国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

種子生態(tài)學(xué)研究現(xiàn)狀

2016-12-03 02:54:23張紅香周道瑋
草業(yè)科學(xué) 2016年11期
關(guān)鍵詞:物種種子植物

張紅香,周道瑋

(中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所,吉林 長春 130102)

?

種子生態(tài)學(xué)研究現(xiàn)狀

張紅香,周道瑋

(中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所,吉林 長春 130102)

從種子經(jīng)歷的生命歷程——發(fā)育、傳播、捕食、種子庫、休眠與萌發(fā)和種子性狀6個方面綜述種子生態(tài)學(xué)領(lǐng)域國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和一些新結(jié)果。對重要的專業(yè)術(shù)語給出定義及英文注釋,涵蓋了一些領(lǐng)域內(nèi)核心的假說、理論和有爭議的研究問題,旨在讓讀者了解種子生態(tài)學(xué)的主體內(nèi)容和研究近況。針對研究現(xiàn)狀和氣候變化背景,建議今后廣泛深入開展不同環(huán)境和氣候條件下母本效應(yīng)及種子多功能性狀間關(guān)系的研究。

種子生態(tài)學(xué);發(fā)育;傳播;種子庫;休眠;萌發(fā);種子性狀

種子生態(tài)學(xué)是生態(tài)學(xué)一個年輕的研究分支,產(chǎn)生于1973年,標(biāo)志性事件是1972在英國諾丁漢大學(xué)首次召開的種子生態(tài)學(xué)會議和隨后Heydecker編輯出版的《Seed Ecology》論文集[1-2]。1985年Michael Fenner出版了《種子生態(tài)學(xué)》專著[3]。種子生態(tài)學(xué)相似于生態(tài)學(xué)的定義形式,表述為研究種子與其環(huán)境相互關(guān)系的科學(xué)[4]。種子是植物體主要的可動器官,且經(jīng)歷多樣化的生命歷程,包括傳播、捕食、休眠、萌發(fā)、死亡等。為了體現(xiàn)這種特點(diǎn),種子生態(tài)學(xué)可定義為:研究生物與非生物環(huán)境影響下的種子生命歷程、性狀適應(yīng)與進(jìn)化的科學(xué)。種子從出生到死亡可能經(jīng)歷的過程及時空變遷就是主體研究內(nèi)容,包括種子發(fā)育、種子傳播、種子捕食、種子庫、種子休眠與萌發(fā)、種子性狀適應(yīng)與進(jìn)化,每一個過程都面臨著死亡的風(fēng)險(圖1)。非生物因素主要包括氣候因素(如溫度、降水、光照)和環(huán)境脅迫(如鹽堿、重金屬),生物因素有動物、植物(包括母株)、微生物及人為干擾(如耕作)。

種子生態(tài)學(xué)屬于交叉學(xué)科,除了對于生態(tài)學(xué)、繁殖生物學(xué)、進(jìn)化生物學(xué)等學(xué)科的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn),種子生態(tài)學(xué)研究對于作物種子生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)育種、雜草防除、生態(tài)恢復(fù)、生物多樣性保護(hù)等方面也具有重要的實(shí)踐意義。近年來,在國內(nèi)外專業(yè)學(xué)術(shù)組織(如國際種子科學(xué)學(xué)會ISSS和國內(nèi)植物學(xué)會種子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)委員會)和專業(yè)學(xué)術(shù)會議(如國際種子生態(tài)學(xué)大會和全國種子科學(xué)與技術(shù)研討會)的推動下,種子生態(tài)學(xué)發(fā)展較快。

生態(tài)學(xué)的一個評述性的連續(xù)出版物《生態(tài)科學(xué)進(jìn)展》第一卷第一個專題即介紹了種子生態(tài)學(xué)研究進(jìn)展[5],F(xiàn)enner和Thompson[6]在1985年Fenner的《種子生態(tài)學(xué)》基礎(chǔ)上,總結(jié)了20年來的新進(jìn)展,于2005年再版了《種子生態(tài)學(xué)》專著。近年來國內(nèi)外也發(fā)表了一些種子生態(tài)學(xué)領(lǐng)域綜述性的文章,總結(jié)了某一類種子的生態(tài)學(xué)特征(如頑拗性種子)[7]、種子生態(tài)學(xué)在應(yīng)用實(shí)踐中的作用(如雜草管理[8]和恢復(fù)生態(tài)[9])或種子生態(tài)學(xué)領(lǐng)域某個重要研究內(nèi)容的進(jìn)展(如種子的擴(kuò)散和傳播[10-11]、土壤種子庫[12]、種子休眠與萌發(fā)[13-14]、種子重量生態(tài)[15])。黃振英等[1]概述了種子生態(tài)學(xué)的研究內(nèi)容、研究途徑和發(fā)展趨勢,于順利和方偉偉[16]從種子散布、種子重量、土壤種子庫和種子地理學(xué)4個研究方向闡述了種子生態(tài)學(xué)的研究動態(tài)。

本文從種子經(jīng)歷的生命過程:發(fā)育、傳播、捕食、種子庫、休眠與萌發(fā)5個方面及種子性狀綜述了種子生態(tài)學(xué)的研究現(xiàn)狀和近幾年的一些新研究結(jié)果,對于重要名詞術(shù)語給出對應(yīng)的英文詞匯,對一些易混淆或有新內(nèi)涵的術(shù)語加以明確定義,概述一些領(lǐng)域內(nèi)的重要假說,目的是:1)使讀者對種子生態(tài)學(xué)主體內(nèi)容有綜合理解;2)提供一些新的信息;3)推動種子生態(tài)學(xué)在中國的發(fā)展。

圖1 種子生態(tài)學(xué)的概念圖解Fig.1 Conceptual graph of seed ecology

1 種子發(fā)育(seed development)

從種子發(fā)育的角度,種子生態(tài)學(xué)主要關(guān)注種子發(fā)育期的外界環(huán)境條件對種子性狀(如尺寸、鮮干重、活力、休眠性)及子代的影響,即母本效應(yīng)(maternal effect)[17]。因種子的擴(kuò)散能力通常是有限的,大部分仍分布在母本周圍。當(dāng)母體與子代經(jīng)歷的環(huán)境變化呈負(fù)相關(guān)時即在波動的環(huán)境中,母體會暗示后代改變發(fā)育過程或?yàn)槠涮峁└噘Y源以利于存活,這種母本效應(yīng)被稱為“預(yù)見性母本效應(yīng)”(anticipatory maternal effects)或“傳代表型可塑性”(transgenerational phenotypic plasticity)。當(dāng)母體與子代經(jīng)歷的環(huán)境變化呈正相關(guān)時即在相對穩(wěn)定的環(huán)境中,則會導(dǎo)致預(yù)見性母本效應(yīng)的進(jìn)化及過去環(huán)境的表型記憶(phenotypic memory)。當(dāng)母體和子代經(jīng)歷的環(huán)境變化不相關(guān)時,母本效應(yīng)的方式是“兩頭下注”(bet-hedging)或“風(fēng)險均攤”(risk-spreading),產(chǎn)生多樣化表型的子代,被稱為“隨機(jī)性母本效應(yīng)”(randomizing maternal effects)[18]。

母本環(huán)境對種子性狀的影響代表母本到子代的通路[19],是生活史的重要一環(huán),決定著子代的適合度,因此得到越來越多的關(guān)注和研究。研究發(fā)現(xiàn),種子性狀(如休眠性、壽命)與母本在種子成熟及開花結(jié)實(shí)期間經(jīng)歷的環(huán)境條件(如溫度和降水)密切相關(guān)[20-24]。母本在種子成熟期經(jīng)歷的溫度影響不同光敏色素的表達(dá),從而影響種子萌發(fā),因?yàn)楣饷羯卣{(diào)節(jié)種子萌發(fā)對光照和溫度的響應(yīng)[20]。母本經(jīng)歷的溫度越低,種子休眠程度越高[6]。對擬南芥(Arabidopsisthaliana)的研究表明,母本經(jīng)歷的低溫能夠激活開花基因座位(Flowering Locus T),抑制果實(shí)中原花色素的合成,使其延遲開花,從而改變種皮中的單寧含量,最終引起種子休眠率增加[21]。母本在種子成熟期經(jīng)歷低溫引起的休眠,會造成種子在低水勢下發(fā)芽能力的降低[22]。然而對西班牙山區(qū)一種多年生草本植物Centauriumsomedanum的研究發(fā)現(xiàn),考慮到溫度的年際變化,種子擴(kuò)散時的休眠程度和對休眠打破因子的敏感性與母本開花期的溫度顯著正相關(guān)[23],與普遍接受的結(jié)論相反。降水對于作物生產(chǎn)非常重要,但是種子發(fā)育和成熟期降水會降低作物種子的活力和壽命[24]。對歐鼠李(Frangulaalnus)的研究發(fā)現(xiàn),開花和結(jié)實(shí)物候影響隨后的種子擴(kuò)散、萌發(fā)和幼苗存活[25]:早開花提高結(jié)實(shí)率,晚開花延遲結(jié)實(shí)但種子更大,易于傳播和種群更新。

傳代影響研究的一個重要科學(xué)問題是種子和子代的性狀差異是母本效應(yīng)的結(jié)果還是環(huán)境改變引起的適應(yīng)響應(yīng)。有研究發(fā)現(xiàn),同一物種來源于低地的種子壽命長于來源于高山的,但是播種到共同的花圃后,來自高山的二代種子壽命是一代的2倍,而來自低地的二代種子壽命沒有增加。該研究結(jié)論是種子壽命有遺傳基礎(chǔ),但可能表現(xiàn)出對環(huán)境的強(qiáng)烈適應(yīng),這種響應(yīng)與親本效應(yīng)調(diào)控mRNA積累有關(guān)[17]。對具有不同生活史的美國風(fēng)鈴草(Campanulastrumamericanum)的傳代可塑性研究結(jié)果表明,母本和子代的光照條件都影響后代的表型[26]。與母本生長在相同光環(huán)境下的子代種子萌發(fā)率和幼苗存活率更高。子代種子在光照條件下大多數(shù)在秋季萌發(fā),成為一年生植物,而在遮陰條件下大多數(shù)在春季萌發(fā),成為二年生植物。Yang等[27]將兩種異型性的角果堿蓬(Suaedacorniculata)種子不同時間播種于不同鹽度土壤中,發(fā)現(xiàn)晚播種(不利條件)的母體產(chǎn)生的子代繁殖生物量比例高,產(chǎn)生的不休眠種子更少。與母本播種于相同鹽濃度的子代個體比播種于相反濃度的個體繁殖分配高,種子異型性的傳代效應(yīng)與實(shí)驗(yàn)條件相互作用共同決定子代的表型。

2 種子傳播(seed dispersal)

