荒漠植物种子萌发研究进展

 对种子自身结构,水分、温度、光照、沙埋深度等对荒漠植物种子萌发的影响进行了综述。硬实种子的不透水性、不透气性以及物理障碍是影响种子萌发的重要因素,通过热水浸种、擦破种皮或果皮、浓硫酸浸泡、低温或辐射处理可以破除硬实的影响。有些荒漠植物果皮或种皮外包有粘液层,这种结构对种子的萌发及幼苗生长有促进作用;部分植物的种胚覆盖物含有生长抑制物质而抑制种子萌发;胚休眠与后熟是影响胚萌发的重要生理因素。雨量大小、分布,降雨次数及土壤湿度是决定荒漠植物种子萌发的重要生态因子;温度影响种子的萌发,变温促进萌发;部分荒漠植物种子的萌发需要光照,有些要在暗中萌发,有些则对光无特异的需求;沙埋深度可调节光照、土壤湿度和土壤温度,从而调节种子萌发。应重视荒漠植物种子对严酷环境适应的研究,从分子水平上阐述其对严酷生境的适应机制。     

生物土壤结皮与种子附属物对4种荒漠植物种子萌发的交互影响

生物土壤结皮能直接或间接地影响维管植物种子萌发与群落建成,种子本身的生物学特征（如种子附属物等）对萌发也存在一定影响。本研究选取古尔班通古特沙漠4种常见的具有不同形态附属物的藜科植物（梭梭（Haloxylon ammodendron ）、粗枝猪毛菜（Salsola subcrassa ）、心叶驼绒藜（Ceratoides ewersmanniana ）和角果藜（Ceratocarpus arenarius ））种子,设置苔藓结皮、地衣结皮和裸沙3种土壤基质,通过去除或保留种子附属物,对比研究了生物土壤结皮与种子附属物对种子萌发的影响。结果表明：粗枝猪毛菜和梭梭的苞片显著抑制了种子萌发（p <0.05）,心叶驼绒藜的柔毛和角果藜的刺状附属物对种子萌发没有显著影响（p >0.05）。与裸沙相比,苔藓结皮显著抑制了4种植物种子的萌发（p <0.05）,地衣结皮显著抑制了粗枝猪毛菜种子的萌发（p <0.01）,而对其他3种植物种子的萌发无显著影响（p >0.05）。同时,附属物与结皮对粗枝猪毛菜种子的萌发还具有交互作用,表现为显著抑制种子萌发（p <0.01）。可见,生物土壤结皮对具有不同附属物的荒漠植物种子萌发具有不同的影响,进而造成维管植物种子萌发的空间异质性,影响维管植物分布和多样性。     

北京野鸭湖湿地不同植被退化区的土壤种子库特征

2010年5月,在北京野鸭湖湿地自然保护区选择废弃鱼塘、耕作苜蓿(Medicago)地、撂荒苜蓿地、天然退化湿地和天然湿地作为实验地,其中,天然湿地作为对照。通过土壤种子库萌发实验,对实验地土壤种子库的基本特征以及与地上植被的关系进行了对比研究。结果表明,5种实验地的土壤种子库共有60种植物,隶属于23科46属。其中,萌发物种最多的是菊科(Compositae)、禾本科(Poaceae)和莎草科(Cyperaceae),分别为11种、10种和8种。废弃鱼塘、耕作苜蓿地、撂荒苜蓿地和天然退化湿地种子平均密度为6 885粒/m~2,天然湿地种子的平均密度为16 083粒/m~2,5种实验地的种子库密度差异极显著(n=300,F=4.828,p=0.001<0.05);各实验地的种子库垂直分布有一致的规律性,各实验地0～6 cm土层的种子库密度明显高于6～12 cm土层;各实验地的土壤种子库与地上植被的相似性系数都不高,土壤种子库物种组成的稳定性要高于地上植被。通过研究发现,退化湿地的土壤种子库中有大量的植物种子储藏和湿地植物的种子,这为野鸭湖退化湿地恢复提供了重要的保障,这些潜在的植物种子在野鸭湖退化湿地生态输水过程中会起到应有的恢复作用。建议野鸭湖湿地自然保护区管理部门继续加强退化湿地区域的土壤种子库保护工作,必须重视水环境的恢复、各种人为干扰的消除以及系统保护的加强。     

