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青藏高原东缘高寒草甸植物种子萌发能力对储藏和温度条件的响应研究

刘坤  
【摘要】:种子是植物生活史中一个重要的阶段,是植物躲避恶劣环境进行种群延续的一种重要机制。种子的休眠和萌发是和植物的更新生态位紧密联系的特征,它们能够影响物种在植物群落中的分布和多度。温度是对种子的休眠和萌发影响最大的一个环境因子。种子打破休眠和萌发时所需要的温度条件是植物萌发生态位的一个重要方面,它能够影响到植物的萌发季节和地理分布。植物萌发所需要的最低温度、最佳温度、最高温度也都是限制植物萌发季节和植物分布范围的重要原因。种子萌发对变温的响应是一个种子探测植被斑块和土壤埋藏深度的机制,这种机制有利于提高植物幼苗建植的成功率,对植被受干扰后的修复也有重要意义。关于储藏和温度条件与种子萌发的关系的研究有利于解释植物的萌发季节也有利于我们解释植物的地理分布范围,还有利于我们预测气候变化将会带来的群落结构的变化,具有重要的实际意义。在本研究中,我们对青藏高原东缘高寒草甸973个物种(66个科,355个属)的萌发特性进行了研究。我们的研究能够为探讨种子储藏条件和温度条件在群落水平上对种子的休眠和萌发的影响提供基础的实验证据,也能为我们理解将来气候变化引起的植被变化提供一些启示。 主要研究结果: 1、植物对储藏条件的响应往往具有很大的种间差异; 2、相比湿冷的储藏条件,干冷和室温干燥的储藏条件使群落的平均萌发率降低了16.07%和17.93%。相对于干冷的储藏条件,室温干燥的储藏条件使群落的平均萌发率降低了4.61%; 3、种子萌发对储藏时的水分条件的响应,受到系统发育的显著影响,而种子萌发对储藏时的温度条件的响应却不受系统发育的影响; 4、如果把群落中所有物种看成整体去考虑,无论温幅的大小,变温都提高了它们的平均萌发率,相对于15℃恒温,5/25℃变温降低了种子的平均萌发速率,而10/20℃变温下的平均萌发速率和15℃恒温下的平均萌发速率差别不明显; 5、根据各生境中对温度变化产生正响应的物种的比例可以把本研究中考虑到的五个生境作如下排列:干扰地林缘/灌丛湿地高寒/亚高寒草甸干旱阳坡; 6、只在海拔高于2000m的高海拔地区分布的物种对温度变化没有响应,而即在高海拔地区分布也在低海拔地区分布的物种却对温度变化有明显的正响应;7、相对于15℃恒温条件下的种子萌发情况,一年生和二年生物种的种子萌发能明显地受到5/25℃变温的促进作用而不受10/20℃变温的促进作用,但是多年生物种的萌发既受到5/25℃的促进作用又受到10/20℃的促进作用; 8、相对于大种子植物,小种植物子更有可能对变温做出正反应; 9、一年生/二年生植物与多年生植物具有不同的最佳萌发温度; 10、生活在沼泽中的植物比生活在其他生境下的植物具有更高的最佳萌发温度; 11、具有不同海拔分布的物种以及具有不同种子大小的物种对低温的响应不同; 12、群落中的优势种(莎草科物种)和群落中的常见种(菊科和禾本科中的物种)具有不同的最佳萌发温度且它们对低温响应不同。 结论在青藏高原上的高海拔草地群落中,不同物种的种子萌发对相同的储藏和萌发条件表现出来不同响应。这些不同点能为我们理解植物群落对气候变化的响应提供一些启示。变温在群落水平上提高了植物的平均萌发率,植物对变温的响应受到种子大小,生活史周期类型,生境以及海拔分布的影响。具有不同种子大小、生活史周期类型、生境以及海拔分布的物种往往具有不同的最佳萌发温度且对低温的响应也往往不同,它们在萌发生态位上的这些差异应该是维持物种多样性的一种机制。


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