環(huán)境因子對沙地紅豆杉種子萌發(fā)的影響

環(huán)境因子對沙地紅豆杉種子萌發(fā)的影響

云杉林是世界上罕見的生態(tài)系統(tǒng)。沙地云杉(Piceamongolica)是內(nèi)蒙古渾善達克沙地特有的針葉鄉(xiāng)土樹種,也是我國特有的樹種。是沙地造林的首選樹種之一,沙地云杉資源越來越少,已經(jīng)達到滅絕的邊緣。因此,研究環(huán)境因子對沙地云杉種子萌發(fā)的影響,能夠確定沙地云杉種子萌發(fā)的最佳條件,了解沙地云杉對沙地環(huán)境的適應機制,能完善沙地云杉研究的理論體系,同時對生產(chǎn)實踐也有重要的現(xiàn)實意義。1培養(yǎng)條件觀察種子來源:2003年11月采于內(nèi)蒙古赤峰市克什克騰旗白音敖包自然保護區(qū)。本項研究設置溫度、光照和土壤水分含量等不同條件,每個處理50粒,三次重復。種子用培養(yǎng)皿和發(fā)芽皿濾紙上培養(yǎng),萌發(fā)過程中每24小時觀測一次,連續(xù)觀察15天,如果15天后仍有萌發(fā)就觀察至萌發(fā)結束為止。然后計算萌發(fā)率來分析不同環(huán)境因子對種子萌發(fā)影響的差異程度。1.1溫度和光度設置1.1.1恒光調(diào)整沙地云杉種子在15℃,20℃,25℃,30℃恒定溫度下,分別在持續(xù)光照,持續(xù)黑暗或日/夜變換光照下(光照16h/黑暗8h)萌發(fā)。1.1.2日/夜而變換的溫度在光照條件(16h/8h)不變情況下,萌發(fā)溫度隨日/夜而變換,分別是30℃/20℃、25℃/16℃、20℃/12℃、15℃/8℃等不同變溫。1.2最佳處理配方稱取70g高溫消毒后的沙土放入培養(yǎng)皿中。隨后分別加入3.68ml、7.78ml、12.35ml、17.50ml、23.33ml、30ml、37.69ml蒸餾水,使沙土水分含量分別為5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%。7個處理,每個處理為三個重復。每個重復放入30粒種子(播種深度約為1cm)。將培養(yǎng)皿置于試驗室內(nèi),保證其適宜溫度(25℃左右)和光照。試驗樣品每天稱重,補充因蒸發(fā)而喪失的水分,使之保持恒定的土壤濕度。種子萌發(fā)情況24小時觀測一次。2結果與分析2.1溫度和光對云杉種子萌發(fā)的影響2.1.1最適宜溫度的確定從表1和圖1中可以看出,在持續(xù)光照下,沙地云杉種子在3d后開始萌發(fā),隨著溫度的降低萌發(fā)開始時間逐漸退后;在不同溫度設置間萌發(fā)率有極顯著差異,在9d之內(nèi)20℃恒溫下萌發(fā)率最高,15℃恒溫下的萌發(fā)率次之;9d之后15℃恒溫下的萌發(fā)率最高,而20℃恒溫下萌發(fā)率次之。在15℃恒溫是沙地云杉種子在持續(xù)光照條件下萌發(fā)的最適宜溫度。在持續(xù)黑暗條件下,也是第3d開始萌發(fā),15℃時萌發(fā)時間明顯退后。不同溫度設置間萌發(fā)率有極顯著差異(表1和圖2)。20℃時萌發(fā)率最高,并且在播種第4d-5d時萌發(fā)速度很快,說明此溫度是持續(xù)黑暗條件下沙地云杉種子整齊萌發(fā)的最適宜溫度。