生物土壤结皮对一年生植物影响研究进展

生物土壤结皮在荒漠地区广泛分布,它的形成和演替深刻地改变了土壤表层的结构特征和理化性质,进而影响了荒漠地区一年生植物的种子传播、萌发、幼苗存活及生长过程。本文回顾了国内外有关生物土壤结皮对一年生植物影响的研究,综述了生物土壤结皮对一年生植物的土壤种子库、种子萌发、幼苗存活及生长过程的影响,分析了各研究结论中存在争议的原因,总结了生物土壤结皮对一年生植物种子传播、萌发、幼苗存活及生长影响的内在机理,指出了生物土壤结皮对荒漠地区植被组成的筛选作用,并对进一步的研究进行了展望。     

天然固定沙地与人工固沙植被区土壤种子库的比较研究

土壤种子库是退化生态系统植被恢复重建的重要基础,研究土壤种子库特征对于阐明退化生态系统受损与恢复机理具有重要的科学意义。通过野外土样采集、野外种子萌发定位跟踪调查和室内周期性种子萌发实验,对腾格里沙漠东南缘人工固沙植被区和天然固定沙地的土壤种子库特征进行了对比研究。结果表明：人工固沙植被区土壤种子库包含21个物种,分属于8科;天然固定沙地土壤种子库有33种植物,属于11科。人工固沙植被区以一年生植物为主,天然固定沙地以多年生植物为主。人工固沙植被区的种子总密度明显低于天然固定沙地,但不同物种种子的密度变化存在显著差异。人工固沙植被区的物种丰富度和多样性指数均较天然固定沙地低。人工固沙植被区和天然固定沙地的土壤种子库与地上植被物种的相似性系数分别为0.73和0.71。尽管人工固沙植被区土壤种子库存在少量多年生植物种子,但仍未发展到以多年生草本植物为主的群落演替阶段,说明人工固沙植被区的植物多样性恢复尚需要漫长的过程。     

生活污水对12种湿地植物种子萌发的影响

以山东省临沂地区常见的12种湿地植物灯心草(Juncus effusus)、菖蒲(Acorus calamus)、黄花蔺(Limnocharis flava)、千屈菜(Lythrum salicaria)、风车草(Cyperus alternifolius)、芦苇(Phragmites australis)、泽泻(Alisma plantago-aquatica)、黄菖蒲(Lris pseudacorus)、香蒲(Typha orientalis)、水苦荬(Veronica undulata)、水葱(Scirpus validus)和芦竹(Arundo donax)的种子为材料,研究生活污水对其萌发的影响。结果表明,随着生活污水在水体中所占比例的升高(从25%升高至100%),12种植物种子的萌发率、萌发指数和活力指数都降低;当生活污水在水体中所占比例达到50%以上时,湿地植物种子的萌发率、萌发指数和活力指数都显著低于对照处理(p0.05);生活污水在水体中所占比例较低时,湿地植物种子初始萌发的时间不变,其比例较高时,则种子初始萌发的时间延长,当生活污水在水体中所占比例达到100%时,黄花蔺、千屈菜、风车草、泽泻、黄菖蒲、水苦荬、水葱种子初始萌发的时间延后,萌发速率受到明显抑制,并且萌发时间延长3~6 d;12种湿地植物种子普遍对生活污水有一定的耐受性;黄菖蒲和黄花蔺种子对生活污水的耐受性较弱,风车草、泽泻、水葱、芦竹和水苦荬种子对生活污水的耐受性中等,菖蒲、千屈菜、灯心草、芦苇和香蒲种子对生活污水的耐受性较强。     

模拟沙地干旱环境研究电场对两种沙生植物抗旱性的影响

用不同电场条件处理沙生植物柠条（Caragana intermedia）和沙蒿（Artemisia songarica Schrenk）种子,采用人工模拟干旱试验方法,研究电场处理后这两种植物种子萌发和生物量对土壤干旱胁迫的响应。结果表明,电场处理缓解了两种植物随干旱程度加重出现的负效应,不同处理条件,种子萌发和生物量对干旱胁迫的适应性的影响不同,电场处理能够提高种子在干旱胁迫条件下的发芽率和发芽势,提高两种沙生植物生物量干重和鲜重。这些变化缓解了干旱胁迫对柠条和沙蒿种子的伤害,提高了对干旱胁迫的适应性。     

