同域分布五种柽柳植物的繁殖特征研究

作     者：刘香楠 

作者单位：塔里木大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨赵平

授予年度：2024年

学科分类：0907[农学-林学] 08[工学] 0829[工学-林业工程] 09[农学] 

主      题：同域分布 荒漠区 建群种 柽柳属 繁殖特征 生态适应性 

摘      要：柽柳属（Tamarix）为柽柳科（Tamaricaceae）的落叶乔木或灌木,在我国主要分布于西北干旱、极干旱地区,具有抗旱、耐盐碱、耐水湿、耐沙埋、耐贫瘠的特性,是荒漠、半荒漠地区的优势种和建群种,对区域内生态环境的维护起着关键作用。其中,短穗柽柳（Tamarix laxa）、长穗柽柳（Tamarix elongata）、甘肃柽柳（Tamarix gansuensis）、多枝柽柳（Tamarix ramosissima）和刚毛柽柳（Tamarix hispida）为属内广泛分布、最为常见的植物,通常在多个区域混合生长。本文以新疆阿拉尔市郊0.1324 km2柽柳混生林生长的这五种植物为研究对象,通过对其物种丰富度、花期物候、花部形态结构、开花动态、花粉活力、柱头可授性、交配系统和传粉特征进行分析,探讨同一生境下亲缘关系相近的五种柽柳属植物繁育特征间的差异及其对荒漠生境的适应对策,为深入了解柽柳属对极端环境的适应策略及同域分布的多个物种共存的隔离机制提供理论依据。主要研究结果如下: （1）柽柳混生林内,五种柽柳呈不均等分布,同一物种的植株相互聚集,常与胡杨（Populus euphratica）、花花柴（Karelinia capsica）、蓼子朴（Inula salsoloides）等典型荒漠植物伴生。试验地内五种柽柳属植物植株总数共计882株,样方法统计结果显示多枝柽柳、长穗柽柳、刚毛柽柳、短穗柽柳和甘肃柽柳在柽柳混生林的占比分别为54.65%、21.22%、19.76%、4.06%和0.29%。 （2）五种柽柳的花期物候和持续时间明显不同。短穗柽柳、长穗柽柳、甘肃柽柳、多枝柽柳和刚毛柽柳从4月初至10月中旬在实验地内渐次开花。它们单花和单个花序花期表现为春季开花的三种柽柳（短穗柽柳、长穗柽柳和甘肃柽柳）比夏秋开花的两种柽柳（多枝柽柳和刚毛柽柳）长。植株和居群花期显示除多枝柽柳呈“持续性开花模式（植株花期35-40 d,居群花期4月以上）,其余四种呈“集中开花模式（植株花期8-17 d,居群花期22-61 d）。 （3）五种柽柳花的组成皆由花萼、花冠、雌蕊群和雄蕊群构成,花色、花基数和花的大小有差异。花色以粉色为主,短穗柽柳和多枝柽柳种内变异较大,由粉白色至粉红色,长穗柽柳和甘肃柽柳为粉色,刚毛柽柳为粉紫色。花基数与文献记载一致,短穗柽柳和长穗柽柳为4数、稀见5,甘肃柽柳4、5数混合,多枝柽柳和刚毛柽柳为5数。五种柽柳的花序长、单个花序包含小花的数目、花瓣大小和展幅有显著差异。 （4）五种柽柳的盛花期和开花动态存在显著差异。除刚毛柽柳集中在凌晨2:00-4:00开花,其余四个种在白天6:30-9:30大量开花。它们的开花过程可分为花蕾期、花苞期、始花期、盛花期、凋零期和结实期6个阶段,每个阶段持续时间存在较大差异。五种柽柳花蕾期柱头可授性均较弱,花苞期较强,短穗柽柳和长穗柽柳在始花期和盛花期皆为最强,甘肃柽柳在始花期最强,多枝柽柳和刚毛柽柳在盛花期最强。五种柽柳雄蕊皆在始花期开始散粉,直到盛花期花药全部开裂,且此时花粉活力达到最大。盛花期花粉活力种间差异较大,为43.21±3.37%至96.24±0.53%。 （5）五种柽柳属植物的交配系统均为混合型,自交亲和,需要传粉者。短穗柽柳、长穗柽柳、甘肃柽柳和多枝柽柳的自交结实占自然结实比例分别为84.22%、86.89%、77.86%和58.05%。自然结实产生的种子质量和活力显著高于自交产生的种子。 （6）五种柽柳的主要访花昆虫均以蜂类和蝇类为主,包括意大利蜂、苜蓿切叶蜂、淡翅红腹蜂、艳小彩带蜂、丽蝇和食蚜蝇6种,种间的传粉昆虫部分重合。五种柽柳的昆虫访花频率均呈单峰型,除短穗柽柳和甘肃柽柳访花高峰期可持2 d,其余3种均仅在盛花期的第一天。短穗柽柳、长穗柽柳和多枝柽柳昆虫的日访花高峰期在11:00-13:00时间段内,甘肃柽柳的访花高峰期在13:00-15:00,刚毛柽柳在上午9:00-11:00迎来访花高峰期。 综上,同域分布的五种柽柳很可能通过开花物候或昆虫访花高峰期的不同避免种间传粉,以实现生殖隔离。五种柽柳的开花物候、单花和花序持续时间、单花开花动态和花粉活力及持续时间呈现明显不同,但交配系统均为混合型。自交和同株花授粉获得的种子萌发率极低,说明自交繁殖获得的种子很可能无法形成活力高的幼苗,为无效繁殖,但短穗柽柳、长穗柽柳、甘肃柽柳和多枝柽柳的自花结实率在自然条件下占比均较高,其原因有待进一步研究。