增加降水对荒漠短命植物当年牧草生长及群落结构的影响

通过模拟降水增加试验研究了古尔班通古特荒漠常见短命植物盖度、密度及产量对水分输入量增加的响应.结果表明:尖喙牻牛儿苗、弯果胡卢巴、角果藜、琉苞菊、条叶庭芥及囊果苔草6种牧草生物量总和占总生物量的60%以上,是荒漠草原的优势牧草植物;供水量增加显著促进了角果藜、尖喙牻牛儿苗、弯果胡卢巴、条叶庭芥和琉苞菊5种牧草植物的个体生长;在自然降水的基础上,增加40mm和80mm供水使这5种植物生物产量比对照增加86%～230%.供水增加后,6种重要牧草对整个群落的生物贡献比例发生很大变化,只有角果藜和尖喙牻牛儿苗的贡献比例规律性增加,分别比对照增加了58%和11%,表明2种植物对供水增加的环境变化适应能力强;供水量增加促进了弯果胡芦巴、尖喙牻牛儿苗和角果藜3种植物N、P和K养分的吸收量;与此同时,供水量增加也显著提高了荒漠短命植物的密度和盖度.在降水增加的背景下,古尔班通古特沙漠南缘荒漠短命植物群落结构发生改变,植被盖度和群落净初级生产力提高,这对于防风固沙、稳定沙面,增加荒漠草原载畜能力有着积极的意义.     

新疆郁金香营养生长、个体大小和开花次序对繁殖分配的影响

植物有性繁殖与资源分配的关系研究对于揭示植物生活史特征及繁育系统进化具有重要意义。新疆郁金香(Tulipa sinkiangensis)是新疆天山北坡荒漠带特有的一种多年生早春短命植物。在自然生境中,该物种仅以有性繁殖产生后代,每株能产生1-8朵花,且不同植株上的花数及果实数以及花序不同位置上的花与果实大小明显不同。本文通过对新疆郁金香有性繁殖与营养生长及植株大小的关系以及花序中不同位置花及果实间的资源分配研究,旨在揭示营养生长、个体大小及开花次序对其繁殖分配的影响。结果表明:在开花和果实成熟阶段,新疆郁金香植株分配给营养器官(鳞茎和地上营养器官)与繁殖器官的资源间均存在极显著的负相关关系(P<0.01),说明其植株的营养生长与生殖生长间存在权衡关系。多花是新疆郁金香的一个稳定性状,其植株上花数目、花生物量、果实生物量和种子数量与植株生物量间均呈极显著的正相关关系(P<0.01),说明新疆郁金香植株的繁殖分配存在大小依赖性。在具2-5朵花的新疆郁金香植株中,花序内各花的生物量、花粉数和胚珠数、结实率、果实生物量、结籽数、结籽率及种子百粒重按其开花顺序依次递减,说明花序内各花和果实的资源分配符合资源竞争假说。植株通过减少晚发育的花或果实获得的资源来保障早发育的花或果实获得较多的资源,从而达到繁殖成功。     

荒漠一年生植物异时萌发研究进展

荒漠一年生植物在严峻的环境条件下形成其特殊的萌发时间格局,即种子异时萌发:在特定条件下,同胞种子群形态一致的部分种子可以即时萌发,而另一部分仍保留在种子库中的现象。目前对荒漠一年生植物的异时萌发研究多集中在种子萌发特性、萌发后性状及繁殖分配等方面。该文系统总结了国内外种子异时萌发性的研究工作,主要内容包括:1)种子异时萌发的概念;2)具有异时萌发性的一年生植物种类及分布;3)异时萌发对植物生活史类型及模式的影响;4)异时萌发的植株在表型响应上的不同,如存活率、物候特征、繁殖产量、生物量分配等;5)异时萌发的生物学和环境因素。在综述文献的基础上,对今后的研究进行了展望,这有助于从更深层面理解荒漠一年生植物的异时萌发特性及其适应机制。     

