第五讲-种子生态.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五讲 种子生态,1,种子的生命循环,2,土壤种子库,3,种子的休眠循环及自然萌芽,4,种子的生态适应,5,种子生态的应用,种子生态学,：,是研究种子与环境关系的科学。是农业生态学的一个分枝。,1,种子的生命循环,：,包括种子的,形成、散播、入土,及,从土中发芽形成新个体,。,种子的,生命循环,繁殖分配,：,植物个体在一特定时间阶段内,(,如一个生长季节,),用于繁殖的净同化产物的比例。即繁殖体的重量除以全植株的重量。,又称繁殖体支出。,繁殖体的重量,=,种子的平均重量,种子数目，即产量。,繁殖分配,=,繁殖体重量,/,全植株重量，即收获指数。,1.1,种子繁殖,植物的繁殖体,：种子和果实。,繁殖体的重量,：,种子所蓄积养分的多寡，或者说种子的平均重量与所形成种子数目的乘积。,1.2,种子散播,繁殖体的散布或传播,是植物种群形成或扩散其分布区的重要途径,，其最终目的是,尽可能寻求适应其生存的最适空间。,种子散播的方式,藉物散播,自主散播,主动弹播,被动弹播,旋钻散播,重力散播,水力散播,风力散播,动物散播,体内传播,附着传播,搬运传播,1.2.1,自主散播,自主散播：种子因本身的构造通过重力、弹跳或旋钻等方式而离开母体甚至进入土中。,自主散播具体有以下几种：,（,1,）主动弹播：通过各种方式主动地将种子弹出去。,例如死组织的吸水、活组织的张力（果实或种皮的膨压）等。,（,2,）被动弹播：植物因外力（风、雨）的刺激而将种子弹出。,依据传播机制，将动物散播划分为三种方式,:,体内传播,：种子被动物食用，通过动物的消化道后，有些被消化消失，有些随粪便排出被传播到远方，不但保存了生命力，而且由于改变了种皮性质，易于种子萌发。,种子具有吸引动物的特征：颜色、气味、丰富的营养物质和较大的体积。,（,3,）,动物散播,附着传播,：种子黏附在动物毛发、皮革或体表，随其活动而散落在土壤中。,黏附方式：,（,1,）钩刺；（,2,）黏性物质。,搬运传播,：种子被动物收集、隐藏作为食物。,贮食传播：,由于营养的原因，种子被动物收集、贮藏、取食，没有被取食的种子可能会发芽，从而帮助种子传播的方式。是搬运传播的主要形式。,具有贮食传播的动物主要是：食干果鸟类和啮齿类。,寻找,捕食,重取,选择,搬运,贮藏,萌发,贮食传播的过程,蚁传播,：有些种子带有富含营养的附属物，很容易从种子上剥离，而种子坚硬不能食用（刺槐、堇菜），蚂蚁收获这些种子，将它们带回蚁巢，附属物从种子分离，不能食用的种子被抛弃。这种传播方式称为蚁传播。,其价值不在于种子被传播的距离（仅仅几米），而在于降低了种子被捕食的危险，提高了种子在传播后萌发的质量。,1.3,种子雨,1.3.1,种子雨的概念和研究意义,种子影：散布的种子在种源附近的空间分布。,常用于描述种子散布后在母株周围的散布，但也用在围绕多个母株为种源的种子分布。一般是指种子散布接近尾声时的分布结果。,种子雨,：,在特定的时间和特定的空间从母株上散落的种子。,种子雨是植物种群生态学、群落生态学研究的重要内容之一。,种子雨阶段是群落更新发展的关键环节，是对植物繁殖体散布的形象描述。,种子雨是植物生命史动态过程中一个不可缺少的环节，可用于预测土壤种子库的物种组成、大小以及植被更新演替的趋势。,种子雨研究意义：,（,2,）,种子雨的空间异质性,：,种子雨的组成和大小在空间分布上的不均一性。,种子雨的组成和大小因群落而异，种群间的种子雨因种群而异，种群内部的种子雨因个体而异。,影响种子雨的空间分布格局的因素,：,生物因素：包括植株高度、种子重量、种子附属物等。,环境因素：包括地形、坡位、坡向、风速、风向等。,人类干扰：影响种子雨的密度和物种组成的丰富度。,（,1,）当地植被是种子雨的潜在提供者。