九寨沟林下28种乡土观赏植物种子基本特征

为了筛选九寨沟旅游退化地段林下植被恢复的适宜物种,并揭示乡土植物种子基本性状特征,研究了九寨沟28种观赏性乡土植物种子基本特征 (长宽、种皮厚度、千粒重、活力、萌发率)以及低温层积提高种子发芽能力的作用.调查研究结果是:1) 28种植物种子中4种为小种子(<1 mg),53.6%是中等大小的种子(1～9.9 mg),32.1%为大种子(>9.9 mg).小种子均出现萌发,与小种子相比,种子休眠普遍存在于中等大小和大的种子中.2) 77%的物种种子活力较高(>72%),但仅有7种常规条件下能萌发;窄叶鲜卑花的萌发率最高,达到80%左右,6种植物的萌发率3%～50%.3)低温层积显著提高了蔷薇、毛果铁线莲、宽叶旌节花、假升麻的萌发率(P<0.05),也相对较早地提高了陇东海棠、鲜黄小檗、独活的萌发,但对大多数种子萌发没有促进作用.综合分析表明,九寨沟28种林下或林缘乡土植物中只有窄叶鲜卑花、毛果铁线莲、宽叶旌节花、假升麻、陇东海棠、鲜黄小檗、蔷薇等12种可直播或通过低温层积处理后直播用于旅游干扰退化地段的林下植被恢复中,而其他种类尚需进一步寻求打破休眠的措施和方法.     

张掖市湿地植被资源调查与研究

采取走访与实地调查相结合的方法,对张掖市城北郊湿地植被资源进行了调查和研究,结果表明:在区系成分中,世界性分布和北温带分布种子植物科区系成分占主要优势;植物有45科124属195种,植被主要有沼泽草甸植被和灌丛植被两大类型;湿地植物生长季节景观特征明显;人为干扰所引起的湿地生境恶化,使湿地植被由湿生植物群落向旱生植物群落逆向演替,同时湿地污染严重,使得群落结构逆向变迁。建议加强张掖市城北郊湿地生态系统的保护和恢复。     

外来水生植物再力花的化感作用探析

再力花(Thalia dealbata)是近年来在湿地造景中应用较广泛的外来水生植物。为探究该种植物是否对其他植物生长产生影响,采用种子萌发法,测定了再力花不同部位浸提液对3种敏感植物萝卜(Raphanus sativus)、白菜(Brassica chinensis)和黄瓜(Cucumis sativus)种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,再力花各个部位浸提液对3种植物种子的萌发率、根长、芽长、鲜质量和干质量都有不同程度的抑制作用,尤其是高浓度(50mg/mL)浸提液,对种子萌发和幼苗生长有显著的抑制作用(p<0.01)。再力花叶片浸提液浓度为50mg/mL时,对萝卜、黄瓜和白菜种子萌发的抑制率分别为39.51%、10.53%和85.19%;根状茎浸提液浓度为50mg/mL时,对萝卜、黄瓜和白菜幼根长度的抑制率分别为87.4%、71.23%和91.7%,对幼芽长度的抑制率分别为51.21%、45.71%和69.66%。再力花各个部位都有化感物质分布,根状茎浸提液的化感作用最强,其他部位依次为根、叶柄和叶片。     

古尔班通古特沙漠地区短命植物土壤种子库研究

采用野外定点取样和室内萌发相结合的试验方法,研究了短命植物在沙丘不同部位的空间分布、萌发状况、密度、物种多样性及土壤种子库生物多样性与地上植物多样性的关系。结果表明:短命植物种子主要集中分布于地表0~5 cm土壤中,5 cm以下土壤中极少存在有活力的种子;沙丘间及沙丘不同部位的种子库密度大小不同,密度自坡底随高度增加逐渐减少,坡底、坡中部及坡顶部密度分别为124粒/m2、91粒/m2、66粒/m2。迎风坡种子库密度比背风坡面少,迎风坡种子库平均密度为81粒/m2,而背风坡种子库平均密度为100粒/m2;短命植物种子在4月上旬达到萌发高峰,沙丘不同部位物种多样性存在差异,土壤种子库和地上植被存在较高的相似性,此外短命植物在沙丘不同部位的分布存在较高的空间异质性。     

