新疆三种盐生植物种子萌发和幼苗早期生长对环境的适应对策

肉质小半灌木盐节木（Halocnemum strobilaceum）、里海盐爪爪（Kalidium capsicum）和盐爪爪（Kalidium foliatum）是中国西北盐生荒漠中分布的重要优势种植物。本文对生长在新疆盐漠环境中的三种植物种子的萌发生态学进行了研究。研究内容包括：（1）光照、温度对种子萌发的影响;（2）NaCl盐度对种子萌发和恢复、幼苗生长和恢复的影响;以及（3）低温层积处理对三种盐生植物种子休眠打破和耐盐性影响。 新成熟的盐节木、里海盐爪爪和盐爪爪种子都具有非深度生理休眠，它们分别需要经过4，4和8周的低温层积处理打破休眠。打破休眠的种子萌发的最适光温条件分别是25-30°C和光照（盐节木）;15-30°C，光照或黑暗（里海盐爪爪）;25°C和黑暗（盐爪爪）。 三种盐生植物的种子萌发对NaCl盐度胁迫有相似的响应，即低浓度不抑制萌发，高于一定浓度后，种子萌发随盐度的升高而逐渐降低，直至种子萌发被完全抑制。但是，开始抑制和完全抑制三种植物种子萌发的NaCl盐度是不同的。三种植物种子萌发受到抑制的起始浓度和种子萌发完全被抑制的盐度分别是：0.4和2.0 M（盐节木），0.2和0.6 M（里海盐爪爪），0.2和1.0 M（盐爪爪）。将未萌发的种子转入用蒸馏水饱和的滤纸上继续萌发，三种盐生植物的种子均有可恢复萌发的能力，经4.0 M NaCl处理后的种子，萌发恢复率都高于80%。三种植物的种子在蒸馏水中的总萌发率（在初始盐溶液中萌发的种子数与在蒸馏水中恢复萌发的种子数之和占所有供试种子数的百分率）高于各盐度条件下的种子总萌发率（在初始盐溶液中萌发的种子数与在蒸馏水中恢复萌发的种子数之和占所有供试种子数的百分率）。 盐节木和里海盐爪爪的种子萌发出的幼苗的早期生长对NaCl盐度胁迫有相似的响应，即随着盐度的升高，胚根的伸长逐渐降低;但是低盐度（≤0.4 M）不影响、甚至促进盐节木胚根的伸长，而各个盐度的NaCl均抑制里海盐爪爪的胚根伸长。盐节木的胚根生长较慢，在蒸馏水中培养24 h 后的根长< 1mm。低盐（0.2 M）促进胚根的伸长，但随盐度的继续升高（≥ 0.6 M），胚根伸长逐渐受到抑制，当盐度 ≥ 2.0 M NaCl时，盐节木胚根伸长完全停止。里海盐爪爪的胚根伸长快速，在蒸馏水中培养12 h后的平均根长为5 cm。低盐并不促进里海盐爪爪胚根的伸长，随盐度升高，胚根伸长逐渐受抑制。当盐度 ≥ 1.0 M NaCl时，里海盐爪爪的胚根伸长完全停止。但当转入蒸馏水中时，两种植物的胚根都可以继续伸长，伸长的能力随预处理盐溶液浓度的升高而降低，经 ≥ 4.0 M NaCl 预处理的盐节木胚根完全丧失继续伸长的能力;经0.6 M NaCl 预处理的里海盐爪爪胚根无法继续伸长。 低温层积处理对三种盐生植物的种子在NaCl溶液中的萌发均有显著促进作用。低温层积后，种子萌发可以发生的盐度范围提高;相同浓度NaCl溶液中，低温层积后的种子的萌发率和萌发速率都显著高于未经低温层积处理的种子。 实验结果表明三种盐生植物在种子萌发和早期幼苗生长阶段对盐生生境具有适应性。种子和幼苗早期在高盐分胁迫下保持的萌发恢复能力和胚根伸长生长的恢复能力是对盐生环境的特殊适应对策。这种适应对策有助于这三种植物在新疆的盐漠环境中得以成功的生存和繁衍。

