Seed germination and seedling morphology of the seagrass, Halophila engelmannii (Hydrocharitaceae)

Seeds of Halophila engelmannii Aschers., that were collected in Redfish Bay, Texas, at weekly intervals from mid-May to mid-June 1986, began to germinate 3–4 weeks after collection. Most of the collections subsequently showed an increase in the rate of germination under increased light intensity and all had a stoppage of germination after transfer to darkness, indicating a light requirement to break endogenous seed dormancy. During the 5 weeks after seeds germinated, seedlings in soil culture produced a rosette of six leaves before the appearance of a rhizome bud in the axil of the third leaf. The first node of the rhizome produced a root and an upright shoot with a pseudowhorl of three to five leaves.

Seed-bank development, germination and early seedling survival of two seagrass species from The Netherlands: Zostera marina L. and Zostera noltii hornem

Flowering and seed-bank development of annual Zostera marina L. and perennial Z. noltii hornem. were studied in the Zandkreek (S.W. Netherlands). Flowering of Z. noltii started at the end of June and continued until the end of September. A maximum of ca. 1000 flowering shoots (11% of the total amount of shoots per square metre) occurred in early August. Flowering of Z. marina started at the end of July and continued throughout October. Seed banks of both species appeared to be annual. Actual seed densities of Z. noltii were much lower than predicted on the basis of the amount of inflorescences.Germination was studied in the laboratory in relation to temperature (10, 20 and 30°C), salinity (1.0, 10.0, 20.0, 30.0 and 40.0‰) and stratification (at 4°C). Both species showed a maximal germination at 30°C and 1.0‰ salinity, decreasing with higher salinities and lower temperatures. Stratification stimulated germination only at salinities 20.0‰. Desiccation and anaerobia were lethal to Z. marina seeds. Seedlings of Z. marina survived best at 10°C and 10.0–20.0‰ salinity and those of Z. noltii survived best at 10°C and 1.0‰ salinity. Overall, seedlings of Z. marina survived better than those of Z. noltii.

Cultivation of the brown alga Sargassum horneri: sexual reproduction and seedling production in tank culture under reduced solar irradiance in ambient temperature

As a large conspicuous intertidal brown alga, individuals of Sargassum horneri can reach a length of more than 7 m with a fresh weight of 3 kg along the coasts of the Eastern China Sea. The biomass of this alga as a vital component in coastal water ecology has been well documented. In recent years, a steady disappearance of the algal biomass along the once densely populated coastal areas of the Eastern China Sea has drawn attention in China. Efforts have been made to reconstruct the subtidal algal flora or even to grow the alga by use of long-lines. As part of the efforts to establish an efficient technique for producing seedlings of S. horneri, in this investigation a series of culture experiments were carried out in indoor raceway and rectangular tanks under reduced solar irradiance at ambient temperature in 2007-2008. The investigation demonstrated that: (1) sexual reproduction of S. horneri could be accelerated in elevated temperature and light climates, at least 3 months earlier than in the wild; (2) eggs of S. horneri had the potential to be fertilized up to 48 h, much longer than that of known related species; (3) suspension and fixed culture methods were both effective in growing the seedlings to the long-line cultivation stage; and (4) the life cycle of S. horneri in culture could be shortened to 4.5 months, thus establishing this alga as an appropriate model for investigating sexual reproduction in dieocious species of this genus.

Cultivation of the brown alga Hizikia fusiformis (Harvey) Okamura: enhanced seedling production in tumbled culture

The reuse of holdfasts for regeneration of young seedlings or using wild juvenile plants as the seedling source has played the major role in commercial cultivation of the brown alga Hizikia fusiformis in East Asia over the past 20 years. The possibility of employing zygote-derived germlings for producing seedlings has been discussed in the literature, but has not yet become a reality. Three main obstacles have limited the use of zygotes as a main source of seedlings, (1) the dioecious nature of the algal life cycle which may lead to asynchronous male and female receptacle development and thus different timing of egg and spermatozoa expulsion, (2) the low attachment rate when using zygote-derived germlings with developed rhizoids from wild parental plants for seeding production, and (3) the problem of culturing young germlings in regions where water temperature is high in summer. In this investigation, shifting the timing of receptacle formation earlier than in nature was performed by tumbling the algae in a long-day tank (16-h light per day). Synchronization of egg and spermatozoa expulsion and thereafter fertilization were conducted in indoor tanks. Receptacle formation in constant long days could be shifted by 20 days earlier than in plants cultured on long lines in the open sea, or I month earlier than in plants growing on intertidal rocks. Synchronized expulsion of eggs and spermatozoon led to a high rate of fertilization. This was achieved by tumbling the male and female receptacle-bearing branchlets in the same tank at low density in high irradiance. In two independent trials, a total of 1,400,000 zygote-derived germlings were obtained from 620 g (fresh weight) female sporophytes. The germlings shed from the receptacles were at an identical developmental stage indicating high synchronization of expulsion of eggs and spermatozoon followed by fertilization. Approximately 63% ( +/-9.6%) of the germlings were shed from the receptacle between 16 and 24 It after fertilization and 20% ( +/-11.9%) remained on the receptacle for 3 days after fertilization. Germlings were seeded on string collectors before rhizoids started to elongate and the attachment efficiency was enhanced. Young seedlings reached 800 ( +/-50) mum in length in 25 days at 25 degreesC before they were transferred to open sea cultivation. These results provide the basis of a practical way of seedling production by use of zygote-derived germlings in the commercial cultivation of Hizikia fusiformis. (C) 2004 Elsevier B.V All rights reserved.