不同水分供应对塔里木河下游土壤种子库种子萌发的影响

基于国内外在土壤种子库研究中对种子萌发方法认识的基础上,选择不同水分处理下开展了塔里木河下游三个典型退化区土壤种子库的种子萌发实验,目的是:(1)验证不同水分梯度下土壤种子库萌发的数量和种类存在明显差异,从而为今后选择适宜水分条件进行土壤种子库研究提供依据;(2)通过土壤种子库的萌发实验,找出一个最适宜于本区植被种子萌发的土壤水分区间.实验于2005年3月和8月分别进行.在第一次实验中,以本区沙土地平均的饱和含水率28%为基准,选择5.6%、11.2%、16.8%、22.4%、28%和33.6%等6个水分梯度进行种子库种子萌发的实验,从萌发结果看,萌发种子的数量和种类在不同水分处理下有较显著的差异,其中当土壤含水量在12%以下几乎没有种子萌发,而后随着水分梯度的增大,萌发种子的数量和种类有一个明显的增加,但当水分梯度超过饱和含水率后萌发种子的数量和种类也呈下降的趋势;相应地,根据首次实验的结论又进行了第二次萌发实验,通过设定16.8%、22.4%、23.2%、24.4%、25.6%、26.8%、28.0%、30.5%和33.6%等9个水分梯度的种子萌发实验,发现塔里木河下游土壤种子库中出现的不同植物的种子均有各自独特的随水分变化的萌发规律,而多数植物种子萌发的最大值并不是在饱和含水率或超过这一水分条件下,而是在稍低于饱和含水率时,如胡杨和柽柳在土壤种子库中的种子均是在25.6%时出现萌发数量的最大值,而这对于指导今后开展的恢复实践是有意义的.通过对萌发实验结果的讨论,可以得出以下初步的结论或建议:(1)在土壤种子库研究中由于水分梯度选择上的差异将会造成土壤种子库实验结果在种子数量和种类上均出现较大的差异,因此必须根据研究区生境的特点选择适宜的水分梯度;(2)从塔里木河下游主要建群植物恢复的角度考虑,目前从理论上看,最适宜塔里木河下游天然植被种子萌发的土壤水分区间是[23.2%,26.8%].     

温度和光照对3种雀麦属(Bromus)植物种子萌发的影响

旱雀麦(Bromus tectorum)原产于欧亚大陆,18世纪传入北美,并成为该地区的入侵植物。然而,同为雀麦属的扁穗雀麦(Bromus catharticus)和无芒雀麦(Bromus inermis)并不具有旱雀麦的入侵性。本研究设置高温、低温和黑暗等处理,探讨温度和光照对3种植物种子萌发的影响,旨在从种子萌发的角度揭示旱雀麦的入侵性。结果表明:温度和光照对旱雀麦和扁穗雀麦种子的发芽率均无明显影响(p>0.05);高温和黑暗处理显著提高了无芒雀麦种子的发芽率(p<0.05),对旱雀麦、扁穗雀麦和无芒雀麦种子的发芽势、发芽指数、日均发芽率、发芽系数、发芽峰值和发芽值有一定的促进作用,而低温处理则表现出相反的效应;高温和黑暗处理对3种植物种子的平均发芽天数和萌发持续时间有一定降低的作用,而低温处理则表现出相反的效应。同一处理下旱雀麦种子萌发各项指标均优于另两种植物,这可能是旱雀麦具有较强入侵性的重要原因。     

