水杉母树凋落物对其种子萌发和幼苗生长的影响

作     者：徐来仙 

作者单位：湖北民族大学 

学位级别：硕士

导师姓名：艾训儒

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0829[工学-林业工程] 

主      题：水杉 凋落物 天然更新 种子萌发 物理障碍 化感作用 自毒物质 

摘      要：濒危孑遗植物水杉(Metasequoia glyptostroboides),属国家Ⅰ级保护树种。水杉原生母树仅存5 696株,其分布范围狭窄,天然更新困难。为了探究水杉凋落物是否是影响水杉天然更新的障碍因素,本研究以水杉1 076号原生母树成熟种子为研究对象,首先通过室内种子萌发试验并结合气相色谱质谱联用技术,鉴定水杉凋落物自毒物质,并分析不同浓度水杉新鲜和自然凋落物水浸提液对水杉种子萌发和生长的化感作用;其次,通过野外模拟水杉下种试验,分析2种凋落物覆盖方式下,不同质量水杉新鲜和自然凋落物对水杉种子萌发和幼苗早期生长的物理阻隔作用,旨在探索水杉母树凋落物对水杉种子萌发和幼苗生长的影响,以促进水杉天然更新,为解除水杉天然更新障碍因素提供一定科学依据。研究结果如下:1.水杉母树凋落物对水杉种子萌发和生长具有一定的化感抑制效应,影响水杉天然更新。水杉新鲜凋落物水浸提液对水杉种子发芽指数有显著影响,1、100、200 g·L显著抑制种子发芽。5、10、50、200 g·L的水杉自然凋落物水浸提液也呈现抑制效应。种子芽长、胚轴和主根长度随着新鲜和自然水杉凋落物水浸提液的增加(≥10 g·L)而逐渐降低。主根对化感物质反应最敏感。水杉新鲜和自然凋落物水浸提液对水杉芽生长的抑制作用相较于种子萌发强,且新鲜凋落物的化感效应抑制强度大于自然凋落物。2.水杉母树凋落物水浸液中共鉴定到28种化合物,包括酚类、醇类、酸类、糖类、酰胺类、醛类和烷类。邻苯二酚、三氟乙酰胺、苯甲酸和D-(+)-阿糖醇高于某一特定浓度(0.2 mg·m L)对水杉种子萌发和芽生长具有明显的自毒抑制作用,影响水杉成功天然更新。苯甲酸的抑制作用最强,邻苯二酚、三氟乙酰胺次之,D-(+)-阿糖醇最弱。4种自毒物质对水杉芽生长的抑制作用大于种子萌发的抑制作用。3.邻苯二酚、三氟乙酰胺、苯甲酸和D-(+)-阿糖醇对水杉种子发芽率、发芽指数、活力指数、芽长和主根长度有显著影响,且浓度较低时(0.04 mg·m L)促进种子萌发,随着浓度不断升高,则显示出愈来愈强的自毒抑制作用。邻苯二酚、三氟乙酰胺、苯甲酸和D-(+)-阿糖醇均抑制水杉种子芽长及芽长的生长速率,且浓度越高,抑制作用越强。邻苯二酚和苯甲酸对主根长度均为抑制作用。三氟乙酰胺和D-(+)-阿糖醇在高浓度时(5 mg·m L)不利于芽生长。4.水杉母树凋落物对水杉幼苗出土和早期生长具有明显的物理阻隔作用,进而影响水杉更新。新鲜和自然凋落物均对水杉种子出苗率和幼苗存活率产生抑制作用。凋落物质量高于300 g·m时,全部处理均抑制幼苗生长。随凋落物质量增加,水杉幼苗地上生物量和地下生物量呈先上升后下降的变化趋势;当凋落物质量达500 g·m以上时,凋落物显著阻碍幼苗地上和地下生物量的累积。同一凋落物质量下(300 g·m),新鲜凋落物对水杉幼苗出土和早期生长的抑制作用大于自然凋落物,种子下层铺垫凋落物比种子上层覆盖凋落物的抑制作用更强。水杉凋落物对其种子萌发和幼苗生长具有化感自毒作用和物理阻隔作用是造成水杉天然更新障碍因素之一,建议种子雨高峰期前,对水杉林下不同阶段的水杉凋落物进行及时清除,增加种子与土壤接触机会,保证种子发芽率,在幼苗生长过程中可以在不损伤幼苗的前提下定期清除林下凋落物,为幼苗生长提供适宜环境,促进水杉天然更新。