针茅属植物锥形繁殖体打钻及其适应意义的研究羊草草原群落植物水分来源对放牧干扰的响应

锥形繁殖体是具有吸湿芒和锐利尖端的一种繁殖体类型。芒的吸湿运动促使锥形繁殖体穿透土壤，而存在于繁殖体上的短硬刚毛阻止它在芒再次打开螺旋时从土壤中退出。通过这个过程，种子被埋藏到一定深度，称之为种子（繁殖体）的打钻作用，这是锥形繁殖体最主要的功能。锥形繁殖体的结构和功能代表了繁殖体在生活史各个阶段的适应，可能是植物在群落内占优势的原因之一。针茅属植物是具有锥形繁殖体的植物中较大的一类，常常被看作是识别地带性植被的优势种。小针茅分布于荒漠草原，克氏针茅和大针茅分别分布于典型草原较干和较湿的区域。沿着环境梯度的变化这些植物呈现明显的生态替代。因此，我们以小针茅、克氏针茅和大针茅为研究对象，从种子打钻、种子埋藏、种子生理特征出发研究针茅属植物的繁殖体特征对地带性分布的适应。结果表明： 小针茅的实生苗主要由当年种子产生，克氏针茅和大针茅在当年的冷秋季节和第二年的春季均能够产生实生苗。根据土壤种子库分类，三种针茅均具有瞬时种子库，所不同的是小针茅具有I型种子库的特征，克氏针茅和大针茅具有II型种子库的特征。针茅属植物通过芒的吸湿运动将繁殖体埋入土壤，这个过程可以造成种子损伤，但大部分只是引起基盘的脱落，而这不影响萌发，受到严重损伤的种子仅占种子库很小的一部分。 繁殖体吸湿芒的损伤程度和繁殖体的入土角度都影响繁殖体的埋藏。当芒被过度损伤以致不能提供杠杆作用时繁殖体不能埋藏。而繁殖体入土角度和埋藏深度之间存在显著的负相关关系。繁殖体的埋藏能力并不总是与土壤条件有关，大针茅和克氏针茅的繁殖体埋藏与土壤类型有关，而小针茅的埋藏主要与环境的湿度条件有关。 种子埋藏深度通过减少实生苗出现率和推迟实生苗的出现时间来影响实生苗的出现。埋藏深度与实生苗的出现率呈显著负相关，与实生苗出现时间呈显著的正相关关系。棕钙土内种子埋藏深度对实生苗出现的影响比在栗钙土内的影响更明显。不同针茅物种具有不同的最适埋藏深度范围，小针茅的最适埋藏深度更浅而范围也更窄，这与它出现的环境有关。因此，繁殖体的形态和生理特征都体现了不同针茅繁殖体对环境条件的进化适应，可以从有性更新的角度解释针茅属植物的地带性分布和生态替代的原因。 放牧是羊草草原的主要利用方式。放牧引起的植被变化影响水分的可用性，而反过来植物所获取的水分来源也可以影响物种的分布。通过测定内蒙古羊草草原群落放牧和不放牧区内主要植物种和土壤的氢同位素值来研究植物 的水分来源，确定放牧对植物使用水分来源的影响，调查放牧前后植物的水分来源变化和相对生物量变化的关系。 我们发现120 cm深的土壤剖面在统计学上可以分为三层：0-20 cm, 20-50 cm和50-120 cm。低于50 cm土壤层的氢同 位素信号类似于地下水，这部分水分很少受到降雨的影响也不被任何植物所利用。群落内，灌木小叶锦鸡儿主要使 用来自20-50 cm土壤层的水分，除此之外大多数物种则主要使用来自水分含量频繁波动的地下20 cm土壤层内的水分。放牧使群落倾向于利用更浅层的土壤水，对植物的水分来源的影响则直接反映到它们的生物量变化上。此外，植 物水分来源对放牧的响应和生物量对放牧的响应存在显著的相关关系，水分来源受到放牧影响越大的植物对放牧的响应越敏感。因此，我们有可能能够通过植物对水分来源的利用来估计物种在放牧演替中的丰富度分布。