種子傳播是指種子傳播體(diaspore)從母株脫離通過不同媒介傳播到不同位點(diǎn)的過程,包括種子或果實(shí)依靠自身的重力或外界風(fēng)力等散布到地表的過程及外界傳播媒介對地表種子搬運(yùn)的二次遷移過程[28],又稱種子擴(kuò)散或種子散布[29]。種子傳播體主要指種子或包含種子的果實(shí)、復(fù)合果為主的擴(kuò)散單元(dispersal unit)。種子傳播媒介(vector)包括風(fēng)、水、動物、人類活動等,因此種子傳播體根據(jù)傳播表現(xiàn)被歸類為風(fēng)媒(anemochory)、水媒(hydrochory)、動物媒介(zoochory)和自傳播種子(autochory)[30]。種子傳播研究主要集中于4個方面:種子雨時空格局與影響因素[31-36],種子傳播模型特別是風(fēng)傳播模型和機(jī)制[37-41],種子的動物傳播及種子傳播的進(jìn)化意義[42-47]。

在特定的時期內(nèi)從母株上散落的種子量叫種子雨(seed rain),通常用種子雨密度這一指標(biāo)體現(xiàn),分為種群種子雨和群落種子雨[31]。種子初始擴(kuò)散的軌跡分布叫做種子影(seed shadow)[32]。種子雨和種子影的關(guān)系相當(dāng)于量與面積的關(guān)系,在中文文獻(xiàn)中,極少使用種子影,而在國際上仍使用較多[33]。種子初始擴(kuò)散受傳播體性狀、母體性狀、周圍植被條件、風(fēng)力條件、濕度、人為干擾等因素影響[32,35-36]。這部分內(nèi)容的研究對象大多集中于木本植物種群或群落。陜西遼東櫟(Quercusliaotungensis)群落種子雨密度與物種豐富度顯著正相關(guān)[34]。胡楊(Populuseuphratica)種子雨強(qiáng)度與濕度呈顯著負(fù)相關(guān),一天之中,種子在濕度較低的中午和下午散落[35]。對南美半干旱灌木地種子雨的研究發(fā)現(xiàn),放牧和火干擾增加種子雨多樣性[36]。

種子傳播是植物主要的運(yùn)動機(jī)制。過去大部分研究主要集中于短距離傳播,研究其對植物出土定居及物種共存的作用[37]。近年來,因種子傳播對生態(tài)和進(jìn)化時空尺度上(如入侵植物學(xué)和集合群落構(gòu)建過程)的重要性[38],更多研究轉(zhuǎn)向種子的長距離傳播。長距離傳播通常指幾百米以上的距離,數(shù)據(jù)很難獲取,需發(fā)展模型解決這一問題。在種子的各種長距離傳播方式中,風(fēng)對種子的長距離傳播是最適合進(jìn)行模型研究的,因此,種子的風(fēng)傳播模型成為傳播生態(tài)研究的一個重要方向[39]。風(fēng)傳播種子模型通常分為現(xiàn)象模型和機(jī)理模型,現(xiàn)象模型揭示與環(huán)境因子交互作用下風(fēng)的運(yùn)動與種子傳播格局的關(guān)系,而機(jī)理模型揭示影響種子傳播的每種動力及其機(jī)制[40]。最新有研究將地形因素加入機(jī)制模型[37],以及將種子短、中、長距離傳播歸于統(tǒng)一的模型下[38]。除了研究傳播過程的模型以外,還有模型研究傳播體脫離或釋放(abscission or release)機(jī)制,因?yàn)榻鼇砣藗円庾R到傳播體脫離或釋放決定著后續(xù)的傳播。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),瞬時風(fēng)速越高傳播體脫離越快,然而傳播體確切的脫離時間還取決于傳播體成熟期間經(jīng)歷的風(fēng)速歷史(history of wind speeds)[41]。

動物對種子的傳播起重要作用,除了開拓新位點(diǎn)及擴(kuò)大種群,傳播種子的動物與種子被傳播植物之間還可能存在協(xié)同進(jìn)化關(guān)系(co-evolution)[11]。在食果動物與傳播植物的相互作用系統(tǒng)中,中心問題是理解傳播效應(yīng)的功能結(jié)果。食果動物的傳播效應(yīng)包括多重效應(yīng)(multiple)、互補(bǔ)或冗余效應(yīng)(complementary or redundant)、特異性效應(yīng)(distinct effects)[42]。研究者們從定性(種子處理、傳播、擴(kuò)散后定居)和定量(動物探訪率、采食率)兩方面研究了動物傳播的效應(yīng)[43]。但我們對此的理解還很有限[42]。以動物為媒介的傳播總是伴隨著對種子的捕食,將在下文詳述。人類活動對動物媒種子傳播的影響依賴于干擾類型、生物類群及干擾發(fā)生的地理區(qū)域。一般認(rèn)為生境破碎化造成食果動物多樣性下降[44],然而Meta分析發(fā)現(xiàn),生境碎片化和退化對溫帶地區(qū)傳播種子的動物多樣性具有負(fù)面影響,而對熱帶地區(qū)食果動物多樣性沒有顯著影響,但是對溫帶和熱帶生境的相互作用率(即果實(shí)移除率和動物探訪率)都有影響[45]。

種子傳播的進(jìn)化意義一直是生態(tài)學(xué)家和進(jìn)化學(xué)家關(guān)注和探索的課題。主要的選擇動力包括兩方面:減輕家族競爭(Kin competition)與避免近親交配(inbreeding depression),占據(jù)時空異質(zhì)性生境[40]。與此對應(yīng),科學(xué)家提出3個假說來解釋種子擴(kuò)散的意義,包括逃逸假說(escape hypothesis)、移居假說(immigration hypothesis)和定向假說(directional dispersal hypothesis)[46]。種子擴(kuò)散使一些個體逃避母體位點(diǎn)周圍的家族競爭,而去占據(jù)由不相關(guān)且具有不同擴(kuò)散習(xí)性的個體控制的隨機(jī)的或特定的位點(diǎn)[47]。因此,傳播與兩種代價相關(guān),擴(kuò)散者自身的直接代價(如死亡率)和與親緣個體競爭產(chǎn)生的間接代價[48]。環(huán)境的時空異質(zhì)性會導(dǎo)致種子擴(kuò)散增加,以便在不確定條件下兩頭下注[40,49],是隨機(jī)性母本效應(yīng)的結(jié)果。

3 種子捕食(seed predation)

捕食是動物主動傳播種子的目的,動物的主動傳播形式分為體內(nèi)(消化道)傳播(endozoochory)和貯食傳播(synzoochory)[50]。種子的動物傳播大部分是捕食后的結(jié)果,被動傳播主要依靠動物體的粘附和掉除(圖2)[51]。在熱帶雨林中,動物捕食是種子死亡的主要原因,種子擴(kuò)散后的死亡率通常超過75%[52],對植物適合度和群落結(jié)構(gòu)有很大影響。從傳播動物的種類看,研究者們更多關(guān)注嚙齒動物和鳥類對種子的捕食和傳播[53-57]。從內(nèi)容看,近來主要研究了動物消化道傳播和貯食傳播機(jī)制及效應(yīng)[51,57-58],擴(kuò)散前捕食和擴(kuò)散后捕食的影響[59-65],以及種子或果實(shí)大小與捕食動物大小和類型間的關(guān)系[66-68]。

圖2 動物傳播種子的主要途徑模式圖[51]。Fig.2 Hypothetical animal illustrating the main ways in which plant propagules are dispersed[51]

近年來鳥類對種子傳播的影響研究受到更多重視,數(shù)據(jù)顯示鳥類傳播物種數(shù)以往被大大低估了[53]。鳥類的遷徙能夠幫助種子長距離傳播,從而快速擴(kuò)展物種的分布范圍[54]。鳥類對種子的傳播還能導(dǎo)致大量外來肉果物種的入侵成功,因?yàn)轼B類主要傳播外來肉果類植物到本地肉果類物種之下[55]。在巴拿馬中部低地森林中的研究發(fā)現(xiàn),托姆斯刺鼠(Proechimyssemispinosus)和紅尾松鼠(Sciurusgranatensis)通常是短距離傳播種子(<3 m),它們更喜歡將種子放到草層茂密的大樹下(直徑>10 cm),果實(shí)被吃掉而種子完整。這類小型嚙齒動物不是捕食者而更像真正的種子傳播者[56]。有些嚙齒動物有分散貯食的習(xí)性,為了降低食物因同類密度高而被偷竊的可能性,會把種子擴(kuò)散到同類密度較低的位點(diǎn),增加種子的存活率[57],因此增加了種子傳播的位點(diǎn)和有效性。

動物體內(nèi)傳播有兩個假說,消化優(yōu)先模式假說(digestion-priority mode hypothesis)和移動優(yōu)先模式假說(locomotion-priority mode hypothesis)。前者認(rèn)為動物移動不會影響種子的排出速率,后者認(rèn)為動物移動會延長種子在消化道中保留的時間?;谙瘍?yōu)先模式假說的假設(shè),絕大部分關(guān)于種子在消化道保持和存活率的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都是在休息動物中獲取的[51]。然而最近對運(yùn)動的鯉魚(common carp)的研究結(jié)果支持移動優(yōu)先假說[58]。

除了傳播后捕食(pro-dispersal predation),傳播前捕食(pre-dispersal predation)也占一定比例[59]。動物在種子傳播前捕食會影響種子裝配(seed packaging)對策,即大小數(shù)量權(quán)衡,進(jìn)而改變植物的資源分配。對具有兩種相反種子裝配對策的刺柏(Juniperusthurifera)種群的研究發(fā)現(xiàn),北非種群球果(果中具有單個大種子)采食率低于南歐種群(果中具有多個小種子)。南歐種群未被捕食的球果中的種子會比被捕食球果中未被吃掉的種子更大且發(fā)芽率更高,說明植物應(yīng)對擴(kuò)散前捕食會進(jìn)化出產(chǎn)生大量小種子的生活史對策[60]。一些多年生植物有大年結(jié)實(shí)現(xiàn)象(mast seeding or masting)[61],這種現(xiàn)象也與動物捕食和傳播有關(guān)。有兩種假說來解釋這種現(xiàn)象:捕食者滿足假說(predator satiation hypothesis)和捕食者傳播假說(predator dispersal hypothesis)。前者認(rèn)為這是植物增加種子傳播前存活率的適應(yīng)對策,通過滿足捕食者而減少種子的被捕食損失比率[62];后者認(rèn)為大年結(jié)實(shí)增加單位種子傳播率及傳播距離[63]。兩個假說各有證據(jù)支持,爭論一直持續(xù)到現(xiàn)在。對中國西南亞熱帶森林油茶樹(Camelliaoleifera)進(jìn)行的8年的研究結(jié)果支持捕食者滿足假說[64],而對波蘭溫帶森林中的歐洲山毛櫸(Fagussylvatica)進(jìn)行4年的研究結(jié)果則支持捕食者傳播假說[65]。

人們普遍認(rèn)為大種子應(yīng)該被擇優(yōu)捕食[66],且大種子易被體型大的動物捕食和傳播[67]。然而最近澳大利亞研究者對全球13 135個動物-種子關(guān)系綜合分析得出:種子大小與捕食動物體重呈負(fù)相關(guān)。主要原因是有蹄類動物捕食小種子及干種子,將有蹄類動物或非肉果類果實(shí)類型排除,則關(guān)系變?yōu)檎嚓P(guān)。體型大的動物既捕食大種子,也捕食較小的種子,動物體重大小與捕食種子的物種數(shù)呈顯著正相關(guān)關(guān)系[68]。

