达坂城荒漠霸王和泡果沙拐枣在自然生境种子休眠解除的机理

Zygophyllum xanthoxylon and Calligonum junceum are the dominant species of cold desert in Dabancheng and pionner plants for revegetation. Revegetation in region with chronic strong wind and drought is very difficulty. Sellecting pioneer plants from native shrubs is important. Seeding recuitment and population regeneration depend on seed dormancy-breaking and germination. This study will focus on seed germination phenology in the field, seed dormancy changes in natural habitat, responses of pericarp on chronic wind and long rainfall interval for the species. It will study effects of pericarp on seed dormancy and germination. Mechanisms of seed dormancy-breaking in natural habitat will be revealed for the two shrubs. Two hypothesis about seed dormancy-breaking and pericarp impacts on germination will be tested. This study will be the base of knowing regeneration strategies of the shrubs and community assembling in Dabancheng desert.

霸王(Zygophyllum xanthoxylon )和泡果沙拐枣(Calligonum junceum )是达坂城荒漠植被的优势种，也是植被恢复潜在先锋种。研究自然生境种子休眠的解除，有助于揭示大风区植物在种子阶段的适应对策，可为深入认识种群的更新扩展和共存提供依据，也可为大风区植被恢复先锋植物的选择提供依据。本项目以这两种灌木为对象，通过研究野外种子萌发物候、自然生境中种子休眠状态的变化、种子附属物对大风和长降雨间隔的响应继而对种子休眠和萌发的影响，揭示自然生境中种子休眠解除的机理，验证以下假设：假设1：在达坂城自然生境中影响种子休眠及萌发的关键因子除了季节性温度变化外还有大风、降雨间隔及种子附属物；假设2：附属物对种子萌发既具有抑制作用又具有促进作用，这取决于附属物完好与否及土壤水分条件。当附属物完好、降雨间隔长时，附属物抑制萌发，而当附属物破损、降雨间隔短时，附属物促进萌发。

揭示了两种灌木在达坂城原生境种子休眠和萌发的特性，霸王成熟果实中的新鲜种子萌发率达22-62%，鲜种子有38-78%处于休眠状态。野外放置6周后，地表和土中种子的萌发率分别为72-99%和70-100%，12-98周后，在较低培养温度（15/5℃和20/10℃）下的萌发率分别为72%-100%，而在较高温度（25/15和30/15℃）下夏季取回种子的萌发率高于春季的。地表种子的萌发率高于土壤中的，尤其是在较高培养温度下。成熟鲜种子到夏季则解除了休眠。春季高温萌发能力下降，尤其是埋藏在土壤中的，表现为条件性休眠/不休眠的循环。春季在高温下种子很少萌发，这有利于种子延迟萌发，直到夏季有降雨。果实埋入土壤中有利于促进短暂的持久种子库的形成。泡果沙拐枣成熟鲜种子的萌发率不到5%，鲜种子95%以上为休眠状态，只有个别种子在6周后的夏季解除了休眠，当年秋冬季（12-54周）甚至第二年整个生长季，种子萌发率均很低，在较高温度下的萌发率为20-39%，在较低温度下萌发率只有0-14%。到第二年冬季（11月）和第三年春季（3-5月），萌发率明显提高，达23-57%，在较高培养温度下尤为明显，这部分种子经过冷季的低温层积和夏季的高温层积休眠得以解除。泡果沙拐枣在自然条件下具有条件性休眠/不休眠的循环，土壤中尤为明显。从其不同的种子附属物结构、种子微生境土壤温度和土壤湿度的波动特点几个方面解析了这两种灌木在自然条件下种子休眠和萌发动态变化的机理。霸王果实为开裂蒴果，且种子附属物含有抑制种子萌发的物质，地表的果实易开裂，而泡果沙拐枣为不开裂的瘦果，种皮木质化强度高，从而使霸王果实在地表的种子萌发率高于土中的，而泡果沙拐枣的相反。两种灌木的种子均进入持久土壤种子库，泡果沙拐枣更多更持久。