Influence of lanthanum on the accumulation of trace elements in chloroplasts of cucumber seedling leaves

Influence of La3+ on the accumulation of trace elements (Se-75, Co-56, Rb-83, V-48, (95)mTc, and Ga-67) in chloroplasts of cucumber seedling leaves was studied by a radioactive multitracer technique. At the same time, chloroplast contents of different concentrations of La3+ treatment were calculated. It was observed that chloroplast contents peaked at 0.02 mM La3+ treatment and that the uptake and distribution of these trace elements in chloroplasts of cucumber seedling leaves are different under different La3+, treatments. With the increase of lanthanum concentrations from 0.002 to 2 mM, the uptake percentages of Se-75, Co-56, and Rb-83 presented an obvious increase and then sharply decreased in contrast to the nonlanthanum treatment, whereas there appeared a sharp decrease and then restored control level in the uptake of V-48. The other two trace elements, namely Tc-95m and Ga-67, were accumulated only in the presence of 0.02 mM La3+. The results indicate that lanthanum treatments to growing the cucumber lead to the change of trace element uptake in the chloroplasts of leaves, which suggest that lanthanum might influence the accumulation of trace elements in chloroplasts of cucumber seedling leaves by regulation of various ion transport mechanisms, thus affecting the photosystem of leaves.

Effects of La3+ on the active oxygen-scavenging enzyme activities in cucumber seedling leaves

The effects of La3+ on the antioxidant enzyme activities and the relative indices of cellular damage in cucumber seedling leaves were studied. When cucumber seedlings were treated with low concentrations of LaCl3 (0.002 and 0.02 mM), peroxidase (PO) activity increased, and catalase (CAT) activity was similar to that of control leaves at 0.002 mM La3+ and increased at 0.02 mM La3+, whereas superoxide dismutase (SOD) activity did not change significantly. The increase in the contents of chlorophyll (including chlorophylls a and b), carotenoids in parallel with the decrease in the level of malondialdehyde (MDA) suggested that low concentration of La3+ promoted plant growth. However, except the increase in SOD activity at 2 mM La3+, CAT and PO activities and the contents of pigments decreased at high concentrations of La3+ (0.2 and 2 mM), leading to the increase of MDA content and the inhibition of plant growth. It is suggested that lanthanum ion is involved in the regulation of active oxygen-scavenging enzyme activities during plant growth.

CO2倍增对禾本科植物幼苗形态结构的影响

本论文为国家自然科学基金重大项目“中国陆地生态系统对全球变化的反应模式研究”的部分研究内容。 本文对C02正常浓度(350ppm)和C02倍增(700ppm)条件下，小麦（Triticum, aestivum）、半野生小麦(Triticum aestivum spp．tibeticumShao)、大麦（Hordeum vulgare）、野大麦（Hordeum brevisubulalum）、水稻（Oryza sativa,）、野生稻（Or7za sativa ssp．）、谷子（Setaria italica）、狗尾草（Setaria viridis）、高粱（Sorghum vulgare）、玉米（Zea mays）、旱雀麦（Bromus tectorum）、旱麦草（Eremopyrum triticeum）等12种禾本科植物幼苗的叶片厚度、叶肉细胞密度、维管束鞘细胞中的叶绿体数、叶肉细胞中的叶绿体数、表皮细胞密度、气孔密度、气孔指数、气孔长度、气孔阻抗及平均株高、鲜重、茎秆直径、根的直径、种子的萌发率及叶绿体超微结构等进行了比较研究。 结果表明，C02倍增使不同种类、不同测试项目反应不一。总体上看，CO2浓度倍增，使10种禾本科植物（野大麦、玉米外）的吐片厚度普遍增加。除个别种类外，C4种类的平均株高、鲜重、根直径倍增组比对照组减小;气孔平均密度增加，而C3种类则呈相反趋势o C4种类比C3种类的叶片气孔开度对C02倍增反应更为敏感。在高浓度C02条件下，C4种类的叶绿体超微结构变化较明显，淀粉粒显著增加。野生种类的表皮细胞密度，叶肉细胞密度，维管束鞘细胞中的叶绿体数及茎秆直径，C02倍增组比对照组减少，栽培种类则显著增加。气孔密度与气孔指数基本呈正相关;而气孔长度与气孔密度则大体上呈负相关。 文中对高浓度C02条件下，供试植物形态结构的变化和规律，及全球大气变化对未来农业可能产生的影响进行了讨论。

