豚草和三裂叶豚草地下种子库命运和种子萌发的自毒效应对种群的调节作用

来源 :石河子大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shy1201107
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豚草(Ambrosia artemisiifolia)和三裂叶豚草(Ambrosia trifida)是世界恶性入侵杂草,对农业生产、生态环境和人体健康产生重要影响。本论文针对豚草和三裂叶豚草单株种子生产量2 000-62 000粒,单位面积植株数300-750株/m~2,种群高密度集群分布的现象,将野外观测与室内试验结合,研究豚草和三裂叶豚草的萌发趋势与不同生育期的种群密度动态、地下种子库命运、化感、自毒作用对其自身种子萌发的影响,分析两个物种为避免同胞竞争,进行种群内的自我调节的机制。同时验证了其植株浸提液对农作物--玉米(Zea mays)和小麦(Triticum aestivum)和伴生物种--苜蓿(Medicago sativa)和三叶草(Trifolium repens)的化感作用。以期为深入了解两个物种的种群维持和增长、分析其入侵机制奠定基础。现有以下主要结论:一、豚草和三裂叶豚草种群密度随着生育期延长递减,随定居年限增加而递增(1)豚草和三裂叶豚草种群密度比较结果显示,不同生育期种群密度为:幼苗期>营养期>繁育期>成熟期。从幼苗期到成熟期种群密度变化来看,豚草不同生境的种群密度分别减少了99、119、406株/㎡,三裂叶豚草分别减少了93、480、698株/㎡。说明整个生育期内两个物种的单位面积植株数有大量死亡。(2)同一生育期不同生境的种群密度比较结果均为:入侵六年>入侵四年>入侵两年,入侵时间越久的生境同生育期内种群密度越高。说明定居时间越久,其种子库累积输入量越大,种子萌发量也越多。二、豚草和三裂叶豚草土壤种子库种子数量巨大,但随入侵年限和土层深度的增加有活力种子减少种子库大小比较结果为:入侵六年>入侵四年>入侵两年。其中,豚草入侵六年生境中干瘪、虫食、霉变种子占比达到23.81%,三裂叶豚草入侵二、四、六年生境土壤种子库中干瘪、虫食、霉变种子占比分别达到22.81%、33.51%、15.15%。不同土层深度种子库大小依次为:0-10 cm>10-20 cm>20-30 cm,随土层深度增加,种子量与种子类型均减少。豚草和三裂叶豚草的种子进入土壤种子库后,种子的干瘪、虫食、霉变等不同类型的损失构成了土壤种子库动态变化的各种要素,这些要素将影响到种子的萌发格局,成为决定种群密度的因素之一。三、豚草和三裂叶豚草对自身种子萌发有自毒效应,表现为“低促高抑”,随生育期延长逐渐减弱,但自毒作用不使种子活力丧失(1)豚草和三裂叶豚草低浓度(0.1、1、2、5 g/100m L)水浸液对自身种子的萌发促进作用在营养期时最高。其中,豚草种子萌发促进率最高为12.74%,三裂叶豚草为97.45%。幼苗期次之,两个物种的种子萌发促进率最高分别为4.80%与6.25%,繁育期和成熟期各浓度下均无促进萌发作用。(2)豚草和三裂叶豚草高浓度(10、15 g/100m L)水浸液对自身种子的萌发抑制作用同样在营养期最高,萌发抑制率最高分别为32.86%、92.03%。幼苗期分别为27.21%、77.94%,繁育期、成熟期两个物种的自毒抑制萌发率降低,最高分别为12.02%和46.96%、16.42%和48.48%。说明在豚草和三裂叶豚草种子萌发和幼苗快速生长阶段是发挥自毒作用的重要时期。(3)豚草和三裂叶豚草大、小种子在各浓度自身浸提液中的萌发无显著差异(P>0.05),说明两个物种的自毒效应对不同种子大小的萌发没有特异性。(4)豚草和三裂叶豚草的种子经历自毒作用后,种子活力未丧失,水洗后,种子萌发率最高分别增加6%和28%。说明两个物种可通过分泌自毒物质抑制部分种子的萌发,维持其种群的稳定,能更好的保持种间竞争优势,且有利于其种群的重新建立与长期延续。四、豚草和三裂叶豚草对作物和伴生牧草的抑制作用在幼苗期和营养期较强烈豚草和三裂叶豚草幼苗期和营养期植株水浸液对玉米、小麦、苜蓿和三叶草的种子萌发抑制作用较强,繁育期和成熟期植株水浸液对各种子萌发抑制作用减弱。其中,玉米和小麦种子在两种水浸液处理下的萌发抑制率最高分别为31.46%、27.71%和41.44%、45.11%,苜蓿和三叶草最高萌发抑制率均达到100%。幼苗期和营养期也是两个物种产生自毒作用的重要阶段,而营养期以后化感作用强度逐渐减弱。综上所述,本论文通过研究豚草和三裂叶豚草种群密度随生育期的变化和土壤种子库中种子类型的关系,以及不同生育期植株浸提液对伴生种和自身种子的萌发影响,发现土壤种子库种子类型和植株的自毒与他感作用共同影响了其种群的密度变化,这可能是豚草和三裂叶豚草成功入侵、扩散并稳定种群的重要原因。
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