毛乌素沙地两种固沙禾草种子萌发和幼苗生长与环境的关系

干旱区和半干旱区生长的植物具有复杂的生存机制，以确保其能够在特定的环境中生存和发展。植物在干旱的荒漠条件下的生存，与其特殊的种子萌发机制密切相关，这种机制能够确保植物在合适的时间与地点进行种子萌发与幼苗生长发育。在植物的生活史中，种子对极端环境具有最大的忍耐力，而萌发的幼苗对环境胁迫的忍耐程度最小。在干旱区生长的植物往往具有特殊的萌发机制使萌发出的幼苗能够度过对外界的敏感期，对于植物的生存具有重要意义。 毛乌素沙地是我国的四大沙地之一，该地区具有水分短缺，蒸发强烈，风沙剧烈和生境异质性高的特征。本文假设生长在这种极端环境中的植物也发展出了“适时适地”的种子萌发和幼苗生长的适应对策。为了验证以上的假设，本文选取毛乌素沙地不同生境中生长的两种优势固沙禾草——流动沙丘上生长的沙鞭(Psammochloa villosa)和固定沙丘上生长的赖草(Leymus secalinus)为研究材料，通过野外调查、温室控制实验和实验室控制实验的方法，从生理生态学的角度探讨这两种植物的种子萌发和幼苗生长过程对沙丘环境的适应对策，主要对比它们在种子休眠、萌发和幼苗早期生长过程中对沙丘生境适应性的异同点。研究结果表明： （1）新成熟的沙鞭和赖草的种子为适应冬季低温而发展出生理性的内生休眠——非深度生理休眠。沙鞭和赖草的种子分别需要经过4周和8周的低温层积处理(3－5ºC)来完全打破休眠。另外，划破种皮或者部分切除胚乳也能够促进种子的萌发，这进一步证明两种植物的种子具有非深度生理休眠。然而，切除胚乳在不同程度上影响它们的幼苗生长。由非深度生理休眠、温度和损伤种皮/胚乳调节的部分萌发机制能够确保两种植物的种子即使在条件适宜的情况下只有部分种子萌发，从而分散植物生存的风险性。 （2）毛乌素沙地的小量降水（无法触发萌发）使种子经常遭受湿润－干燥的交替胁迫过程。种子先在湿润条件下吸涨1d或者2d，然后在室温下干燥0-8天。尽管在经历反复吸涨和自然干燥脱水后仍能够保持萌发能力，沙鞭和赖草种子的萌发特性却发生了不同的变化：和各自的对照相比，沙鞭种子萌发率相同而萌发速率降低;赖草种子的萌发率和萌发速率都降低，部分种子进入休眠状态。沙鞭和赖草萌发出的幼苗可能由于没有后续降雨或者因沙蚀而遭受干燥胁迫，但是其幼苗在生长早期能够忍耐一定程度的干燥，再次湿润后部分幼苗能够恢复生长。沙鞭和赖草幼苗的耐干燥的“极限点”不同：当幼根长度为1 mm时，它们的幼苗忍耐干燥的时间分别是60d和30d;当幼根长度为4 mm时，它们的幼苗忍耐干燥的时间分别是14d和7d。沙鞭和赖草的种子和生长早期的幼苗的耐干燥性特性可能是它们对降雨量和降雨时间都不可预测的沙地生境的生存策略之一。 （3）不同的沙埋深度影响沙鞭和赖草的种子萌发和出苗。这两种植物的种子萌发和出苗都需1－2 cm的浅层沙埋。随着沙埋深度的增加，两种植物的种子萌发率和出苗率逐渐降低，强迫休眠率逐渐升高;萌发率与出苗率和沙埋深度呈负相关关系而休眠率和沙埋深度呈正相关关系。但是，沙鞭种子出苗的最大沙埋深度是8 cm，而赖草的则为4 cm。因强迫休眠而没有萌发的种子对维持一个长期的土壤种子库来说具有生态学优势，这些种子暴露在合适的萌发土壤深度时具有生长出幼苗的潜能。 （4）沙鞭和赖草的种子都具有大小的差异性，种子大小对沙鞭和赖草的种子在不同沙埋深度的出苗具有不同的影响。沙鞭的三种不同大小种子的平均质量分别为小，4.489 ± 0.012 mg (4 – 4.9 mg);中，5.457 ± 0.012 mg (5 – 5.9 mg)和大，6.415 ± 0.011 mg (6 – 6.9 mg)。赖草的两种不同大小种子的平均质量分别为小，3.083 ± 0.026 mg (3 – 3.5 mg)和大3.955 ± 0.028 mg (3.6 – 4.0 mg)。在相同的沙埋深度下，两种植物的大种子的出苗率都显著高于小种子。和小种子相比，两种植物的大种子由于贮藏更多的能量，所以在相同深度的沙埋中具有出苗率更高的生态优势，而大量小种子在沙埋中不能萌发，可以作为种子库保存在沙层中，这样就分散了一次性大量萌发给植物带来的冒险性。 （5）沙鞭和赖草的幼苗在生长过程中会遭受沙埋，其幼苗忍耐沙埋的能力与沙埋的相对深度（沙埋比例）和幼苗年龄有关。沙鞭和赖草幼苗的耐沙埋能力不同：沙鞭的2周龄幼苗可以忍耐达到株高100%的沙埋，而其1周龄幼苗只能忍耐75%的沙埋。赖草的1周龄和2周龄幼苗都只能忍耐75%的沙埋。沙埋之后，沙鞭和赖草幼苗的生物量，根/茎比以及根和茎的长度都受到不同程度的影响。赖草幼苗不能忍耐完全沙埋可能是限制它在流动沙丘上分布的一个原因。 （6）降雨量和降雨频率能够不同程度地影响沙鞭和赖草在不同沙层的萌发和出苗。这两种植物的种子萌发和出苗需要的最小降雨量不同：在一次浇水相当于5 mm降雨量后，沙鞭和赖草种子的萌发率都超过50%;但是使沙鞭和赖草的出苗率能够达到50%的降雨量分别为10 mm和15 mm。沙埋中的沙鞭和赖草种子的出苗对降雨的响应具有以下特征：两种植物种子的出苗随降雨量或者降雨频率的增加而增加;沙鞭的出苗率受到降雨量和降雨频率的显著影响，但是二者交互作用的影响不显著;赖草的出苗率受到降雨量、降雨频率以及二者交互作用的显著影响。 由非深度生理休眠，种子大小，干燥－湿润循环，沙埋和降雨调节的种子萌发和出苗机制确保了自然条件下沙鞭和赖草每次只有少量种子萌发和出苗，从而分散了两种植物在沙丘上的生存风险。 根据沙鞭和赖草在沙丘上的种子萌发和幼苗生长特性，本文为毛乌素沙地通过植物固沙恢复受损的沙地生态系统的种子飞播实践提出了几点建议。

紫茎泽兰种群补充特征

外来种紫茎泽兰 (Eupatorium adenophorum Spreng.) 对我国西南地区生态系统的危害已长达50~60年之久，我国于20世纪70年代开展紫茎泽兰的研究，但目前仍然没有能力将其限制在一个可控范围之内，随着我国对生物多样性重要性认识的加深，对于紫茎泽兰的研究也越来越深入。本文以四川攀枝花受入侵生态系统为例，通过对该地区植被、土壤种子库以及当地紫茎泽兰无性繁殖和种子萌发特征开展研究，分析受入侵生态系统的特征，结合紫茎泽兰种群补充特征，揭示紫茎泽兰入侵机制，探索管理受害生态系统的方法。 所选实验点为紫茎泽兰危害严重的地带，群落中紫茎泽兰为优势种，伴生种灌木18种，草本植物65种，草本层以紫茎泽兰最为昌盛，种群构成为1～4年生植株与其荫庇下大量的实生幼苗，Drude多度极大，频度达100%。紫茎泽兰与灌木重要值之间极显著负相关 (P<0.01) ，与其他草本重要值之间极显著负相关 (P<0.01) ，灌木与其他草本重要值间的相关性不显著 (P>0.05) 。说明紫茎泽兰的生长与灌木或草本间存在微妙的此消彼长的关联，充分显示了紫茎泽兰与当地物种间的竞争事实。 紫茎泽兰种子雨前的种子库为所研究地区绝大部分物种的长久性土壤种子库，本地区种子库的组成物种共有13种，包括灌木和草本。紫茎泽兰占整个种子库储量的61.3%，在长久种子库中占有明显的优势;种子库与植被间相似度为0.31，虽然种子库中物种均为植被的组成成分，但是植被中绝大多数物种种子未检测出，种子库中出现的物种与该物种本身的生理生态特性密切相关。种子雨是种子库的来源，紫茎泽兰种子雨前表层种子储量只占种子雨后的7.4%，中下层储量占33.8%，共占41.2%，即每年仅58.8%的种子在当年雨季萌发，剩余的在土壤中保持休眠状态。依 目前的研究结果，本地植被仅靠自然恢复的可能性不大。 紫茎泽兰种子最适发芽温度为25℃;储藏1.5 a后的种子萌发率有所下降，25℃下萌发率由77%下降为66%;紫茎泽兰种子有良好的休眠机制，对生境的干扰可以促进紫茎泽兰长久土壤种子库的形成，为紫茎泽兰种群补充奠定了基础。稀疏的植被有利于紫茎泽兰种子萌发及幼苗建植，对原生植被的破坏则促进了紫茎泽兰实生苗的补充。因而保护原始生境、减少对原生态系统的破坏，是减少和抑制紫茎泽兰种群补充的有效途径。 紫茎泽兰 (克隆) 离体无性繁殖的部位为根颈部分，其他离体部分没有无性繁殖能力或很弱;灌丛和路域生境下的离体部分在给予相同培养条件下，克隆繁殖效益有差别，灌丛生境萌芽较早，而主茎和叶生长速度较慢。拔除干扰对于紫茎泽兰萌生新枝具有刺激作用，对紫茎泽兰植株上部的割取类似于给它提供更新复壮的机会，因此在紫茎泽兰防治过程中一定要注意将其拔除干净，以防后患。