在异倍性水平多胚苗水稻的特征特性研究

通过无融合生殖方式固定水稻杂种优势是水稻育种中极具诱惑力的研究内容之一。自从1979年以来，我国水稻无融合生殖充种研究主要集中在筛选和鉴定水稻多胚苗材料。根据前人的研究结果，具有无融合生殖特性的植物大多数为多倍体。本试验以多胚苗水稻APIV及其衍生系为研究材料，在二倍体[APIV_((2))]、同源三倍体[APIV_((3))]和同源四倍体[APIV_((4))]水平，对其多个世代中的特征特性，其中包括形态学特征，遗传学和胚胎学特性进行了研究，旨在探讨在多倍性水平筛选水稻无融合生殖种质的可能性，获得如下主要研究结果： 1.在二倍体APIV_((2))的多个世代中，只发现单胚苗、双胚苗和三胚苗植株，多胚苗频率比较低(4.67～5.14%)，多胚苗性状的表达在一定程度上受到环境因素的影响，并且，多胚苗植株的成活率比较低(11.70～17.39%)，大部分多胚苗植株在三叶期之前死亡，这很可能与其胚乳的营养供应有关。根据APIV_((2))的多胚苗性状在多个自交世代和杂交世代中的表达特点，多胚苗性状不是显性性状，也不是隐性性状，而是一种比较特殊的数量性状。 2.胚胎学的研究结果表明，在APIV_((2))的2857个子房的胚囊中没有观察到与不定胚生殖有关的特异生殖现象;APIV_((2))在发生受精之前的胚囊构型包括正常蓼型胚囊（76.5%）、退化型胚囊（16.0%）和变异型胚囊（7.5%），在变异型胚囊中包括双卵卵器胚囊（86.7%）和三卵卵器胚囊（13.3%）;APIV_((2))的双受精与前人在正常二倍体水稻中所观察到的结果大致相符;在不同季节的颖花和同一季节同一稻穗的不同颖花内多卵和多胚苗频率存在着明显差异。 3.在同源四倍体水稻的诱导中对种芽进行预处理，促使其胚芽鞘明显伸长后再进行诱导处理是诱导成功的关键技术。在同源四倍体APIV_((4))的同一稻穗中强势颖花的多卵频率要明显地高于弱势颖花的多卵频率。在APIV_((4))去雄后的颖花中意外地观察到了单胚和双胚现象。同源四倍体水稻APIV_((4))的有性生殖能力明显变弱，在花药内正常花粉粒少而败育花粉粒多;在受精前正常胚囊数少而退化胚囊数比较多（36.0%）;花粉管进入胚囊的时间比较晚;双受精频率低而单受精频率高。 4.异倍性水稻间具有一定的可交配性，但其结实率比较低（0.20～-1.64%），通过常规杂交方法所获得的同源三倍体成活植株的频率更低（0.07%）。在湖南湘潭的秋季条件下同源三倍体水稻植株雄性完全败育，但有部分稻穗能结实（0.59%～7.71%)，由此可获得饱满种子和不饱满种子。 5.通过子房培养可以获得异倍性水稻间杂种植株。在APIV_((4))/APIV_((2))杂交组合的子房培养中出现了一株双胚苗;同源三倍体成活植株的获得率仍然比较低（0.78%），但比通过常规杂交法首先获得种子，进而获得同源三倍体成活植株的效率要倍出11.14倍。根据试验结果，提出了6个问题进行讨论。认为在杂交后代中有可能筛选到多胚苗发生频率更高的单株;多胚苗性状是比较复杂的数量性状;同源四倍体水稻的有性生殖能力明显变弱;通过合理配组和复重授粉可以提高异倍性水稻间的杂并结实率;通过子房培养可以明显提高获得同源三倍体成活植株的效率;在多倍体水稻中筛选无融合生殖种质在比二倍体水稻中筛选可能更容易成功。