准噶尔盆地南缘不同坡向对短命植物生物量分配和化学计量特征的影响

短命植物是中国荒漠区系中重要的组成部分,坡向是准噶尔荒漠区最重要的地形因子之一,可能影响该地区短命植物的生物量和化学计量特征。该研究通过分析两种十字花科的短命植物涩荠(Malcolmia africana)和条叶庭荠(Alyssum linifolium)的不同器官(根、茎、叶和繁殖器官)在不同坡向(东坡、西坡和北坡)上的生物量分配和化学计量特征,来探究短命植物的适应策略。结果表明:(1)两种短命植物个体生物量在不同坡向上均差异显著,但涩荠在西坡的单株生物量最大(1.1±0.0134 g),而条叶庭荠在北坡的单株生物量最大(1.45±0.0113 g),东坡最小(0.5±0.0084 g)。(2)涩荠各器官的生物量分配均表现为叶茎繁殖器官根,且在不同坡向上各器官分配比例相似;条叶庭荠各器官的生物量在不同坡向的分配均差异显著,且均表现为根部生物量显著低于其他器官(P0.05),其中北坡繁殖器官的比例最大,东坡叶片的比例大,而西坡的根、茎、叶生物量所占比例差异不大。(3)两种短命植物在不同坡向的生物量与C、N、P化学计量呈极显著正相关关系。(4)两种短命植物在不同坡向的N/P均小于14,说明植物的生长受到N的限制;涩荠通过调整个体大小以适应不同环境,而条叶庭荠则是通过调整各器官的分配比例来适应变化的环境。研究认为,短命植物具有通过调整养分和生物量分配来适应荒漠环境的策略,在准噶尔荒漠区的低山丘陵地带,坡向是影响其生物量分配和化学计量特征的主要环境因子。     

新疆准噶尔荒漠短命植物群落特征及其水热适应性

短命植物是一类利用短暂湿季快速生长的特殊植物类群, 包括一年生短命植物和类短命植物。作者在新疆北部准噶尔荒漠的莫索湾地区从2005-2008年进行了连续4年的群落调查研究, 通过25条样线201个样方的调查, 并结合同时段冬春季节的气温、降水资料, 探讨了短命植物对环境水热变化的适应性特征。结果表明: (1) 早春季节, 短命植物在准噶尔荒漠植物群落组成中占据优势地位, 物种数均占调查总物种数的52%左右; (2) 从群落优势种来看, 7种植物标准频度在40%以上, 其中6种是短命植物, 分别是旱麦草(Eremopyrum orientale)、卷果涩芥(Malcolmia scorpioides)、硬萼软紫草(Arnebia decumbens)、狭果鹤虱(Lappula semiglabra)、四齿芥(Tetracme quadricornis)和沙滨藜(Atriplex dimorphostegia); (3) 群落中短命植物萌发的个体数量与前一年冬季温度关系极为密切, 较低的冬季温度更易激发其萌发, 而当年群落外貌特征则更多地依赖于早春季节的降水, 若早春季节温度过低也会影响短命植物的萌发; (4) Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数年际间变化趋势与同期冬春降水总量变化趋势一致。总之, 温度和降水的不同配置是引起短命植物多样性发生年际变化的主要因素。     

两种短命植物春萌秋萌个体生态生物学特征比较

短命植物是新疆北部荒漠生态系统中重要组成部分,对稳定该区沙漠生态系统、丰富物种多样性具有重要的意义。以往对短命植物的研究多集中在春季萌发的短命植物,秋季萌发的短命植物研究很少,对秋季萌发短命植物和春季萌发短命植物的生态生物学特征的异同以及它们对稳定荒漠生态系统的意义缺乏了解。选择小车前(Plantago minuta)和尖喙牻牛儿苗(Erodium oxyrrhynchum)为研究对象,采用野外定点标记观测和室内分析结合的方法,研究了两种短命植物春季萌发和秋季萌发两种表现型在冠幅、生物量、物候期、菌根侵染率等生态生物学特征方面的差异性。结果表明:秋季萌发的小车前和尖喙牻牛儿苗能够在覆雪下越冬,其单株的冠幅、叶片数量、干重等均远远大于同一时期生长的春季萌发的小车前和尖喙牻牛儿苗,尤其是单株结种数量更是比春季萌发小车前和尖喙牻牛儿苗的高13.0和4.4倍;秋季萌发的小车前和尖喙牻牛儿苗的花期分别比春季萌发小车前和尖喙牻牛儿苗早14和7 d,植株黄枯期和成熟期分别提早3和4 d;此外,秋季萌发小车前和尖喙牻牛儿苗各时期的菌根侵染率也显著高于同期春季萌发小车前和尖喙牻牛儿苗。本研究得到以下结论:秋季萌发的小车前和尖喙牻牛儿苗在稳定和扩大其后代种群繁衍能力、提高防风固沙能力、稳定荒漠生态系统等方面具有重要意义。     