不同环境紫茎泽兰幼苗动态和特征

紫茎泽兰（Eupatorium adenophorum Spreng.）入侵我国已有70余年的时间，目前已经对我国西南地区造成了严重危害，却缺少有效的防治方法加以控制。本研究着眼于紫茎泽兰治理效果，在两片大面积综合防治样地的基础上，针对综合防治后样地紫茎泽兰再生长情况展开调查研究，并在野外观测的基础上设计两项置于样地附近的盆栽实验，研究紫茎泽兰在不同环境条件下的存活情况，以及与不同物种混播的种间竞争情况。 对综合治理1年后的样地中4个紫茎泽兰种群调查、分析结果表明，在不同的生境，采取不同的方法治理紫茎泽兰会导致紫茎泽兰采取不同的生长和繁殖对策进行再生长。紫茎泽兰生长速度为：水分充足的环境大于水分不充足的环境，萌生植株大于实生植株。种植替代物种绞股蓝（Gynostmma pentaphyllum）能够抑制紫茎泽兰的高生长，但在绞股蓝的压迫下紫茎泽兰长成L型，反而增加了冠幅、分蘖数目和单位株高的分枝数。在繁殖方式方面：采用拔除方法治理的区域紫茎泽兰以克隆繁殖为主，而采用喷洒化学除草剂治理的区域则以有性繁殖为主。 固定样方调查显示，紫茎泽兰再生长的1年当中，群落随季节变化而变。群落的盖度、密度和物种丰富度均随着旱季的深入而达到最低，第二年雨季到来后上升，紫茎泽兰在群落中处于绝对优势，尤其是在旱季优势更为明显。一年生紫茎泽兰在旱季部分植株死亡（死亡率为53.38±1.55%），少部分（5.66±0.45%）开花，产生种子的密度约为50 000ind∙m-2。与本地优势灌木物种车桑子（Dodonaea viscosa）、台湾相思（Acacia confuse）和马桑（Coriaria nepalensis）相比，紫茎泽兰具有更快的生长速度，更大的高度、密度和盖度。 紫茎泽兰种子的萌发需要充足的水分和遮荫条件。在盆栽实验当中，浇水或遮荫条件下足量紫茎泽兰的种子能够萌发更多的幼苗，而且幼苗的死亡率也比无浇水或无遮荫的处理低。在遮荫或去除其它物种竞争的条件下，紫茎泽兰幼苗生长速度更快。只要水分充足紫茎泽兰幼苗不会因拥挤而死亡，但是个体平均生物量会因拥挤而减小。 紫茎泽兰幼苗与本地3种草本植物比较结果，在未遮荫条件下，紫茎泽兰幼苗数量极少，且个体也非常小，而相同条件下荩草（Arthraxon hispidus）和含羞草决明（Cassia mimosoides）生长良好;在遮荫条件下荩草、含羞草决明和戟叶酸模（Rumex haxtatus ）与紫茎泽兰相比则几乎没有优势。 成株紫茎泽兰生命力强，难以控制，幼苗时期是采用替代控制方法治理紫茎泽兰的最佳时期。在替代控制物种选择方面，可以在根除后播种本地灌木和草本植物，因为草本植物在早期可以抑制紫茎泽兰幼苗的萌发和生长，而同时播种的灌木种类则可以在植被恢复的后期起到控制紫茎泽兰再生长的重要作用。