水稻(Oryza sativa L. ssp japonica)幼苗根质膜蛋白质组分析

根质膜具有重要的生物学功能，它参与了根响应脱落酸（ABA）的一系列活动。尽管已经有很多有关ABA影响根的生长和发育的报道，但是在蛋白质组水平上研究参与ABA信号转导及相关活动的质膜蛋白质的报道还未见到。我们期望利用蛋白质组学技术平台研究外源ABA胁迫下水稻根质膜与ABA功能相关的蛋白质组的变化。 本论文通过双向电泳（2DE）结合质谱（MALDI-TOF MS 和 MALDI-TOF/TOF MS）分析的方法鉴定了102个质膜相关蛋白质。这些蛋白质功能涉及到跨膜运输（16.2%）、胁迫反应（14.3%）、物质运输（4.8%）、细胞骨架动态变化（5.7%）、细胞壁重建（3.8%）、碳代谢和能量循环（13.3%）、蛋白质代谢（14.3%）、信号转导（18.1%）和其他功能的蛋白质（4.8%），以及未知功能的蛋白质（2.9%）。其中大约30％的蛋白质以同工型的形式存在。在这些鉴定结果中，有10个斑点（代表10种蛋白质）已被报道为质膜特异的蛋白质;68个蛋白质斑点（代表58种蛋白质）是质膜相关蛋白质。其余54个蛋白质斑点（代表42种蛋白质）是首次在水稻根的质膜囊泡中被鉴定出来。 在ABA处理条件下，我们在2DE胶上发现了15个响应ABA调节的蛋白质斑点。9个上调的蛋白质斑点分别代表以下9种蛋白质：vacuolar proton-ATPase A subunit, vacuolar ATPase B subunit、patatin、 Salt-stress root protein RS1、谷氨酰氨合成酶（Glutamine synthetase，GS）、OSR40c1、H+-exporting ATPase （vacuolar ATPase E subunit）、甘油醛-3-磷酸脱氢酶I型（glyceraldehyde-3- phosphate dehydrogenase, type I，GADPH）和醛缩酶C-1（aldolase C-1）。6个下调的蛋白质斑点分别代表4种蛋白质：endosperm lumenal binding protein、remorin protein、富含脯氨酸蛋白质（glycine-rich protein，GRP）和蔗糖合成酶（sucrose synthase, SuSy）。其中，OSR40c1和endosperm lumenal binding protein与蛋白质合成相关，从它们与ABA的关系中可以看出，ABA可能抑制了细胞的蛋白质合成。而vacuolar proton-ATPase A subunit、vacuolar ATPase B subunit和 H+-exporting ATPase参与了细胞质pH的调控，ABA致使了细胞质pH的上升。甘油醛-3-磷酸脱氢酶I型、醛缩酶C-1和蔗糖合酶参与了细胞壁的生长发育，ABA的作用可能导致了细胞壁生长发育的延迟。ABA促使Patatin上升，其作用可能与质膜膜脂的降解有关。而ABA的刺激也使谷氨酰氨合成酶的表达显著上升，谷氨酰氨合成酶可以去除细胞内有害的游离NH+4。同时还有未知功能的富含脯氨酸蛋白质（glycine-rich protein，GRP）同样受到ABA的诱导，但具体的功能及其与ABA的关系还要进一步的实验证据。

