农业论文
土壤种子库时间分布格局
时间:2022-10-12 22:43 所属分类:农业论文 点击次数:
作为植物繁殖的主要方式之一,种子繁殖与无性繁殖并列,孢子繁殖地位是种子繁殖后代延续和更新种群的自然现象。大多数种子和植物每年都开花结实,然后通过种子萌发形成新的植物体并建立起来“种子库-幼苗-植被-种子雨”循环的普遍模式。种子库作为模型的一部分,为大多数物种提供了良好的缓冲期和场所,减少了植物后代在不可预测环境中的死亡,降低了种群灭绝的可能性。
1种子库的类型及其相互关系
植物种子成熟后,在自然选择的压力下面临不同的命运,形成不同类型的种子库1。植物种子库可根据种子成熟后的储存场所分为冠状种子库和土壤种子库。
1.1植冠种子库
有些植物的种子或果实成熟后不会脱落而停留在冠上,脱落时间会推迟到几个月或几年后。停留在母株上的种子库称为冠状种子库。通过调整种子脱落时间,影响种子萌发和幼苗出土时间,保证种群的更新和延续。种子库中有许多种被子植物,如生长在科尔沁沙地的菊科蒿属植物大籽蒿(Artemisiasieversiana),黄蒿(A.scoparia)和冷蒿(A.frigida),在准噶尔沙漠中看到超级耐旱的藜科假木贼属盐生假木贼(Anabasissalsa)2滇橄榄仁仁生长于金沙江干热河谷(Terminaliafranchetii),豆科槐属植物苦豆广泛应用于我国北方农田、草原、沙漠、沙地等生境。(Spphoraalopecuroides),甘草属植物膨胀果甘草(Glycyrrhizainflata),甜根或乌拉尔甘草(G.uralensis)铃铛刺属植物物(Halimodendronhalodendron),生活在海水中的大叶藻、大叶藻、矮大叶藻(Zosterajaponica)等[3]。裸子植物主要集中在松科,如云南松属植物,分布在滇中高原(Pinusyunnanensis)云杉植物云杉(Piceaasperata)。
1.2土壤种子库
作为植物繁殖体的储备库之一,土壤种子库是指土壤表面枯枝落叶层和土壤中所有活种子的总和。种子落在地上并在土壤中积累。种子萌发、动物进食和种子死亡都会改变土壤种子库中的种子数量和物种组成,使土壤种子库显示出冠状种子库所不具备的时空分布格局。1.2.1根据种子在土壤中的生存时间和季节萌发特点,将土壤种子库分为短期种子库(transientseedbank)和持久的种子库(persistentseedbank)。短期种子库是指种子在土壤中存在较短时间后迅速发芽。种子库中的植物大多是植被中的先锋植物,如入侵植物紫茎泽兰(Eupatoriumadenophorum),种子在种子库中停留约4个月;薇甘菊是恶性入侵杂草之一(Mikaniamicrantha)雨季种子萌发率高达68.55%,停留在种子库的时间为6-8个月。短期种子库通常分为两类:一类是种子在秋季散布后迅速发芽,以填补夏季干旱造成的空隙,如小柏科小柏属植物豪猪刺(Berberisjulianae),紫花紫花丁(Violaphilippica)等待;另一种是种子需要经过一个低温阶段来缓解休眠,并在春天迅速发芽。比如玫瑰科绣线菊属于光叶绣线菊(Spiraeajaponicavar.fortunei),桑科构属植物构树(Broussonetiapapyrifera)等[4]。持久种子库是指种子在土壤中的存活时间超过一年或一个萌发季节。有两种类型的物种有持久的种子库:一种是大多数种子在第二年春天迅速发芽,少数充满活力的种子在土壤中休眠,如唇形牛(Origanumvulgare),菊科鬼针草属三叶鬼针草(Bidenspilosa),藜科属的小藜(Chenopodiumserotinum),早熟禾本科早熟禾属早熟禾本科(Poaannua)等等;另一种是只有少数种子在分散后立即发芽,而大多数有活力的种子在土壤中休眠而不发芽。土壤种子库种子数量季节性变化不大,如石竹科巫山(Stellariawushanensis),莎草科莎草属的香附子(Cyperusrotundus)等。种子大小、胚胎与胚乳的比例、种子对种子捕食者的营养价值、种皮特性等表面组织、种子附属结构、种子分泌物和与种子共生微生物都影响着土壤种子库能否成为持久的种子库。土壤种子库种子的补充途径是来自社区内外的种子雨。短期土壤种子库种子通过萌发形成幼苗输出而流失;持久种子库种子流失有三种途径:①刺激后进入活动种子库,再萌发形成幼苗输出;②被动物捕食而流失;③因腐烂或衰老而死亡。1.2.根据时间动态,土壤种子库可分为四类:①夏季只存在土壤种子库;②冬季只存在土壤种子库;③一年四季,土壤种子库保持着一定数量的种子,但在种子成熟散布的秋季,土壤种子库中有大量的种子;④种子散布后,只有少量种子发芽,大部分种子进入持久种子库5。影响土壤种子库时间分布格局的因素主要包括种子分布时间、种子萌发时间和方式。土壤种子库的空间分布格局以垂直分布为主。一般来说,大约80%-90%的种子分布在土壤表面cm随着深度的增加,单位面积种子数量减少。针对一些特定植物的种子,如蓟科白刺属泡泡刺(Nitrariasphaerocarpa)土壤深度为0-20的种子cm范围内垂直分布为:3.2%为0-2%cm,6.2%在2—5cm,82.6%在5—10cm,7.7%在10—20cm。种子的大小和形状也与种子库的垂直分布密切相关。小颗粒种子容易进入土壤深层,形成持久的种子库,而大颗粒种子表面分布相对集中;与扁平细长的种子相比,近似圆形的种子容易进入土壤;附属结构种子(如汽车前)plantagominuta粘液种子,白榆Ulmuspumila翅膀种子等。)更容易停留在土壤表面。同时,由于风、地表径流、食用种子的动物等因素,种子的空间分布可能非常不均匀。
1.3.植冠种子库与土壤种子库的关系
随着时间的推移,冠状植物种子库最终将通过脱落进入土壤,成为土壤种子库的一部分。然而,复杂多样的自然环境使得生活在一些特殊环境中的植物不会脱落进入土壤。成熟的种子不会在土壤中发芽,而是会直接在母株上发芽形成幼苗,即种子发芽。对于有胎儿发芽现象的植物,冠状植物种子库中的成熟种子通常在短暂休眠后不休眠或发芽成幼苗。这种植物可以在恶劣的环境中生存,比如生长在盐生沙漠中的藜科假木贼是高枝假木贼(Anabasiselatior),热带海岸潮带红树科红树属植物鸡笼(R)hizophoraapiculata)。一些粮食作物,如禾本科小麦植物普通小麦(Triticumaestivum),稻属植物稻谷(Oryzasativa),玉米属植物玉米(Zeamays),还有胎萌现象。