薇甘菊对其入侵地植物种子萌发和幼苗生长的化感影响

薇甘菊主要入侵我国华南的广东、海南和云南三省，给当地造成了严重的危害，其强烈的化感作用被认为是其成功入侵的原因之一。而目前对薇甘菊化感作用的研究还较少，因而对薇甘菊化感作用的认识还有待深入的研究。另外，在对入侵植物入侵群落进行恢复时，由于入侵植物的凋落物以及生长过的土壤都还含有化感物质，常常导致恢复难以继续。因而选择抗化感能力强的物种来恢复薇甘菊的入侵地也成为该研究的一个主题。本文以薇甘菊为实验材料来研究薇甘菊化感作用对植物种子活力、种子萌发和幼苗生长的影响，同时筛选化感抗性强的物种以进行薇甘菊入侵地的恢复工作。其主要结论如下： 1、薇甘菊根和叶的提取液对植物种子活力、种子萌发和幼苗生长都有很大的抑制作用，并且这种抑制作用随着提取液浓度的升高以及处理时间的延长而加强，这证明了薇甘菊具有很强的化感作用。 2、一些植物种子萌发和幼苗生长在低、中浓度提取液以及高浓度提取液的短时间的处理下能被促进，不过在高浓度的提取液以及长时间的处理下都被抑制，这说明化感作用是抑制还是促进作用在很大程度上受到提取液浓度和处理时间的影响。 3、薇甘菊提取液（50 g L-1）对紫薇(Lagerstroemia indica)、刺槐(Robinia pseudoacacia)、黑麦草(Lolium perenne)和西葫芦（Cucurbita pepo）种子处理50-100 h就能极大的影响到其后的种子萌发和幼苗生长，这说明薇甘菊在短时间（50-100 h）就能给植物产生极强的化感作用，也进一步证实薇甘菊很强的化感作用。 4、由于各物种进化历史的不同，而且各物种在对薇甘菊的化感抗性上也存在着差异，所以各物种对薇甘菊提取液的化感反应也各不相同。 5、薇甘菊根提取液对刺槐和紫薇幼苗根的生长的影响要大于叶提取液对刺槐和紫薇幼苗根的生长的影响，而对刺槐和紫薇种子萌发率、初始萌发时间、萌发速率以及幼苗株高的影响却是叶提取液的化感作用强。这支持了一个新的假设：由于物种间代谢的多样性，至少在根和叶对受试植物根的化感影响方面，对于一些物种来说根的化感作用可能强于叶的化感作用，对于另一些物种来说叶的化感作用可能强于根的化感作用。 6、薇甘菊叶提取液对西葫芦种子活力、种子萌发和幼苗生长的化感影响大，而对其后开花时间以及开花的数目没有明显的影响，这说明薇甘菊对西葫芦生活史前期的化感影响要大于对西葫芦生活史后期的化感影响。 7、薇甘菊叶的水提取液对种子萌发的抑制作用要大于对幼苗生长的抑制作用;对非豆科植物种子萌发的影响要大于对豆科植物种子萌发的影响，而对非豆科植物幼苗生长的影响要小于对豆科植物幼苗生长的影响;对本地种的抑制作用要大于对外来归化种的抑制作用。 本研究证实了薇甘菊强烈的化感作用，根提取液对受体植物幼根生长的影响大于叶提取液对受体植物幼根生长的影响，这种化感作用可能极大的促进了薇甘菊的入侵。另外，在恢复薇甘菊入侵群落时，考虑到薇甘菊的化感作用，理应选择外来的已经归化了的非豆科植物的幼苗。

毛乌素沙地四种关键植物幼苗出土及生长对沙埋和水分的响应

飞播是毛乌素沙地植被恢复与重建的重要手段。但此项技术仍存在一些问题，如飞播后成苗率较低等。柠条(Caragana korshinskii)、羊柴(Hedysarum laeve)、籽蒿(Artimisia sphaerocephala)与油蒿(Artimisia ordosica)是毛乌素沙地广泛分布的物种，也是飞播的主要物种。本文以飞播植被恢复技术为突破口，研究沙埋和土壤水分对种子萌发，幼苗出土和生长的影响，探讨幼苗出土和生长对沙生环境的适应对策。对采用合适的物种进行生态工程建设，提高生态工程的稳定性及可持续性具有重要意义。同时，本项研究有助于加深半干旱区植物对沙生环境适应机理的认识。 以上述4种植物为研究对象，设定7个沙埋深度和9个水分梯度，研究种子萌发和幼苗出土对沙埋和单次供水的响应。设定7个沙埋深度，选择3个沙丘部位，研究沙丘不同部位对植物种子萌发的影响。设定6个沙埋深度、4个水分梯度，研究两种蒿属植物幼苗生长对不同沙埋和供水的响应。得出如下主要结论： (1) 对于种子质量相对较大的柠条和羊柴而言，在一次性10-20 mm供水量条件下，幼苗主要在0.5-2 cm埋藏深度之间出土，但在埋藏深度为5 cm时这两个物种仍有少部分幼苗能够出土;对于种子质量相对较轻的油蒿和籽蒿而言，在一次性10-20 mm供水量时，幼苗主要在0.5 cm埋藏深度出土，油蒿和籽蒿幼苗在埋藏深度为1.5和2 cm时不能出苗。沙埋深度为0.5 cm时，4个物种出苗率较高、出苗时间较短、出苗速率较快。 (2) 实验期内(30天)在一次性供水量分别为5、7.5和7.5mm时，柠条、羊柴和油蒿出土幼苗全部死亡;在一次性供水量高于15-20 mm时，出土幼苗死亡率低于50%;籽蒿在供水量高于10 mm时出土幼苗死亡率低于50%;随供水量的增加4个物种出土幼苗的死亡率降低。 (3) 结合毛乌素沙地降雨特点与本文实验结果，0.5 cm的沙埋及7.5 mm以上的单次降雨量是上述4种植物自然条件下出苗较高的重要条件。 (4) 在沙丘顶部，2-7 cm沙埋深度之内各个物种不同沙埋深度的种子萌发率差异不显著。沙丘背风坡中部和底部，4个物种在沙埋深度为1 cm时的种子萌发率均显著高于5、7 cm时的萌发率。当沙埋深度为1-5 cm时，柠条和羊柴种子在坡面不同位置的萌发率均高于20%，且显著高于7 cm沙埋深度时的萌发率。在背风坡底部时，柠条、羊柴、油蒿和籽蒿的种子萌发率达到最大值，分别为45.2±3.27%、48.4±5.21%、20.8±4.63%和22.4±4.83%。4个物种的种子萌发率从沙丘顶部到背风坡中部到底部呈递增趋势，表明背风坡中部和底部的环境条件要比顶部更适合种子萌 发。 (5) 部分沙埋促进幼苗生长。2种蒿属植物幼苗在沙埋深度为0.25、0.5 H时比在0、0.75 H时具有更高的生物量、叶面积、相对生长速率（RGR）和净同化速率（NAR）。在75 mm/月供水量时，油蒿幼苗具有较高的生物量和叶面积，但当供水量达到100 mm/月时其幼苗生长受到抑制。油蒿幼苗在遭遇较深（0.5、0.75 H）沙埋时的根冠比要显著高于未沙埋幼苗的根冠比;籽蒿幼苗根冠比在不同沙埋条件下没有显著变化。籽蒿幼苗在50 mm供水量时具有较高的RGR。油蒿幼苗在75 mm供水量时具有较高的RGR和NAR。