4 種子庫(seed bank)

種子庫通常指人工種子保存庫以外的自然種子庫,包括植冠種子庫(canopy seed bank or aerial seed bank)和土壤種子庫(soil seed bank)。植冠種子庫指植物繁殖體成熟后停留在母體上形成的種子庫,種子可以在植冠上存留1~30年或更長時間,是火災(zāi)易發(fā)區(qū)和干旱荒漠區(qū)植物的主要特征[69]。研究論文中的種子庫大多指土壤種子庫,即存在于土壤表面、土壤層中或土壤枯落物中的活種子總和[70],是植物種群和群落更新的物質(zhì)基礎(chǔ)[12]。土壤種子庫通常分為兩種類型,短暫(瞬時)土壤種子庫(transient soil seed bank)和持久土壤種子庫(persistent soil seed bank)[71]。不同生態(tài)系統(tǒng)(森林、草地、農(nóng)田、荒漠、濕地)中種群、群落種子庫及區(qū)域種子庫的動態(tài)、組成和分布研究已經(jīng)積累了大量數(shù)據(jù),到現(xiàn)在幾乎所有植被類型的土壤種子庫都被研究過。通常來說,草地土壤種子庫密度大于森林土壤種子庫[72],荒漠或沙地土壤種子庫密度較低,凍原地區(qū)土壤種子庫密度最低、物種數(shù)最少[73]。近幾年種子庫研究主要集中于以下幾方面,即不同環(huán)境(如土壤水分、海拔、地形坡向、林/草地退化)和干擾因素(如土地利用、農(nóng)作措施、放牧與圍封)對土壤種子庫的影響[74-89],土壤種子庫與地上植被的關(guān)系及在植被恢復(fù)中的作用[90-92],土壤種子庫研究方法的研究和總結(jié)[92-96]。

種子庫密度受氣候條件如溫度的影響,但不同物種響應(yīng)不同,有的物種種子庫密度隨溫差增加而降低,而對有的物種沒有顯著影響[74]。沿著干旱梯度研究種子庫密度發(fā)現(xiàn),越濕潤位點(diǎn)的土壤種子庫密度越高[75],但是在濕潤土壤條件下,種子活力會由于真菌侵襲而降低[76]。隨著海拔增高,土壤種子庫密度和物種豐富度均降低[77-78]。有研究表明,長期氮沉降使草地土壤種子庫的物種數(shù)減少[79],或種子密度和物種數(shù)均減少,并且停止施氮4年后仍然沒有恢復(fù)[80]。放牧也會降低草地土壤種子庫密度[81-82],但是不排除一些情況下,中等放牧增加土壤種子庫密度[83]。耕種對森林二次演替過程中土壤種子庫影響的研究發(fā)現(xiàn),土壤種子庫密度和物種豐富度隨著休耕年限增加而增加,耕作周期和耕地方式影響不大[84]。中國三江平原地區(qū)濕地開墾為農(nóng)田后,耕種時間與土壤種子庫密度和物種豐富度呈反比例關(guān)系[85]。除了管理方式對種子庫有顯著影響外,土壤特征也影響種子庫組成和多樣性。對松嫩草地羊草(Leymuschinensis)優(yōu)勢群落種子庫的研究發(fā)現(xiàn),堿度和Na離子含量與種子庫密度和物種豐富度顯著負(fù)相關(guān)[86]。關(guān)于嚴(yán)重的干擾事件后土壤種子庫的物種組成變化有兩個假說,第一個假說是生態(tài)疊加假說(ecological palimpsest hypothesis),認(rèn)為種子庫的物種豐度會逐漸增加。草地放牧和割草后的恢復(fù)研究結(jié)果符合生態(tài)疊加假說[87-88]。第二個假說是群落分解假說(community disassembly hypothesis),認(rèn)為種子庫的物種會逐漸損失,種子出土用于地上群落構(gòu)建。森林砍伐后恢復(fù)為半天然草地的過程中,種子庫經(jīng)歷砍伐干擾后的調(diào)查結(jié)果支持群落分解假說[89]。

生態(tài)和進(jìn)化學(xué)家認(rèn)為土壤種子庫是生物多樣性庫(biodiversity reservoirs),對于種群維持和群落動態(tài)有重要意義[90]。相反,保護(hù)和恢復(fù)生態(tài)學(xué)的研究經(jīng)常發(fā)現(xiàn)種子庫有微弱的保存價值或恢復(fù)潛力[91]。對于這樣的結(jié)果,有研究者認(rèn)為是由于種子庫與植物群落取樣的系統(tǒng)性偏差造成的,用物種-面積關(guān)系作為工具評估和比較土壤種子庫與植物群落單位面積物種豐度發(fā)現(xiàn),種子庫的物種多樣性高于地上植被[90],肯定了種子庫對于種群動態(tài)和多樣性維持的重要作用[92]。

研究方法本身就是重要的研究內(nèi)容[93]。文獻(xiàn)中土壤種子庫的取樣大小和數(shù)量、取樣時間、鑒別方法都不一致,是限制全球種子庫特征整合分析的主要因素。取樣樣方大小有1 m×1 m、100 cm×50 cm、50 cm×50 cm、25 cm×25 cm、20 cm×20 cm、10 cm×10 cm,還有土芯法取樣,土芯直徑1.9~8.0 cm。樣方和土芯取樣數(shù)量在5~60個不等。通常遵循大數(shù)量小樣方、小數(shù)量大樣方或大樣方內(nèi)再取小樣方的方法。有研究發(fā)現(xiàn),對于森林土壤種子庫最低取樣面積為4 m2,且小數(shù)量大樣方比大數(shù)量小樣方更有效[94]。由于種子雨和種子萌發(fā)有季節(jié)動態(tài),取樣時間不同,種子庫的密度和物種豐富度都不同。很多種子庫研究是一年一次或兩次取樣的結(jié)果,在當(dāng)年種子雨散布后(短暫與持久種子庫之和)或(和)種子開始萌發(fā)前取樣[72]。一年多次取樣和多年長期取樣應(yīng)成為未來方向,因?yàn)橥寥婪N子庫季節(jié)動態(tài)研究和長期定位研究對于揭示種群更新和群落動態(tài)具有重要意義。土壤種子庫的鑒別方法最常用的是種子萌發(fā)法,國內(nèi)外研究中90%以上采用萌發(fā)法鑒別種子庫[95]。然而,不同物種的休眠類型和萌發(fā)條件不同,得出的種子種類和數(shù)量較實(shí)際低[96],應(yīng)采用物理分離加鏡檢法、四唑氟化物染色、化學(xué)試劑萃取等方法加以輔助鑒別[93],以求更真實(shí)地反映實(shí)際的種子庫組成和密度。未來需要更多關(guān)于土壤種子庫研究方法的研究,得出針對不同生態(tài)系統(tǒng)的合理的取樣和鑒定標(biāo)準(zhǔn),以便區(qū)域或全球尺度上分析種子庫的特征。

5 種子休眠與萌發(fā)(seed dormancy and germination)

在一定的時間內(nèi),具有生活力的完整種子在水分、溫度、光照和氧氣等適宜的環(huán)境條件下不能萌發(fā)的現(xiàn)象叫休眠[97]。種子萌發(fā)是指種子吸水開始,到胚根伸出種皮的過程[98]。萌發(fā)完成時幼苗生長才開始,種子生理學(xué)家和生態(tài)學(xué)家通常只用這個萌發(fā)的定義。我國和國際種子檢驗(yàn)規(guī)程規(guī)定當(dāng)種子發(fā)育長成具備正常主要構(gòu)造的幼苗才稱為發(fā)芽[99-100],原因是種子技術(shù)工作者主要關(guān)注幼苗的定居能力。對于一粒種子,休眠和萌發(fā)是一種非此即彼的關(guān)系,或稱全或無的事件[14]。對于一個種子批(seed lot)或種子群(seed population)而言,則體現(xiàn)為萌發(fā)率(germination percentage)和休眠率。種子休眠能夠確保物種在惡劣的環(huán)境中存活,減少同一物種中個體之間的競爭,以及防止種子在不適宜幼苗生長和定居的時間和地點(diǎn)萌發(fā)[101],是植物的一種生活史對策。但是對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn),種子收獲后休眠就是需要解決的一大障礙。大量的種子休眠研究集中于單個物種或幾個物種的休眠原因、類型及破除方法[102-103],不同地域和不同物種休眠研究數(shù)據(jù)的積累已經(jīng)能夠?qū)ΨN子休眠地理和進(jìn)化進(jìn)行探討[104],種子休眠的季節(jié)動態(tài)和激素調(diào)控已經(jīng)深入到分子水平[105-106]。

Baskin 和Baskin[97]將種子休眠分為5 種類型,包括生理休眠(physiological dormancy,PD)、形態(tài)休眠(morphological dormancy,MD)、形態(tài)生理休眠(morphophysiological dormancy,MPD)、物理休眠(physical dormancy,PY)和復(fù)合休眠(physical plus physiological dormancy,PY+PD),其中各種休眠類型還被細(xì)分為不同的亞類和水平。這是目前廣泛認(rèn)可和應(yīng)用的種子休眠分類方式。種子隨著外界環(huán)境的季節(jié)性變化,調(diào)整休眠狀態(tài),以選擇在有利于幼苗存活的最適宜時間萌發(fā),表現(xiàn)為休眠的循環(huán),這種對策也維持了持久土壤種子庫[107]。研究發(fā)現(xiàn),赤霉素GA 通過與脫落酸ABA 及環(huán)境因子的復(fù)雜作用調(diào)節(jié)休眠的釋放和種子萌發(fā)[101]。對模式植物擬南芥的研究表明,休眠深度與基因表達(dá)方式和土壤溫度的季節(jié)變化有關(guān)。冬季土壤溫度降低,ABA合成和GA分解代謝基因表達(dá)增加,休眠增加,種子進(jìn)入深度休眠。春季和夏季,土壤溫度增加,ABA分解和GA合成基因增加,休眠解除,種子萌發(fā)[108]。外界的碳和氮水平也可以通過調(diào)節(jié)激素合成與分解來影響種子的休眠與萌發(fā)[109]。

Baskin和Baskin[97]對已發(fā)表數(shù)據(jù)的13 634種植物的全球尺度整合分析發(fā)現(xiàn),平均70.1% 的植物種子休眠,29.9%的物種不休眠。熱帶雨林區(qū)不休眠物種比例最高,為48.7%。隨著溫度和降水量的降低,休眠比例增加,不休眠比例降低,冷荒漠區(qū)只有5%的物種種子不休眠。從休眠類型看,PD是最重要的一類,特別是在荒漠區(qū)和草原區(qū)。熱帶薩瓦納地區(qū)物理休眠的物種比例最高。其它3種休眠類型(MD,MPD,PY+PD)在各種植被類型中幾乎都存在,但是比例很低(圖3)[104]。研究揭示,MPD可能是最古老的休眠狀態(tài),PD是進(jìn)化的中心,其它休眠類型與PD可以相互轉(zhuǎn)化。不休眠是最近的進(jìn)化發(fā)展或者是暫時的狀態(tài)[110]。