毛乌素沙地两种根茎型植物克隆生长的生态适应意义

在干旱气候背景下的毛乌素沙地，干旱、风沙是十分突出的环境胁迫因子。植物的生存与繁衍受到这些因子的强烈作用。在这里生存繁衍的许多克隆植物，在长期的生态适应与进化中，形成了有效的生态适应机制来克服沙地环境的不利影响。本研究选择在毛乌素沙地广泛分布的根茎型克隆植物羊柴（Hedysarum laeve Maxim.）和拂子茅(Calamagrostis epigejos (L.) Roth.)为实验对象，运用实验生态学的方法与途径，来探讨它们对环境因子的适应机制。 羊柴为毛乌素沙地的主要固沙植物与优良豆科牧草，在该地区广泛用于飞播和直播种植。对毛乌素沙地区域生态环境建设与畜牧业经济发展起到了重大作用。在毛乌素沙地，水分短缺是植物生长和繁殖的重要限制因子。同时，受地形、生物、基质等因素的影响，毛乌素沙地的水分往往呈异质性的空间分布。羊柴克隆的相连分株极有可能处于异质性水分供应的不同生境位点上。因而，相连的羊柴分株能否对异质性水分供应发生反应，以及反应的耗一益状况，是羊柴克隆对干旱与水分异质性生态适应的基本问题。为此，采用人工设置异质性水分供应的方法，研究了一对相连的羊柴成年克隆分株对水分异质性的反应及反应的耗一益状况。结果显示：分株的水分供应状况，对相连的另一分株的生长有着显著的影响。当生长于低水分供应土壤中的分株与生长于高水分供应土壤中的分株相连接时，此分株的地上植株、根系、新生根茎的产生都有显著的提高，生物量分配与同质高土壤水分供应的分株无显著差异;而同时，与此分株相连的、处于高水分供应土壤中的分株在生长上却无明显的减弱，并且将明显多的生物量分配到地下根系。这表明：分株间发生着明显的水分共享，相连的克隆分株通过水分共享对异质性水分供应发生反应：并且水分共享使处于低水分供应土壤中的羊柴分株显著获益而并不显著地牺牲另一处于高水分供应土壤中的羊柴分株的生长。水分共享可能是羊柴克隆对沙地水分异质性的生态适应机制之一。 风积沙埋在毛乌素沙地生态系统中频繁发生，直接影响着种子发芽后，幼苗的存活与成功定居。因而，对传播到沙地中的植物种具有选择作用。羊柴在近数十年来被大量地用于沙地飞播，以防风固沙重建沙地植被。羊柴在种子萌发后，幼苗很有可能遭受沙埋。为了探讨羊柴幼苗对沙埋的反应，对一周龄、二周龄的羊柴幼苗进行了为期6周的人工沙埋实验，实验结果显示：沙埋对羊柴幼苗的存活、生长影响极为显著，重度沙埋（沙埋深度达到或超过幼苗的高度）可使大量或全部羊柴幼苗死亡;一定深度的沙埋（沙埋深度不超过幼苗株高）羊柴幼苗不仅可以全部存活，而且其整株生物量、叶片生物量、根系生物量以及相对生长率都相应地高于非沙埋的对照（即：不沙埋），而且新生叶片的产生要显著地多于不沙埋的对照。与非沙埋的对照相比，一定深度的沙埋并不显著地改变羊柴幼苗的生物量分配格局，其株高也不发生明显的变化。根据本实验的结果，在飞播羊柴时最好先在流沙和半流沙上设置一些人工固沙、阻沙的设施，以避免羊柴幼苗遭受重度沙埋，降低其定居和形成种群的风险，促进其形成种群，提高飞播成效。 在本研究的实施地一毛乌素沙地，环境胁迫与扰动经常发生，异质性的生境条件有着广泛的分布。严酷的生存环境与异质性，为植物采取多样的生态适应策略提供了前提条件。克隆植物的相连分株间是否发生资源共享以及资源共享的时空格局具有种类特异性。拂子茅为根茎型多年生禾草。其根茎细长，在分株建立后并不随分株的年龄的增加与体形的增大而发生明显的加粗生长。为了探讨拂子茅在异质性水分环境中的表型差异，对拂子茅由母株、子株组成的分株对给予了高水、低水两种不同的异质性水分处理。实验结果表明：水分供应状况直径影响着拂子茅的分株生长表型。在高水条件下，拂子茅的分株能产生多的根茎、新生 后代分株，并将生物量主要用于地上部分生长，从而积累多的地上生物量;在低水条件下，拂子茅分株产生较少的根茎与新生后代分株，并且分配到根系的生物量明显增大。在具有一定对比度的异质性水分环境中，拂子茅分株并不因与其相连的分株所处的水分供应状况而在根茎生长、新生后代分株的产生和生物量分配等特征上，与同质环境中的具有相同水分供应状况的分株表现出有明显的差异。这些结果揭示：拂子茅仅以分株的形式对异质性水分在表型上发生反应;相连的克隆分株在向顶向和向基向这两个基本方向上，不能对另一分株的水分供应状况在生长表型上发生反应，它们在水分关系上可能是相互相对独立的。分株的相对独立有利于在气候干旱、扰动强烈的沙地环境中实现风险分摊，提高基株的存活机率。 可以推断：处于同一环境中的不同克隆植物种在长期的进化中，也可以选择截然不同的生态策略来适应环境。