紫茎泽兰种子库及幼苗动态特征

紫茎泽兰（Eupatorium adenophorum）是臭名昭著的世界性恶草之一，目前已对全世界30多个国家和地区造成入侵危害，大约在20世纪30年代入侵我国，在我国西南地区造成了严重的危害。本文以四川省攀枝花市遭受紫茎泽兰入侵危害严重的生态系统为研究对象，分别对不同生境下的紫茎泽兰土壤种子库进行调查，以探究紫茎泽兰土壤种子库的结构，并分析人类干扰对土壤种子库结构的影响。并在种子库调查的基础上设计了两项盆栽实验，研究紫茎泽兰土壤种子库的结构的改变导致的紫茎泽兰种子环境因子的改变，从而影响紫茎泽兰种子的萌发、幼苗的命运，以期阐明人类干扰对紫茎泽兰入侵的影响。另外连续测定紫茎泽兰早期生长的生物量，研究紫茎泽兰生物量增长、分配规律，并与其它几种本地种相比较，说明紫茎泽兰能够入侵成功的原因。 在攀枝花紫茎泽兰入侵严重的地区，通过取样研究果园、放牧灌丛以及禁牧灌丛3种不同生境紫茎泽兰土壤种子库特征，发现这3种生境的土壤种子库大小分别为10422粒m-2，3522粒m-2和2889粒m-2 。果园、放牧灌丛和禁牧灌丛等3种干扰程度不同生境的深层种子量占总种子量的比例分别为56.44%，46.96%，24.86%（p=0.006）。从干扰程度上来说，由于果园>放牧灌丛>禁牧灌丛，这一结果表明土壤深层种子量大小与干扰成正比，干扰越大，深层次紫茎泽兰种子量占总种子量的比重越大。由此可以推测，人类的干扰使得紫茎泽兰土壤种子库结构发生了改变，一方面人类干扰导致生境植被覆盖不同，干扰越大，植被覆盖度越小，土壤种子库越大，另一方面人类活动对土壤的直接扰动，使土壤种子库结构发生变化，在放牧灌丛和果园2种生境中，由于人类活动的影响，促使了紫茎泽兰土壤种子库表层种子向下层转移，而且转移量与干扰程度成正相关。由于一定深度埋藏的紫茎泽兰种子萌发的幼苗具有较低的死亡率，进入土壤深层的紫茎泽兰种子越多，紫茎泽兰的长久性土壤种子库就越大，对紫茎泽兰幼苗的补充和定居越有利，入侵也就越难以治理。 初步研究了光照、水分和种子在土壤中的埋藏深度等对紫茎泽兰幼苗的影响，结果发现，1) 播种在0cm、2cm、5cm深度的种子萌发率分别为64.67%、22.67%、13.33%，即种子埋藏越深，萌发率越低，不同层次种子萌发率差异极显著(p=0.00)；幼苗死亡率分别为27.95%、0、0，表层种子萌发的幼苗有较高的死亡率，而由埋藏在深层种子萌发的幼苗没有死亡，土壤表层发芽的幼苗与不同埋藏深度种子萌发的幼苗之间死亡率差异极显著(p=0.00)；2) 在无遮蔽、半遮蔽、全遮蔽3种不同情况下，紫茎泽兰幼苗的死亡率分别为72.15%、30.38%、4.87%，定居率分别为6.66%、33.99%、46.67%，即遮蔽程度越高，死亡率越低，定居率越高，不同处理之间死亡率和定居率差异均极显著（p=0.00）；3) 在浇水、不浇水这2种水分条件下紫茎泽兰的萌发率分别为41.56%、32% (p=0.021)；死亡率分别为35.8%、35.23% (p=0.934)；定居率分别为29.11%、22.66% (p=0.083)，说明水分因子对萌发率的影响显著，对死亡率、定居率的影响不显著。上述结果表明，土壤埋藏深度、光照和水分都是影响紫茎泽兰幼苗萌发的重要因素：一定深度的土壤埋藏能够有效降低紫茎泽兰幼苗的死亡率；光照强度与紫茎泽兰幼苗死亡率成正相关；而水分对紫茎泽兰幼苗的存活影响不显著。 通过跟踪调查紫茎泽兰的早期生长的生物量，发现紫茎泽兰生物量和高度增加迅速,且生物量的增加主要来自地上部分量的增加，而本地灌木却生长缓慢。与本地种相比，紫茎泽兰的根冠比很小，在生殖分配上，紫茎泽兰与本地灌木相比又比较大。另一方面，在生长季到来的时候，紫茎泽兰能够迅速生长，并将大部分生物量分配到地上部分；而在旱季，当许多本地本植物由于枯死、休眠进入休眠状态时，紫茎泽兰却能继续生长，从而确保其在竞争中的空间优势。 综上所述，人类活动的干扰可能导致更多的紫茎泽兰种子进入土壤深层，从而改变了紫茎泽兰土壤种子库的结构；种子萌发后强光直射可能是导致紫茎泽兰幼苗死亡的重要原因；由于土壤深层种子比表层种子具有更强的抵抗强光照射等不良环境因子影响的能力，所萌发的幼苗成活率高，表明其具有更高的繁殖效率。因此可以说是人类活动的干扰不但加剧了紫茎泽兰的入侵，也使得紫茎泽兰入侵后难以根除。

