新疆猪毛菜属一年生植物种子夏萌的地理格局及其适应意义

种子萌发时间是决定物种延续的关键，新疆是中国猪毛菜属的优势分布区，其一年生植物对维护新疆荒漠生态环境起到重要作用，随着准噶尔盆地春季干旱、夏季降水增多的气候变化，一年生植物种子夏季萌发现象非常普遍。本研究以准噶尔荒漠优势分布的长刺猪毛菜、紫翅猪毛菜、东方猪毛菜、钠猪毛菜、密枝猪毛菜等4-6个一年生物种为对象，研究种子夏萌的地理分布格局和环境依赖特征，分析控制种子休眠和萌发的生物、环境因素；通过三年连续观测，研究自然生境下夏萌种子比例、繁殖成效和母体效应，总结夏萌对种群增长和繁衍的贡献。本项目有助于了解猪毛菜属植物种子夏萌的适应机制，分析和监测在全球气候变化背景下，猪毛菜属一年生植物的响应机制和适应限度，从而为干旱区生态环境保护及植被恢复重建提供理论依据。

本研究按照项目任务书计划，以准噶尔盆地为中心，以荒漠优势分布的褐翅猪毛菜、紫翅猪毛菜、钠猪毛菜、散枝猪毛菜等4个一年生物种为对象，通过三年研究，主要得出以下结论：.一、通过4个物种种子夏萌特征、地理分布格局和环境依赖特征研究，发现紫翅猪毛菜，褐翅猪毛菜分布广泛，钠猪毛菜、散枝猪毛菜、早熟猪毛菜地理分布的环境特化现象明显。4种猪毛菜种子在生长季均可萌发。.二、通过研究4个物种种子异型，种群间和种群内种子萌发的生物、环境特征，发现在0/10℃低温下，四个种萌发率及发芽势最高，随着温度升高，萌发率及发芽势下降，但物种间变化的幅度不同。四个物种种子均具有异型性，不同种子类型均是低温时萌发率最高，随着温度的升高萌发率降低，无论是物种间还是居群间，生境对种子萌发产生重要影响。.三、发现4种猪毛菜一年内种群数量波动剧烈，春萌植株死亡率达60-100%，但由于具有生长季萌发特性，避免了种群灭绝，异时萌发对种群延续起到决定作用。不同物种对不同类型种子的投入量不同，紫翅猪毛菜、钠猪毛菜繁殖分配与海拔均呈极显著正相关，但微生境同样起到重要作用。.四、我们首次发现种子在保持地下种子库时具有重要复利价值，因此以复利模型为基础，构建了种子库萌发模型，此模型不仅可以统一三个国际经典的模型，而且估测一年生植物不同密度依赖的种子库动态变化，在机理解释上较传统的幂法则更清晰，提出从复利的角度研究生物学问题具有广阔的前景。.五、种子萌发特性的变化与气候变化有直接的关系，我们采用小波互相关分析研究了研究区天山北部、1981年～2009年植被覆盖变化对区域降水、温度变化不同时间尺度响应关系。发现30年来天山北部各区域降水和温度均呈现整体增加且干化趋势。.通过本项目研究，首次揭示了种子异时萌发对一年生猪毛菜属植物适应干旱区环境的决定意义，对深入研究和开发利用该属植物奠定基础。共撰写科研论文7篇，其中已发表中文2篇，在《Ecological Modelling》期刊（SCI）待发表论文1篇，《农业工程学报》（EI）期刊退修1篇，已投稿《Journal Theory Biology》（SCI）、《Australian Journal Botany》（SCI）、《生态学报》3篇在审。培养研究生3名。（详见报告正文）