在全球气候变暖背景下,提早萌发生长的红松幼苗极易遭受春季低温的危害,进而影响其更新.为探究春季极端低温对红松幼苗早期生长的影响,本研究从光合特性方面探讨了 一年生红松幼苗对不同低温(T1:10 ℃、T2:6 ℃、T3:2℃、T4:-2 ℃、T5:-6℃)和不同光照(L1:150 μmol·m-2·s-1、L2:750 μmol·m-2·s-1、L3:1500 μmol·m-2·s-1)胁迫的生理响应机制.结果表明:(1)随温度降低,各光合指标基本呈现逐渐降低的趋势.6℃和10℃时,红松幼苗的光合能力(净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr))在中等光强(750 μmol·m-2·s-1)处理下显著高于低光强处理(150 μmol·m-2·s-1)和高光强处理(1500 μmol·m-2·s-1);(2)最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPS Ⅱ)、光化学淬灭系数(qP)和电子传递速率(ETR)均随胁迫温度的降低而显著降低,初始荧光(Fo)和非光化学淬灭系数(NPQ)则逐渐升高.在光照750 μmol·m-2·s-1下的PSⅡ光合系统受损最小,在温度低于2 ℃时以L3(1500 μmol·m-2·s-1)光强对PSⅡ光合系统的伤害最大;(3)低温胁迫下,低光和高光环境均加剧了红松幼苗光合系统的破坏程度,由气孔和非气孔限制因素共同造成了净光合速率的下降,且以高光下的损害降低最为严重.基于上述研究结果,我们提出了遮荫保温、营造针阔混交林、抚育间伐等早期预防低温灾害的经营管理措施,旨在为红松幼苗的早期生长更新提供科学参考.

荒漠一年生植物在严峻的环境条件下形成其特殊的萌发时间格局,即种子异时萌发:在特定条件下,同胞种子群形态一致的部分种子可以即时萌发,而另一部分仍保留在种子库中的现象.目前对荒漠一年生植物的异时萌发研究多集中在种子萌发特性、萌发后性状及繁殖分配等方面.该文系统总结了国内外种子异时萌发性的研究工作,主要内容包括:1)种子异时萌发的概念;2)具有异时萌发性的一年生植物种类及分布;3)异时萌发对植物生活史类型及模式的影响;4)异时萌发的植株在表型响应上的不同,如存活率、物候特征、繁殖产量、生物量分配等;5)异时萌发的生物学和环境因素.在综述文献的基础上,对今后的研究进行了展望,这有助于从更深层面理解荒漠一年生植物的异时萌发特性及其适应机制.

互花米草(Spartina alterniflora)是我国危害最严重的外来入侵植物之一,探索环保、经济、有效地防治互花米草的技术对保护我国海滩生态环境具有重要意义.本研究通过人工气候室(20～25℃)的盆栽实验,研究刈割与淹水对互花米草萌发和幼苗生长的影响.实验持续4个月,对互花米草地上部分进行了2次刈割,首次刈割是在互花米草生长季结束时,3个月后进行第二次刈割.首次刈割后持续淹水至实验结束,淹水处理设计0、5、10、20 cm四个淹水深度.首次刈割后各淹水处理互花米草根茎上迅速萌发克隆苗,种子的萌发比克隆苗晚约3个月.不同淹水深度对克隆苗的萌发和生长均有抑制作用,克隆苗株数、株高和地上生物量均随淹水深度增加而减少.第二次刈割后各淹水处理均没有再萌发克隆苗,但有少量种子实生苗,其中20 cm水深处理的实生苗数量最少.刈割加淹水可以很好地抑制互花米草的萌发和幼苗生长,据此建议互花米草防治方案为:在春季萌芽前,修筑堤坝,保持淹水20 cm,在营养生长期后期贴地刈割互花米草,继续淹水,第二年重复同样的刈割和淹水.为防止二次入侵,需要在邻近的互花米草分布区同时进行治理.

