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XTBG OpenIR  > 西双版纳热带植物园毕业生学位论文  > 学位论文

title: 刺苋与苋菜种子寿命及萌发生态的比较研究
author: 叶娟
Issued Date: 2017-5
Abstract: 生物入侵目前已经遍及全球几乎所有农业和自然生态系统,并对生态系统的
生物多样性和生产力带来了严重威胁,因此生物入侵作为全球性问题已经引起世
界各国和国际组织的广泛关注,而外来植物入侵或杂草的入侵是其中的重要方
面。刺苋(Amarantnus spinosus L.)是苋科苋属一年生草本植物同时也是西双版
纳地区常见的外来入侵杂草,而同属植物苋菜(Amarantnus tricolor L.)也是外
来植物,在热带、亚热带地区广泛栽培,但是在西双版纳地区并没有像刺苋那样
发展成恶性入侵杂草。种子萌发是植物生长过程中的一个重要阶段,同时,也是
外来植物入侵过程中的重要环节。本研究以同域分布的刺苋和苋菜各两个品种为
材料,结合西双版纳热带高温的特点,比较这两种植物的种子寿命,萌发条件,
及萌发对高温、干旱胁迫和化感物质的反应,从种子生物学的角度分析刺苋能够
入侵成功的原因,为刺苋的综合治理提供理论依据,并解释苋菜为何在西双版纳
没有发展为刺苋那样的杂草。
在种子萌发生态部分,该研究设计了一序列实验室实验来比较刺苋和苋菜种
子在萌发条件和高温耐性方面的不同。结果发现:刺苋和苋菜种子对高温和干旱均有着很强的适应性,风干的刺苋和苋菜种子经过70ºC 高温处理30 min 后仍有
很高的萌发率和成苗率,但是刺苋种子对周期性高温和连续性高温(45ºC)的耐性
以及抗吸涨-回干处理的能力强于苋菜种子。同时,刺苋和苋菜种子均具有很宽
的萌发温度范围,在10-40ºC 条件下均能萌发,而且,在光照和黑暗条件下都有
很高的萌发率;不同的是,刺苋种子萌发随温度升高而升高,在35ºC 时达到最
大,40ºC 时显著降低,而温度对苋菜种子萌发的影响很小,因此,苋菜种子在
10ºC、15ºC、40ºC 的萌发明显优于刺苋。另外,这两种植物种子萌发对水分胁
迫的反应存在显著差别,-0.6 MPa 的低水势可以完全抑制刺苋的萌发,但对苋菜
种子却几乎没有抑制作用。
在种子寿命部分,该研究开展了野外种子埋藏实验和种子人工老化实验来比
较这两种植物种子的差别。在三个温度(15ºC、25ºC、35ºC)和三个相对空气湿
度(RH23%、54%、85%)共9 种组合条件下进行的老化实验表明,刺苋和苋菜
种子具有相同的老化规律,即在低温低湿(15ºC/23% RH)条件下贮藏12 个月,
其萌发率和成苗率无明显变化,在高温高湿(35°C / 85% RH)情况下种子老化迅速,萌发率和成苗率显著降低。但是,在森林和空旷地两种生境中进行的种子埋
藏实验发现了刺苋和苋菜种子显著不同的特点:埋藏在野外的刺苋种子始终保持
静止状态,取回实验室后进行萌发测试,发现其活力并没有随埋藏时间的延长而降低,经过了一年的埋藏后,种子仍保持很高的萌发率和成苗率;而这两种生境
中的苋菜种子在埋藏后3-5 周内就几乎全部萌发,但因为萌发的幼苗不能出土而
成为无效萌发。
在化感作用部分,实验选用了绿刺苋、红苋菜、星油藤3 种植物叶片作为化
感作用的供体,选取小白菜、刺苋(红、绿两个品种)、苋菜(红、绿两个品种)、
鬼针草、飞机草、对叶榕共8 种植物种子作为化感作用的受体,研究入侵种刺苋
和非入侵种苋菜在化感作用方面的差别。结果表明:(1) 这3 种植物叶片对这8
种植物种子萌发均有化感作用,表现为降低萌发率和成苗率,而且随着水提取液
浓度的升高,其抑制作用越明显;(2) 不同植物种子(受体)对同一化感物质(供
体)的敏感性存在差别,同一植物种子(受体)对不同化感物质(供体)的敏感性也
不一样,据此可以将这8 种植物种子(受体)分为3 组,即小白菜、红苋菜、鬼针
草种子萌发对3 种植物叶片水提取液敏感度顺序相一致,为红苋菜> 星油藤>
绿刺苋,绿苋菜、红刺苋、飞机草种子萌发对3 种植物叶片水提取液敏感度顺序
相一致,为绿刺苋> 红苋菜> 星油藤,而绿刺苋、对叶榕种子萌发对3 种植物
叶片水提取液敏感度顺序相一致,为红苋菜> 绿刺苋> 星油藤。
由此得出结论,与苋菜相比较,刺苋种子具有更强的高温耐性,在中等水分
胁迫条件下萌发就被抑制,能够形成较持久的土壤种子库,是其成为入侵种的有
利因素;苋菜种子虽然与刺苋一样具有很强的高温耐性和抗老化能力,其叶片水
提取液也具有抑制多种植物种子萌发的作用,而且,与刺苋相比较,苋菜种子具
有在更低水势和温度胁迫下萌发的特点,但是由于其为栽培品种,其能够在更广
泛环境条件下萌发的能力是通过人工选择获得的,而不是自然选择的结果,苋菜
种子的这些萌发特性不能与西双版纳的气候相适应,不能形成有效的土壤种子库,
是导致其未能在西双版纳发展成为入侵种的重要原因。
Degree Level: 硕士
Appears in Collections:西双版纳热带植物园毕业生学位论文_学位论文

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叶娟. 刺苋与苋菜种子寿命及萌发生态的比较研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2017.
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