圖3 不同類型的休眠種子和不休眠種子的全球生物地理分布[104]Fig.3 World biogeography of morphological, morphophysiological, physical, physical+physiological and physiological dormancy and of nondormancy in seeds[104]

種子萌發(fā)是種子生態(tài)學(xué)的核心內(nèi)容,主要由于它是連接種子和成株的關(guān)鍵一環(huán)。種子萌發(fā)研究的主要內(nèi)容是不同外界因素對種子萌發(fā)的影響,包括溫度、光照、土壤水分、鹽堿脅迫、層積處理、引發(fā)處理、貯藏時間和條件、重金屬、土壤結(jié)皮、射線輻照、激素處理、化學(xué)物質(zhì)處理、微生物制劑、磁場作用等,在這些因素中,溫度、水分、火對萌發(fā)的影響關(guān)注度最高。植物種子總是努力選擇最合適的條件(包括時間和空間)萌發(fā),使得種群最大化。作物種子合適的萌發(fā)時間對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也至關(guān)重要,收獲前萌發(fā)會造成減產(chǎn)。因此,關(guān)鍵科學(xué)問題是種子萌發(fā)時間是如何受環(huán)境因子調(diào)控的。

溫度是影響種子萌發(fā)時間的最重要的環(huán)境因子,這種影響是復(fù)雜的,因?yàn)榉N子成熟時經(jīng)歷的溫度(母體環(huán)境溫度)和擴(kuò)散后的溫度共同決定著種子的萌發(fā)時間[111]。通常母體環(huán)境溫度高,則萌發(fā)率高[112],物種生境溫度還與萌發(fā)最低溫(base temperature,Tb)呈顯著負(fù)相關(guān)[113]。植物的季節(jié)性萌發(fā)也主要與溫度有關(guān),研究發(fā)現(xiàn),溫帶地區(qū)植物選擇春季萌發(fā),主要是因?yàn)榇杭久咳赵黾拥臏囟却龠M(jìn)萌發(fā)[114]。季節(jié)性突發(fā)的熱浪(heat wave)對種子萌發(fā)也有很大影響,如果沒有熱浪事件,意大利高山植物主要在春季萌發(fā)。經(jīng)歷秋季突發(fā)熱浪能夠增加來年春季萌發(fā)率,并且引發(fā)植物種子秋季的萌發(fā)[115]。

對于擴(kuò)散后溫度對種子萌發(fā)的影響,研究者們提出了種子萌發(fā)的積溫模型(thermal time model)[116],模型中最重要的參數(shù)是種子萌發(fā)最低溫(base temperature,Tb)、最適溫度(optimal temperature,To)和最高溫(ceiling temperature,Tc)及積溫(thermal time constant,θ)。植物的積溫特點(diǎn)受它們地理起源的影響,熱帶物種通常積溫低于溫帶物種,發(fā)芽最低溫高于溫帶物種,因此熱帶物種比溫帶物種發(fā)芽快[117]。青藏高原12種菊科植物的發(fā)芽最低溫較低、積溫較高,也是長期適應(yīng)青藏高原特殊的溫度環(huán)境的結(jié)果[118]。另外,發(fā)芽需要的溫度可能與系統(tǒng)發(fā)生有關(guān)。禾本科和莎草科植物分別具有較低和較高的最低發(fā)芽溫度[119]。6種豆科三葉草的發(fā)芽積溫低于4種禾草羊茅(Festucaovina)、紫羊茅(Festucarubra)、直立雀麥(Bromuserectus)和芨芨草(Achnatherumcalamagrostis)[120]。C4植物的發(fā)芽最低溫明顯高于C3植物[121]。儲藏時間長的種子最低溫和最適溫度增加[122]。近年來有研究者利用室內(nèi)培養(yǎng)法結(jié)合積溫模型模擬和預(yù)測全球增溫對植物種子萌發(fā)和種群更新的影響[123-125],這一方法不失為氣候變化研究的重要和獨(dú)特視角。

水分是植物種子萌發(fā)的先決條件,降水量是物種地理分布的主要驅(qū)動力之一,物種的地理分布模式與種子萌發(fā)和幼苗出土期對環(huán)境(如干旱)的耐受性有關(guān)[126]。研究者隨積溫模型之后提出水勢模型(hydrotime model)[127]并組合成水熱模型(hydrothermal time model)來刻畫種子對溫度、水分及其交互作用的萌發(fā)響應(yīng)。K?chy 和Tieb?rger[128]用水熱模型分析地中海地區(qū)36 種一年生植物最低溫和最低水勢的差別,黃文達(dá)等[129]用水熱模型分析了阿拉善地區(qū)3種荒漠植物的水熱響應(yīng)。水熱模型還被用來研究生理休眠種子的休眠釋放過程[130]及具有物理休眠種子對溫度、水勢的萌發(fā)響應(yīng)[131]。Dürr等[132]從文獻(xiàn)和未發(fā)表數(shù)據(jù)中收集了全球243個物種的萌發(fā)數(shù)據(jù)包括水熱模型參數(shù),發(fā)現(xiàn)除了模型參數(shù)與物種的地理氣候起源有關(guān)外,物種萌發(fā)速度與溫度閾值負(fù)相關(guān),溫度與水勢閾值負(fù)相關(guān)。由于模型的假設(shè)和分析方法等缺陷,這3個模型一直受到質(zhì)疑,研究者們提出高斯分布、S形溫度模型、非線性回歸模型、空間網(wǎng)格化、修正積溫模型等新模型[133-136],都沒有得到廣泛應(yīng)用。模型本身及不同物種模型參數(shù)的研究熱度剛過,科學(xué)家們已經(jīng)開始將植物的模型參數(shù)與其在野外的分布和種群動態(tài)數(shù)據(jù)聯(lián)系起來,由推測走向?qū)嶒?yàn)驗(yàn)證。最近對荒漠一年生植物的研究表明,物種的萌發(fā)最低溫、最適溫、最高溫、積溫、最低水勢與其野外20年平均發(fā)芽百分?jǐn)?shù)、25年平均發(fā)芽日期、種子大小及植株出生死亡統(tǒng)計(jì)變化強(qiáng)烈相關(guān),證實(shí)種子的萌發(fā)特征對荒漠植物種群動態(tài)具有重要的貢獻(xiàn)[137]。對巴塔哥尼亞3種山毛櫸屬(Nothofagus)植物的研究表明,種子對溫度的休眠和萌發(fā)響應(yīng)模式及積溫特點(diǎn)決定著它們在野外不同海拔的分布及季節(jié)性出土動態(tài)[138]。

火對種子萌發(fā)的影響在非洲和南美熱帶稀樹草原和森林等生態(tài)系統(tǒng)中被廣泛研究,以往的大部分研究結(jié)果是溫度增加和煙能夠打破休眠、促進(jìn)種子萌發(fā)[139-140]。而對于馬達(dá)加斯加高地硬葉林的大部分物種,其種子萌發(fā)受到高溫和干熱(dry heat)的抑制[141]。對歷史以來火災(zāi)頻發(fā)的巴西熱帶高草草原物種的研究發(fā)現(xiàn),火引起的高溫和煙并不能促進(jìn)植物種子的萌發(fā),然而種子卻并沒有被高溫殺死,而是發(fā)展出一種火耐受對策[142]。對新熱帶區(qū)易發(fā)生火災(zāi)的草地生態(tài)系統(tǒng)的研究發(fā)現(xiàn),不同科的優(yōu)勢草本植物采取不同的休眠和萌發(fā)對策。有的植物種子不休眠且快速萌發(fā),有的植物種子萌發(fā)率低且有高比例的無活力胚或無胚種子存在,有的植物種子煙能促進(jìn)其萌發(fā),研究首次發(fā)現(xiàn)了新熱帶區(qū)植物種子具有生理休眠[143]。阿根廷Chaco季節(jié)性干燥森林的26種優(yōu)勢植物對于火干擾也發(fā)展出熱耐受型萌發(fā)(17種)、熱促進(jìn)型萌發(fā)(7種)和熱敏感型萌發(fā)(2種)對策[144]。

種子萌發(fā)方面的信息不僅具有學(xué)術(shù)意義,還有經(jīng)濟(jì)和金融價值。了解什么因素控制萌發(fā)時間可以加強(qiáng)1)有效控制雜草的計(jì)劃性,2)自然界有重要經(jīng)濟(jì)價值的樹林、灌木、藤本植物、非禾本草本植物和草本植物的繁殖和傳播,3)受損生態(tài)系統(tǒng)的改良[98]。研究發(fā)現(xiàn),種子起源影響萌發(fā)和幼苗存活,因此,為了避免不適應(yīng)環(huán)境條件的風(fēng)險,受損生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)最好使用鄉(xiāng)土植物的種子[145]。

6 種子性狀(seed traits)

種子性狀包括種子的尺寸、形狀、表面及其附屬物、顏色、種皮厚度、儲藏物質(zhì)等,不僅表達(dá)了一定量較為穩(wěn)定的遺傳信息,而且與種子的生產(chǎn)、脫落、傳播、儲備、萌發(fā)等過程密切相關(guān)。這些特征反映植物所處的環(huán)境條件和適應(yīng)能力,決定植物幼苗定居、種群動態(tài),乃至群落組成和生態(tài)系統(tǒng)功能。種子性狀中對種子重量的研究最多,包括環(huán)境因素緯度、坡向、海拔和土壤pH 對其產(chǎn)生的影響[146-151]。大多數(shù)研究者主要關(guān)注種子單一性狀對重要生態(tài)過程的影響或相互關(guān)系[152-155],很少把種子形態(tài)、種子傳播、萌發(fā)對策等多性狀有機(jī)結(jié)合起來進(jìn)行研究[156]。種子粘液(seed mucilage)[157-162]、種子異型性(seed heteromorphism)[163-168]和種子庫持久性與種子大小的關(guān)系[169-173]三方面內(nèi)容是種子性狀領(lǐng)域中很好的研究例證。

種子粘液是由種子或果實(shí)產(chǎn)生的果膠類物質(zhì),在至少230個屬的植物中有過報道。種子粘液對于種子成熟、擴(kuò)散、種子庫維持、休眠、萌發(fā)和幼苗生長都有重要作用[157]。最新進(jìn)展主要是對于這些作用機(jī)理方面的揭示。種子粘液使得種子對捕食動物的吸引力降低,使種子黏附在土壤上難以移動,并且由于濕滑使種子容易在捕食動物運(yùn)輸過程中掉落[158]。種子粘液粘附在土壤上,增加土壤持水力和流變性,有利于維持土壤種子庫[159]。種子粘液作為物理屏障,通過調(diào)節(jié)進(jìn)入種子內(nèi)部的水分和氧氣,避免種子在低溫、干旱、高鹽等不適宜的條件下萌發(fā)[160]。種子粘液能夠被土壤中的微生物分解成CO2和可溶性糖,被種子和幼苗吸收利用,增加荒漠植物在干旱和沙埋條件下的幼苗出土和早期生長,降低幼苗死亡率[161-162]。

