杉木和木荷种子萌发及幼苗生长对光梯度的响应

光是影响种子萌发和幼苗生长的关键因素.为理解不同树种种子萌发及幼苗生长对光梯度变化的响应机制,本文研究了不同光照强度(分别为自然光强的100%、60%、40%、15%和5%)对杉木和木荷种子萌发及幼苗生长的影响,探讨了两树种种子萌发和幼苗生长对光照响应的差异性.结果表明: 光照强度对两树种的种子萌发和幼苗生长均具有显著影响. 随着光照强度的减弱, 杉木种子萌发率增大,萌发指数增大,木荷种子萌发率和萌发指数则先增大后减小,在40%光照强度下达到最大值.两树种幼苗存活率在全光照(100%光照)下均为0,在5%～60%光照处理下则随着光照强度的减弱而显著降低.两树种幼苗根长、地径和株高对光梯度变化的响应趋势一致,随着光照强度的减弱,根长显著减小,地径和株高则先增大后减小,在5%光照强度下达到最小.随着光照强度的减弱,杉木幼苗根、茎、叶及总生物量降低,木荷幼苗生物量积累在15%～60%光照强度下较高, 5%光照强度下最小,且相同光照强度下,木荷幼苗各部分生物量均大于杉木.两树种幼苗应对低光环境时,表现出较大的茎和叶的生物量分配比,而根生物量比和根冠比降低.表明杉木苗期生长不耐阴,需要相对较强的光照,而木荷苗期具有较强的耐阴性,对弱光环境的适应性更强,能够在郁闭的林冠下定植和正常生长.     

光照强度对六种草地植物种子萌发和幼苗生长的影响

光是影响种子萌发和幼苗生长的环境因素之一, 光照强度具有日动态和季节动态, 对植物出土和光合物质积累有重要影响。通过室内控制实验, 研究松嫩草地六种植物种子萌发及幼苗生长对光照强度的响应, 对深入理解松嫩草地植物生活史早期阶段的适应策略具有重要意义。研究结果表明: 防风(Saposhnikovia divaricate)、角蒿(Incarvillea sinensis)和黄金菊(Hypochaeris grandiflora)种子萌发率不受光照强度影响, 反枝苋(Amaranthus retroflexus)、大果琉璃草(Cynoglossum divaricatum)和紫菀(Aster tataricus)在弱光或中等光照下种子萌发率最高。六种种子的萌发指数在中等光强下最大, 且与无光处理间差异显著。除大果琉璃草和反枝苋在中等光强或弱光下胚根生物量最大外, 角蒿、防风、黄金菊、紫菀均在较强光下胚根生物量最大, 无光下最小; 大果琉璃草、黄金菊、防风、反枝苋的地上生物量不受光照强度影响, 而角蒿、紫菀在较强光下地上生物量最大; 角蒿和大果琉璃草在弱光或中等光强下根冠比最大, 防风、黄金菊、紫菀、反枝苋均在较强光下根冠比最大; 萌发率和萌发指数与种子大小之间没有显著相关性, 幼苗地上和胚根生物量与种子重量成显著正相关关系。光照强度对萌发率和种子大小之间的关系无显著影响, 但胚根生物量与种子大小之间关系的斜率受到光照强度影响, 中等光强下斜率最大。因此, 中等光照条件有利于松嫩草地植物种子萌发和幼苗建植。     

光强对马尾松幼苗出土和早期生长的影响

先锋树种马尾松(Pinus massoniana)在南方红壤丘陵区退化生态系统恢复和水土流失治理中发挥重要作用。但绝大多数马尾松人工林质量不高,存在大量的"稀疏小老头林",林下幼苗更新困难。本研究设置5个光强处理(透光率分别为自然光的5%、15%、40%、60%、100%),探讨马尾松幼苗出土、存活、生长、形态可塑性对不同光强的响应策略,揭示光是否是限制马尾松幼苗出土和生长的限制因子。结果表明,马尾松出苗率、出苗指数、活力指数在不同光强处理间差异显著(P0.05),最大值均出现在40%光强处理。随光强增大,苗高逐渐降低,地径逐渐增粗,根长逐渐增长。幼苗总生物量,根、茎、叶生物量,粗壮度均在全光照下达到最大值。随光强增大,根冠比、根生物量比呈递增趋势,茎生物量比、叶生物量比呈降低趋势。研究证明,光照过强和过弱均不利于马尾松幼苗出土,弱光环境不利于幼苗生长,验证了林下弱光环境可能是马尾松人工林林下更新能力差的一个主要因素。     

