准噶尔荒漠菊科短命植物的种子生态学研究

短命植物是由新疆北部特殊的地理位置和气候条件所形成的、区别于我国其他荒漠的特殊植被类型。该类群具有十分独特的生活史特征，蕴涵着荒漠植物进化历程的丰富信息，是研究极端环境植物生态适应机制的理想材料。准噶尔荒漠是新疆北部短命植物分布最为集中的区域，是研究短命植物生态适应对策的"天然实验室"与"材料基地"。本项目以准噶尔荒漠为极端环境背景，以该区域短命植物的重要类群- - 菊科短命植物的三个代表种为研究材料，通过对其扩散体特征与扩散行为、土壤种子库动态、种子萌发可塑性及其休眠特性、环境胁迫对种子萌发与幼苗存活的影响以及扩散体特征对扩散、土壤种子库及萌发的影响等研究，回答菊科短命植物在扩散与萌发特性上是如何与荒漠极端环境相适应的等科学问题，揭示这些特征对菊科短命植物在荒漠植物群落中的分布与生存的影响，对于全面揭示短命植物生活史对策的多样性、认识极端环境中生命与环境的相互关系具有重要理论意义。

短命植物是分布在我国新疆北部的一类生活史独特的植物类群，是研究极端环境植物生态适应机制的理想材料。本项目以准噶尔荒漠中广泛分布的3种菊科一年生短命植物砂蓝刺头(Echinops gmelinii)、顶毛鼠毛菊(Epilasia acrolasia)和蝎尾菊(Koelpinia linearis)为研究材料，研究了扩散体特征与扩散行为、土壤种子库动态、种子萌发可塑性及其休眠特性以及环境胁迫对种子萌发与幼苗存活的影响等内容。取得的重要结果有：(1)首次在3种菊科短命植物的种子休眠和萌发中发现了一种新的非深度生理休眠类型。该休眠特性可使种子在不受土壤水分限制的高温和低温条件下均能萌发，可能是3种植物对亚洲中部冷荒漠环境的一种适应对策。(2)揭示了一年生短命植物绵果荠的果皮毛和果皮不仅能显著提高扩散距离、粘土能力、吸水能力，还能减少种子的水分散失，使种子形成持续土壤种子库。因此，果皮毛和果皮可使绵果荠植株适合度最大化，有助于保障种子在寒冷的季节萌发和幼苗在荒漠环境中存活。(3)明确了环境胁迫对具二形果实的两形果鹤虱所产生的异形果实比例和二形果实在花内数量组合的影响。在有利环境中，长刺:短刺果实比率相对较高，而在不利环境中则相对较低。该物种响应胁迫条件的长刺:短刺繁殖体比率的向下转换被认为是一种两头下注策略。(4)证实了一年生短命植物刺果芹种子的中度形态生理休眠，明确了萌发时间、水分和密度对刺果芹的生长发育与繁殖具有不同程度的影响。(5) 解析了沙生植物异翅独尾草种子中度复杂形态生理休眠的生态优势在于其种子可在土壤湿度合适的春季萌发，为该物种在荒漠环境中的幼苗建成并扩大种群提供保障。(6)首次发现了一年生短命植物宽翅菘蓝的同龄种子存在两种水平的形态生理休眠，并对6种具不开裂角果的荒漠十字花科一年生短命植物的种子休眠特性进行了深入解析。(7)总结了中国西北冷荒漠具异形繁殖体物种的繁殖体扩散能力和休眠程度，评述了在研究繁殖体异形性的生活史对策中检测新鲜种子萌发的必要性。这些结果回答了菊科短命植物在扩散与萌发特性上是如何与荒漠极端环境相适应等科学问题，为全面揭示荒漠短命植物的萌发对策与生活史对策的多样性、认识极端环境中生命与环境的相互关系具有重要理论意义。项目共发表文章10篇，其中SCI刊物9篇。大多数研究成果达到了国际先进水平。