热带雨林林内微生境对几种植物种子萌发与幼苗存活的影响

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植物的分布格局,受环境过滤与生物间作用共同决定。其中,一些研究表明,生境的异质性对于植物分布格局形成有一定的作用。种子萌发与幼苗存活是植物更新的初始阶段,森林生态系统中微生境环境因子的差异可能影响种子萌发与幼苗的存活,从而对物种分布格局造成影响。但生境异质性通过何种方式、在多大程度上对植物种子萌发与初期幼苗存活造成影响,目前详实的研究还较少。  本文在西双版纳热带季节性雨林选择了具有不同海拔和地形的5个微生境,分别为:沟底、低坡、中坡、近坡顶和坡顶。以西双版纳热带季节性雨林常见且在西双版纳20ha热带雨林动态监测样地具有一定分布特点的木奶果(Baccaurearamiflora)、染木(Saprosma ternata)、假海桐(Pittosporopsis kerrii)、小叶藤黄(Garcinia cowa)、短刺栲(Castanopsis echidnocarpa),再加上未在20ha样地有分布记录的珍珠伞(Ardisia maculosa MeZ),共6个种作为实验材料。研究内容包括:不同微生境中种子萌发与幼苗存活的监测;不同微生境表层(5cm)土壤含水量的监测、近地表(3cm)空气湿度与温度的变化监测;水分限制对种子萌发的影响;种子的脱水耐性研究;土壤含水量对种子萌发的影响。  研究结果:实验所选的5个微生境在水热条件方面存在显著差别,包括表层(5cm)土壤含水量、近地表(3cm)空气湿度与温度。5个微生境的表层土壤含水量年变化曲线(从第一年雨季到翌年雨季)是相似的,都为U型或V型,即雨季达到最大值,随后逐渐下降,进入旱季达到最低值,翌年进入雨季后又逐渐上升。但表层土壤含水量在5个微生境间有明显的差异,其中沟底土壤含水量始终为最高,与其他4处存在显著差异(P<0.05),其他4处表层土壤含水量互有涨落,各月的差异性情况处于动态变化中,且有时不存在差异,故可认为无显著性差异。西双版纳热带季节性雨林环境下,空气湿度在雨季(5月~10月)与雾凉季(11月~翌年2月)都相当饱和,5个微生境的每月平均湿度都在90%以上,只有从雾凉季末期(2月)至旱季(3月~4月),5个微生境空气湿度呈现分离,规律为随海拔增加而湿度下降,这段时间空气湿度的差异最为明显。空气温度差异出现的时间与空气湿度差异出现的时间相同。从雨季到雾凉季中期和雨季全期,5个微生境,温度数值相近,不存在温度的分离,差别不明显。但从雾凉季末期(2月)至旱季(3月~4月),不仅出现温度的分离,而且还出现山地逆温现象,即温度随海拔升高而升高。同一种种子在不同生境下,种子萌发与幼苗存活情况存在差异。野外实验所用的木奶果、假海桐、短刺栲种子,其萌发过程受环境因素影响小,在5个微生境下,萌发迅速且萌发率高;染木、珍珠伞在不同的微生境下萌发率变化巨大。在实验期内(半年至一年半,不同种子不同),木奶果幼苗在5个微生境下一年内都损失达90%以上,且雨季末期的2个月与雾凉季是幼苗死亡的高峰期。最后幼苗在5个微生境下不存在差异,只是沟底处存活的数量较多。染木、珍珠伞幼苗数量受到其萌发数量的影响,在不同生境下容易形成数量上的巨大差异。假海桐、短刺栲、小叶藤黄种子,虽然萌发阶段不是限制因素,但其极易受到动物取食,幼苗数量同样受动物明显调控。一些种子自身特性使得其对西双版纳季节性雨林中干旱有不同的适应策略。木奶果种子对脱水敏感,其不抗脱水,但较耐脱水,即种子易失水,但在较低含水量下仍能保持高萌发率。其落果后萌发迅速,并迅速成苗,以幼苗的形式度过随后的旱季;染木种子也对脱水敏感,其抗脱水,但不耐脱水,即种子不易失水,但在含水量下降时萌发率也快速降低。其种子散布后不立即萌发,第二年雨季时萌发,以种子形式度过;小叶藤黄种子具有厚而坚硬的种皮,能有效防止水分散失,以种子形式度过。  实验结论:地形与海拔是决定西双版纳热带季节性雨林生境异质性的重要因子。一年中,西双版纳季节性雨林生境异质性最突出的季节是雾凉季末期(2月)与旱季(3月~4月),此时水分条件、温度条件的分离最为明显。同一种植物种子在不同微生境下萌发率与幼苗存活率存在差异,并且差异的产生可能与不同微生境下,水分条件(包括表层土壤含水量、近地表空气相对湿度)和温度条件(近地表空气温度)在雾凉季末期和旱季的差异相关。一些种子自身的特性,使其对西双版纳季节性干旱具有不同的适应对策,包括种子的成熟期、萌发期、种子脱水抗性与脱水耐性。
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