温度和光照对3种雀麦属(Bromus)植物种子萌发的影响

旱雀麦(Bromus tectorum)原产于欧亚大陆,18世纪传入北美,并成为该地区的入侵植物。然而,同为雀麦属的扁穗雀麦(Bromus catharticus)和无芒雀麦(Bromus inermis)并不具有旱雀麦的入侵性。本研究设置高温、低温和黑暗等处理,探讨温度和光照对3种植物种子萌发的影响,旨在从种子萌发的角度揭示旱雀麦的入侵性。结果表明：温度和光照对旱雀麦和扁穗雀麦种子的发芽率均无明显影响(p>0.05);高温和黑暗处理显著提高了无芒雀麦种子的发芽率(p<0.05),对旱雀麦、扁穗雀麦和无芒雀麦种子的发芽势、发芽指数、日均发芽率、发芽系数、发芽峰值和发芽值有一定的促进作用,而低温处理则表现出相反的效应;高温和黑暗处理对3种植物种子的平均发芽天数和萌发持续时间有一定降低的作用,而低温处理则表现出相反的效应。同一处理下旱雀麦种子萌发各项指标均优于另两种植物,这可能是旱雀麦具有较强入侵性的重要原因。     

红砂(Reaumuria soongarica)种子萌发特性及其局部适应性

种子萌发特性是荒漠植物适应干旱的重要策略。红砂(Reaumuria soongarica)是典型耐旱植物,但目前缺乏从群体角度探讨其种子萌发特性和其局部适应性关系的报导。在25、4、-20、-40℃下,分别对来自于甘肃、宁夏和新疆的17个地区红砂种子进行发芽试验,检测不同群体在萌发时间、萌发率和发芽势上的差异,并用world-clim的气象数据分别对不同群体的萌发率和发芽势进行了相关性分析。结果表明:低温贮藏会削弱红砂种子的休眠、缩短红砂种子的初始萌发时间和萌发持续时间。经不同温度贮藏,红砂种子萌发率的变化不显著,其变化主要来自于不同群体间的差异,而且萌发率与其生存环境的温度和降水量显著相关。红砂种子的发芽势在-40℃温度贮藏后显著提升,呈现爆发型萌发,说明超低温储藏能极大消除红砂种子的生理休眠。此外,红砂种子的发芽势和环境温度显著相关。红砂种子的萌发特性表现出其对干旱生境的局部适应性,这一结果有助于深入理解荒漠植物对干旱环境的生态适应性机理,并为红砂在荒漠植被恢复中的推广提供理论和数据支撑。     

水分、盐分和埋深对铃铛刺和疏叶骆驼刺种子萌发的影响

在塔里木河下游通过不同水分、盐分和埋深对铃铛刺(Halimodendron halodendron)和疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifolia)种子萌发的影响进行了研究,结果显示:(1)水分显著影响铃铛刺种子的萌发(P＜0.001),随着土壤水分含量的增加,种子的萌发率呈现先增加后下降的趋势;水分对疏叶骆驼刺种子萌发的影响不显著(P＞0.05).(2)盐分极显著影响2种植物种子的萌发(P＜0.05),铃铛刺种子萌发率随盐(NaCL)浓度增加呈直线下降趋势(R2=0.935 1);疏叶骆驼刺种子的萌发率随着盐浓度的增加呈现先增加后降低的趋势(R2=0.845 8),即低盐浓度(0～0.2 mol/,L)促进骆驼刺种子的萌发,盐浓度＞0.3 mol/L,种子萌发开始受到抑制.(3)埋深明显影响豆科植物种子的萌发.两种植物种子发芽率随埋深的增加呈先增加后下降的趋势,当埋深为0和2 cm时均不萌发.     

雾冰藜(Bassia dasyphylla)种子萌发和幼苗生长对盐碱胁迫的响应

一年生植物是干旱半干旱地区植被的重要组成部分,是许多植物生态学关键问题研究的良好试验材料。为研究荒漠区一年生植物雾冰藜(Bassia dasyphylla)对盐碱生境的适应能力,采用2种中性盐NaCl、Na_2SO_4及2种碱性盐Na_2CO_3、NaHCO_3按不同比例混合成30种溶液对雾冰藜种子进行胁迫处理。结果表明:在所模拟的均匀覆盖了总盐度50~250mmol·L^-1、pH 7.10~10.19范围内的30种盐碱条件下,雾冰藜的各项萌发参数和生长指标在对照组(CK)下最高,且均随盐浓度及pH的升高而下降,各处理组与对照组间存在显著差异(P<0.05);盐度、pH及二者之间的交互作用对萌发和生长指标均有显著抑制作用(P<0.05);不同盐碱组分对雾冰藜种子萌发和幼苗生长的抑制作用表现为Na2CO3>NaHCO_3>NaCl>Na_2SO_4。雾冰藜种子在萌发阶段比幼苗生长阶段对盐碱胁迫更敏感,盐度是种子萌发的主要胁迫因素,pH值则是幼苗建植的主要胁迫因素。盐碱条件下盐度和pH之间交互作用对雾冰藜种子萌发阶段和幼苗建植的抑制影响比单一的盐或碱胁迫的影响大。     