模拟增温改变青藏高原植物繁殖物候及植株高度

气候变化显著影响了高寒植物物候期及生长模式, 从而改变了高寒生态系统功能。而高寒植物物候期和生长状况对气候变化的响应程度, 与其自身资源分配策略有关。为了更好地探究气候变化下高寒植物繁殖物候及生长的规律, 该研究以青藏高原高寒草甸为研究对象, 按生物量从高到低选取15种常见植物, 其生物量之和占样地总生物量80%以上, 采用红外辐射器模拟增温的方法, 利用同质园实验, 观测无种间竞争条件下, 增温2年间植物返青、现蕾、开花以及结实物候, 并监测了植株高度。研究结果表明: (1)在功能群水平上, 增温使豆科类植物的返青、现蕾和开花时间分别显著提前了(8.21 ± 1.81)、(9.14 ± 2.41)和(10.14 ± 2.05) d, 使其开花持续时间显著延长了(6.14 ± 1.52) d, 而增温对其他功能群物候事件无显著影响。增温对高寒植物物候的影响存在种间及年际间差异, 但总体上增温使大多数高寒植物繁殖物候提前并且开花持续时间延长, 将更多的资源更多地分配到繁殖生长上。(2)增温显著降低了杂类草植物的植株高度(平均降低(3.58 ± 0.96) cm), 但对豆科类、禾草类及莎草类功能群植株高度没有显著影响。 增温对高寒植物植株高度的影响存在显著的种间差异以及年际差异。综上所述, 未来气候变暖背景下, 青藏高原高寒植物群落可能更早进入繁殖阶段, 从而降低在营养生长上的资源分配。另外, 由于各物种繁殖能力和营养生长对温度变化响应的差异, 气候变暖将导致高寒植物群落中各物种盖度的变化, 进而改变群落物种组成, 从而影响高寒生态系统的功能。     

短命植物甘新念珠芥(Neotorularia korolkovii)和宽翅菘蓝(Isatis violascens)的物候与性表达特征

甘新念珠芥（Neotorularia korolkovii）和宽翅菘蓝（lsatis violascens）是两种广泛分布于新疆准噶尔荒漠的十字花科早春短命植物。对其物候与性表达特征研究结果表明：（1）二者种子均在3月下旬萌发,5月下旬和6月上旬果实完全成熟,生活周期分别为62d和71d,其中营养生长期约占1／3、生殖生长期约占2／3。（2）花均为两性,四强雄蕊,单花开放时间较短,长雄蕊的花药开裂早于短雄蕊,但短雄蕊花药中的花粉数较长雄蕊的多。（3）长、短雄蕊花药中花粉可育率均达90％以上,花粉活力的变化曲线基本相同,柱头可授期分别为9．Oh和4．5h,花粉寿命及柱头可授期均短于单花花期,花粉活力最高的时期正是其柱头的最佳授粉期。柱头可授期与花粉活力及寿命在时间上的高度吻合,增加了在不可预测环境中授粉的机会与效率,从而保障生殖成功。（4）二者的P／O（花粉／胚珠）值分别为108．07±17．17、992.10±272．16,属于自交繁育系统;对其传粉过程、套袋实验及荧光显微观察的结果也证明它们主要以白花传粉的方式来进行交配。（5）两种植物从物候、花部性表达以及交配式样上均存在与其严酷荒漠环境相适应的特点,是长期适应准噶尔荒漠特殊生态环境的结果,对于保证繁殖成功并扩大种群具有重要的意义。     