三峡地区柏木种子萌发和幼苗更新的研究

对三峡地区柏木(Cupressus funebris)林柏木种子的萌发、幼苗存活、幼苗生长进行了研究.结果表明,(1)柏木种子的萌动期约为10 d,播种35-45 d后进入萌发高峰期,柏木种子的平均萌发率为47.7%.土壤基质对种子萌发的影响是极显著的,光照对萌发则没有显著的影响.(2)幼苗平均死亡率为52.6%.土壤类型和光照强度对幼苗的存活都有显著影响,在林下土和80%光照条件下幼苗的存活率最高.(3)柏木幼苗生长初期茎的生长动态呈"S"型,而叶片数量的增长动态近于直线型.幼苗生长初期生物量形成主要受光照条件的影响,土壤类型的影响不显著.土壤和光照条件对柏木林柏木幼苗的更新都有显著影响,但是土壤条件主要影响种子萌发和幼苗的存活,而光照条件则主要对幼苗的生长和存活产生影响.     

光强对杉木幼苗形态特征和叶片非结构性碳含量的影响

选取南方重要的造林树种杉木(Cunninghamia lanceolata(Lamb.)Hook)幼苗为研究对象,通过搭建遮荫棚设置5个光照强度(分别为自然光照的100%、60%、40%、15%和5%),研究了幼苗在不同光照强度下的生长形态、生物量积累及分配、叶片的非结构性碳含量(NSC)特征。结果显示:(1)叶长、叶宽和叶面积在40%光照强度下最大,而比叶面积和叶片相对含水量随着光照强度的降低呈递增趋势;(2)随着光照强度的降低,杉木幼苗各器官生物量下降,根生物量比和根冠比降低,茎和叶生物量比增加;(3)杉木幼苗在60%光照强度下叶片非结构性碳含量最高,5%光照强度下含量最低;(4)杉木幼苗比叶面积与叶生物量以及与非结构性碳含量之间存在极显著的负相关关系(P0.01),叶生物量与非结构性碳含量之间存在极显著的正相关关系(P0.01)。杉木幼苗能够通过形态学上的可塑性来适应不同的光强环境,提高光竞争能力和生存适合度,但在5%光照强度下,由于较难维持碳收支平衡而不利于其生长和存活。     

明党参幼苗存活与生长对光照强度的响应

以濒危植物明党参低温催芽形成的幼苗和常温正常萌发的幼苗为对象,对其存活及形态、结构、生物量及其分配、生长速率等指标进行测定和分析.结果表明,明党参幼苗在较高光强（65％全光照）存活率最高,有利于幼苗建成,低光强存活率最低.低温催芽形成的幼苗和常温正常萌发的幼苗对光照强度的响应规律类似,明党参幼苗的生长参数（株高除外）叶生物量、根生物量、总生物量、生长速率和总叶面积均在65％全光照条件下达到最大值,表现出最佳生长状况,表明适宜明党参幼苗生长的光照条件是65％全光照;利用低温催芽形成的幼苗生物量约是常温正常萌发幼苗的5倍,能提高其经受不利环境的能力,为明党参的栽培和保护提供一种新的途径.     