,种子雨和地上植被的物种组成具有较高的相似性。,（,2,）种子雨是种子库的提供者。,种子雨和种子库密不可分，具有一定的相似性。,（,3,）植被的空间结构主要依赖于种子雨的散布和土壤种子库的组成。,种子散布后的捕食、萌发以及幼苗死亡格局也都影响植被的组成和结构。,1.3.4,种子雨、种子库、幼苗库及植被的关系,2,土壤种子库,2.1,土壤种子库概念和研究意义,土壤种子库,：,存在于土壤表面及土壤中全部存活种子的总和。,土壤中有活性的种子是植物群落的一部分，是新植株的来源。,1859,年，达尔文在,物种起源,中对池塘淤泥中的种子进行萌发研究，被认为是土壤种子库研究的开始。,1918,年，,Brenchley,发表了有关土壤中杂草种子的论文。,1933,年，,Symington,开创了热带森林土壤种子库研究的先河。至今，种子库研究已有近,150,年的历史。,土壤种子库研究意义：,（,1,）土壤种子库是植物种群、群落更新与恢复的物质基础。,土壤种子库在植被的更新和恢复、生物多样性的维护、植被的演替过程和扩散过程等方面都具有重要作用。,（,2,）土壤种子库是植物种群生态学研究的重要内容。,研究种子库的数量、质量、组成及其空间格局和动态，对群落组成、结构、多样性和生产力都有关键性影响。,该分类的缺点：,有些植物在某时期似乎属于某类型，但在其它时间却又接近另一类型。最大不足是无法区分持续的年度长或短。,短持续型：种子在土壤中持续存在,1,至,5,年。,长持续型：持续存在至少满,5,年。,持续型,第一及第二类型称为暂时性种子库，这类种子仅在一年的特定季节（月份）出现，其他的时期则无；,第三及第四类型称为持续性种子库，这类种子整年都存在于土壤中。,2.2.2,土壤种子库的规模,土壤种子库的大小,：,单位体积土壤内所含有生活力种子的数量。,不同生境下土壤种子库大小不同,:,湿地,典型草地,湖泊,森林,荒漠,沙漠。,土壤种子库的大小因地区、植被型态的不同而有很大差异，反映出耕地环境、作物类型与栽培方式的影响。,2.2.4,土壤种子库的时空分布格局,土壤种子库的组成和大小随时间和空间呈现有规律的变化，尤其是物种组成和数量具有季节动态、年际变化和地带变化。,（,1,）,种子库的时间分布：,通常在种子成熟并扩散之后，种子库含量会达到最高，随后在环境因子作用下逐步被消耗，春季是种子大量萌发的时期，致使种子库中的种子急剧减少，并且逐渐降至最低。,（,2,）种子库的空间分布：,土壤种子库中每种植物的种子，在空间上具有水平和垂直分布，这反映了种子在土壤中的初始分布和以后的运动状态。,种子水平分布越广，其传播能力越强，有利于种子迅速找到适宜的生存环境，促进物种更新。,3,种子的休眠循环,种子休眠的程度是相对于种子与发芽环境的关系而言。,无休眠,：种子能发芽的环境（如发芽温度范围）最宽广。,制约休眠,：仅在特定的环境（如温度）范围中才可以发芽。,完全休眠,：没有任何环境条件足以让该活种子发芽；,休眠的周年循环：,土壤中的种子因自身休眠特性和环境因素的影响，常发生休眠状态的转换，从而呈现出年周期性的休眠发芽行为。,完整的休眠循环：休眠制约休眠无休眠制约休眠休眠,土壤中种子萌芽的决定因素,田间自然状态下，土壤中种子能否萌芽的决定因素：,（,1,）种子休眠状态,:,（,2,）土壤环境：,温度、光照、各种有机或无机化合物以及氧气等。,田间温度是否在发芽适温范围内，是决定的因素。,4.1.2,种子对涝渍生境的适应,不同植物适应涝渍化环境的程度不同，主要原因在于：,（,1,）,种子萌发和植株生长忍受无氧呼吸的能力差异；（,2,）氧气的输送供应结构。,植物对涝渍生境的适应：具有抗涝结构及适于水生的代谢方式。,（,4,）具有抗涝结构，植株地上部有向地下部运送氧气的通道，主要是皮层中的空气间隙。,（,5,）,通气组织可贮藏白天光合作用放出的氧气，供植株本身呼吸使用。