在16h光照/8h黑暗條件下,種子第2d開始萌發(fā),處于緩慢萌發(fā),到14-15d時萌發(fā)率迅速提高,20℃時萌發(fā)率最高,不同溫度設置間有顯著差異(表1和圖3)。在16h光照/8h黑暗條件下萌發(fā)時,在15d左右測定較為合理。2.1.2溫度對沙地云種子萌發(fā)的影響沙地云杉種子在日/夜變換光照條件下,溫度變化對種子萌發(fā)的結果見表2,從中可以看出,25℃/16℃溫度變化條件下萌發(fā)率最高,30℃/20℃,25℃/16℃,20℃/12℃,15℃/8℃的萌發(fā)率測定結果與持續(xù)光照和持續(xù)黑暗下恒溫設置相比都有所提高,這說明在變溫和變光條件有利于沙地云杉種子的萌發(fā),但種子的起始萌發(fā)時間有退后現(xiàn)象。2.2土壤水分與其萌發(fā)的關系在20℃下設置不同土壤含水量對沙地云杉種子萌發(fā)的影響試驗,從圖6可以看出,4d后開始萌發(fā),在第6d至第11d其萌發(fā)率最高。從5%至15%,表現(xiàn)出土壤含水量越高,其萌發(fā)就越早并萌發(fā)率越高。但從15%至20%的土壤含水量范圍中,土壤含水量越高,其萌發(fā)則越慢并萌發(fā)率也低。而在25%至35%的土壤濕度下,種子萌發(fā)受到抑制。沙地云杉種子萌發(fā)的適宜土壤含水量為15%(表6)。3不同光照條件對種子萌發(fā)的影響(1)沙地云杉是需弱光種子,在持續(xù)黑暗和16h光照/8h黑暗條件下萌發(fā)率較高,這對沙地云杉林下天然更新有利。溫度對沙地云杉種子萌發(fā)的速度有影響,萌發(fā)時溫度越高萌發(fā)速度越快;在15℃恒溫條件下,其萌發(fā)率最高。在自然生境中,沙地云杉的種子在春天到夏初或秋天萌發(fā)。在外界溫度高于15℃,種子的萌發(fā)開始加快。種子的適宜萌發(fā)溫度為20℃。低于15℃,種子的萌發(fā)率和萌發(fā)速率都變低。而當溫度高于25℃時,種子萌發(fā)率逐漸降低。這種萌發(fā)機制確保了大部分種子在合適的季節(jié)萌發(fā),因而增大了幼苗存活的機會。(2)沙地云杉種子在日/夜變換光照條件下,溫度變化對種子萌發(fā)也有一定的影響,在25℃/16℃溫度變化條件下萌發(fā)率最高,30℃/20℃,25℃/16℃,20℃/12℃,15℃/8℃的萌發(fā)率測定結果與持續(xù)光照和持續(xù)黑暗下恒溫設置相比都有所提高,這說明在變溫和變光條件有利于沙地云杉種子的萌發(fā),但種子的起始萌發(fā)時間有退后現(xiàn)象,這有可能與沙地云杉適應沙地上日夜溫差大林下光照不充足環(huán)境有關,這種萌發(fā)機制確保種子在沙地云杉在林間沙地上萌發(fā)。(3)土壤含水量是調(diào)節(jié)種子萌發(fā)的重要因素之一。土壤含水量的高低,調(diào)節(jié)著種子的萌發(fā)速率。這與沙地云杉生長的生境有關,沙地云杉生長在渾善達克的固定沙地上,而一般情況下固定沙地的含水量低于流動沙地。因此,沙地云杉種子在適合較低的土壤含水量條件下萌發(fā)。4最適宜溫度與光照、變光溫度對沙地云種子萌發(fā)的影響(1)溫度變化對沙地云杉種子萌發(fā)有顯著影響,在不同光照下也有差異。在持續(xù)光照條件下,其萌發(fā)最適宜溫度為15℃,在持續(xù)黑暗條件下在16h光照/8h黑暗條件下,其萌發(fā)最適宜溫度為2