中国暖温带辽东栎林主要树种共存机制的研究

物种共存是植物群落生态学的一个重要问题。对物种共存的研究可以促进人们对生态系统结构与功能的认识，并为生物多样性保护及恢复提供理论指导。在本论文中，通过对辽东栎－棘皮桦林主要树种空间格局及空间关系、竞争作用和繁殖策略的研究，初步确定本地区辽东栎林主要树种共存的机制。 空间点格局分析表明辽东栎、棘皮桦和五角枫的幼苗、幼树和大树均呈聚集分布。辽东栎幼苗和幼树的分布与同种大树个体正相关，与棘皮桦的大树个体负相关，而与死树个体无显著的相关关系。这些结果说明种子散播和萌生繁殖过程影响辽东栎树木个体的空间格局。棘皮桦幼苗和幼树的分布在小的空间尺度上与同种活树和死树个体正相关，而与其它树种的活树及死树个体的分布呈负相关，说明萌生是该物种繁殖的一个重要途径。五角枫的幼苗和幼树呈聚集分布，并与同种大树个体的分布有关，说明其种子有限的散播范围影响其分布。辽东栎大树个体的分布与棘皮桦大树个体在小尺度上呈负相关，表明这两个树种之间可能存在竞争关系。 离散模型（the diffusion model）和生长动态模型（the growth dynamics model）分析表明在一些树种之间存在单向的种间竞争，例如，黄花柳对白桦和棘皮桦的竞争作用，棘皮桦对辽东栎，辽东栎对五角枫，和五角枫对山杨的竞争作用。这些单向竞争主要是林冠层的大树个体对林下层小个体的竞争。在这些树种中没有发现种内竞争。但是，各树种的生长率（G (t, x)）与生长率方差（ ）呈直线相关，而且样地中树木的死亡率较低，说明树种间的竞争强度很小。因此我们推测非对称的种间竞争在塑造该森林群落结构和物种共存过程中的作用不大。 五角枫、辽东栎、糠椴和山杨的幼苗和幼树在森林的林下层占优势，密度和出现频率均较高，可以形成稳定的幼苗库。五角枫、辽东栎和糠椴的幼苗大小级结构呈倒J形，山杨幼苗的大小结构呈单峰形。棘皮桦幼苗很少，但幼树相对较多，说明该树种可以形成幼树库。辽东栎幼苗在林窗中密度较大，而幼树的密度与林窗的出现与否无明显的相关关系，说明林窗的形成对新更新苗有显著影响，而林窗内的幼树可能是由林窗形成前已经建立的幼苗发展而来。林冠下的辽东栎幼苗多数为萌生起源，寿命较长，一旦上层大树死亡，可以迅速生长，进入林冠层。因此，林冠层下的幼苗库和林窗更新对辽东栎种群动态至关重要。五角枫幼苗和幼树的耐荫性或避荫性较强，可以形成巨大的长期存在的幼苗库和幼树库，以维持其种群的更新。糠椴和山杨的幼苗，主要起源于根的萌蘖。由于母树提供营养，幼苗生长速度较其它三个树种快。但它们对土壤湿度和营养的要求较高，这限制了它们很难占据其它生境。 虽然，在所研究的处于不同演替阶段的群落中，树种的组成有所不同，但辽东栎、大叶白腊和五角枫的幼苗均非常丰富，可以形成幼苗库。辽东栎的幼苗库大部分为萌生苗，而大叶白腊的幼苗库主要由实生苗构成。大叶白腊的幼苗种群中小个体丰富，它们生长速度很慢，在林下采取一种“坐－等”（sit-and-wait）的策略。在三个树种中，五角枫幼苗主枝的伸长生长率最高，而且生长率与幼苗的基径和生境的光照强度正相关。 通过以上研究，我们初步得出结论：竞争作用在研究的辽东栎－棘皮桦林主要树种共存中起的作用很小;形成稳定长久的幼苗库是这些树种的主要繁殖策略。因此，理解这些树种共存机制的关键在于这些树种幼苗库或幼树库的不同起源，及幼苗和幼树对生境因子的不同生态响应所创造的丰富的更新生态位。