光照强度和氮水平对白三叶幼苗生长与光合生理特性的影响

采用植物生长箱溶液培养方式,对白三叶幼苗进行了不同光强(2个水平)和氮浓度(5个水平)处理,探讨其生长、生物量和光合生理特征对生境变化的响应.结果表明:两种光强下白三叶幼苗茎和叶生物量随氮素浓度呈先升高后降低,而根系生物量和根冠比则随氮素浓度增高而降低.光照强度降低使白三叶幼苗根、茎、叶和整株生物量分别降低67.8%、29.9%、42.5%和45.2%;低光处理使幼苗的根冠比显著下降,而比叶面积(SLA)明显提高.幼苗根系体积随氮素浓度增高而降低,高生长光强根系体积显著高于低生长光强下的白三叶.幼苗根系表面积、根系长度和根系直径随氮素浓度增加呈先增加后降低趋势,两种不同生长光强下幼苗根系长度和根系直径差异显著,而根系表面积差异不明显.白三叶叶片光合速率(Pn)随氮素浓度增加呈先增加后降低趋势,高生长光强白三叶Pn显著高于低生长光强下的白三叶.两种生长光强间叶片气孔导度(Gs),胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)无显著差异,但氮素浓度对叶片Gs、Ci和Tr均有显著影响.光、氮及其交互作用对白三叶幼苗生长发育产生了显著影响,光照不足和氮缺乏都将导致白三叶幼苗生长减弱,但幼苗对这些不利环境具有较强的调节和适应能力.     

遮荫对江南油杉幼苗生长和叶绿素荧光参数的影响北大核心CSCD

为探究有利于江南油杉(Keteleeria fortunei var.cyclolepis)幼苗生长发育的最适光照条件,该研究以1.5年生江南油杉幼苗为研究对象,对其进行为期2年不同光照强度(即全光照和遮荫率40%、60%、80%)处理,分析其形态生长、叶绿素含量、叶绿素荧光参数、生物量积累及分配等对不同光环境的适应机制。结果表明：(1)随遮荫程度的增强,江南油杉幼苗的地径生长量、叶片厚度逐渐减小,株高生长量、叶面积和比叶面积逐渐增大,叶片干质量呈先升后降的趋势;(2)遮荫造成叶片的叶绿素含量、初始荧光(Fo)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)、PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学量子产量[Y(Ⅱ)]、电子传递速率(ETR)均呈现显著增加的趋势;(3)遮荫处理下幼苗的叶、茎、根生物量和总生物量总体表现出随着光照强度的降低而减小的变化趋势,幼苗根生物量比和根冠比均减小,而叶生物量比、茎生物量比以及光合组织与非光合组织生物量比均增大。研究发现,全光照下江南油杉幼苗生长发育受到了抑制,遮荫显著影响江南油杉苗期生长及叶绿素荧光特性,适度遮荫能提高幼苗叶片的光捕获能力、光能利用效率,增强幼苗光合能力,促进生长;江南油杉幼苗在遮荫率为60%的环境下受光胁迫较小,其生长、叶片表观特征、光合能力以及生物量积累与分配等表现最优。     

无瓣海桑幼苗对不同遮光度的生理生态响应

依据实地测定人工无瓣海桑红树林不同环境下的光照强度,研究了无瓣海桑幼苗在不同遮光度环境中的生理生态响应。结果表明,随着遮光度的增大,无瓣海桑的种子萌发、幼苗的生理生态指标水平均呈下降趋势。在80%和40%全光照下,幼苗的茎高、基径、节数和叶片数下降。当光强为全光照的20%即遮光过度时,幼苗就表现出生长严重受阻的响应。弱光环境下无瓣海桑种子的发芽率很低,无瓣海桑幼苗叶片的叶绿素含量、净光合速率、可溶性总糖含量和硝酸还原酶活性等生理参数均呈下降趋势,且各处理间差异显著。试验表明,弱光条件是造成无瓣海桑幼苗生理指标水平低下和死亡率较高的主要原因,并对无瓣海桑的天然更新与自然扩散和人工造林技术进行了讨论。     

不同光强条件下柠条锦鸡儿的种子萌发和幼苗生长特征

在不同光照强度(自然全光照的55.4%、18.9%、5.5%、2.2%和0.5%)人工遮荫条件下,研究了柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)种子萌发和幼苗生长的特征。结果表明:柠条锦鸡儿种子的萌发率、萌发速率、萌发指数和萌发值均在18.9%光照处理最大,且随遮荫程度的增强逐渐减小;活力指数随着光照的减弱逐渐增大;尽管幼苗的株高随光照的减弱而增大,但基径、复叶数、主根长和总干质量均随着光照的减弱而持续减小或呈波动性减小趋势,表明遮荫不仅影响了幼苗基径的增大和复叶数的增加,而且限制了幼苗主根的伸长和干物质的积累;比叶面积随光照的减弱而增大,但根冠比随光照的减弱而减小。研究表明,柠条锦鸡儿种子的萌发对光强表现出一定程度的依赖,强光下的萌发抑制可能与强光引起的短期水分胁迫有关;光照对幼苗生长的促进作用反映了柠条锦鸡儿对自然分布区充足光照资源的适应,幼苗在不同光强下具有较高的形态学可塑性。     