,（,1,）种子萌发能忍受很低的氧分压；,（,2,）根细胞在进行无氧呼吸时有其他的呼吸途径，其最终代谢产物不是酒精而是一些有机酸。,（,3,）可利用,NO,3,作为,O,2,的来源，以补充氧气的不足。,水稻,：,幼根皮层中，细胞呈柱状排列，空隙大；且随植株生长，皮层内的细胞凋亡分解，成为空腔，形成独特的通气组织。,莲藕,：,植株具有通气组织，而且种子具有很厚的种被和种内气室，可在水中长期生存并选择适宜时期萌发生长。,陆生小麦,：,幼根皮层细胞偏斜排列，空隙较小，缺乏通气组织；但当根部缺氧时，也可诱导形成通气组织。,红树林植物,：,长有特殊的根系，能伸出通气不良的基质，而根内部具有良好的细胞气室系统，与气孔相连。,4.1.3,种子对盐渍生境的适应,盐分对种子萌发的影响一般归结为渗透效应和离子效应。,渗透效应,：盐分引起溶液渗透势降低而使种子吸水受阻，从而影响种子萌发。,离子效应,：盐离子一方面造成直接毒害而抑制种子萌发；另一方面渗入种子，降低种子渗透势，加速吸水而促进萌发。,盐分胁迫对种子萌发及幼苗生长的影响：,（,1,）多数植物：盐胁迫对种子萌发及幼苗生长起抑制作用,（,2,）某些植物：轻度胁迫起促进作用，重度胁迫起抑制作用；,盐生植物：较高盐浓度促进开花与种子发育。盐分不足时生殖过程不能顺利进行。,4.2,种子对植食动物的适应,4.2.1,物理防御,（,2,）形成具有能抵抗胃液侵蚀、免遭消化的坚硬种皮或特化的内果皮。,如核桃、桃、杏等。,（,3,）形成警戒色甚至拟态。,（,1,）形成保护性结构，免受动物采食。,如壳斗科、松柏类。,（,4,）间歇性的大量结实。,如竹子、山毛榉等。,4.2.2,化学防御：,毒素、刺激性物质和干扰性激素,化学防御是幼嫩种子、果实、花的主要防御手段。,几乎所有植物都在尚未成熟的果实和种子中分布了毒素或不适口的物质，避免动物过早采食，使自身失去繁衍后代的机会。,曼佗罗：花和种子中含有莨菪碱、阿托品等橡树种子：单宁含量高达,9%,。,4.3,生态条件对种子萌发的影响,种子萌发是各种生态因子互作的产物。,种子能否萌发产生正常苗，受外界生态条件诸如水分、温度、氧气、光照、土壤酸碱、土壤盐分、化学物质、埋深和生物条件的综合影响。,5,种子生态的应用,5.1,人为干扰地的草相管理,农田,大型工厂的周边绿地,道路边缘草皮,都会公园,球场、马场、野餐场,乡村公园,休闲农场等,人为干扰地,（,1,）农田杂草管理,古代：人工农具除草。,近代农业生产上：除草剂防除杂草。,优点：有效地降低生产成本、提高产量，大大减少杂草种类；,缺点：杂草数量降低有限。杂草相的单纯化使得许多天敌昆虫没有足够的食物而无法生存，又循环地导致虫害猖獗。,最近提出,最低密度的杂草管理法,：,强调杂草密度在低于某密度时，对作物产量影响不大，此时防除杂草的成本大于其利润，因此可以不施用除草剂。,（,2,）草相管理,传统上：以种植绿色的单纯草相为主。特点：较密集的管理，但管理成本颇大。,近年来：野花草地。,特点：粗放管理、草相较杂、而且包含各种野花物种来增加观赏或教育价值。,野花草地,：生产本地野花种子，配合地区的环境特性选择种子，以一定比例混种，并做适当管理。,5.2,自然植被的复建与管理,植被的复建，要求的是当地野生植物群落的再现。,本地植物的复建：,（,1,）顺其自然，让野生植物的种子经由散播而重新形成群落。,方式最简单，但由于人为因素，自然散播愈加缓慢且不易预期。,（,2,）利用土壤中的种子。,只要土壤中含有所需要的种子，数量也足够，配合适当的管理措施，使这些种子在适当的时期自行长出形成自然群落。,我国气候地形极其多样，植物种类的范围非常广泛，从植物生态研究的立场看，可以说蕴含着极其丰富的宝藏。,种子生态的研究，有助于全国生态体系的构建。,种子生态的研究与应用对于有机栽培的杂草管理方法、各类保育地、新兴草地、甚至于休闲农地的植相管理技术都有实质的帮助。,