红砂自然更新过程的生态学研究

Desert shrubby vegetation where Reaumuria soongrica is the dominant species and constructive species is important vegetation type in the northwest of China. Owing to long-term stress of nature and human activities, its distribution areas were reduced, the population is decreased and its regeneration was interrupted. Ecological stability was significantly affected in the region. The characteristic of R. soongrica seed production and diffusion and habitats of the process of natural regeneration had been researched by field investigation. Seed yields, quality, life, seed rain and change characteristics of seed bank were analyzed. At the same time the relationships between them and environmental factors were discussed. The characteristic of R. soongrica seed natural regeneration was describe,and relationship between its regeneration potential and environment factors was revealed under different habitants. Combining investigation and observation for the nature environment with the artificial control experiment of simulation ecological gradient, we studied the best condition of the seed germination and seedling survival, analyzed the main limitation factors of the seed germination and seedling survival and found out the environment resources threshold value of the seed germination and seedling survival. By knowing the law of ecology of the key stage in Reaumuria soongrica natural regeneration, we can provide theoretical and technical support for the damaged ecosystems' restoration which Reaumuria soongrica is the dominant species.

以红砂为优势种、建群种的灌丛植被是我国西北荒漠地区的重要植被类型，受自然和人类活动的长期胁迫，致使其分布面积缩小，种群数量减少，在更新上产生断层，极大地影响到了该区域生态稳定性。本项目通过野外调查对红砂种子生产、扩散及自然更新过程的生境条件进行研究，分析种子产量、质量、寿命、种子雨和种子库时空动态变化特征及与环境因子的关系，阐明红砂自然更新的种源特征，揭示不同生境条件下的更新潜力及与环境因子的关系；将自然环境调查观测与人工控制模拟生态梯度试验相结合，研究种子萌发和幼苗成活、建成的适宜条件，分析种子萌发与幼苗成活、建成的主要限制因子，模拟得出种子萌发适宜条件及幼苗成活、建成的环境资源阈值，掌握红砂自然更新关键阶段(种子和幼苗阶段)的生态规律，为以红砂为优势种的受损生态系统恢复提供理论和技术支持。

受自然和人类活动的长期胁迫，致使红砂分布面积缩小，种群数量减少，在更新上产生断层，极大地影响到了该区域生态稳定性。本项目对红砂种子生产、扩散及自然更新过程的生境条件进行了研究，比较了不同生境下种子产量、质量、寿命、种子雨和种子库时空动态及不同生态因子下种子萌发和幼苗成活、建成差异，阐明了红砂自然更新的种源特征，揭示了不同生境条件下的更新潜力及与环境因子的关系；得出了种子萌发适宜条件及幼苗成活、建成的环境资源阈值，掌握了红砂自然更新关键阶段的生态规律，为以红砂为优势种的受损生态系统恢复提供理论和技术支持。主要结论如下：(1)红砂结实率随生境而各异, 环境越恶劣其种子质量越好; 不同生境条件下红砂种子表型差异性显著，但同一生境条件下其种子表型没有差异，且各表型性状均呈现出以经度、纬度和海拔为主的梯度变异规律，表明环境异质性是导致红砂种子质量及表现变异的主要因子。(2) 西北干旱和半干旱区不同生境种子雨大小变异较大, 随干旱胁迫的增加其种子雨大小呈现出明显的增加趋势, 不同生境条件下红砂种子散布的高峰集中在10月底到11月中旬,期间种子质量好,是采种最佳时期。（3）西北干旱和半干旱区各生境条件下红砂种群土壤种子库密度都很小，最大的土壤种子库密度为642.08粒·m－2，红砂从种子开始幼苗更新潜力不大；各生境条件下红砂种群土壤种子库中共出现植物18种，分属8个科，其中蒺藜科和禾本科最多；从生活型的划分来看，灌木种数最多。（4）在红砂定居过程中，覆土厚度、灌水量、灌水频率对红砂种子出苗都有显著的影响。在灌水量为100 mm、0覆土时出苗率最高（63.5%）；出苗率会随灌水频率的增加而增大，灌水量同样为100mm，灌水频率为30次/月时出苗率达到最大值41.5%；短期干旱（1d、2d、4d）可促进红砂种子的萌发，而较长的干旱时间（8d）则会抑制种子萌发；干旱复水后幼苗恢复生长能力的强弱受干旱前胚根长度和干旱时间的显著影响。延长干旱时间也会减弱复水后幼苗恢复生长的能力；干旱60d复水后，所有幼苗都不再有恢复生长的能力；，红砂种子萌发时根比下胚轴对盐胁迫更敏感， 0.6%的NaCl浓度出苗率最高。（5）红砂幼苗在林下的遮阴的微生境及雨水汇集的微生境有利于萌发出苗，然而，萌发出苗后因西北干旱和半干旱区炎热天气红砂均无法成功定居，大气干旱时导致幼苗死亡的主要限制因子。