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试验于2005-2006在河北省张家口市沽源县国家草地生态系统野外科学观测站进行。对马蔺(Iris lactea Pall.vat.chinensis(Fisch.)Koidz)种子的萌发结构、牛羊等动物对马蔺种子的传播和马蔺种子萌发对现存植被和光照强度等的响应进行了研究,揭示了马蔺种子的传播和野外条件下的萌发机制,以及种子萌发期较长的原因和种苗特点,从而为马蔺在盐碱地治理和城市绿化中的应用和推广、天然草地马蔺的群落演替和草地管理提供理论依据和实践指导。研究结果表明:
1.马蔺的胚小,在萌发中将胚根和胚芽推出种皮外才开始膨大生长。石蜡切片法研究表明,种子层积前后无明显的结构变化。质地坚硬,胚在种子成熟后有一定的分化,但在种子中所占体积较小,被胚乳包被。萌发时子叶中部伸长将胚根和胚芽推出种皮外,形成胚芽鞘,在胚芽鞘基部的叶原基发育成真叶伸出胚芽鞘,子叶吸器中的维管组织将胚乳分解吸收的营养物质输送到胚芽鞘和根部,促进种苗生长,胚乳供给种苗营养可达一月以上。子叶为留土萌发类型,萌发后不存在二次休眠。
2.研究表明牛是马蔺种子较长距离的传播者,羊能够对马蔺幼果和种子进行捕食。虽然马蔺种子质地坚硬,胚较小,但种子较大。将种子饲喂给牛、羊和兔后发现,经牛采食后有53.83%的种子可以排出体外,经羊采食后排出体外的仅有0.52%,而兔子采食的种子没有排出的:经牛排出体外的种子生活力为85.3%,种子在牛体内平均停留时间是46.46h,牛排出体外的种子经过42d萌发,总体上说,发芽率较对照有所提高,但没有达到显著水平,而最后排出的种子(第84 h收集)发芽率较对照有所下降。研究表明,虽然马蔺种子较大,在秋季牛采食马蔺干枯叶时可将种子带入体内,从而使马蔺种子可以较长距离传播。羊捕食马蔺幼果,使种子没有成熟的机会。
3.马蔺种子的出苗率和种苗生物量随着播种深度的增加而显著降低。随着播种深度增加(1-5cm范围内),种子出苗率显著降低;植株高度先增高后降低,播深4cm显著高于播深1cm的植株;总生物量、地上生物量和地下生物量均呈下降趋势,地下生物量在播种深度1-3 cm与播种深度为4-5cm的差异达到了显著水平,地下生物量显著减少。随着光照强度降低,种子出苗率显著降低,而植株高度增加,地下生物量和总生物量都显著降低,地上生物量也有所降低。因此,应用马蔺种子治理盐碱地和进行城市绿化时,控制适当的播种深度和给予足够的光照强度是非常重要的。
4.草地现存植被对马蔺种子出苗和种苗存活有强烈的抑制作用。去除植被处理显著提高了出苗率和存活率,有利于马蔺种苗建植。对现存植被的刈割处理与对照比较对出苗的影响差异不显著。而现存植被对种苗的存活有一定的促进作用。去除现存植被和刈割的处理显著提高了0-5cm的土壤温度,而对5-10cm的温度影响不显著,对土壤水分的影响均未达到显著程度。
5.马蔺在草地退化演替过程中能够成为优势群落,可能是由于大量种子能够形成、种子能够得到传播、地面光照条件改善和地下根系竞争减弱及牛羊对土壤的扰动而促进了马蔺种子萌发和种苗建植,而且生长期牛羊不采食马蔺茎叶,植株耐践踏和根系发达的通气组织(对过牧条件有极好的适应),从而促进种群扩展;试验也表明通过提高放牧地留荐高度和合理搭配畜群结构等措施,可以调控马蔺的生长和扩展。