種子異型性指同一植株產(chǎn)生不同形狀、結(jié)構(gòu)、顏色、大小,具有不同的傳播、休眠、萌發(fā)和幼苗出土等行為的種子的現(xiàn)象,已經(jīng)在近300個物種中有報道[163-164]。通常荒漠植物或鹽生植物具有兩型性種子。如荒漠一年生植物異果芥(Diptychocarpusstrictus),產(chǎn)生一種在植株上部裂開的長角果,果皮薄、種子翼大、粘液層厚、擴(kuò)散距離遠(yuǎn)、萌發(fā)率高;另一種下層不開裂果實(shí),果皮厚、種子無翼、粘液層薄、擴(kuò)散距離近、萌發(fā)率低[165]。冷荒漠鹽生植物角果堿蓬(Suaedacorniculata)的異型性種子通常一種種子成熟時不休眠,形成短暫種子庫,主要用于幼苗更新,鹽和旱降低其種子活力;另一種種子具有年際的休眠/不休眠循環(huán),形成持久種子庫,用于種群維持,鹽和旱會導(dǎo)致其休眠[166]。一年生鹽生植物海蓬子柳(Salicorniaramosissima)也具有異型性種子,花序中部大種子和花序側(cè)面小種子。在低鹽條件下,兩種異型性種子發(fā)芽率差異不顯著,而在高鹽條件下,中部大種子發(fā)芽率顯著高于側(cè)面小種子[167]。鹽地堿蓬(Suaedasalsa)具有棕色種子和黑色種子兩種異型性種子,較高的GA含量和較低的ABA敏感性,使得棕色種子在鹽脅迫條件下的萌發(fā)率高于黑色種子[168]。

種子庫持久性與種子大小是否相關(guān)一直沒有確定的結(jié)論[169],大部分研究支持小種子在土壤種子庫中更持久[155,170],但有的研究認(rèn)為大種子更持久或種子大小與壽命和種子庫持久性沒有顯著關(guān)系[171]。近來有研究發(fā)現(xiàn),種子壽命與種子內(nèi)含物的大小比例有關(guān),即胚大胚乳小的種子壽命更長[172]。增加種皮厚度指標(biāo)能夠提高種子大小對種子庫持久性的預(yù)測力,研究結(jié)果表明,種皮厚的小種子比種皮薄的大種子休眠性強(qiáng)、在種子庫中更持久[173]。這些結(jié)果都說明,需要對種子多性狀關(guān)系進(jìn)行廣泛深入的研究,綜合分析種子的命運(yùn)及其在種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)中的作用與使命。

7 結(jié)語

在種子生態(tài)學(xué)中,種子庫及種子休眠與萌發(fā)研究已經(jīng)積累了大量數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)整合分析以得出大尺度的結(jié)果和系統(tǒng)發(fā)生學(xué)解釋對于種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)都將有重要貢獻(xiàn)。種子傳播和捕食還缺乏不同地域、不同植物和動物種群、群落的實(shí)驗(yàn)研究,對于傳播模型、傳播和捕食機(jī)理的研究也應(yīng)加強(qiáng)。在全球氣候變化的背景下,不同氣候和環(huán)境條件下母本效應(yīng)、傳代效應(yīng)及種子多性狀關(guān)系的研究需要更多關(guān)注,以便更好地理解植物的適應(yīng)與進(jìn)化,加強(qiáng)我們對氣候變化引起的植被和生態(tài)系統(tǒng)改變的預(yù)測力。

本文只是綜述了種子生態(tài)學(xué)研究的冰山一角,或許我們已經(jīng)進(jìn)行的研究和得出的結(jié)論,也只是揭示了種子命運(yùn)及種子生態(tài)學(xué)理論和實(shí)踐的冰山一角,還有很多未解之謎等著我們研究和探索。期待更多的研究生和科技工作者加入種子生態(tài)學(xué)領(lǐng)域,通過加強(qiáng)這一分支和交叉學(xué)科的研究,更好地理解和推動群落生態(tài)學(xué)、恢復(fù)生態(tài)學(xué)、入侵生態(tài)學(xué)、保護(hù)生物學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)等學(xué)科的發(fā)展。

References:

[1] 黃振英,曹敏,劉志民,王雷.種子生態(tài)學(xué):種子在群落中的作用.植物生態(tài)學(xué)報,2012,36(8):705-707.

Huang Z Y,Cao M,Liu Z M,Wang L.Seed ecology:Roles of seeds in communities.Chinese Journal of Plant Ecology,2012,36(8):705-707.(in Chinese)

[2] Heydecker W.Seed Ecology:Proceedings of the Nineteenth Easter School in Agricultural Science.London,UK:University of Nottingham,Butterworths,1972.

[3] Fenner M.Seed Ecology.Netherlands:Springer,1985.

[4] 顏啟傳.種子生態(tài)學(xué)的現(xiàn)狀和進(jìn)展.種子,1985(2):50-54.

Yan Q C.The present situation and advances in seed ecology.Seed,1985(2):50-54.(in Chinese)

[5] 段昌群.生態(tài)科學(xué)進(jìn)展(第一卷).北京:高等教育出版社,1999:1-17.

Duan C Q.Advances in Ecological Sciences (Vol.1).Beijing:Higher Education Press,1999:1-17.(in Chinese)

[6] Fenner M,Thompson K.The Ecology of Seeds.Cambridge:Cambridge University Press,2005.

[7] Farnsworth E.The ecology and physiology of viviparous and recalcitrant seeds.Annual Review of Ecology and Systematics,2000,31:107-138.

[8] Chauhan B S.Can knowledge in seed ecology contribute to improved weed management in direct-seeded rice? Current Science,2012,103(5):486-489.

[9] James J J,Boyd C S,Svejcar T.Seed and seedling ecology research to enhance restoration outcomes.Rangeland Ecology & Management,2013,66(2):115-116.

[10] Simon A L,Helene C M,Ran N,Jérme C.The ecology and evolution of seed dispersal:A theoretical perspective.Annual Review of Ecology Evolution and Systematics,2003,34:575-604.

[11] 程瑾瑞,張知彬.嚙齒動物對種子的傳播.生物學(xué)通報,2005,40(4):11-13.

Cheng J R,Zhang Z B.Seed dispersal by rodents.Bulletin of Biology,2005,40(4):11-13.(in Chinese)

[12] 沈有信,趙春燕.中國土壤種子庫研究進(jìn)展與挑戰(zhàn).應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2009,20(2):467-473.

Shen Y X,Zhao C Y.Soil seed bank research in China:Present status progress and challenges.Chinese Journal of Applied ecology,2009,20(2):467-473.(in Chinese)

[13] Jiménez-Alfaro B,Silveira F A O,Fidelis A,Poschlod P,Commander L E.Seed germination traits can contribute better to plant community ecology.Journal of Vegetation Science,2016,27:637-645.

[14] 付婷婷,程紅焱,宋松泉.種子休眠的研究進(jìn)展.植物生態(tài)學(xué)報,2009,44(5):629-641.

Fu T T,Cheng H Y,Song S Q.Advances in studies of seed dormancy.Chinese Bulletin of Botany,2009,44(5):629-641.(in Chinese)

[15] 于順利,陳宏偉,李暉.種子重量的生態(tài)學(xué)研究進(jìn)展.植物生態(tài)學(xué)報,2007,31(6):989-997.Yu S L,Chen H W,Li H.Review of advances in ecology of seed mass.Journal of Plant Ecology,2007,31(6):989-997.(in Chinese)

[16] 于順利,方偉偉.種子生態(tài)學(xué)研究動態(tài).科技導(dǎo)報,2012,30(30):68-75.

Yu S L,Fang W W.Research advances in seed ecology.Science & Technology Review,2012,30(30):68-75.(in Chinese)

[17] Mondoni A,Orsenigo S,Donà M,Balestrazzi A,Probert R J,Hay F R,Petraglia A,Abeli T.Environmentally induced transgenerational changes in seed longevity:Maternal and genetic influence.Annals of Botany,2014,113:1257-1263.

[18] Dey S,Proulx S R,Teotónio H.Adaptation to temporally fluctuating environments by the evolution of maternal effects.PLoS Biology,14(2):e1002388.

[19] Donohue K.Completing the cycle:Maternal effects as the missing link in plant life histories.Philosophical Transactions of the Royal Society B-Biological Science,2009,364:1059-1074.

[20] Donohue K,Barua D,Butler C,Tisdale T E,Chiang G C K,Dittmar E,de Casas R R.Maternal effects after natural selection on phytochromes through seed germination.Journal of Ecology,2012,100:750-757.

[21] Chen M,MacGregor D R,Dave A,Florance H,Moore K,Paszkiewicz K,Smirnoff N,Graham I A,Penfield S.Maternal temperature history activates Flowering Locus T in fruits to control progeny dormancy according to time of year.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,2014,111(52):18787-18792.

[22] Edwards B,Burghardt L T,Zapata-Garcia M,Donohue K.Maternal temperature effects on dormancy influence germination responses to water availability inArabidopsisthaliana.Environmental and Experimental Botany,2016,126:55-67.

[23] Fernández-Pascual E,Jiménez-Alfaro B.Phenotypic plasticity in seed germination relates differentially to overwintering and flowering temperatures.Seed Science Research,2014,24(4):273-280.

[24] Ellis R H,Yadav G.Effect of simulated rainfall during wheat seed development and maturation on subsequent seed longevity is reversible.Seed Science Research,2016,26:67-76.

[25] Bolmgren K,Eriksson O.Are mismatches the norm? Timing of flowering,fruiting,dispersal and germination and their fitness effects in Frangula alnus.Oikos,2015,124:639-648.

[26] Galloway L F,Etterson J R.Transgenerational plasticity is adaptive in the wild.Science,2007,318:1134-1136.

[27] Yang F,Yang X,Baskin J M,Baskin C C,Cao D,Huang Z.Transgenerational plasticity provides ecological diversity for a seed heteromorphic species in response to environmental heterogeneity.Perspectives in Plant Ecology,Evolution and Systematics,2015,17:201-208.

[28] 谷偉,岳永杰,李鋼鐵,潘文杰,哈麗雅.渾善達(dá)克沙地沙地榆種子雨的擴(kuò)散規(guī)律.生態(tài)學(xué)報,2012,32(11):3440-3448.

Gu W,Yue Y J,Li G T,Pan W J,Haliya.Diffusion of elm seed rain in Otindag Sand Land.Acta Ecologica Sinica,2012,32(11):3440-3448.(in Chinese)

[29] 朱金雷,劉志民.種子傳播生物學(xué)主要術(shù)語和概念.生態(tài)學(xué)雜志,2012,31(9):2397-2403.

Zhu J L,Liu Z M.Major terminologies and concepts in seed dispersal biology.Chinese Journal of Ecology,2012,31(9):2397-2403.(in Chinese)

[30] van der Pijl L.Principles of Dispersal in Higher Plants.Berlin-Heidelberg-New York:Springer-Verlag,1982.

[31] 于順利,郎南軍,彭明俊,趙琳,郭永清,鄭科,張立新,溫紹龍,李暉.種子雨研究進(jìn)展.生態(tài)學(xué)雜志,2007,26(10):1646-1652.