干旱胁迫下华北驼绒藜种子大小及苞片对萌发和幼苗生长的影响

干旱是影响荒漠区植物种子萌发和幼苗生长的关键因素。以多年生强旱生半灌木华北驼绒藜为对象,研究了不同干旱程度(0、100、200、300和400 g·L^-1 PEG6000)下,种子大小及苞片有无对种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明: 干旱胁迫显著抑制了种子萌发和幼苗地上部的生长。100和200 g·L^-1 PEG6000处理显著增加了幼苗根长,而300和400 g·L^-1 PEG6000处理显著降低了幼苗根长。与无苞片相比,有苞片使种子的发芽率显著降低12%,发芽指数显著降低50.5%,幼苗的地上部长度显著增加20.8%,幼苗根长显著增加6.3%。种子大小对种子发芽指数无显著影响,但与小种子相比,大种子发芽率显著提高3%,幼苗的地上部长度显著增加20.5%,幼苗根长显著增加33.0%。在干旱条件下,苞片能延缓种子的萌发速度,种子大小能影响后代的存活几率,二者共同影响华北驼绒藜对极端干旱环境的适应性。     

巴茅草水浸提液对3种作物种子萌发及幼苗生长的化感作用

本文以发芽率、发芽速度指数、发芽指数、根长、茎长和生物量为种子萌发和幼苗生长参数,研究不同生长时期巴茅草叶片和茎秆水浸提液对白菜、生菜、水稻的化感作用。结果表明: 巴茅草叶水浸提液化感作用强于茎秆水浸提液,叶水浸提液处理后受体植物的发芽指数和生物量均显著低于茎水浸提液。枯萎期巴茅草的化感作用强于生长旺盛期。不同浓度巴茅草叶水浸提液对3种作物的化感作用存在明显的量效关系,浸提液浓度越高,巴茅草的化感抑制作用越强。巴茅草叶水浸提液对白菜和生菜各萌发指标100%抑制的浓度分别为0.075和0.10 g·mL^-1;而0.10 g·mL^-1巴茅草叶水浸提液对水稻发芽率、发芽速度指数、发芽指数的抑制率分别为13.8%、27.2%、19.3%。巴茅草叶水浸提液对白菜和生菜各生长指标100%抑制的浓度分别为0.05和0.10 g·mL^-1;而0.10 g·mL^-1巴茅草叶水浸提液对水稻根长、茎长、生物量的抑制率分别为64.6%、92.9%、21.8%。结合种子萌发和幼苗生长的综合化感指数,3种供试作物对巴茅草化感作用的敏感程度为白菜>生菜>水稻。     

油菜对3种作物种子萌发和幼苗生长的化感作用

油菜是我国重要的绿肥作物,除增加土壤肥力外,对后茬作物也有一定的化感作用。本文研究了不同浓度油菜浸提液(0.025、0.05和0.1 g·mL^-1)对3种作物(燕麦、玉米和向日葵)种子萌发、幼苗生长及生理生化的影响。结果表明: 油菜浸提液对3种作物种子发芽率的影响不显著,但对燕麦有“低促高抑”的趋势,对向日葵有抑制的趋势。油菜浸提液高浓度处理对燕麦幼苗根和茎长、玉米幼苗茎长以及向日葵幼苗根长起抑制作用,低浓度处理对玉米幼苗根茎长起促进作用。燕麦和向日葵幼苗在浸提液浓度为0.05 g·mL^-1时蛋白质含量最大,玉米在0.025 g·mL^-1时蛋白质含量最大,显著高于对照。3个浓度下,向日葵脯氨酸含量均显著降低,玉米脯氨酸含量在浓度为0.05 g·mL^-1时显著高于对照。玉米过氧化物酶(POD)活性在浸提液浓度为0.05 g·mL^-1时最大,向日葵POD活性在浓度为0.025 g·mL^-1时最大,与对照有显著差异,其余浓度处理与对照无显著差异。油菜浸提液浓度为0.025 g·mL^-1时显著降低了燕麦超氧化物歧化酶(SOD)活性,3种作物幼苗过氧化氢酶(CAT)活性与对照均无显著差异。加入油菜浸提液后,向日葵幼苗丙二醛(MDA)含量在浓度为0.1 g·mL^-1时显著增加,玉米幼苗MDA含量在不同浓度处理下均显著低于对照。综合分析,油菜浸提液对向日葵的化感抑制作用最强,其次为玉米、燕麦。     

