种子限制和幼苗定居限制在物种循环过程中的作用

Early life stages has become an important bottlleneck affecting the species recruitment. As two predominant processes at the early life stages, seed limitation and establishment limitation impact the abundance and distribution of species greatly. However, how seed limitation and establishment limitation affect species recruitment are still not clear. We plan to carry out a seed augmentation experiment under climate changes globally, to examine the role of seed by means of adding competitively different species to old-field and typical steppe. According to the survey of soil seed bank, seed rain, seed viability, seed germination and the growth of seedlings in the late stages, we attempt to demonstrate the effect of seed limitation and establishment limitation on species recruitment, and clarify the relative role of density-independent and density-dependent mortality in early state of life-history by quantify the effect sizes in mowing and increased precipitation treatments. Finally, we hope to reveal the intrinsic factor that affect the abundance and distribution of species, provide data support and parameter verify for developing the theory of communities assembly.

植物的早期生活史阶段已成为影响物种循环过程的一个重要瓶颈，种子限制和幼苗定居限制是早期生活史阶段两个非常重要的过程，但是有关种子限制和幼苗定居限制在物种循环过程中的作用大小却一直没有明确的认识。本实验是在全球变化背景下开展的种子添加实验，拟通过在不同群落类型的样地上分别添加四个竞争力不同的物种的种子，并调查土壤种子库、种子雨、种子活力、萌发幼苗以及后期阶段幼苗的生长状况，阐明种子限制以及幼苗定居限制在物种生活史循环过程的作用。同时，在不同的种子密度下，结合刈割和增雨处理，并通过量化效应值，试图明确密度依赖及密度独立的死亡过程在物种生活史循环初期阶段的相对作用。从而进一步揭示影响早期阶段物种多度和分布的内在作用因子，为完善群落构建理论提供数据补充和参数校验。

植物生活史的早期阶段已成为影响物种循环过程的一个重要瓶颈，种子萌发和幼苗定居是植物生活史过程中两个非常重要的阶段。然而人们对影响种子萌发和土壤种子库的因素一直以来却没有清晰地认识。本文以中国北方温带典型草原8种常见牧草种子和不同处理下土壤种子库为研究对象，在温室培养条件下，研究不同温度和光照对种子萌发开始时间、萌发持续时间和萌发率的影响；在野外实验条件下，研究长期施氮、磷和割草对土壤种子库的密度、多样性以及幼苗成活率的影响。结果表明，种子的萌发特性在物种间变化极大，并且这种变化在很大程度上依赖于环境条件的改变。温度显著地影响了种子的萌发开始时间和萌发率，通常20 ℃下提前了种子的萌发开始时间并增大了萌发率，但是对萌发持续时间影响不显著。相对于温度，光照对萌发开始时间、持续时间及萌发率的影响较为微弱，具体的影响仅表现在个别的物种上。本研究表明萌发开始时间易受环境条件变化的影响，萌发率次之，而萌发持续时间则最为保守。另外通过对内蒙古典型草原长期营养添加和割草处理后土壤种子库的研究发现割草显著的提高了2.8个物种，施氮显著地降低了5.5个物种，而施磷显著地降低了3.1个物种。随着土壤深度的增加，土壤种子库的多样性和密度显著地降低。割草显著地减少了土壤种子库的密度，而氮添加和磷添加则显著地增加了表层土壤种子库的密度，而对深层土壤种子库的密度影响不显著。幼苗种植实验结果表明：针茅和隐子草幼苗的地上生物量并没有显著的差异，减少地下竞争显著地增加了针茅和隐子草幼苗的地上生物量和根生物量。减少光竞争并没有显著地改变针茅和隐子草幼苗的根生物量，但是增加光竞争则显著地降低了针茅和隐子草幼苗的地上生物量和根生物量。减少地下竞争对针茅和隐子草两个物种幼苗的成活率应县不显著，但是无论是增加光竞争或者是减少光竞争都降低了针茅的幼苗成活率，但是只有减少光竞争边际显著降低了隐子草幼苗成活率。