霸王与沙拐枣种子风力传播风洞模拟研究

• 作 者: 朱金雷
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院大学
• 发表日期: 2015年期
• 关键词: 霸王 沙拐枣 种子 风力传播 适应策略

种子传播是重要的植物生活史过程。种子风力传播在草原及荒漠生态系统极其普遍。种子初始风力传播过程主要由何种因素决定？物种属性和景观结构如何相互作用以决定种子二次传播能力？种子传播方式赋予植物何种适应策略？这些问题是种子风力传播研究领域的核心，但是，目前尚非常缺乏综合考虑各种因素（尤其是传播体形态属性）开展的实证研究。有鉴于此，本研究以霸王5种异型性传播体及5种沙拐枣植物传播体为研究对象，借助大尺寸环境风洞，对种子初始与二次风力传播过程进行模拟实验，揭示环境因素、母株特征与传播体属性对初始传播的影响，确定下垫面特征与传播体属性对二次风力传播过程的影响，阐释初始与二次风力传播过程间的相互关系，判断传播过程所赋予植物的适应对策。主要结论如下:　　1)影响种子初始风力传播距离的因子依次为风速、种子释放高度与传播体沉降速度;在风力条件（包括风速与种子释放高度）相同时，影响种子初始风力传播距离的因子依次为传播体翼负荷、沉降速度与形状系数。　　2)传播体起动风速受下垫面类型影响，下垫面粗糙度愈大，传播体起动风速愈大;在下垫面类型相同时，影响传播体起动风速的因子依次为翼负荷与形状系数。　　3)对霸王5种异型性传播体及5种沙拐枣植物传播体的初始与二次风力传播研究表明:初始与二次风力传播能力间是否存在权衡关系与下垫面属性有关，下垫面粗糙度小时存在权衡关系，粗糙度大不存在权衡关系。仅对霸王5种异型性传播体间的初始与二次风力传播研究表明:初始与二次风力传播存在权衡关系，权衡关系与下垫面类型无关，但与风力条件（包括风速与种子释放高度）阈值有关。因此，传播体初始与二次风力传播之间的权衡关系存在但不是普遍现象。　　4)通过比较种子初始与二次风力传播能力对植物适应策略进行了初步判断。依据初始与二次传播能力间的关系划分出4种类型:初始传播与二次传播均弱如红皮沙拐枣（传播体具刺+翼），初始传播强但二次传播弱如具二翼的霸王传播体，初始传播弱但二次传播强如乔木状沙拐枣（传播体具刺），初始传播与二次传播均处于中间水平如具四翼的霸王传播体。依据传播距离划分出2种类型:远距离传播策略如具三翼的霸王传播体，抗远距离传播策略如红皮沙拐枣。综合考虑种子传播能力与萌发属性划分出2种类型:传播距离远且种子萌发率高的拓殖型适应策略如具二翼的霸王传播体，传播距离近且种子萌发率低的竞争型适应策略如白皮沙拐枣（具翼）。