Seed germination and seedling growth in the arrow bamboo <Emphasis Type="Italic">Fargesia qinlingensis</Emphasis>

Improving natural regeneration of bamboos after they die following mass flowering is critical for conservation of giant pandas. However, little is known about factors that affect seed germination and seedling growth of bamboos. We studied seed germination and seedling growth in Fargesia qinlingensis, which mass flowered in a giant panda habitat in the Qinling Mountains of China in early 2000, in laboratory and greenhouse conditions. Seed germination rate was tested under light and dark conditions 5 and 12 months after seed collection. Germination rate displayed no significant difference under light or dark conditions 5 months after seed collection, but was significantly greater in the dark than under light 12 months after seed collection, suggesting light inhibition of seed germination. A 2×2 factorial design was conducted to test the effects of nitrogen (N fertilization and non-N fertilization) and light [full sun and shade (i.e., 14% full sun)] on seedling growth and biomass allocation. N fertilization significantly increased seedling growth, resulting in greater seedling height, more branches, more leaves, greater stem biomass, and greater leaf biomass. Seedlings under 14% full sun conditions had a significantly lower percentage of biomass allocated to the stem. The root/shoot ratio was significantly greater in non-N/shade than non-N/full sun, while there was no significant difference in this ratio between N/shade and N/full sun, suggesting that nitrogen fertilization compensated for the effect of shade on biomass allocation. Our results suggest that N fertilization could be employed in restoration of F. qinlingensis stands after die-off following mass flowering.     

不同光照对望天树种子萌发和幼苗早期生长的影响

在不同光照梯度的人工遮荫和森林生境中,研究了西双版纳季节雨林标志树种望天树的种子萌发和幼苗早期生长特征.结果表明,裸地上的强光照和深度遮荫均不利于望天树种子的萌发,中等程度的遮荫有利于种子萌发.望天树种子萌发率在林窗中央最大,而且萌发迅速,林窗边缘和林下生境不利于种子萌发.幼苗株高、基径和单株叶面积等生长指标均在部分遮荫处理条件下最大;幼苗根冠比在裸地上最高,且随遮荫程度的增加而降低;幼苗比叶面积在一定光照强度范围内随遮荫程度的增加而增大,在3层遮荫最大.除幼苗根冠比以外的其它生长参数均在林窗中央最大.讨论了环境因子(主要是光照强度和光质)对望天树种子萌发和幼苗生长的影响.     

