凋落物和種子位置對冰草種苗建植的影響

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(1.河北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院， 河北 保定 071002； 2.河北省農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源環(huán)境研究所， 石家莊 050051)

凋落物和種子位置對冰草種苗建植的影響

吝亞杰1，梁曉1，姜杰1，王謙謙1，劉忠寬2，劉桂霞1

(1.河北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院， 河北 保定 071002； 2.河北省農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源環(huán)境研究所， 石家莊 050051)

冰草是禾本科植物，是重要的防風(fēng)固沙和飼草資源。本試驗研究了凋落物與種子位置對冰草萌發(fā)階段與早期生長階段的影響，為天然草地管理與利用提供理論依據(jù)。結(jié)果表明，冰草種子位置對出苗率的影響有顯著差異，覆土的比不覆土的低34.1%。種苗存活率與葉片數(shù)目對種子位置不敏感，覆土與不覆土之間沒有顯著差異，但種子位置對株高和生物量有影響，覆土?xí)种品N苗的高度，增加種苗的生物量。凋落物對冰草種子的發(fā)芽率有一定的積極作用，而且在一定范圍內(nèi)，作用會隨凋落物的量的增加而加強，與對照相比，50，100，200 g/m2凋落物時的出苗率分別增加了18.1%、25.6%、34.3%。凋落物對冰草種苗的存活率和葉片數(shù)目沒有影響，但對株高和生物量有影響，且對株高的影響要比對生物量的影響大。在一定范圍內(nèi)，少量凋落物對株高有抑制作用，量多時表現(xiàn)為促進。凋落物對生物量的影響雖然不是很明顯，但量多時明顯比量少時的的干重量要高。

冰草； 種子位置； 凋落物； 種苗

隨著圍欄封育等改良措施年限的延長，草地上生物量逐年增加，由此所產(chǎn)生凋落物的數(shù)量也逐漸增多[1-2]，凋落物會影響種子的萌發(fā)及生長，進而對草原群落演替中的物種豐富度、物種更新和群落結(jié)構(gòu)有重要影響，通常會使草地物種多樣性下降，草地群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變[3-5]。凋落物對種子及種苗的影響可能是物理的、化學(xué)的或生物的[6]。這些影響可能是直接的，比如凋落物將作為種苗建植過程中所遇的物理屏障，或者改變了種子的位置[7]，或者是間接的影響，比如改變了非生物方面的條件[8]。研究表明，凋落物的積累通過改變草地的化學(xué)和物理環(huán)境，在決定種子更新或種苗建植的安全生境的豐富度和分布方面起著重要作用[7,9]。凋落物的作用與其量有關(guān)，少量的凋落物會促進種苗建植，而超過一定量的凋落物會抑制種苗建植[10-12]。

冰草(Agropyroncristatum)是禾本科植物，是壩上羊草草原植物群落的主要伴生種，具有很強的抗旱性，是干旱區(qū)重要的野生牧草，對環(huán)境具有較強的適應(yīng)能力。目前對于冰草種苗建植的研究較少，因此，研究種子位置以及凋落物對冰草種苗建植的影響，可為了解天然草地物種演替規(guī)律和更好的管理利用野生資源提供理論依據(jù)。

1 試驗材料及方法

1.1 試驗材料

冰草種子于2008年秋季采自張家口塞北管理區(qū)天然草地。實驗土壤：實驗前用1.0 mm的土壤篩篩選，去除植物根系、石子等，并用烘箱烘干，除去禾本科草種籽。凋落物采于圍欄封育5年的天然草地，主要是禾本科枯草。

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用兩因素的完全隨機區(qū)組設(shè)計，種子位置兩水平：土壤中和土壤表面；凋落物四水平：0，50，100，200 g/m2；兩因素隨機組合為8個處理，其中每處理4個重復(fù)，每重復(fù)播種20粒種子；花盆直徑20 cm、深16 cm；總計32盆。