降水增加对古尔班通古特沙漠两种短命植物生长的影响

短命植物是荒漠生态系统中的重要组成部分,发挥着重要的生态功能,对其不同生长阶段形态特征及生物量积累与分配进行研究,有助于深入了解荒漠短命植物的功能特征及生存策略。本研究选取古尔班通古特沙漠2种短命植物——毛穗旱麦草和小花荆芥为对象,通过野外增水30%、50%,分析降水增加对二者不同生长阶段形态、生物量特征的影响。结果表明: 增水30%、50%均促进毛穗旱麦草植株生长,增水处理下叶面积增幅为14.2%～188.5%,繁殖器官生物量最大增幅为55.9%。增水对小花荆芥植株影响存在生长阶段的差异性,展叶期增水对小花荆芥植株生长均有促进作用,而果熟期增水50%小花荆芥叶面积、株高、繁殖器官生物量分别降低54.9%、20.5%、43.2%。两种短命植物对降水增加的响应具有物种特异性,未来降水增加可能会改变二者生存策略,进而对群落组成与结构产生影响。     

岩白菜（虎耳草科）不同海拔居群的繁殖分配

资源分配策略是植物生活史研究的重要内容之一,植物用于繁殖的相对资源比例（即繁殖分配）与植株的生活史特征、个体大小及植株的生境密切相关。本文研究了藏东南色季拉山一个阴坡上海拔4200m～4640m范围内6个不同居群的虎耳草科多年生草本植物岩白菜（Bergenia purpurascens）的繁殖分配特征,结果发现：（1）繁殖器官生物量、营养器官生物量、地上部分总生物量、花数目、花序轴长度均随海拔的升高而显著降低,而叶数目随海拔变化不大,繁殖分配值则先降低后升高,转折点在林线过渡带（海拔4400m）处;（2）各居群（海拔4300m居群除外）营养器官生物量与繁殖器官生物量均显著正相关,而营养器官生物量与繁殖分配则负相关,但各居群的显著性不同;（3）各居群繁殖器官生物量与植株个体大小（营养器官生物量）呈不同程度的异速增长,而繁殖分配则与植株个体大小负相关;（4）各居群植株都存在一个繁殖所需的个体大小阈值,而且这一阈值在林线以下区域随海拔的升高而显著增大,在林线以上区域变化不显著。研究结果表明,海拔并不是影响岩白菜繁殖分配策略的唯一生态因子,不同居群的生境状况和植株个体大小都与其资源分配策略密切相关,高山地区林线的存在对植物资源的权衡方式会产生巨大影响。     

四种短命植物若干生物学生态学特性的研究

 卷果涩芥(Malcolmia scorpioides)、四齿芥(Tetracme quadricornis)、长齿四齿芥(T．recurvata)和狭果鹤虱(Lappula semiglabra)为新疆北部常见的四种短命植物。本文从种子生物学、发育节律、株形和植株寿命等方面研究它们与生存环境的协调与适应。     

Community-wide germination strategies in an alpine meadow on the eastern Qinghai-Tibet plateau: phylogenetic and life-history correlates

In this study, we built up a database of 633 species (48 families, 205 genera) from an alpine meadow on the eastern Qinghai-Tibet plateau. Our objective was to assess the effects of phylogenetic and life-history (life form, perenniality, seed size, dispersal strategy and period) background on the community-wide germination strategies. We found that the seeds of shrubs, perennials, and well-dispersed plants, and the smaller seeds germinated more and comparatively earlier. In one-way ANOVAs, phylogenetic groups explained 12% of the variance in GT (mean germination time for all seeds germinated of each species); life-history attributes, such as seed size, dispersal strategy, perenniality and life form explained 10%, 7%, 5%, and 1% respectively, and dispersal period had no significant effect on GT. Multifactorial ANOVAs revealed that the three major factors contributing to differences in GT were phylogenetic relatedness, seed size and dispersal strategy (explained 4%, 5% and 4% of the interspecific variation independently, respectively). Thus, seeds germination strategies were significantly correlated with phylogenetic and life-history relatedness. In addition, phylogenetic relatedness had close associations and interactions with seed size and dispersal strategy. Then, we think phylogeny and life-history attributes could not be considered mutual exclusively. Seed germination, like any other trait, is shaped by the natural history of the species and by the evolutionary history of the lineage. And a large percentage of the variance remained unexplained by our model, which suggested important selective factors or parameters may have been left out of this analysis. Electronic Supplementary Material The online version of this article (doi:) contains supplementary material, which is available to authorized users.     