常绿阔叶林林冠环境对栲幼苗建成的影响

植物幼苗建成阶段是决定种群自然更新的关键生活史阶段。研究林冠环境对常绿阔叶林优势种幼苗建成阶段的影响对该类森林的恢复和管理具有重要意义。2014-2016年, 该研究在重庆市缙云山国家级自然保护区的常绿阔叶林的不同林冠环境(大林窗: >150 m ², 中林窗: 100-150 m ², 小林窗: 50-100 m ², 对照: 林下)下进行栲(Castanopsis fargesii)种子野外播种实验, 并对栲幼苗命运和生长情况进行了3年的持续监测。结果表明: (1)栲幼苗出土时间从7月持续到12月, 出苗时间较长, 大林窗对幼苗出土具有延迟作用; (2)栲种子野外平均萌发率为(62.8 ± 2.0)%, 第3个生长季(2016年)末幼苗平均存活率为(65.1 ± 2.2)%, 枯萎是栲幼苗死亡的主要原因; (3)林冠环境对栲种子萌发率及第1个生长季(2014年)末的幼苗存活率无显著影响, 对第2个(2015年)和第3个生长季末的幼苗存活率具有显著影响; (4)林冠环境在第1个生长季对幼苗生长无明显影响, 但在第2个和第3个生长季具有显著影响, 大、中林窗中幼苗总生物量、株高、基径、根长和叶片数显著高于林下, 比叶面积显著低于林下; (5) 3个生长季内, 4类林冠条件下栲幼苗的叶质量比和茎质量比升高, 根质量比和根冠比降低, 并且从第2个生长季开始大林窗中栲幼苗的叶质量比显著高于林下, 根质量比和根冠比显著低于林下。栲幼苗早期的存活和生长依赖种子储存的能量, 受林冠条件影响较弱, 后期则依赖光合作用, 受林冠条件影响较强, 从整个幼苗建成过程看, 大、中林窗更有利于栲幼苗定居。     

不同光照梯度的遮荫处理对绒毛番龙眼幼苗生长的影响

在不同光照梯度,即100%自然全光照(natural sunlight,NS)、37.3%NS、15.5%NS、4.2%NS、1.6%NS和0.6%NS的人工遮荫条件下,研究了西双版纳季节雨林冠层树种绒毛番龙眼(Pometia tomentosa)幼苗的早期生长和定居后的生长特点。结果表明,光照是影响幼苗生长的重要环境因子。生长早期的幼苗基径和复叶数随遮荫程度的增加而降低;主根长、根冠比、总干重和单株叶面积均以37.3%NS处理最大;比叶面积随遮荫程度的增加而增大,而相对生长率则降低;幼苗株高在0.6%NS下增长最快,表明种子中贮藏的营养物质对幼苗的早期生长可能具有重要作用。37.3%NS处理对定居后绒毛番龙眼幼苗的生长最有利,幼苗的株高、基径、复叶数、叶轴长、复叶最多小叶数、单株叶面积、相对生长率和净同化率均在37.3%NS处理下获得最大增长;幼苗总干重随光照强度的减弱而降低;比叶面积在15.5%NS处理时最大。幼苗比叶面积和根冠比在生长过程中的波动可能是光照和土壤水分共同作用的结果。     

杉木凋落物覆盖对自身幼苗出土和早期生长的影响

凋落物可通过物理和化学作用显著影响幼苗出土和早期生长,进而影响天然更新.杉木是中国南方重要的造林树种,但存在着天然更新障碍,其原因可能是林下较厚的凋落物层阻碍了杉木幼苗出土和早期生长.本试验利用覆盖自然和塑料凋落物来研究凋落物对杉木幼苗出土和早期生长的影响,并检验其影响是物理作用还是化学作用.本试验设置2种凋落物类型(自然和塑料凋落物)和4个覆盖厚度(对照,0 g·m^-2;浅层,200 g·m^-2;中层,400 g·m^-2;深层,800 g·m^-2).结果表明: 与对照(0 g·m^-2)相比,浅层(200 g·m^-2)凋落物覆盖对出苗率有促进作用但不显著,深层(800 g·m^-2)凋落物覆盖对出苗率和存活率有显著抑制作用.随着凋落物覆盖厚度的增加,幼苗根长不断减小,而茎长逐渐增加.凋落物浅层覆盖下杉木幼苗的根生物量、叶生物量和总生物量均最大,深层覆盖下最小.幼苗的根冠比随着凋落物覆盖厚度的增加而不断减小.与对照相比,凋落物覆盖下幼苗光合与非光合组织生物量比均有所增加.相同覆盖厚度下,自然和塑料凋落物对杉木幼苗出土和早期生长的影响均无显著差异,表明短期内凋落物覆盖对幼苗出土和早期生长的影响主要是物理作用.随着凋落物覆盖厚度的增加,杉木幼苗出土和早期生长表现为先促进后抑制,且杉木幼苗为了穿过厚厚的凋落物层倾向于把资源分配给地上部分.本研究结果为凋落物是影响杉木幼苗建植和天然更新的一个重要生态因子提供了试验证据.