异喙菊(Heteracia szovitsii)是分布于新疆北部荒漠、具短寿命花和多态果实的菊科一年生短命植物.本文对该物种的开花式样和花部特征以及繁育系统与昆虫传粉特性进行了研究,以期明确其头状花序中小花的形态差异及其与多态果实间的关系、揭示其在短的花寿命内的繁殖特性.结果表明:该物种头状花序中发育成多态果实的3类小花在数量、冠毛的有无以及舌片长/宽、子房宽、花柱裂片长和子房喙长之间均存在不同程度的差异,且3类小花冠毛的有无以及子房宽和喙长与多态果实的形态一致,说明多态果实的数量与形态在小花发育过程中就已完成分化.花序中的小花每天集中在上午开放,使花序在功能上犹如一朵花,可快速增大花展示和对传粉者的吸引,以使异交在开花后短时间内完成;3类小花的自花花粉均可在花柱裂片上萌发并长出花粉管,说明该物种自交亲和.3类小花不去雄套袋后均能结实,且自然授粉后的结实率显著高于不去雄套袋的,说明该物种能自主自花授粉,且异花授粉促进了结实.3类小花通过雄性先熟以及次级花粉呈现中的泵/刷机制,将花粉呈现在花柱上部和未展开的柱头裂片外侧刷状毛上以及裂片顶端,延长了花粉呈现(雄性阶段)持续的时间,减少了花内雌雄功能间的干扰,有利于传粉者异花传粉,提高了雄/雌性适合度;同时,柱头裂片展开时可将自花花粉落置到裂片上,以完成自主自花授粉.主要传粉者六显甜花蜂(Halictus sexnotatulus)的访花时间与花序开放时间、花粉活力最高期和柱头最佳授粉期高度吻合,有利于雄性阶段花粉的输出以及雌性阶段柱头接受花粉,保障授粉在开花后短时间内快速有效地完成以及异交成功.在新疆北部荒漠的春季环境中,具短寿命花的异喙菊既可在低温多风导致传粉者不足或活动受限时,通过快速自主自花授粉及自交亲和机制来提供繁殖保障,也可在传粉者活动正常时,通过集中开花、雄性先熟及次级花粉呈现等机制来快速完成异交,提高雌/雄性及后代的适合度.

研究种子在原生境休眠状态的变化,有助于了解种子萌发时机和休眠解除在自然条件下是如何被控制的.泡果沙拐枣(Calligonum junceum)是蓼科沙拐枣属的超旱生灌木,是达坂城荒漠的优势种,是荒漠地区植被恢复重要的候选植物种.于2015年7月,将鲜种子埋放在达坂城自然群落的地表和土中(3～5 cm),定期取回(第1年每6周取一次,第2年每8周取一次,直至2017年9月),在模拟原生境生长季4个变温(15/5、20/10、25/15、30/15℃)下培养萌发.结果表明:成熟的鲜种子在4个温度下萌发率很低,说明种子具有初生休眠;大部分种子具有非深度和中度两种水平的生理休眠;种子的休眠在晚秋和冬季以及来年春季得以解除;3月取出的种子萌发率较高;在夏季高温时节,大部分种子(70％)再次进入次生休眠;在达坂城原生境,泡果沙拐枣的种子处于休眠/非休眠循环,这与达坂城季节性水、热条件的变化及长期大风有关;埋放于土中种子的萌发率高于地表,冬季降雪时地表种子的萌发率高于土中,这与不同部位土壤温度和湿度的波动幅度不同有关.

目的 为羊耳菊人工栽培提供科学依据.方法 采用固定植株跟踪观察的方法对一年生和两年生羊耳菊的实生苗进行观察.结果 羊耳菊播种后,在水分充足和温度适宜的条件下,10 ～ 15 d即可萌发出苗,随着温度的逐渐升高,羊耳菊进入旺盛生长期、花期和果期.秋末随着温度降低,植株地上部分枯萎、生长停滞.第二年春季气温回升后在枯萎的植株基部产生新的植株.结论 羊耳菊生长发育期约270 d,可划分为出苗期,生长期,花期,果期和枯萎期.

该文以云南春季野外采收灯盏花种子为材料,研究了不同储存湿度、储存温度、储存时间及不同光照、温度、吸胀条件等对其萌发率的影响.结果 表明:(1)降低储存湿度(15％RH)和储存温度(-20、4℃)有利于种子保存,种子寿命可延长2a多,萌发率在80％以上;高温(35、45℃)和高湿(60％ RH)加快了种子衰老,不利于保存,种子为短命种子.(2)光照与否对种子萌发率无显著影响,为光中性种子,但光照有利于种子萌发后幼苗的形成.(3)25℃为该种子萌发的最适宜温度,萌发率可达84.37％.(4)生产上播种时,尽量避免低温(4℃)和高温(30、35 ℃),有利于提高出苗率.(5)该种子对吸胀冷害不敏感,为抗冷型种子.因此,在种子研究和药材生产上,成熟种子采收后应及时干燥并密封存于低温下,来年春季及早播种;在育苗生产上,应提供适宜的光照条件,设置单独的恒温(25 ℃)育苗间,并避免低温季播种.通过研究灯盏花种子的适宜储存条件和萌发特性,为该珍稀药用物种的合理储存和高产栽培提供有效指导.

