比对分析 ,获得了气候年、季变化与一年生植物层片动态的相关性认识。据此 ,划分了一年生植物层片的生态类型。荒漠与绿洲生态系统中 ,主要的一年生植物层片有 :.荒漠夏雨型一年生禾草类植物层片 ,荒漠一年生杂草类植物层片 ,沙漠一年生沙生植物层片 ,盐漠一年生盐生植物层片 ,绿洲草甸一年生植物层片 ,绿洲胡杨林一年生植物层片 ,柽柳灌丛一年生植物层片 ,绿洲农田一年生杂草植物层片等。多数一年生植物种是在荒漠优势植物株丛间的裸斑土壤种子库中 ,有丰富的种子储备 ,利用夏季较为集中的降雨迅速萌发生长到结实 ,完成一个短暂的生活周期。也有些一年生植物在沙质土、盐渍土、草甸土等特异性生境中各自具有有效的生态适应机制 ,组成沙漠、盐漠、绿洲林地与草地的一年生植物层片。这些一年生植物层片的组织格局 ,生态适应模式 ,生态功能     

不同储藏条件和高温处理对碎米荠种子萌发特性的影响

碎米荠为多功能野生草本植物,具有重要应用价值和生态影响。通过不同条件储藏、不同时间高温处理后的萌发试验研究碎米荠种子的萌发特性。结果表明,种子是碎米荠生活史的关键阶段,其种子多而小,靠角果弹裂进行散布。刚采集的种子需要较长时间完成萌发,低温和冷冻储藏后种子最早萌发日期相似,但萌发整齐度提高,表明碎米荠种子存在一定程度休眠。储藏导致发芽率不同程度降低(7.61%~100.00%),低温(5℃)和冷冻(-20℃)条件有利于碎米荠种子保存;-20℃保存种子的发芽率、发芽势和发芽指数均优于5℃条件,特别是储藏半年后(P0.05)。自然状态土壤埋藏的种子发芽率较高,室温密封保存会导致碎米荠种子活力丧失。高温处理显著降低了碎米荠种子的发芽率(P0.05),但不同高温和处理时间的种子萌发情况相近;与对照相比,高温处理后仍有超过50%的种子正常发芽。种子数量多、活力稳定及对不同温度较强的耐受性是碎米荠适应环境的重要特性。     

不同生境/萌发类型尖喙牻牛儿苗生物量分配特征

短命植物是荒漠生态系统重要的植物类群，其具有多样化的生境，且很多种类还具有异时萌发特性。植物生物量积累和分配能体现其对环境的响应与适应性特征，因此，研究不同环境条件下短命植物生物量分配格局有助于进一步了解短命植物的生存策略。以裸沙春萌（Bare Sand-Spring Germination,BS）、藻结皮春萌（Algal-Spring Germination,AS）、地衣结皮春萌（Lichen-Spring Germination,LS）3种自然结皮生境中萌发的尖喙牻牛儿苗春萌株及裸沙区夏季萌发（Summer Germination in Bare Sand,SG）的尖喙牻牛儿苗夏萌株为研究对象，采用全株挖掘法获取地上和地下生物量，系统对比分析了4个类型间植株生物量分配及异速生长关系的差异性，以探究其资源分配策略的变异性和保守型。结果表明：（1）尖喙牻牛儿苗单株地上、地下及总生物量总体表现为BS>AS>LS=SG的格局，其根冠比则呈SG=LS=AS>BS的特征。（2）BS和SG类型植株地上与地下生物量间为等速生长关系，而AS和LS生境为异速生长关系，但4个类型具有共...     

干旱区荒漠景观植被自然更新机制初探

根据实地调查和参阅资料,依山前洪积扇、河流沿岸阶地、沙丘及丘间低地、戈壁、盐沼的景观斑块,探讨干旱区荒漠植被的自然更新机制。干旱区的高温干燥、温差强烈、风蚀沙埋已变为植物繁衍后代的动力;萌孽、劈裂、地下茎萌生等多种繁殖方式,使荒漠植物在严酷的条件下实现自然更新,形成以母株为中心的母系居群。地貌形态和种子传播动力决定了群落外形。在干旱区,繁殖植物的种子成熟期与年内的丰水期相吻合,有利于植被更新：只有在连续2a降水较大时（超过多年平均降水量）,沙丘和丘间地、戈壁植被的自然更新才有可能发生。河流沿岸植被的自然更新受地下水影响最明显。湖盆盐碱地植被带有水生植被的痕迹,自然更新相对较难。景观斑块镶嵌分布,形成微环境均一的廊道,有利于植被的自然更新。     

黄土高原土壤生物结皮对植物种子出苗和生长的影响

为了解生物土壤结皮对植物种子萌发出苗和植物生长的影响,于2009年7～8月在陕西省吴起县进行野外调查,对油松（Pinus tabulaeformis）、柠条（Caragana korshinskii）、沙棘（Hippophae rhamnoides）和杜梨（Pyrus betulae-folia）种子进行萌发实验,研究...     