試驗前用1.0 mm的土壤篩篩選，去除植物根系、石子等，并用烘箱烘干，除去禾本科草種子。將篩選后的土均勻分裝至每個花盆。將種子均勻播種到花盆中，根據(jù)試驗設(shè)計覆土或不覆土，然后稱取合適質(zhì)量的凋落物覆蓋在上面，貼上相應(yīng)的標(biāo)簽紙。每日觀測出苗數(shù)，記錄出苗時間，記錄存活苗數(shù)；生長季末測定株高及葉片數(shù)目，測定地上生物量。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

使用Excel 進行數(shù)據(jù)整理，應(yīng)用SPSS 17.0對發(fā)芽率、存活率、葉片數(shù)、生物量和株高進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 種子位置和凋落物量對冰草出苗率的影響

由表1可見，種子位置對冰草出苗率的影響差異顯著(plt;0.05)。覆土的冰草出苗率比不覆土的出苗率低34.1%，差異明顯。說明覆土對冰草種子的出苗率影響大。

凋落物量對冰草出苗率的影響差異顯著(plt;0.05)。沒有凋落物覆蓋的冰草出苗率為49.4%，比50 g/m2凋落物覆蓋的低18.1%，差異顯著；比100 g/m2凋落物覆蓋的低25.6%，差異顯著；比200 g/m2凋落物覆蓋的冰草的低34.4%，差異更顯著。沒有凋落物覆蓋的明顯低于200 g/m2凋落物覆蓋的。除此之外，用50 g/m2凋落物覆蓋的冰草的出苗率與用100 g/m2凋落物覆蓋的沒有顯著差異，但二者與用200 g/m2凋落物覆蓋的有顯著差異，且分別比用200 g/m2凋落物覆蓋時低18.2%、10.7%。說明凋落物對冰草出苗率有促進作用。

表1 種子位置和不同凋落物重量對冰草出苗率的影響

因素水平出苗率(%)凋落物重量(g/m2)049．4±9．23a5067．5±6．61b10075．0±8．40b20083．7±4．89c種子位置覆土51．8±4．89a不覆土85．9±3．30b

注：同一列中不同字母之間表示差異顯著。下同。

2.2 種子位置和凋落物量對冰草種苗存活率的影響

由表2可見，種子位置對冰草存活率的影響差異不顯著(pgt;0.05)。覆土的冰草存活率與不覆土的存活率之間差異不顯著，覆土的冰草的存活率比不覆土的高0.53%。說明覆土對冰草種子的存活率影響不大。

表2 種子位置和不同凋落物重量對冰草存活率的影響

因素水平存活率(%)凋落物重量(g/m2)090．6±4．18a5092．3±4．80a10095．6±2．89a20097．0±1．13a種子位置覆土94．1±2．80a不覆土93．6±2．17a

凋落物的重量對冰草存活率的影響差異不顯著(pgt;0.05)。沒有凋落物覆蓋的冰草存活率為90.6%，比50 g/m2凋落物覆蓋的低1.7%，比100 g/m2凋落物覆蓋的低5.0%，比200 g/m2凋落物覆蓋的低6.4%。本試驗中，不管凋落物的量多少，冰草的存活率均沒有出現(xiàn)顯著性差異，說明凋落物對冰草幼苗的存活率沒有影響或影響不大。

2.3 種子位置和凋落物量對冰草種苗葉片數(shù)目的影響

由表3可見，覆土對冰草種苗葉片數(shù)目的影響差異不顯著(pgt;0.05)。覆土的冰草種苗葉片數(shù)目與不覆土的種苗葉片數(shù)目的差異不明顯，覆土的冰草的種苗葉片數(shù)目比不覆土的低0.5片。說明覆土對冰草種子的種苗葉片數(shù)目影響不大。

表3 種子位置和不同凋落物重量對冰草葉片數(shù)目的影響

因素水平葉片數(shù)目(片)凋落物重量(g/m2)02．8±0．28a502．5±0．29a1002．9±0．14a2003．2±0．21a種子位置覆土3．1±0．20a不覆土2．6±0．11a

凋落物的重量對冰草種苗葉片數(shù)目的影響差異不顯著(pgt;0.05)。沒有凋落物覆蓋的冰草的種苗葉片數(shù)目為2.8片，比50 g/m2凋落物覆蓋的多0.3片，比100 g/m2凋落物覆蓋的少0.1片，比200 g/m2凋落物覆蓋的少0.4片。本試驗中，不管凋落物的量多少，冰草的種苗葉片數(shù)目均沒有出現(xiàn)顯著性差異，說明凋落物對冰草幼苗的種苗葉片數(shù)目沒有影響或影響不大。