Yu S L,Lang N J,Peng M J,Zhao L,Guo Y Q,Zheng K,Zhang L X,Wen S L,Li H.Research advances in seed rain.Chinese Journal of Ecology,2007,26(10):1646-1652.(in Chinese)

[32] Augspurger C K,Franson S E,Cushman K C,Muller-Landau H C.Intraspecific variation in seed dispersal of a Neotropical tree and its relationship to fruit and tree traits.Ecology and Evolution,2016,6(4):1128-1142.

[33] Sekar N,Lee C L,Sukumar R.In the elephant’s seed shadow:The prospects of domestic bovids as replacement dispersers of three tropical Asian trees.Ecology,2015,96(8):2093-2105.

[34] Deng L,Zhang W H,Guan J H.Seed rain and community diversity of Liaotung oak (QuercusliaotungensisKoidz) in Shaanxi,northwest China.Ecological Engineering,2014,67:104-111.

[35] 張玉波,李景文,張昊,鄒大林,武逢平,程春龍,李俊清,李帥英.胡楊種子散布的時空分布格局.生態(tài)學(xué)報,2005,25(8):1994-2000.

Zhang Y B,Li J W,Zhang H,Zou D L,Wu F P,Cheng C L,Li J Q,Li S Y.Spatio-temporal patterns of seed dispersal inPopuluseuphratica.Acta Ecologica Sinica,2005,25(8):1994-2000.(in Chinese)

[36] Leder C V,Peter G,Funk F A.Seed rain alteration related to fire and grazing history in a semiarid shrubland.Journal of Arid Environments,2015,121:32-39.

[37] Trakhtenbrot A,Katul G G,Nathan R.Mechanistic modeling of seed dispersal by wind over hilly terrain.Ecological Modelling,2014,274:29-40.

[38] 陳玲玲,林振山,何亮.風(fēng)傳草本植物種子空間傳播新模型.生態(tài)學(xué)報,2010,30(17):4643-4651.

Chen L L,Lin Z S,He L.A new spatial-dispersal model on wind-borne herbaceous plant seeds.Acta Ecologica Sinica,2010,30(17):4643-4651.(in Chinese)

[39] 鄭景明,桑衛(wèi)國,馬克平.種子的長距離風(fēng)傳播模型研究進(jìn)展.植物生態(tài)學(xué)報,2004,28(3):414-425.

Zheng J M,Sang W G,Ma K P.Advances in model construction of anemochoric seed long-distance dispersal.Acta Phytoecologica Sinica,2004,28(3):414-425.(in Chinese)

[40] Levin S A,Muller-Landau H C,Nathan R,Chave J.The ecology and evolution of seed dispersal:A theoretical perspective.Annual Review of Ecology,Evolution and Systematics,2003,34:575-604.

[41] Pazos G E,Greene D F,Katul G,Bertiller M B,Soons M B.Seed dispersal by wind:Towards a conceptual framework of seed abscission and its contribution to long-distance dispersal.Journal of Ecology,2013,101:889-904.

[42] Rother D C,Pizo M A,Jordano P.Variation in seed dispersal effectiveness:The redundancy of consequences in diversified tropical frugivore assemblages.Oikos,2016,125:336-342.

[43] Schupp E.Seed dispersal effectiveness revisited:A conceptual review.New Phytologist,2010,188:333-353.

[44] 白冰,李寧,魯長虎.生境破碎化對食果動物及種子傳播的影響.生態(tài)學(xué)雜志,2011,30(11):2613-2620.

Bai B,Li N,Lu C H.Influence of habitat fragmentation on frugivores and their seed dispersal.Chinese Journal of Ecology,2011,30(11):2613-2620.(in Chinese)

[45] Fonturbel F E,Candia A B,Malebran J,Salazar D A,Gonzalez-Browne C,Medel R.Meta-analysis of anthropogenic habitat disturbance effects on animal-mediated seed dispersal.Global Change Biology,2015,21(11):3951-3960.

[46] 饒曉東,陳德祥,王代平,李意德,梁偉.鳥類與植物種子擴(kuò)散關(guān)系的研究進(jìn)展.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,38(26):14209-14212.

Rao X D,Chen D X,Wang D P,Li Y D,Liang W.A review on the study of relationship between birds and seed dispersal.Journal of Anhui Agricultural Science,2010,38(26):14209-14212.(in Chinese)

[47] Hamilton W D,May R M.Dispersal in stable habitats.Nature,1977,269:952-957.

[48] Rousset F,Gandon S.Evolution of the distribution of dispersal distance under distance-dependent cost of dispersal.Journal of Evolutionary Biology,2002,15:515-523.

[49] Gadgil M.Dispersal-population consequences and evolution.Ecology,1971,52:253.

[50] 魯長虎.動物對松屬植物種子的傳播作用研究進(jìn)展.生態(tài)學(xué)雜志,2006,25(5):557-562.

Lu C H.Roles of animals in seed dispersal ofPinus:A review.Chinese Journal of Ecology,2006,25(5):557-562.(in Chinese)

[51] Cousens R D,Hill J,French K,Bishop I D.Towards better prediction of seed dispersal by animals.Functional Ecology,2010,24:1163-1170.

[52] Howe H F,Schupp E W,Westley L C.Early consequences of seed dispersal for a neotropical tree (Virolasurinamensis).Ecology,1985,66:781-791.

[53] Soons M B,Brochet A L,Kleyheeg E,Green A J.Seed dispersal by dabbling ducks:An overlooked dispersal pathway for a broad spectrum of plant species.Journal of Ecology,2016,104(2):443-455.

[54] Viana D S,Gangoso L,Bouten W,Figuerola J.Overseas seed dispersal by migratory birds.Proceedings of the Royal Society B-Biological Sciences,2016,283:2015-2406.

[55] Bonilla N O,Pringle E G.Contagious seed dispersal and the spread of avian-dispersed exotic plants.Biological Invasions,2015,17(12):3409-3418.

[56] Dittel J W,Lambert T D,Adler G H.Seed dispersal by rodents in a lowland forest in central Panama.Journal of Tropical Ecology,2015,31:403-412.

[57] Hirsch B T,Kays R,Pereira V E,Jansen P A.Directed seed dispersal towards areas with low conspecific tree density by a scatter-hoarding rodent.Ecology Letters,2012,15:1423-1429.

[58] Van Leeuwen C H A,Beukeboom R,Nolet B A,Bakker E S,Pollux B J A.Locomotion during digestion changes current estimates of seed dispersal kernels by fish.Functional Ecology,2016,30(2):215-225.

[59] 李宏俊,張知彬.動物與植物種子更新的關(guān)系Ⅱ.動物對種子的捕食、擴(kuò)散、貯藏及與幼苗建成的關(guān)系.生物多樣性,2001,9(1):25-37.

Li H J,Zhang Z B.Relationship between animals and plant regeneration by seed Ⅱ.Seed predation,dispersal and burial by animals and relationship between animals and seedling establishment.Biodiversity Science,2001,9(1):25-37.(in Chinese)

[60] DeSoto L,Tutor D,Torices R,Rodríguez-Echeverría S,Nabais C.Pre-dispersal predation effect on seed packaging strategies and seed viability.Oecologia,2016,180(1):91-102.

[61] Kelly D.The evolutionary ecology of mast seeding.Trends in Ecology and Evolution,1994,9:465-470.

[62] Kelly D,Sork V L.Mast seedling in perennial plants:Why,how,where? Annual Review of Ecology,Evolution and Systematics,2002,33:427-447.

[63] Vander Wall S B.Masting in animal-dispersed pines facilitates seed dispersal.Ecology,2002,83:3508-3516.

[64] Xiao Z,Zhang Z,Krebs C J.Long-term seed survival and dispersal dynamics in a rodent-dispersed tree:Testing the predator satiation hypothesis and the predator dispersal hypothesis.Journal of Ecology,2013,101:1256-1264.

[65] Zwolak R,Bogdziewicz M,Wróbel A,Crone E E.Advantages of masting in European beech:Timing of granivore satiation and benefits of seed caching support the predator dispersal hypothesis.Oecologia,2016,180:749-758.

[66] Cramer J M,Mesquita R C G,Williamson G B.Forest fragmentation differentially affects seed dispersal of large and small-seeded tropical trees.Biological Conservation,2007,137:415-423.

[67] Jordano P.Angiosperm fleshy fruits and seed dispersers:A comparative analysis of adaptation and constraints in plant-animal interactions.The American Naturalist,1995,145:163-191.

[68] Chen S C,Moles A T.A mammoth mouthful? A test of the idea that larger animals ingest larger seeds.Global Ecology and Biogeography,2015,24:1269-1280.

[69] 馬君玲,劉志民.植冠種子庫及其生態(tài)意義研究.生態(tài)學(xué)雜志,2005,24(11):1329-1333.

Ma J L,Liu Z M.Canopy seed bank and its ecological significance:A review.Chinese Journal of Ecology,2005,24(11):1329-1333.(in Chinese)

[70] Simpson R L,Lerck M A,Parker V T.Seed Banks:General Concepts and Methodological Issues.Ecology of Soil Seed Banks.New York:Academic Press,1989:3-8.

[71] 白文娟,焦菊英.土壤種子庫的研究方法綜述.干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2006,24(6):195-198.

Bai W J,Jiao J Y.A review on the research methods of soil seed bank.Agricultural Research in the Arid Areas,2006,24(6):195-198.(in Chinese)

[72] 尚占環(huán),任國華,龍瑞軍.土壤種子庫研究綜述——規(guī)模、格局及影響因素.草業(yè)學(xué)報,2009,18(1):144-154.

Shang Z H,Ren G H,Long R J.Review of soil seed bank studies:Size,pattern and impacting factors.Acta Prataculturae Sinica,2009,18(1):144-154.(in Chinese)

[73] McGraw J B,Vavrek M C.The Role of buried viable seeds in arctic and alpine plant communities.Ecology of Soil Seed Banks.New York:Academic Press,1989:91-106.

[74] Plue J,Frenne P D,Acharya K,Brunet J,Chabrerie O,Decocq G,Diekmann M,Graae B J,Heinken T,Hermy M,Kolb A,Lemke I,Liira J,Naaf T,Shevtsova A,Verheyen K,Wulf M,Cousins S A O.Climatic control of forest herb seed banks along a latitudinal gradient.Global Ecology and Biogeography,2013,22:1106-1117.

[75] Sotomayor D A,Gutiérrez J R.Seed bank of desert annual plants along an aridity gradient in the southern Atacama coastal desert.Journal of Vegetation Science,2015,26:1148-1158.

[76] Mordecai E A.Soil moisture and fungi affect seed survival in California grassland annual plants.PLoS One,2012,7(6):e39083.

[77] 黃瑞靈,周華坤,劉澤華,雷占蘭,姚步青,汪新川,王文穎,趙新全.坡向與海拔對青海省拉雞山不同植被土壤種子庫的影響.生態(tài)學(xué)雜志,2013,32(10):2679-2686.

