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准噶尔无叶豆繁殖生态学特性研究

马文宝  
【摘要】: 准噶尔无叶豆是仅在古尔班通古特沙漠分布的豆科无叶豆属小半灌木,为国家三级保护植物。本文通过对准噶尔无叶豆种群开花物候及其繁殖特性、花部综合特征及其繁育系统、传粉生态学特征、地理种群大小种子萌发特性的研究,探讨了该物种的繁殖生态学特征,并针对性地提出了保护策略。本研究主要结论如下: 1.准噶尔无叶豆开花时间为5月下旬至6月中下旬;种群花期历时26~29d;个体平均开花持续时间为8~10d;花序水平持续时间为5~7d;单花花期一般为2~3d。准噶尔无叶豆不同年份个体水平的开花物候进程(开花振幅曲线)表现出较高的相似性,都呈单峰曲线模式具有一个开花高峰期,并且具有很高的开花同步指数0.829,表现出一种“集中开花模式”。与大多数温带植物一样,准噶尔无叶豆具有较低的相对开花强度,分布频率集中在10%~30%之间。开花物候指数与生殖间的相关分析表明,始花时间与花期持续时间存在负相关,而与开花数和座果数存在正相关;花期持续时间与开花数和座果数存在显著正相关关系。准噶尔无叶豆“集中开花模式”是在长期的进化过程中适应沙漠资源贫瘠、干旱少雨气候条件的一种生殖保障。 2.准噶尔无叶豆花部综合特征本身兼具自花传粉和异花传粉的双重生物学特性,单花期依其形态和散粉特征可分为4个时期:即散粉前期、散粉初期、散粉盛期、凋谢期。准噶尔无叶豆杂交指数等于3,单花花粉量为11160个,胚珠数为8-10个,因此其P /O比值约为1116-1395,按Danfi的标准和Cruden的花粉-胚珠比(P / O)的标准推断其繁育系统为异交,自交亲和,有时需要传粉者,蜂类是其主要的造访昆虫。准噶尔无叶豆所产生的这种混和交配系统是对植物本身和环境条件适应的一种折中的机制,而传粉者缺乏及其传粉效率低和花粉竞争中自花花粉常处于优势而引起结实率低,这些可能是准噶尔无叶豆在生殖上导致濒危的主要因素。 3.准噶尔无叶豆地理种群之间的种子大小存在明显的变异,分布在沙漠南缘中段腹地彩南油田作业区的为“小种子”而在北缘阿勒泰福海县境内喀拉不勒根乡的为“大种子”。大、小种子千粒重分别为21.50±1.24g和15.47±1.02g,大、小果实的长、宽和种子千粒重存在极显著差异,大、小种子长也存在明显差异,但大、小种子宽无显著差异。大、小种子萌发的适宜光照条件均为12/12h光照/黑暗,在持续黑暗与持续光照条件下的萌发率无显著差异;最适温度范围是20℃~25℃,大种子在20℃、25℃下的萌发率(85%),萌发指数均显著高于相同温度条件下小种子的萌发率(35%)和萌发指数。大种子存在种皮硬实所导致的物理性被迫休眠,而小种子除物理性休眠外,可能还存在其他形式的休眠。准噶尔无叶豆自然状态下萌发率极低(≤3%),经综合分析,认为种子硬实和其他形式的休眠可能是自然状态下种子萌发困难的主要因素,而光照、温度及土壤的湿度不存在明显的对种子萌发限制。 因此,从繁殖生态学特征的角度考虑,建议加强准噶尔无叶豆生境的就地保护,减少人为破坏从而减缓准噶尔无叶豆种群片段化分布的趋势以提高准噶尔无叶豆的生殖成功率;在其集中开花时,应在保护种群内放养蜂类昆虫,增加传粉者数量以提高传粉效率;在人工恢复或重建准噶尔无叶豆植被以及育苗过程中,应综合考虑种子萌发的各环节对环境条件的要求,合理采取相应成套措施以提供最佳的种子萌发及幼苗生长环境条件。


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