2.4 種子位置和凋落物量對冰草種苗株高的影響

由表4可見，覆土對冰草種苗的影響差異顯著(plt;0.05)。覆土的冰草株高比不覆土的低0.62 mm，差異明顯。說明覆土對冰草種苗株高的影響明顯。

表4 種子位置和不同凋落物的重量對冰草株高的影響

因素水平株高(mm)凋落物重量(g/m2)010．9±0．39a509．2±0．31b10012．0±0．22c20012．5±0．20c種子位置覆土10．8±0．34a不覆土11．4±0．20b

凋落物的重量對冰草種苗株高的影響差異顯著(plt;0.05)。沒有凋落物覆蓋的冰草種苗株高為10.9 mm，與50，100 g/m2凋落物覆蓋的冰草的種苗株高差異顯著，比前者高1.7 mm，比后者低1.1 mm；比200 g/m2凋落物覆蓋的低1.6 mm，差異更顯著。用50 g/m2凋落物覆蓋的冰草種苗株高明顯低于200 g/m2凋落物覆蓋的。除此之外，用100 g/m2凋落物覆蓋的冰草種苗株高與用200 g/m2凋落物覆蓋的沒有顯著差異，但二者與用50 g/m2凋落物覆蓋的有顯著差異，且分別比用50 g/m2凋落物覆蓋時高了2.8 mm和3.3 mm。說明凋落物對冰草種苗株高有影響，量少時抑制，量多時促進。

2.5 種子位置和凋落物量對冰草種苗生物量的影響

由表5可見，覆土對冰草出苗率的影響差異顯著(plt;0.05)。覆土的冰草種苗生物量與不覆土的種苗生物量的差異明顯，覆土的冰草的種苗生物量比不覆土的高7.92 mg。說明覆土對冰草種苗生物量有影響。

表5 種子位置和凋落物重量對冰草生物量的影響

因素水平干重(mg)凋落物重量(g/m2)028．9±7．12ab5018．2±3．22a10033．0±4．28ab20040．3±3．67b種子位置覆土34．1±4．71a不覆土26．1±2．47b

凋落物量對冰草種苗生物量的影響差異顯著(plt;0.05)。沒有凋落物覆蓋的冰草種苗生物量為28.9 mg，與50，100，200 g/m2凋落物覆蓋的冰草種苗生物量的差異不顯著，沒有凋落物覆蓋的冰草生物量比50 g/m2凋落物覆蓋的高10.7 mg，比100 g/m2凋落物覆蓋的低4.1 mg，比200 g/m2凋落物覆蓋的低11.4 mg。50 g/m2凋落物覆蓋的冰草種苗生物量明顯低于200 g/m2凋落物覆蓋的，相差22.1 mg，二者之間有明顯差異。除此之外，0，100 g/m2和200 g/m2凋落物覆蓋的冰草的種苗生物量之間沒有顯著差異。

3 討論與結(jié)論

3.1 討 論

試驗表明，凋落物對冰草種子的發(fā)芽率有一定的促進作用，而且在一定范圍內(nèi)，作用會隨凋落物量的增加而加強，這與以前的試驗研究類似[10-12]。但凋落物對冰草種苗的存活率沒有影響。凋落物對種子發(fā)芽的積極作用可能是因為凋落物保持了土壤的濕度。Bosy等的研究表明，凋落物對于種苗出苗具有直接的物理屏障作用以及間接的如改變非生物的條件(比如改變光的質(zhì)量和數(shù)量)來影響出苗，從而抑制發(fā)芽率[9]。但本試驗中卻表現(xiàn)為促進，原因可能是凋落物的化感作用帶來的積極效應(yīng)抵消了物理方面帶來的抑制效應(yīng)。