冻融过程对荒漠短命植物种子萌发的影响

荒漠区冻融交替显著改变土壤温度和水分条件,并进一步影响荒漠植物种子萌发。为解析荒漠土壤冻融过程对植物种子萌发的影响,本研究以古尔班通古特沙漠4种典型短命植物[东方旱麦草(Eremopyrum orientale)、卵果鹤虱(Lappula patula)、尖喙牻牛儿苗(Erodium oxyrrhynchum)和条叶庭荠(Alyssum linifollum)]为对象,通过模拟不同温度和土壤水分及冻融循环次数对种子进行处理,对比分析冻融结束后4种植物种子萌发参数(发芽率、发芽势、发芽指数、种子活力)。结果表明,温度对4种植物种子萌发参数均无显著影响,而土壤水分和循环次数均有显著影响(水分仅对条叶庭荠无影响),且存在显著交互作用。冻融循环次数增加可促进冻融后的种子活力和种子萌发,尤其是在低水分条件下表现得更为显著。冻融期高土壤水分显著降低东方旱麦草的种子发芽率,对其他物种的影响受冻融次数和白天温度状况的调节。在相同土壤水分条件下,冻融期白天高温可促进种子萌发。总体来看,冻融对荒漠短命植物种子萌发有显著影响并存在一定的种间差异性,这将造成冻融期结束后不同物种的种子萌发和幼苗生长存在差异,进而影响荒漠区植物群落结构。     

早春首次降雨时间及降雨量对古尔班通古特沙漠两种短命植物形态特征与叶绿素荧光的影响

早春降雨事件是影响荒漠短命植物生长的重要因子, 为了解古尔班通古特沙漠积雪完全融化后早春首次降雨时间及降雨量对短命植物光合生长的影响。该研究选取两种优势短命植物尖喙牻牛儿苗(Erodium oxyrhinchum)和琉苞菊(Centaurea pulchella)为研究对象, 设置3个首次降雨时间(积雪完全融化后第10、20和30天)和3个降雨水平(5、10和15 mm), 探究两物种的形态、生物量及光化学效率的响应差异。结果显示: 积雪完全融化后第10天进行首次降雨处理时, 随着首次降雨量的增加, 尖喙牻牛儿苗的叶面积和总生物量呈显著增加趋势, 最大光化学效率呈下降趋势。在第20和30天进行首次降雨处理时, 尖喙牻牛儿苗和琉苞菊的叶面积均呈显著增加趋势。在积雪完全融化后5 mm降雨处理时, 随着首次降雨时间的延迟, 尖喙牻牛儿苗和琉苞菊的最大光化学效率呈先下降后上升趋势; 10 mm降雨处理时, 尖喙牻牛儿苗的冠根比降低, 根长和总生物量呈先增加后下降趋势, 琉苞菊的根长呈显著增加趋势; 15 mm降雨处理时, 尖喙牻牛儿苗的叶面积、冠根比和最大光化学效率呈显著增加趋势; 琉苞菊的冠根比和最大光化学效率呈下降趋势, 总生物量呈显著增加趋势。尖喙牻牛儿苗和琉苞菊的根长分别与0-5 cm和5-10 cm土壤含水量呈显著正相关关系。这说明早春首次降雨量比首次降雨时间更能影响植株生长, 但不同物种对降雨格局变化的响应不一致, 这可能通过影响早春短命植物的形态特征, 进而影响早春荒漠生态系统的稳定性。     