Huang R L,Zhou H K,Liu Z H,Lei Z L,Yao B Q,Wang X C,Wang W Y,Zhao X Q.Effects of slope aspect and altitude on the soil seed bank under different vegetations in Laji Mountains of Qinghai Province’ Northwest China.Chinese Journal of Ecology,2013,32(10):2679-2686.(in Chinese)

[78] 張敏,宋曉陽.熱帶森林群落土壤種子庫對海拔梯度的響應(yīng).生態(tài)學(xué)雜志,2015,34(9):2390-2400.

Zhang M,Song X Y.Responses of soil seed banks in tropical forests to an elevational gradient.Chinese Journal of Ecology,2015,34(9):2390-2400.(in Chinese)

[79] Ma Z,Ma M J,Baskin J M,Baskin C C,Li J Y,Du G Z.Responses of alpine meadow seed bank and vegetation to nine consecutive years of soil fertilization.Ecological Engineering,2014,70:92-101.

[80] Basto S,Thompson K,Phoenix G,Sloan V,Leake J,Rees M.Long-term nitrogen deposition depletes grassland seed banks.Nature Communications,2015,6:6185.

[81] Pol R G,Sagario M C,Marone L.Grazing impact on desert plants and soil seed banks:Implications for seed-eating animals.Acta Oecologica,2014,55:58-65.

[82] 連仲民,徐文軒,楊維康,David Blank,黃怡.放牧對草地土壤種子庫的影響.草業(yè)科學(xué),2014,31(12):2301-2307.

Lian Z M,Xu W X,Yang W K,Blank D,Huang Y.Effects of livestock grazing on soil seed bank:A review.Pratacultural Science,2014,31(12):2301-2307.(in Chinese)

[83] Zhao W Z,Liu Z M,Chang X L.Influence of grazing intensity on seed bank of a sandy grassland in Horqin Steppe of China.Annals of Arid Zone,2001,40(4):397-404.

[84] Randriamalala J R,Hervé D,Letourmy P,Carrière S M.Effects of slash-and-burn practices on soil seed banks in secondary forest successions in Madagascar.Agriculture,Ecosystems and Environment,2015,199:312-319.

[85] Wang G D,Wang M,Lu X G,Jiang M.Effects of farming on the soil seed banks and wetland restoration potential in Sanjiang Plain,Northeastern China.Ecological Engineering,2015,77:265-274.

[86] Ma H,Yang H,Liang Z,Ooi M K J.Effects of 10-year management regimes on the soil seed bank in saline-alkaline grassland.PLoS One,2015,10(4):e0122319.

[87] Davies A,Waite S.The persistence of calcareous grassland species in the soil seed bank under developing and established scrub.Plant Ecology,1998,136:27-39.

[88] Falinska K.Seed bank dynamics in abandoned meadows during a 20-year period in the Bialowieza National Park.Journal of Ecology,1999,87:461-475.

[89] Helsen K,Hermy M,Honnay O.Changes in the species and functional trait composition of the seed bank during semi-natural grassland assembly:Seed bank disassembly or ecological palimpsest? Journal of Vegetation Science,2015,26:58-67.

[91] Bossuyt B,Honnay O.Can the seed bank be used for ecological restoration? An overview of seed bank characteristics in European communities.Journal of Vegetation Science,2008,19:875-884.

[92] Elsey-Quirk T,Leck M A.Patterns of seed bank and vegetation diversity along a tidal freshwater river.American Journal of Botany,2015,12(2):1996-2012.

[93] Ishikawa-Goto M,Tsuyuzaki S.Methods of estimating seed banks with reference to long-term seed burial.Journal of Plant Research,2004,117:245-248.

[94] Shen Y X,Liu W L,Li Y H,Guan H L.Large sample area and size are needed for forest soil seed bank studies to ensure low discrepancy with standing vegetation.PLoS One,2014,9(8):e105235.

[95] Thompson K,Bakker J P,Bekker R M.The soil banks of North West Europe.Methodology,Density and Longevity.London:Cambridge University Press,1997.

[96] Kinloch J E,Friedel M H.Soil seed reserves in arid grazing lands of central Australia.Part 1:Seed bank and vegetation dynamics.Journal of Arid Environments,2005,60:133-161.

[97] Baskin J M,Baskin C C.A classification system for seed dormancy.Seed Science Research,2004,14:1-16.

[98] Bewley J D.Seed germination and dormancy.The Plant Cell,1997,9:1055-1066.

[99] ISTA.International Rules for Seed Testing.International Seed Testing Association.Seed Science and Technology,2004.

[100] 張春慶,王建華.種子檢驗(yàn)學(xué).北京:高等教育出版社,2006.

[101] Finch-Savage W E,Leubner-Metzger G.Seed dormancy and the control of germination.New Phytologist,2006,171:501-523.

[102] Wang J H,Chen W,Ma R J,Baskin C C,Baskin J M,Qi W,Chen X L.Role of short-term cold stratification on seed dormancy break and germination of alien species in southeastern China.Plant Ecology,217(4):383-392.

[103] 劉克彪,李發(fā)明,張?jiān)獝?沙生針茅種子破除休眠的方法.草業(yè)科學(xué),2015,32(7):1099-1106.

Liu K B,Li F M,Zhang Y K.The methods to breaking seed dormancy ofStipaglareosa.Pratacultural Science,2015,32(7):1099-1106.

[104] Baskin C C,Baskin J M.Seeds.Ecology,Biogeography,and Evolution of Dormancy and Germination.San Diego,USA:Academic Press,2014:1005-1007.

[105] Shi H,Wang X,Mo X R,Tang C,Zhong S W,Deng X W.ArabidopsisDET1 degrades HFR1 but stabilizes PIF1 to precisely regulate seed germination.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,2015,112(12):3817-3822.

[106] Basbouss-Serhal I,Soubigou-Taconnat L,Bailly C,Leymarie J.Germination potential of dormant and nondormantArabidopsisseeds is driven by distinct recruitment of messenger RNAs to polysomes.Plant Physiology,2015,168(3):1049-1065.

[107] Cao D,Baskin C C,Baskin J M,Yang F,Huang Z.Dormancy cycling and persistence of seeds in soil of a cold desert halophyte shrub.Annals of Botany,2014,113:171-179.

[108] Footitt S,Douterelo-Soler I,Clay H,Finch-Savage W E.Dormancy cycling inArabidopsisseeds is controlled by seasonally distinct hormone-signaling pathways.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,2011,108(50):20236-20241.

[109] Osuna D,Prieto P,Aguilar M.Control of seed germination and plant development by carbon and nitrogen availability.Frontiers in Plant Science,2015,6:1023.

[110] Willis C G,Baskin C C,Baskin J M,Auld J R,Venable D L,Cavender-Bares J,Donohue K,de Casas R R.The evolution of seed dormancy:Environmental cues,evolutionary hubs,and diversification of the seed plants.New Phytologist,2014,203(1):300-309.

[111] Burghardt L T,Edwards B R,Donohue K.Multiple paths to similar germination behavior inArabidopsisthaliana.New Phytologist,2016,209:1301-1312.

[112] Liu Y,El-Kassaby Y A.Timing of seed germination correlated with temperature-based environmental conditions during seed development in conifers.Seed Science Research,2015,25(1):29-45.

[113] Rosbakh S,Poschlod P.Initial temperature of seed germination as related to species occurrence along a temperature gradient.Functional Ecology,2015,29:5-14.

[114] Zhang H,Zhou D,Wang P,Wang T,Jin Y.Germination responses of four wild species to diurnal increase or decrease in temperature.Seed Science and Technology,2007,35(2):291-302.

[115] Orsenigo S,Abeli T,Rossi G,Bonasoni P,Pasquaretta C,Gandini M,Mondoni A.Effects of autumn and spring heat waves on seed germination of high mountain plants.PLoS One,2015,10(7):e0133626.

[116] Garcia-Huidobro J,Monteith J L,Squire G R.Time,temperature and germination of pearl millet (PennisetumtyphoidesS.& H.).1.Constant temperature.Journal of Experimental Botany,1982,33:288-296.

[117] Trudgill D L,Perry J N.Thermal time and ecological strategies——A unifying hypothesis.Annals of Applied Biology,1994,125:521-532.

[118] 劉文,劉坤,張春輝,杜國禎.種子萌發(fā)的積溫效應(yīng)——以青藏高原東緣的12 種菊科植物為例.植物生態(tài)學(xué)報,2011,35(7):751-758.

Liu W,Liu K,Zhang C H,Du G Z.Effect of accumulated temperature on seed germination——A case study of 12 Compositae species on the eastern Qinghai-Tibet Plateau of China.Chinese Journal of Plant Ecology,2011,35(7):751-758.(in Chinese)

[119] Grime J P,Mason G,Curtis A V,Rodman J,Dand S R,Mowforth M A G,Neal A M,Shaw S.A comparative study of germination characteristics in a local flora.Journal of Ecology,1981,64:1017-1059.

[120] Lonati M,Moot D J,Aceto P,Cavallero A,Lucas R J.Thermal time requirements for germination,emergence and seedling development of adventive legume and grass species.New Zealand Journal of Agricultural Research,2009,52:17-29.

[121] Zhang H,Tian Y,Zhou D.A modified thermal time model quantifying germination response to temperature for C3and C4species in temperate grassland.Agriculture,2015,5(3):412-426.

[122] Catara S,Cristaudo A,Gualtieri A,Galesi R,Impelluso C,Onofri A.Threshold temperatures for seed germination in nine species ofVerbascum(Scrophulariaceae).Seed Science Research,2016,26:30-46.

[123] Zhang H,Yu Q,Huang Y,Zheng W,Tian Y,Song Y,Li G,Zhou D.Germination shifts of C3and C4species under simulated global warming scenario.PLoS One,2014,9:e105139.

[124] Fernández-Pascual E,Seal C E,Pritchard H W.Simulating the germination response to diurnally alternating temperatures under climate change scenarios:Comparative studies onCarexdiandraseeds.Annals of Botany,2015,115:201-209.

[125] Cochrane A.Can sensitivity to temperature during germination help predict global warming vulnerability?Seed Science Research,2016,26(1):14-29.

[126] Lai L,Tian Y,Wang Y,Zhao X,Jiang L,Baskin J M,Baskin C C,Zheng Y.Distribution of three congeneric shrub species along an aridity gradient is related to seed germination and seedling emergence.AOB Plants,7:plv071.

[127] Gummerson R.The effect of constant temperatures and osmotic potentials on the germination of sugar beet.Journal of Experimental Botany,1986,37(6):729.

[128] K?chy M,Tielb?rger K.Hydrothermal time model of germination:Parameters for 36 mediterranean annual species based on a simplified approach.Basic and Applied Ecology,2007,8:171-182.

[129] 黃文達(dá),王彥榮,胡小文.三種荒漠植物種子萌發(fā)的水熱響應(yīng).草業(yè)學(xué)報,2009,18(3):171-177.

Huang W D,Wang Y R,Hu X W.Hydrothermal responses of seed germination in three desert species.Acta Prataculturae Sinica,2009,18(3):171-177.(in Chinese)

[130] Blanco A M,Chantre G R,Lodovichi M V,Bandoni J A,López R L,Vigna M R,Gigón R,Sabbatini M R.Modeling seed dormancy release and germination for predictingAvenafatuaL.field emergence:A genetic algorithm approach.Ecological Modelling,2014,272:293-300.