腾格里沙漠南缘3种一年生植物出苗率对沙埋和GA_3的响应

以腾格里沙漠南缘3种一年生植物沙米((Agriophyllum squarrosum)、碟果虫实(Corispermum patelliforme)和五星蒿(Echinopsilon divaricatum)为材料,对种子进行1g/L赤霉素(GA3)处理和不进行GA3处理的沙埋对比实验,探索其在种子进行GA3处理前后出苗率随沙埋深度的变化规律。结果表明:①无论种子进行GA3处理与否,3种一年生植物种子的出苗率都随着沙埋深度的增加呈现下降趋势。②种子不进行GA3处理,3种一年生植物最佳沙埋深度是0.5cm;种子进行GA3处理,最佳沙埋深度依次是0.5～1cm,0.5～2cm和0.5～3cm。③种子GA3处理后,3种一年生植物的出苗率变化受植物种类和沙埋深度影响;沙米出苗率最大的深度为0.5cm,增加量3.2%;碟果虫实为0.5cm,增加量18.4%;五星蒿为2cm,增加量为27.4%。④种子GA3处理后,3种一年生植物出苗率的沙埋深度分别是沙米0.5～1cm,碟果虫实0.5～5cm和五星蒿0.5～5cm。     

散枝猪毛菜的果实多型性及个体大小依赖的繁殖输出

对散枝猪毛菜在自然种群中的个体大小、结实和萌发特性进行了观察。结果表明:①自然种群中,散枝猪毛菜具有大小不同的个体,其在植物体干重、株高、分枝级数、节数上具有显著差异,其个体大小表现出极大的可塑性;②散枝猪毛菜产生4种不同类型的果实(种子),并具有不同的萌发行为和散布特性;③依据个体大小的变化,4种类型的果实在植株上的比例发生了显著变化;随着植物个体的增大,A型果实所占比例逐渐增多,由2.253%增加到24.116%,B型果实所占比例逐渐增多,由6.026%增加到41.307%,C型果实所占比例逐渐减少,由81.561%减少到17.709%,D型果实所占比例逐渐增多,由8.077%增加到17.087%。总之,散枝猪毛菜个体大小的表型可塑性和果实多型性是对荒漠异质环境的一种适应。     

阿拉善荒漠特有植物与特征植物花粉形态的研究

本文利用光学显微镜和扫描电子显微镜对分布于阿拉善荒漠区的１６种荒漠植物（分属于８个科１５个属）花粉形态进行了比较观察。结果表明,１６种荒漠植物花粉形态各异,尤以大小、形状、萌发器官类型、表面纹饰特征表现突出。科间差异显著,属间差异明是为,种间差异细微,说明花粉形态系非保守性状,在科、属、种间均具有分类学意义。基于荒漠植物的特殊性,本文还为荒漠植物的种质资源保护、生物多样性研究及荒漠植被与草地资源研究提供了孢粉学资料。     

10种菊科短命植物的物候与主要气象因子的关系

通过观察分布于准噶尔荒漠中的10种菊科短命植物的物候特征,运用主成分分析方法,对各主要物候期与气温、降水量、累计日照时数等主要气象因子的相关性进行分析.结果表明:① 10种植物均于3月下旬至4月上旬萌发,5月中旬至6月中旬完成生活史,生活周期为55～80天.②气温(包括旬平均气温、旬最高气温、旬最低气温、≥5 ℃积温)对各物候期的影响最大,是制约10种植物生长发育最重要的气象因子;降水量是萌发期、展叶期、开花期和枯黄期的主导因子,累计日照时数是开花期、果熟期和枯黄期主导因子.说明10种菊科植物具有萌动早、生长发育快和生活周期短等特征,属典型的避旱型早春短命植物.10种菊科短命植物的物候节律对于躲避准噶尔荒漠夏季高温、干旱的气候环境,保证生殖成功具有重要的生态意义.     

沙冬青种子形态和比叶面积沿降水梯度的变化特征

种子形态学性状对种子植物繁衍具有重要的调控作用,比叶面积反映植物截获光能的能力,这二大功能性状反映了植物对环境的适应策略及自身调控机制。以天然沙冬青种群为研究对象,沿270-50mm年降水梯度,测量分析了6个分布区内的标准株的种子和叶片。结果表明:6个自然分布区的沙冬青种子长度、宽度、体积、表面积及千粒重均有显著性差异(P<0.05),而种子长宽比差异不显著(P>0.05)。其中种子体积变异程度最大,且种子多项形态指标的协同作用显著,说明种子通过调节大小和性状间的最优组合来适应环境的变化。不同区域的环境因子中仅年平均降雨量对沙冬青比叶面积的影响显著,且随着雨量的增加,比叶面积呈增大趋势,表现出显著的正相关性(P<0.05)。沙冬青种子各性状与比叶面积之间存在负相关关系,但仅种子长度与比叶面积的相关性显著,说明植物的资源营养生长和种子繁殖生长的时期本身不完全同步,两者间的权衡关系体现了沙冬青对外界环境变化的适应策略。     

野榆钱菠菜的果实多型性及其萌发对策

野榆钱菠菜有3种形态的果实和种子,这3种果实在形状、大小、颜色、着生方式及包被其苞片的大小上均有差异.以野榆钱菠菜的3种果实(种子)为材料,在暗/光为5 ℃/25 ℃,5 ℃/15 ℃,15 ℃/25 ℃,暗周期和光周期同为12 h的条件下,进行萌发实验.结果表明:新采收的C型种子成熟后具有一定的萌发能力,并且在5 ℃/25 ℃下的萌发率最高(＞90%);A型和B型种子存在休眠现象.划破种皮后,A型和B型种子在3个温变处理下的萌发率显著提高,12 星期的低温层积处理也能有效地加速和提高A型和B型种子的萌发率,表明A型和B型种子的休眠属于非深度生理休眠.     