凋落物對冰草葉片數(shù)目沒有影響，但對株高和生物量有影響，且對株高的影響要比對生物量的影響大。在一定范圍內(nèi)，少量凋落物對株高有抑制作用，量多時表現(xiàn)為促進。凋落物對生物量的影響雖然不是很明顯，但量多時明顯比量少時的干重量要高。原因可能是枯草具有很好的保持土壤水分、提高水分利用效率的作用，促進了種苗的生長。

冰草種子的播種位置不同對發(fā)芽率有很大影響，覆土的比不覆土的低34.06%，二者差異顯著，原因可能是土壤對種子萌發(fā)形成了一個天然的物理屏障，與自然條件不同的是，在自然條件下，大部分種子在土壤表層，說明冰草在這方面很適應(yīng)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境。種苗存活率與葉片數(shù)目對播種位置不敏感，覆土與不覆土之間沒有明顯差異，但種子位置對株高和生物量有影響，覆土?xí)种品N苗的高度，這與很多研究[13-14]是一致的，同時會增加種苗的生物量。

3.2 結(jié) 論

1) 種子位置對發(fā)芽率的影響差異顯著，覆土的比不覆土的低34.06%；但對種苗存活率與葉片數(shù)目的影響差異不顯著；對株高和生物量的影響差異顯著，覆土?xí)种品N苗的高度，增加種苗的生物量。

2) 凋落物對冰草種子發(fā)芽率的影響差異顯著，對其有一定的積極作用；對冰草種苗的存活率和葉片數(shù)目沒有影響；對株高和生物量有影響，且對株高的影響要比對生物量的影響大。

3) 覆土和凋落物覆蓋對冰草種苗建植有積極作用，對出苗階段與生長階段的影響一致。影響凋落物研究的相關(guān)因素還有很多，而且凋落物的促進作用和抑制作用有時會同時發(fā)揮。

4) 綜合凋落物和覆土對冰草出苗和早期生長的作用，認為覆土有利于冰草種苗建植，凋落物對冰草的種苗建植有促進作用。因此，為了保護和恢復(fù)冰草野生資源，建議天然草地的圍欄封育年限還是長一些好。

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(本欄目責(zé)任編輯：周介雄)

Effect of Litter and Seed Position on Seedling Establishment ofAgropyroncristatum

LINYajie1,LIANGXiao1,JIANGJie1,WANGQianqian1,LIUZhongkuan2,LIUGuixia1,

(1.College of Life Science,Hebei University,Baoding Hebei 071002,China; 2.Institute of Agro-resources and Environment,Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Shijiazhuang 050051,China)

Agropyroncristatumis an important and sand-fixing plant resources.This study aimed to investigate the effect of litter and seed position on seed germination and seedling growth ofA.cristatum.The results showed that seed position has a significant influence on germination rate ofA.cristatum,and seed buried in soil is lower 34.1% than seed without covering soil.Seedling survival and number of leaves is not sensitive to seed position.While the seed position affected seedling height and biomass,buried in soil inhibited seedling height and increased seedling biomass.Litter has a positive effect on seed germination rate,and germination rate increased with the amount of litter increased,germination rate in 50,100,200 g/m2litter treatment increased by 18.13%,25.63% and 34.38%,respectively,compared to the control.Grass litter did not affect the seedling survival rate and the number of leaves ofA.cristatum,and the impact was greater on plant height than on the biomass.Within a certain range,plant height with a small amount of litter was inhibited,and was promoted with a large amount of litter.Dry weight is higher when covered by a large amount of litter.

Agropyroncristatum; seed position; litter; seedling

2016-07-13

河北省自然科學(xué)基金(編號：C 2015201136)；綠肥作物生產(chǎn)與利用技術(shù)集成研究與示范(編號：201103005)；國家自然科學(xué)基金資助(編號：31302015)。

吝亞杰(1989—)，男，河北省邯鄲市人；碩士研究生，主要從事草地恢復(fù)研究；E-mail:472586781@qq.com。

劉桂霞(1971—)，女，內(nèi)蒙古赤峰市敖漢旗人；副教授，博士，主要從事草地生態(tài)、恢復(fù)生態(tài)學(xué)研究;E-mail:liuguixia1971@163.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2016.12.039

S 543+.9

A

1001-4705(2016)12-0039-04