水稻幼苗脱黄化过程以及灌浆期茎的蛋白质组学研究

水稻既是我国三大粮食作物之一，又是基因组学研究的模式材料，在生产实践和科学研究中都占有极其重要的地位。基因组学研究取得的巨大成就以前所未有的深度和广度推动了生命科学各个研究领域的飞速发展。水稻基因组的破译是水稻科学研究的重要里程碑，同时也宣告了功能基因组学时代的到来。蛋白质组学是研究细胞内全部蛋白质的动态表达及其相互关系的新兴学科，是功能基因组学研究的重要组成部分和战略制高点。 本论文采用高分辨率的蛋白质双向电泳分离技术和高通量的蛋白质质谱分析技术以及生物信息学等手段，开展水稻灌浆期茎蛋白质组表达模式和水稻幼苗脱黄化过程的比较蛋白质组学研究，探讨茎生长发育规律和水稻应答光信号相关蛋白质及其网络调控机制，是学科前沿与实际应用的有机结合，在科研和生产实践中都具有重要的意义。 首先，分别构建了灌浆期水稻顶端茎段和水稻黄化幼苗的蛋白质组表达谱。并对其中185个目的蛋白点进行了MALDI-TOF/MS分析和数据库检索鉴定。共有149个蛋白质得到了鉴定，蛋白质鉴定的成功率为80.5％。这些被鉴定的蛋白质分属118个基因的表达产物，根据它们功能可以分为13种不同的类别，其中绝大多数为能量产生和代谢以及抗性相关的蛋白质。 在水稻灌浆期顶端茎段表达的蛋白质中，与能量和物质代谢相关的蛋白质例如ATPase、磷酸丙糖异构酶，6－磷酸葡萄糖异构酶等占有很高比例，说明茎段组织中具有很强的代谢活动。与生长发育相关的蛋白质包括beta-tubulins、无机焦磷酸酶（inorganic pyrophosphatase）、液泡质子ATP酶（vacuolar proton-ATPase）以及UDP葡萄糖焦磷酸酶等的大量累积，显示出顶端茎段细胞分裂和生长迅速;同时，贮存多糖和结构多糖也在旺盛合成。G蛋白、GDP释放抑制因子等信号传导蛋白以及苯丙氨酸氨解酶、谷胱苷肽S转移酶（glutathione S-transferase，GST）、抗坏血酸过氧化酶（ascorbate peroxidase，APX）以及超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）等抗性相关蛋白质在该时期丰度表达，表明在灌浆期水稻顶端茎段能够迅速感受并传递外界信号，从而使得其在遭受胁迫时能够立刻启动抗逆防御系统，最大限度地降低不利环境对种子发育的影响。 在黑暗中萌发和生长的水稻黄化幼苗随着光照时间（0~24小时）的延长，能通过双向电泳后检测到的蛋白质逐渐变少，24小时后趋于稳定，相当于正常光照条件下生长的水稻幼苗蛋白质组表达谱。进一步分析表明，在黄化苗中，分解代谢及能量产生相关的蛋白如丙糖磷酸异构酶、琥珀酰辅酶A连接酶、异戊酰辅酶A脱氢酶与ATPase等的表达量比较丰富;另外，还可能启动了脂肪酸的α氧化分解途径，以供黑暗中生长所需的物质和能量。当黄化幼苗光照后，与光合作用及物质合成相关的一些蛋白质表达量增加，而那些分解代谢相关酶类则有所下降。同时，鸟核苷酸结合蛋白β亚基类似蛋白、20S proteasome以及Bowman Birk trypsin inhibitor等信号传递及抗性相关蛋白随着光照时间的延长而减少，说明黑暗胁迫条件下水稻幼苗启动了相关的抗逆途径。叶绿素合成途径中的蛋白酶胆色素原脱氨基酶和金属鳌合酶在脱黄化过程中表达量有所下降，可能是因为叶绿素合成产物具有反馈抑制作用。 本研究首次利用蛋白质组学方法来解析水稻灌浆期茎蛋白质组表达模式和水稻黄化幼苗响应光因子的蛋白质组变化情况，鉴定了一些有价值的蛋白质，并得到了它们的表达特点和相关数据，为更好地理解水稻顶端茎秆的生长特点和功效、水稻应答黑暗胁迫和光形态建成以及光合作用机理等提供了分子证据。

The status and causes of alien species invasion in China

Data of classification, origin, pathway and environmental impacts of invasive alien micro-organisms, invertebrates, amphibians and reptiles, fish, birds, mammals, weeds, trees, and marine organisms in terrestrial, aquatic and marine ecosystems of China, were analyzed, based on literature retrieval, field survey and consultation. Some 283 invasive alien species were recorded in China, including 19 invasive alien micro-organisms, 18 aquatic plants, 170 terrestrial plants, 25 aquatic invertebrates, 33 terrestrial invertebrates, 3 amphibians and reptiles, 10 fish, and 5 mammals. Of the invasive alien species, 55.1% originated from North and South America, 21.7% from Europe, 9.9% from Asia, 8.1% from Africa and 0.6% from Oceania. Many institutions and individuals in China lack adequate knowledge of ecological and environmental consequences caused by invasive alien species, with some ignorance of the dangerous invasion in the introduction of alien species. For instance, 50.0% of invasive alien plants were intentionally introduced as pasture, feedingstuff, ornamental plants, textile plants, medicinal plants, vegetables, or lawn plants, 25% of alien invasive animals were intentionally introduced for cultivation, ornament, or biological control, In addition, more efforts are being made in the introduction of alien species, and little attention is paid on the management of introduced alien species, which may cause their escape into natural environment and potential threats to the environment. There were also gaps in quarantine system in China. All microorganisms were unintentionally introduced, through timber, seedling, flowerpot, or soil; 76.3% of alien invasive animals invaded through commodity or transportation facility because of the failure of quarantine. Therefore, quarantine measures should be strictly implemented; and meanwhile the intentional introduction of alien species should be strictly managed and a system of risk assessment should be implemented.