古尔班通古特沙漠南缘32种藜科植物种子萌发策略初探

对古尔班通古特沙漠南缘32种藜科植物的萌发特性（萌发率、萌发开始时间、平均萌发时间和萌发持续时间）进行研究,以探讨藜科植物的不同萌发对策及其生态适应意义。结果表明,32种植物萌发率呈双峰型,其中萌发率大于80%,或小于20%的种占大多数;萌发开始时间呈单峰型,28种植物在1~3 d内开始萌发;平均萌发时间也呈单峰型,平均萌发时间小于5 d的植物21种,最大的为杂配藜（23.7 d）;萌发持续时间种间差异较大,其中15种植物萌发持续时间小于15 d,10种植物持续时间在15~30 d,5种植物大于30 d。主成分分析和聚类分析结果表明,32种植物可划分为4种萌发类型:爆发型、过渡型、缓萌型和低萌型。以上结果揭示出32种藜科植物种子萌发策略不尽相同,表现为机会主义萌发策略、下注萌发策略和谨慎萌发策略,这与植物所处土壤盐渍化程度存在差异有关。此外,Log尺度下32种藜科植物种子大小及其变异范围较小（10-2~101）,暗示多数藜科植物多为小种子,其容易沿缝隙进入土壤形成短暂或永久种子库,这也是沙漠植物生存策略的重要一环。     

不同贮藏条件和光照对5种蒺藜科植物种子萌发的影响

研究不同贮藏条件和光照对5种蒺藜科植物（骆驼蓬 Pegannum harmala、唐古特白刺Nitrari tangutorum、泡泡刺Nitraria sphaerocarpa、驼蹄瓣 Zygophyllum fabago 和多裂骆驼蓬Peganum multisectum)种子萌发的影响。结果表明,低温贮藏对这5种植物的种子萌发有显著影响,并且种子萌发对光、暗的响应随贮藏条件和贮藏时间的变化而变化。根据这5种植物在不同条件组合下的最大萌发率,拟定出了种子萌发的最佳贮藏条件和萌发条件：①湿-冷贮藏能使骆驼蓬种子具有较高的萌发率,此时对光照没有明显的要求;②多裂骆驼蓬种子经过80 d湿-冷贮藏后在光下能达到很高的萌发率,同时,其80 d干-冷贮藏后在暗条件下的萌发率接近同样的效果;③唐古特白刺种子更适合光下萌发,在湿+低温+光照处理下,种子经过三个贮藏期后均具有较高的萌发率,而干-冷贮藏种子只有冷藏80 d后才能达到较高萌发率;④泡泡刺种子适合干-冷贮藏,对光照没有要求;⑤驼蹄瓣种子在干、湿贮藏后,其萌发率无明显差异,但在暗条件下萌发率略高于光条件下,并且达到最大萌发率所需要的冷藏时间短（20 d）,而在光下则需要较长的冷藏（80 d 以上）才能达到较高萌发率。     

光照、温度及盐分对钠猪毛菜种子萌发的影响

通过对不同光照、温度条件下钠猪毛菜种子萌发实验及在光暗交替、15～25℃的最佳萌发条件下盐胁迫对无果翅种子萌发影响的实验研究,结果表明:光照对钠猪毛菜种子萌发有促进作用,对有果翅的种子萌发影响极其显著;温度是影响种子萌发的重要生态因子,种子萌发适宜温度较高,最适变温为15～25℃,萌发率在90%以上,亚适宜变温为5～25℃;果翅对种子萌发具有抑制作用;无果翅种子最终发芽率和发芽指数与NaCl溶液浓度呈显著的负相关关系,NaCl盐溶液浓度达1000 mmol/L时,最终发芽率为29.17%,发芽指数为3.07,与其他盐生植物相比,钠猪毛菜表现出极强的耐盐性,其种子萌发特性体现出对于盐生环境的适应性.