古尔班通古特沙漠短命植物的氮素吸收策略

研究荒漠生态系统同一生活型植物对氮素的利用是否存在生态位分离,有助于深入了解荒漠植物的生存策略,更好掌握氮素对荒漠植物生存的影响。在古尔班通古特沙漠中,广泛分布着4种短命植物尖喙牻牛儿苗(Erodium oxyrrhynchum)、琉苞菊(Hyalea pulchella)、假狼紫草(Nonea caspica)和飘带果(Lactuca undulata),对4种荒漠短命草本植物在不同月份不同土层深度对不同形态氮素的吸收利用进行了研究。结果显示:(1)在不同土层深度,5月4种植物的氮素吸收速率均高于4月的氮素吸收速率;对于不同形态氮素的吸收速率,甘氨酸均低于硝态氮和铵态氮。(2)4月假狼紫草对硝态氮的回收率最高,可达52.3%;5月假狼紫草对铵态氮的回收率最高,可达90.7%。(3)琉苞菊对15N的吸收量低于其他3种植物。(4)4种短命植物不仅可以利用土壤无机氮,还可以有效利用土壤有机氮,且尖喙牻牛儿苗和飘带果对硝态氮有明显的吸收偏好。(5)在古尔班通古特沙漠生态系统中,短命生活型的植物对氮素的吸收能力有着差异和多元化的特点,且均可吸收土壤中的可溶性的有机态氮源。     

抗高效氟吡甲禾灵日本看麦娘生长速率与生长密度研究

抗性日本看麦娘种群与敏感种群种子在低温（4℃）清水浸泡处理超过6 d后萌发率均能达90%以上,但抗性种群休眠解除的时间要长于敏感种群;敏感种群在播种后的前15 d内生长速率快于抗性种群,但此后抗性种群生长速率逐渐超过敏感种群;抗性种群在播种后20 d开始长出第2片叶,比敏感种群晚2 d,播种后25 d两种群出现第2片叶的比例均超过95%,进一步说明在生长后期抗性种群生长速率超过敏感种群;在相同的播种密度下,抗性种群长势优于敏感种群,150~200株/0.11m2的密度范围内有利于日本看麦娘的生长,抗性种群的最佳生长密度为208株/0.11m2,而敏感种群为186株/0.11m2。     

古尔班通古特沙漠土壤种子库和幼苗的空间格局——灌丛的“保护效应”

荒漠生态系统中灌丛通过生境改造而对其周围植物产生"保护效应",这种正交互作用是荒漠植物群落构建的重要驱动力。本文采用室内萌发法观测了古尔班通古特沙漠南缘不同沙丘部位梭梭冠下、冠缘和灌丛间地3种微生境土壤种子库,并调查了相同采样微生境自然条件下幼苗密度及物种组成,以探讨梭梭"保护效应"对其周围植物生活史早期阶段的影响。研究结果:(1)土壤种子库和地上幼苗库中以一年生草本和短命植物占绝对优势。(2)土壤种子库密度从梭梭冠下经冠缘至灌丛间地逐渐减小,在冠下、冠缘与灌丛间地分别为(689±67)粒·m~(-2)、(578±58)粒·m~(-2)、(350±48)粒·m~(-2),梭梭灌丛对植物种子具有明显的聚集效应,但这种聚集效应在沙丘顶部不明显。(3)梭梭冠缘处自然条件下相对萌发率最高,为61%,冠下和灌丛间地则差异不明显,表明灌丛覆盖对种子萌发的影响在灌丛中心至灌丛间地这一小尺度上具有分异,冠缘处植物从梭梭"保护效应"中获益最大。土壤种子库和幼苗库的空间格局表明,古尔班通古特沙漠梭梭通过对种子的聚集效应及对种子库萌发成苗的促进作用,对其冠下植物在萌发期这一生活史早期阶段具有明显的"保护效应"。研究结果对深入理解荒漠生态系统中种间正交互作用的发生机理具有重要意义。     

野生甘草资源植冠种子库特性的初步研究

甘草(Glycyrrhiza uralensis)是荒漠地区具有植冠种子库的植物。成熟种子硬实率高达80%以上[1],自然条件下种子萌发率很低(约为5%-15%)[2]。本文研究了荒漠区野生甘草植冠种子库大小、种子活力、对土壤种子库的补充、种子脱落机理及植冠种子库的生态功能,指出野生甘草资源植冠种子库在甘草资源保护和恢复方面的重要作用。