Effects of microcystins on the growth and the activity of superoxide dismutase and peroxidase of rape (Brassica napus L.) and rice (Oryza sativa L.)

Microcystins are naturally occurring hepatotoxic cyclic heptapeptides produced by some toxic freshwater cyanobacterial species. In this study, crude extract of toxic cyanobacterial blooms from Dianchi Lake in southwestern China was used to determine the effects of microcystins on rape (Brassica napus L.) and rice (Oryza sativa L.). Experiments were carried out on a range of doses of the extract (equivalent to 0, 0.024, 0.12, 0.6 and 3 mug MC-LR/ml). Investigations showed that exposure to microcystins inhibited the growth and development of both rice and rape seedlings, however, microcystins had more powerful inhibition effect on rape than rice in germination percentage of seeds and seedling height. Microcystins significantly inhibited the elongation of primary roots of rape and rice seedlings. Determination of the activities of peroxidase and superoxide dismutase demonstrated that microcystin stress was manifested as an oxidative stress. Using ELISA, microcystins were examined from the extract of exposed rape and rice seedlings, indicating that consumption of edible plants exposed to microcystins via irrigation route may have health risks. Significantly different levels of recovered microcystins between exposed rice and rape seedlings Suggested that there might be different tolerant mechanisms toward microcystins. (C) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

氮磷肥配施对夏玉米土壤含水量及水分利用效率的影响

随土壤剖面深度的增加,土壤含水量逐渐降低,上层土壤含水量变幅大于下层。在同一氮肥水平下,夏玉米各生长期内0~50 cm土层含水量呈施磷处理高于不施磷处理,50~110 cm土层则反之。苗期—拔节—灌浆—收获期0~110 cm土壤蓄水量呈升高—降低—升高趋势;苗期呈氮磷配施处理高于单施氮肥处理,其它生长期氮肥与磷肥水平为120 kg/hm2配施处理最高;表层50 cm土层蓄水量均呈现氮磷配施处理高于单施氮肥处理,50~110 cm土层则反之。氮磷配施能显著提高产量及水分利用效率,二者均以配施磷肥120 kg/hm2处理最高;当施磷量超过120 kg/hm2后,产量和水分利用效率反而有下降趋势。

保水剂对宁南山区马铃薯产量及土壤水分利用的影响

在宁南半干旱黄土丘陵区探讨大田施用PAM、沃特保水剂对马铃薯产量和土壤水分利用的影响。结果表明:PAM、沃特均可促进马铃薯生长、提高块茎产量,其中PAM 9.0 kg/hm2(P3)和沃特15 kg/hm2(W1)、沃特30kg/hm2(W2)、沃特60 kg/hm2(W3)处理马铃薯生物量和块茎产量显著高于CK(P<0.05),增产效果最明显。幼苗期、块茎形成期和块茎生长期各处理耗水量无显著差异,淀粉积累期CK耗水量极显著高于施用保水剂处理(P>0.01)。保水剂处理耗水量随着马铃薯生物量的增加而增大,降雨对土壤水分的补充随生物量的增大而减少。利用有序聚类分析得出,淀粉积累期降雨对土壤0~60 cm的水分储量有明显的补充,施用PAM和沃特两种保水剂,0~140 cm各层土壤储水量恢复相近,而140 cm以下土层沃特的恢复能力优于PAM,平均每20 cm土层储水量较PAM高6.2 mm。随着PAM施用量的增加水分利用效率提高,沃特保水剂则相反。沃特15 kg/hm2和PAM 9 kg/hm2处理水分利用效率、水分产出效率最高。通过对马铃薯产量和水分利用特征得出,PAM的用量为9 kg/hm2、沃特15kg/h...

西北地区不同土壤水分处理对温室大棚番茄产量和耗水的影响

根据番茄的生长发育特点,分别以50%、60%、75%田间持水量作为苗期、花期、结果期的土壤水分下限,按照不同的土壤水分上限设置不同的灌水量处理。对番茄不同生育期的灌水量、耗水量、产量、水分利用效率及其关系进行了研究。结果表明,灌水控制上限和下限之间存在交互效应,番茄灌水量、耗水量与其具有显著的正相关性;当灌水控制下限一定时,耗水强度和耗水模数随灌水控制上限的减小呈降低趋势;番茄苗期、花期和结果期的灌水控制上、下限(占田持)分别控制在50%～65%、60%～75%和75%～85%为宜。

不同保水剂对宁南山区马铃薯生长发育和产量的影响

为促进宁南半干旱山区产业支柱作物马铃薯的生产,解决马铃薯生产、特别是苗期的干旱缺水问题,采用田间试验方法,进行PAM保水剂、多功能保水剂与一定配方尿素+过磷酸钙的施用对马铃薯生长发育、产量及效益的试验。结果表明,两种保水剂均能促进马铃薯生长发育,增加干物质积累,但是在不同生育时期促进作物生长的效果有所不同。1%PAM保水剂浸种2~3 min处理在前期效果显著,多功能保水剂在后期效果突出。马铃薯以施用多功能保水剂30 kg/hm2效果最好,其产量和商品薯分别比对照高出52.33%、138.29%,增收5 356.8元/hm2。研究表明,施用30 kg/hm2多功能保水剂比用1%PAM保水剂浸种2~3min更适宜宁南半干旱区及其同类地区旱地种植马铃薯。