达坂城长期大风区霸王的植冠种子库时空格局

Zygophyllum xanthoxylum is a dominant plant for desert in Dabanchen with chronic strong wind, Xinjiang. This species has important roles for stability of desert ecosystem. It is the potiental engineering plant for revegetation in the region with chronic strong wind. Serotiny- - the retention of mature seeds within the maternal plant-is a syndrome of adaptive significance in randomly fluctuating enviroments such as fire-prone, dry ecosystems. Serotinous fruits were observed in Z. xanthoxylum. Through this study, we tested the hypothes: seeds serotiny is a adaptive strategy to chronic high wind in field by studing size and viability of canopy seed bank in cicrosite and dynamics of serotinous seed releasing in temperal and their relationship with chronic wind for Z. xanthoxylum. It is helpful to assesing mechanism of adapt to chronic strong wind during regeneration phrase for desert shrub and selecting the engineering plants for revegetation in strong wind region.

霸王（Zygophyllum xanthoxylum）是达坂城长期大风区荒漠植被的优势种，对维持荒漠生态系统稳定具有重要作用，也是大风区植被恢复潜在的先锋植物种。植冠种子库是种子库的重要组成部分，是植物更新的前提，植冠种子库的时空格局决定着植物种群的动态及植被过程。霸王的果实成熟后宿存在母株上延迟脱落形成植冠种子库，长达一年多。本研究拟通过野外观测、野外遮风试验和室内实验相结合的方法，从不同生境霸王植冠种子库的大小和活力、植冠种子延迟脱落的月动态和年际动态，来阐明植冠种子库的空间格局，解析霸王植冠种子延迟脱落的时间格局与长期大风之间的内在关系，验证"霸王植冠种子延迟逐渐脱落是对长期大风的一种适应对策"的假定，揭示霸王在种群层面对长期大风的适应机制，为揭示荒漠灌木在更新阶段对长期大风的适应对策提供依据，为达坂城及类似大风地区植被恢复先锋植物种的选择提供依据。

项目在达坂城柴窝堡荒漠地区，系统地开展了霸王植冠种子库脱落的时间动态、空间格局、植冠宿存种子的萌发、野外出苗动态的观测和实验，并整理分析了该地区的大风规律、气温和降雨量资料。主要进展如下：（1）基于3年多的植冠种子库脱落动态研究，发现无论大风生境还是较小风生境，霸王果实的脱落均开始于夏季，可持续脱落9-10个月。约一半的果实在成熟后的头两个月脱落，其余种子在之后的7-8个月逐渐脱落。这种时间格局有利于一部分种子利用夏季较多的降雨得以萌发，另一部分种子逐渐进入持久土壤种子库，在来年有降雨时萌发；（2）无论在干旱生境还是极干生境，90%多的果实脱落后沉积在以膜果麻黄为主的大、小灌丛中，极少部分沉积在单株霸王的背风面和低洼裸地。这种空间格局受邻体植物、风速、风向、地形以及果实特性的影响。因此，植被恢复中为了促进群落构建，我们建议选择本地植物作为先锋种，种植霸王时，同时种植膜果麻黄作为庇护植物；（3）霸王开花结实的时间、结实量因年际、生境而异。近人工林生境霸王的结实量表现为大、小年规律，但自然群落的结实量在某一年很多，之后的两年则很少，无大、小年规律。宿存4、6个月的种子萌发率依然很高，宿存种子的萌发率显著高于土壤种子的，可见植冠宿存有利于种子活力的保持。项目在执行过程中共培养研究生4名，参加国内外学术会议4项。通过项目的实施，新购置野外监测和实验设备5套，价值约8万，完善了达坂城荒漠灌木的观测系统，积累了相关的数据。在Australian Journal of Botany刊物上发表研究论文1篇，国内核心刊上发表论文5篇。