盐胁迫对4种短命植物种子萌发及植株生长的影响

以新疆北部4种十字花科短命植物为材料,研究不同浓度NaCl胁迫下其种子萌发及植株生长特性,以明确它们的耐盐性强弱。结果显示:(1)随着NaCl浓度的增加,4种植物种子萌发率、萌发指数和相对萌发率均不同程度下降,而相对盐害率则逐渐升高,并以绵果荠的耐盐性最好,其在300 mmol.L-1NaCl胁迫下仍有22.22%的萌发率。(2)4种植物的生长在50~150 mmol.L-1NaCl胁迫下没有受到明显抑制,在200 mmol.L-1浓度下受不同程度的抑制,而在300 mmol.L-1NaCl胁迫下抑制作用更严重,其中绵果荠在各浓度处理下长势均最好,能够在300 mmol.L-1NaCl胁迫下存活10 d。(3)在盐胁迫条件下,4种植物细胞质膜透性不同程度增加,而叶片相对含水量和光合色素含量均不同程度降低,并以绵果荠各项指标的变化幅度最小。可见,4种新疆短命植物种子萌发和植株生长均受到盐胁迫的伤害,但它们的耐盐阈值明显不同,并以绵果荠的耐盐性最强。     

Temporal and spatial variation of litter production in Sonoran Desert communities

The seasonal pattern of litter production was analyzed in three contiguous desert communities near the southern boundaries of the Sonoran Desert. There was a large spatial variation in annual litter production mainly caused by differences in the composition and structure of vegetation. In the most productive site (Arroyos) annual litterfall was 357 g m^-2yr^-1, a figure higher than some tropical deciduous forests. Litter production was only 60g m^-2yr^-1in the open desert in the plains (Plains) and 157 g m^-2yr^-1 in the thornscrub on the slopes (Hillsides). Topographic and hydrologic features influence the composition, structure and function of the vegetation, modifying the general relationship between rainfall and productivity described for desert ecosystems. The temporal pattern of litter production showed marked seasonality with two main periods of heavy litterfall: one after the summer rains from September to November (autumn litter production) and another after the winter rains from March to May (spring litter production). In the open desert areas, spring litter production was significantly higher than the autumn pulse, while in the slopes, the autumn production was the most important. The Arroyos site produced similar litterfall amounts during the two dry seasons. The species composition defined the season of maximum leaf-fall. In the Plains, the vigorous winter growth of ephemeral and perennial plants made up most of the litter production, while in the Hillsides, most perennials remained dormant throughout the winter-spring period and a significant peak of litterfall occurred only after the summer growth. This difference in growth between seasons was less pronounced in the Arroyos. The timing of maximum production of reproductive and woody litter also differed from site to site.     

Size- and season-related sex expression and reproductive performance in gynodioecious Ochradenus baccatus Delile (Resedaceae), at Wadi Degla, Egypt

Reproductive performance and phenology in gynodioecious Ochradenus baccatus was investigated at Wadi Degla, in Egypt's arid Eastern Desert. Between January and December 2005, plants representing a series of size classes were identified from two populations, located ca. 7.5 km apart. A total of 94 individuals were marked and classified according to sex expression and overall size/canopy volume. Reproductive phenology was monitored across the year. Plants presented an extended reproductive phenology having two peaks, in spring and autumn. Plant size was a significant factor influencing reproductive output and phenology. Fruit number, seeds-per-fruit and seed mass all varied significantly among the size classes of both female and hermaphrodite plants, during both spring and autumn phenophases. Numbers of fruit and seeds-per-fruit were greater in spring than autumn, and female forms had greater fruit numbers, seed mass and percent germination, and fewer seeds-per-fruit than hermaphrodites. Numbers of fruits, seeds-per-fruit and seed mass were all significantly positively correlated with plant size. Seeds produced at the larger downstream population had greater seed germination rates than those from the upper site. Results are discussed in terms of plant size and directed seed dispersal patterns.     

新疆早春短命植物适应荒漠环境的机理研究进展

短命植物是生活于极端干旱自然环境,利用冬春雨雪水在春末夏初迅速完成生活周期,并以种子形式渡过不良环境的特殊生态类型,它们具有生长发育快、光合效率高、繁殖率和结实性极强的特点.本文从短命植物种子萌发机制、形态结构适应性、高光效结构特征、结实特性、生活周期的可塑适应性等方面,对新疆早春短命植物的相关研究进行综述,以阐释短命植物适应荒漠环境的特殊机制.     