研究不同浓度盐分(NaC1和NaHCO3,0、40、80、120、160和200 mmol·L-1)对6种河西走廊荒漠绿洲边缘人工林典型一年生草本植物(禾本科:狗尾草、虎尾草和小画眉草;藜科:雾冰藜、刺沙蓬和蒙古虫实)种子在当年秋季和次年春季的萌发和复萌的影响.结果 表明:NaCl和NaHCO3对6种植物种子的萌发有显著影响,NaHCO3对种子萌发的抑制作用大于NaCl.NaHCO3浓度达到160 mmol·L-1时,6种植物基本不萌发或萌发率较低;NaCl浓度达到200 mmol·L-1时,6种植物仍能够保持相对较高的萌发率.种子当年秋季萌发率(2.8％～20.0％)远低于次年春季萌发率(21.7％～81.6％),秋季复萌率(3.3％～20.0％)低于春季复萌率(5.0％～41.1％),当年生种子秋季多保持休眠,次年春季休眠减弱.6种一年生草本植物种子的耐盐性为:虎尾草＞狗尾草＞刺沙蓬＞雾冰藜＞蒙古虫实＞小画眉草.

喀什霸王(Zygophyllum kaschgaricum)是生长于中国新疆南部荒漠环境的稀有种及二级保护植物.当前,该物种在自然种群中呈分散式及片段化分布,且种群密度低,种群老龄化较严重.因此,为了了解该物种种子萌发特性及其对荒漠环境的响应,该文采用室内控制实验方法,对该物种的自然坐果率、结籽率、种子吸水特性、种子休眠和萌发特性及对干旱胁迫的响应进行了比较研究.结果 表明:喀什霸王在自然种群中的坐果率及结籽率较低,且种子的败育率较高.不同干藏时间种子的吸水速率间存在显著差异;随着干藏时间的延长,种子的吸水率逐步增强.刚成熟的种子在不同温度及光周期下均可萌发;其中高温(10/20℃,20/30℃)及黑暗条件下的萌发率比低温(10/5℃,5/2℃)及光照条件下的萌发率高.不同干藏时间的种子在不同浓度赤霉素(GA3)下的萌发率均较高;但低温储藏时间对该物种种子的打破休眠及萌发率没有促进作用.以上结果说明该物种存在非深度生理休眠;而干藏时间、高温且黑暗及高浓度(50mmol·L-1)GA3是打破休眠及促进种子萌发的最合适条件.高温条件下的干旱胁迫对喀什霸王种子萌发具有抑制作用;春季和秋季降水量决定种子的萌发率.总之,喀什霸王种子在物候上表现出的春秋季萌动及非深度生理休眠以提高幼苗存活力及保障种群稳定性,是一种对新疆南部干旱及高温胁迫荒漠环境的适应策略.

水杉原生种群天然更新极差,林下鲜见幼苗和幼树,种子萌发率低是造成天然更新困难的重要因素.为探究其种子萌发率低是否与水杉母树原生地春季低温有关,该文利用恒温培养箱设置3种恒温处理(15、20、25℃)和1种变温处理(12℃/12 h和24℃/12 h,每24 h交替),并设置5种不同浓度的聚乙二醇(PEG-6000,0、0.05、0.10、0.15、0.20 g·mL-1)模拟干旱胁迫,来研究干旱胁迫对水杉种子萌发的影响.结果表明:(1)实验所设置的温度对水杉种子萌发无显著影响(P>0.05),变温条件下的水杉种子平均发芽率和发芽势均为最高,分别为46.75％和21.25％;(2)不同浓度的PEG-6000溶液对其种子萌发产生显著影响(P<0.05),水杉在15℃或25℃下,低浓度的PEG-6000溶液(0～0.10 g·mL-1)对水杉种子的发芽势和发芽指数有促进作用,高浓度(>0.10 g·mL-1)的PEG-6000溶液对水杉种子的萌发有抑制作用,且随着浓度的增大抑制作用也随之增强,直到浓度增大为0.20 g·mL-1时,水杉种子不再萌发.原生地春季低温并不是造成水杉原生种群天然更新困难的因素,适当的干旱胁迫有利于增强水杉种子发芽势和发芽指数,促使出苗整齐.