浑善达克沙地几种优势植物的生态适应

浑善达克沙地是我国北方干旱半干旱区的主要沙地和严重荒漠化地区之一。同时也是我国内陆沙尘的主要源区之一。研究当地植物对沙地环境的适应方式有助于当地的荒漠化治理，加快生态环境恢复。本文应用（温室和野外）实验生态学方法研究了沙地植物对水分、沙埋和养分异质性环境的生态适应对策。 浑善达克沙地属于半干旱区域。在一次降雨过后，适合植物生长的湿沙层逐渐下降，或者说不适合植物生长的干沙层逐渐加厚。为了能够有效地从沙层中获得水分，植物的根系的伸长的速度必须大于湿沙层下降的速度。因此，当地分布的植物的根系则应该具有相应的形态、生长和生物量投资方面的可塑性。羊柴（Hedysarum laeve Maxim. (Leguminosae) ）是当地的主要半灌木和固沙植物。我们研究了羊柴幼苗对不同土壤含水量和不同模拟降雨量的反应格局，以及移动沙丘生长季节的土壤含水量变动规律。发现，大于3％土壤含水量适合羊柴幼苗生长。最适土壤含水量为12%－20% 。在生长季节早期，羊柴幼苗比较容易在沙丘上定居。如果没有充分的后续降雨的话，萌发后的幼苗在沙丘顶部、落沙坡中部和后部定居比较困难。降雨量越大，根系越深、总根长越大、根系直径越大、侧根越多、根冠比越低。 在干旱半干旱区域的沙地，种子萌发的时间和地点对于植物的定居和存活具有关键作用。通过温室实验，研究了小叶锦鸡儿和羊柴的种子萌发和出苗对不同深度的沙埋的反应，及其与种子大小的关联。结果表明，小叶锦鸡儿和羊柴的种子萌发和出苗对浑善达克沙地的自然生境表现出相似的生态适应。这两个种的种子萌发的适宜温度为10-15ºC, 这是当地春季的平均温度。由于这两个种的种子萌发是光敏感的，所以它们的种子萌发受土壤含水量和光照强度二者之间的平衡调节。2 cm 的较浅沙埋最有利于种子萌发和出苗。种子埋得越深，种子的萌发率和出苗率越低，更多的种子受胁迫休眠保存在土壤中作为种子库。不同大小的种子的不同萌发能力也是一种重要的生态适应，这可以调节种子在合适的时间和合适的沙埋深度萌发和出苗。 冰草（Agropyron cristatum (L.) Gaertn）是浑善达克沙地植物群落中占优势的多年生根茎草本植物之一。种子在合适的地点和时间萌发以及幼苗在合适的地点和时间生长，对于冰草在沙地环境条件下生存和分布具有重要意义。本文研究了浑善达克沙地4-10月份土壤含水量变动情况和冰草种子萌发、出苗和幼苗生长对土壤含水量的响应。结果表明，4月下旬至5月上中旬的土壤含水量对冰草种子萌发、出苗和定居极为关键。控制条件下，冰草种子萌发的最适土壤含水量是12%-20%，出苗以及幼苗生长的最适土壤含水量是12%-16%。当土壤含水量低于3%，冰草种子不能萌发，土壤含水量低于6%时，幼苗不能出土和定居。当土壤含水量达到16%时，冰草幼苗生物量有所下降。在6%-8%的土壤含水量条件下，植株将更多的生物量投资于根的生长。 本文对浑善达克沙地低湿滩地、滩地-风沙沉积过渡区到风沙沉积区的赖草（Leymus secalinus （Georgi） Tzvel.）分株数、地上生物量、土壤水分和养分异质性进行了研究。结果表明，从低湿滩地、滩地-风沙沉积过渡区到风沙沉积区，随着土壤养分的降低，赖草分株数和地上生物量反而增加。赖草的分株数在三种生境中都存在空间自相关。并且，从低湿滩地、过渡区到风沙沉积区空间自相关的变程逐渐增加。地上生物量同样存在空间自相关，但变程以过渡区最大，风沙沉积区最低。土壤水分仅仅在风沙沉积区存在空间自相关。在三种生境条件下，土壤全氮和有机质的空间分布格局相似，都在低湿滩地和过渡区存在空间自相关且变程相似。在风沙沉积区不存在空间自相关。赖草的空间分布格局在低湿滩地为偏离随机适度聚集的分布格局，在过渡区近似于聚居分布，而在风沙沉积区为均匀分布格局。 豆科锦鸡儿属（Caragana ）植物因其可以生物固氮而在草原生态系统当中具有特殊的地位。定量分析小叶锦鸡儿（Caragana microphylla ）灌丛在浑善达克沙地不同生境条件下的分布格局，有助于理解植被与土壤养分循环之间的关系和合理制定退化沙地的恢复对策。本文采用地统计学中的半方差分析和分形分析两种方法研究了浑善达克沙地小叶锦鸡儿灌丛的空间分布格局，分析了不同生境中小叶锦鸡儿灌丛的植被、土壤水分和养分间的相关性。结果表明（1）小叶锦鸡儿灌丛在三种生境条件下（滩地、固定沙丘和半固定沙丘）的盖度、土壤有机质和全氮的空间分布符合球状模型，空间自相关显著;（2）土壤pH值在滩地和固定沙丘的空间分布符合球状模型且空间自相关显著，但在半固定沙丘空间自相关不显著;（3）土壤水分在三种生境中的空间分布都符合线性模型，空间自相关显著。（4）植被的变异尺度（变程）小于各个土壤要素的变异尺度。植被（小叶锦鸡儿灌丛）的分布和形成过程决定了土壤养分的分布和形成过程。当地的豆科植物在养分“沃岛”现象的形成中起了重要作用，合理的利用和布局当地的豆科植物，可以更加有效地补充草地生态系统的养分，从而有利于加快当地生态系统的恢复进程。