中、旱生植物萌发特性及其与种子大小关系的比较

不同生境的植物有不同的生活史对策。该文对分布于河西走廓的42种常见中生植物和22种常见旱生植物种子的萌发特性以及种子大小对萌发能力的影响进行了比较。结果显示,64种植物中最终萌发率超过90%的有9种: 虎尾草(Chloris virgata)、蒲公英(Taraxacum mongolicum)、腺独行菜(Lepidium apetalum)、膜果麻黄(Ephedra przewalskii)、沼生蔊菜(Rorippa islandica)、白草(Pennisetum centrasiaticum)、霸王(Zygophyllum xanthoxylon)、反枝苋(Amaranthus retroflexus)和黑果枸杞(Lycium ruthenicum),占14.06%,其中黑果枸杞、腺独行菜、膜果麻黄、虎尾草的萌发在10 d内完成; 萌发率达到80%~90%的有5种: 毛果群心菜(Cardaria pubescens)、窄叶小苦荬(Ixeridium gramineum)、牛蒡(Arctium lappa)、鞑靼滨藜(Atriplex tatarica)和苣荬菜(Sonchus brachyotus)占7.8%; 萌发率达到60%~80%的有16种,占25%;萌发率在20%~60%的有17种,占26.56%; 萌发率不足20%的有17种: 柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)、野苜蓿(Medicago falcata)、扁蓄(Polygonum aviculare)、苦参(Sophora flavescens)、河西沙拐枣(Calligonum potanini)、白刺(Nitraria tangutorum)、甘草(Glycyrrhiza uralensis)、苦豆子(Sophora alopecuroides)、骆驼蓬(Peganum harmala)、画眉草(Eragrostis pilosa)、多裂骆驼蓬(Peganum multisectum)、老瓜头(Cynanchum komaroviil )、骆驼蒿(Peganum nigellastrum)、田旋花(Convolvulus arvensis)、酸模叶蓼(Polygonum lapathifolium)、卷茎蓼(Polygonum convolvulus)、蝎虎驼蹄瓣(Zygophyllum mucronatum),占25.56%。有26种植物的萌发持续在30 d以上,15种植物在15 d内完成萌发,有31种植物在1~3 d内开始萌发,4种植物在10 d以后才开始萌发。主成分分析和聚类分析显示,中、旱生植物的萌发主要有爆发型、过渡型、缓萌型和低萌型,以过渡型和缓萌型为主;中生植物中萌发率不足20%的有6种,占14.28%, 旱生植物中萌发率不足20%的有11 种,占50%,显示了较多的旱生植物有延迟萌发的行为,这种萌发的延迟及萌发时间的异质性可使物种在不可预测、高死亡风险的环境中仍能确保种的延续。中生植物的种子大小对萌发能力有显著的影响,小种子的物种有较高的萌发率和较快的萌发速率,并且完成萌发所需要的时间较短,而旱生植物的种子萌发不受种子大小的影响。以上结果说明中生植物和旱生植物长期适应于不同的湿、旱生环境,在不同的选择压力下,生活史对策也出现了较明显的差异。     

Seed Germination in Desert Annuals: An Empirical Test of Adaptive Bet Hedging

Temporal variability in survivorship and reproduction is predicted to affect the evolution of life-history characters. Desert annual plants experience temporal variation in reproductive success that is largely caused by precipitation variability. We studied several populations of the desert annual Plantago insularis along a precipitation gradient. Whereas models of bet hedging in unpredictable environments generally predict one optimal germination fraction for a population, empirical studies have shown that environmental conditions during germination can cause a range of germination fractions to be expressed. In a 4-yr field study, we found that populations in historically more xeric environments had lower mean germination fractions, as is predicted by bet-hedging models. However, populations exhibited significant variation in germination among years. Two experimental studies measuring germination under several environment conditions were conducted to elucidate the source of this in situ variation. Germination fractions exhibited phenotypic plasticity in response to water availability and date within the season. Populations differed in their norms of reaction such that seeds from more xeric populations germinated under less restrictive conditions. A pattern of delayed germination consistent with among-year bet-hedging predictions arose in the field through the interaction of seed germinability and the distribution of environmental conditions during germination.