毛乌素沙地种子萌发特性及浑善达克沙地荒漠化成因分析

毛乌素沙地与浑善达克沙地为我国著名的沙地。本文以毛乌素沙地荒漠化防治中常用的飞播植被恢复技术为突破口，研究飞播采用的主要植物种种子萌发与幼苗出土对沙埋与水分的响应，以改善植被飞播恢复技术。近年来浑善达克沙地快速发展的荒漠化进程引起了人们的极大关注，本文应用统计方法对浑善达克沙地荒漠化成因进行了系统研究。 羊柴(Hedysarum leave Maxim.)、柠条(Caragana korshinskii Kom.)、籽蒿(Artimisia sphaerocephala Krasch)与油蒿(Artimisia ordosica Krasch.)为鄂尔多斯高原广泛分布的植物种，也是该地区飞播选用的主要植物种。通过温室实验，对四种植物萌发特性及出苗与水分和沙埋深度的关系进行研究，阐明了种子萌发的最适水分条件和沙埋深度。四种植物种子萌发与出苗最适宜的供水量都接近于当地生长季的平均降水量 (50mm/month);最适宜的沙埋深度为0.5cm-1cm, 羊柴、柠条、籽蒿和油蒿的沙埋深度分别为：0.5、1.0、0.5和0.5cm。过多的水分和过深的沙埋显著降低种子萌发与出苗，反映了四种植物对沙区环境的生态适应。基于实验结果及当地气候特点，建议将鄂尔多斯地区的飞播时间由6月初提前至5月中下旬，以提高飞播植物的出苗率。 近年来浑善达克沙地荒漠化的发展呈现加剧的趋势。通过对位于浑善达克沙地中心区正蓝旗的自然和社会因子变化趋势的研究寻求该区荒漠化发生发展的原因，应用数理统计方法对正蓝旗一些重要的气候及经济因子在近40年的变化过程进行了系统分析，发现过度放牧及人口的急剧增加是导致正蓝旗乃至浑善达克地区荒漠化加剧的主要原因。同时，温室效应造成的全球增温也是重要的诱因之一。基于上述分析，对浑善达克沙地的荒漠化防治工作提出了一些具体的建议和措施。

濒危植物秦岭冷杉的种实特性和幼苗适应性

　　秦岭冷杉(Abies chensiensis)是松科冷杉属常绿乔木，我国国家二级濒危植物，主要分布在我国的秦岭。迄今为止，国内外有关秦岭冷杉的研究鲜有报道。本文研究了核心分布区和边缘区秦岭冷杉的结实特性、球果和种子的形态变异、种子萌发特性及幼苗的最初生长和适应状况，并通过与同属非濒危物种巴山冷杉相关特性的比较研究，初步探讨了秦岭冷杉的繁殖生物生态学特性, 为全面揭示秦岭冷杉濒危机制奠定基础。 　　与冷杉属其他种相比，核心区秦岭冷杉种子较大，出种量也较高，但空粒率很高，达到88%以上;边缘分布区的空粒率更达到95%以上，反映出极高的败育率。秦岭地区秦岭冷杉结实量和结实率随海拔高度升高而减少;同时，两个海拔高度的对比表明，低海拔秦岭冷杉具有较大的球果和种子，饱满度高。表明在其垂直分布范围内，低海拔地段更适合秦岭冷杉的生长和发育。 　　核心区（即秦岭地区）的秦岭冷杉球果和种子的绝大部分指标均值显著大于边缘区（即神农架地区）。相同海拔条件下，秦岭冷杉绝大部分球果和种子形态指标在地区间、地区内种群间、种群内部均有显著差异，约85%的变异来自地区内个体间和个体内，说明秦岭冷杉的球果和种子形态特征变化受遗传控制更显著。人工林与天然林相比，大部分人工林球果和种子指标均值和变异幅度大于天然林，表明通过人为经营可以改善秦岭冷杉的一些生殖性状。 　　秦岭冷杉具有浅休眠，除经典的冷层积方法可以打破休眠外，适当的物理、化学方法处理，如流动水冲洗、适宜浓度硝酸钾、赤霉酸浸种也可以起到相似的作用。各种促进萌发的方法所得到的最大萌发率间没有显著差异。核心区种子萌发率显著高于边缘区;此外，核心区种子在萌发速度和进程上也要显著高于边缘区，这也表明核心区秦岭冷杉活力更高。同样，由于巴山冷杉较高的饱满度，同等条件下，巴山冷杉种子萌发率约三倍于秦岭冷杉种子。 　　野外幼苗的适应性研究主要通过播种后观测出苗率及幼苗在各种环境条件下的存活率、生长状况来进行。通过一年的观测发现，秦岭冷杉野外种子出苗率平均只有16.9%，一年后幼苗死亡率高于50%。 林窗中、土壤覆盖厚度2~3cm的苗床中种子出苗率最高;较深土壤厚度出苗率低说明秦岭冷杉土壤种子库对更新贡献较小。层积30天种子出苗率高于未处理的种子，但对生长率没有影响。林外苗床中幼苗生长率较高。矿质土壤基质上幼苗生长率明显高于林地中。