[131] Hu X W,Fan Y,Baskin C C,Baskin J M,Wang Y R.Comparison of the effects of temperature and water potential on seed germination of Fabaceae species from desert and subalpine grassland.American Journal of Botany,2015,102(5):649-660.

[132] Dürr C,Dickie J B,Yang X Y,Pritchard H W.Ranges of critical temperature and water potential values for the germination of species worldwide:Contribution to a seed trait database.Agricultural and Forest Meteorology,2015,200:222-232.

[133] Marshall B,Squire G R.Non-linearity in the rate-temperature relations of germination in oilseed rape.Journal of Experimental Botany,1996,302:1369-1375.

[134] Hardegree S P.Predicting germination response to temperature.1.Cardinal-temperature models and subpopulation-specific regression.Annals of Botany,2006,97:1115-1125.

[135] Zhang H,McGill C,Irving L,Kemp P,Zhou D.A modified thermal time model to predict germination rate of ryegrass and tall fescue at constant temperatures.Crop Science,2013,53:240-249.

[136] Hardegree S P,Walters C T,Boehm A R,Olsoy P J,Clark P E,Pierson F B.Hydrothermal germination models:Comparison of two data-fitting approaches with probit optimization.Crop Science,2015,55(5):2276-2290.

[137] Huang Z,Liu S,Bradford K J,Huxman T E,Venable D L.The contribution of germination functional traits to population dynamics of a desert plant community.Ecology,2016,97(1):250-261.

[138] Arana M V,Gonzalez-Polo M,Martinez-Meier A,Gallo L A,Benech-Arnold R L,Sánchez R A,Batlla D.Seed dormancy responses to temperature relate toNothofagusspecies distribution and determine temporal patterns of germination across altitudes in Patagonia.New Phytologist,2016,209:507-520.

[139] Keeley J E,Fotheringham C J.Smoke-induced seed germination in California chaparral.Ecology,1998,79:2320-2336.

[140] Chou Y F,Cox R D,Wester D B.Smoke water and heat shock influence germination of shortgrass prairie species.Rangeland Ecology and Management,2012,65:260-267.

[141] Alvarado S T,Buisson E,Rabarison H,Rajeriarison C,Birkinshaw C,Lowry P P.Effects of heat on the germination of sclerophyllous forest species in the highlands of Madagascar.Austral Ecology,2015,49(5):601-610.

[142] Fichino B S,Dombroski J R G,Pivello V R,Fidelis A.Does fire trigger seed germination in the Neotropical Savannas? Experimental tests with sixCerradospecies.Biotropica,2016,48(2):181-187.

[143] Le Stradic S,Silveira F A O,Buisson E,Cazelles K,Carvalho V,Fernandes G W.Diversity of germination strategies and seed dormancy in herbaceous species of campo rupestre grasslands.Austral Ecology,2015,40(5):537-546.

[144] Jaureguiberry P,Diaz S.Post-burning regeneration of the Chaco seasonally dry forest:Germination response of dominant species to experimental heat shock.Oecologia,2015,177(3):689-699.

[145] Gallagher M K,Wagenius S.Seed source impacts germination and early establishment of dominant grasses in prairie restorations.Journal of Applied Ecology,2016,53(1):251-263.

[146] Csontos P,Tamas J,Podani J.Slope aspect affects the seed mass spectrum of grassland vegetation.Seed Science Research,2004,14(4):379-385.

[147] Tautenhahn S,Heilmeier H,G?tzenberger L,Klotz S,Wirth C,Kühn I.On the biogeography of seed mass in Germany-distribution patterns and environmental correlates.Ecography,2008,31:457-468.

[148] Guo H,Mazer S J,Du G.Geographic variation in seed mass within and among nine species ofPedicularis(Orobanchaceae):Effects of elevation,plant size and seed number per fruit.Journal of Ecology,2010,98:1232-1242.

[149] 鄭志興,孫振華,張志明,歐曉昆.干熱河谷植物葉片,樹高和種子功能性狀比較.生態(tài)學(xué)報,2011,31(4):0982-0988.

Zheng Z X,Sun Z H,Zhang Z M,Ou X K.Comparison of leaf,height,and seed functional traits of species in dry-hot valleys.Acta Ecologica Sinica,2011,31(4):982-988.(in Chinese)

[150] 齊威,郭淑青,崔現(xiàn)亮,陽敏,張永東,杜國禎,卜海燕.青藏高原東部4科植物種子大小和比葉面積隨海拔和生境的變異.草業(yè)學(xué)報,2012,21(6):42-50.Qi W,Guo S Q,Cui X L,Yang M,Zhang Y D,Du G Z,Bu H Y.Variation of seed mass and SLA of 63 plant species in different habitats at various altitudes on the eastern Qinghai-Tibet Plateau.Acta Prataculturae Sinica,2012,21(6):42-50.(in Chinese)

[151] Moles A T,Ackerly D D,Tweddle J C,Dickie J B,Smith R,Leishman M R,Mayfield M M,Pitman A,Wood J T,Westoby M.Global patterns in seed size.Global Ecology and Biogeography,2007,16:109-116.

[152] Thompson K,Band S R,Hodgson J G.Seed size and shape predict persistence in the soil.Functional Ecology,1993,7:236-241.

[153] 劉曉風(fēng),譚敦炎.24種十字花科短命植物的擴(kuò)散體特征與擴(kuò)散對策.植物生態(tài)學(xué)報,2007,31(6):1019-1027.

Liu X F,Tan D Y.Diaspore characteristics and dispersal strategies of 24 ephemeral species of Brassicaceae in the Junggar desert of China.Journal of Plant Ecology,2007,31(6):1019-1027.(in Chinese)

[154] Liu Z,Yan Q,Li X,Ma J,Ling X.Seed mass and shape,germination and plant abundance in a desertified grassland in northeastern Inner Mongolia,China.Journal of Arid Environments,2007,69:198-211.

[155] Zhao L P,Wu G L,Cheng J M.Seed mass and shape are related to persistence in a sandy soil in northern China.Seed Science Research,2011,21:47-53.

[156] 張小彥,焦菊英,王寧,賈燕鋒,韓魯艷.種子形態(tài)特征對植被恢復(fù)演替的影響.種子,2009,28(7):67-72.

Zhang X Y,Jiao J Y,Wang N,Jia Y F,Han L Y.Effects of seed morphological traits on vegetation recruitment succession.Seed,2009,28(7):67-72.(in Chinese)

[157] Yang X,Baskin J M,Baskin C C,Huang Z.More than just a coating:Ecological importance,taxonomic occurrence and phylogenetic relationships of seed coat mucilage.Perspectives in Plant Ecology,Evolution and Systematics,2012,14:434-442.

[158] Yang X,Baskin C C,Baskin J M,Gao R,Yang F,Wei L,Li L,He H,Huang Z.Hydrated mucilage reduces post-dispersal seed removal of a sand desert shrub by ants in a semiarid ecosystem.Oecologia,2013,173:1451-1458.

[159] Deng W N,Hallett P D,Jeng D S,Squire G R,Toorop P E,Iannetta P P M.The effect of natural seed coatings ofCapsellabursa-pastorisL.Medik.(shepherd’s purse) on soil-water retention,stability and hydraulic conductivity.Plant and Soil,2015,387:167-176.

[160] Gorai M,EI Aloui W,Yang X J,Neffati M.Toward understanding the ecological role of mucilage in seed germination of a desert shrub Henophyton deserti:Interactive effects of temperature,salinity and osmotic stress.Plant and Soil,2014,374:727-738.

[161] Yang X,Baskin C C,Baskin J M,Liu G,Huang Z.Seed mucilage improves seedling emergence of a sand desert shrub.PLoS One,2012,7(4):e34597.

[162] Yang X,Baskin C C,Baskin J M,Zhang W,Huang Z.Degradation of seed mucilage by soil microflora promotes early seedling growth of a desert sand dune plant.Plant,Cell and Environment,2012,35:872-883.

[163] 王雷,董鳴,黃振英.種子異型性及其生態(tài)意義的研究進(jìn)展.植物生態(tài)學(xué)報,2010,34(5):578-590.

Wang L,Dong M,Huang Z Y.Review of research on seed heteromorphism and its ecological significance.Chinese Journal of Plant Ecology,2010,34(5):578-590.(in Chinese)

[164] 魏夢浩,黃俊華.艾丁湖鹽角草種子異型性及萌發(fā)特性.草業(yè)科學(xué),2015,32(12):2064-2070.

Wei M H,Huang J H.Seed polymorphism and germination behaviour ofSalicorniaeuropaeainhabiting in the area of Ayding Lake,xinjiang,China.Pratacultural Science,2015,32(12):2064-2070.

[165] Lu J,Tan D,Baskin J M,Baskin C C.Fruit and seed heteromorphism in the cold desert annual ephemeralDiptychocarpusstrictus(Brassicaceae) and possible adaptive significance.Annals of Botany,2010,105:999-1014.

[166] Cao D,Baskin C C,Baskin J M,Yang F,Huang Z.Comparison of germination and seed bank dynamics of dimorphic seeds of the cold desert halophyteSuaedacorniculatasubsp.Mongolica.Annals of Botany,2012,110:1545-1558.

[167] Ameixa O M C C,Marques B,Fernandes V S,Soares A M V M,Calado R,Lilleb? A I.Dimorphic seeds ofSalicorniaramosissimadisplay contrasting germination responses under different salinities.Ecological Engineering,2016,87:120-123.

[168] Li W Q,Yamaguchi S,Khan M A,An P,Liu X J,Tran L S P.Roles of gibberellins and abscisic acid in regulating germination ofSuaedasalsadimorphic seeds under salt stress.Frontiers in Plant Science,2016,6:1235.

[169] Long R L,Gorecki M J,Renton M,Scott J K,Colville L,Goggin D E,Commander L E,Westcott D A,Cherry H,Finch-Savage W E.The ecophysiology of seed persistence:A mechanistic view of the journey to germination or demise.Biological Review,2015,90:31-59.

[170] Jaganathan G K,Dalrymple S E,Liu B.Towards an understanding of factors controlling seed bank composition and longevity in the alpine environment.Botanical Review,2015,81:70-103.

[171] Probert R J,Daws M I,Hay F R.Ecological correlates of ex situ seed longevity:A comparative study on 195 species.Annals of Botany,2009,104(1):57-69.

[172] Merritt D J,Martyn A J,Ainsley P,Young R E,Seed L U,Thorpe M,Hay F R,Commander L E,Shackelford N,Offord C A.A continental-scale study of seed lifespan in experimental storage examining seed,plant,and environmental traits associated with longevity.Biodiversity and Conservation,2014,23(5):1081-1104.

[173] Schutte B J,Davis A S,Peinado Jr S A,Ashigh J.Seed-coat thickness data clarify seed size-seed-bank persistence trade-offs inAbutilontheophrasti(Malvaceae).Seed Science Research,2014,24(2):119-131.

(責(zé)任編輯 武艷培)

Current status in seed ecology

Zhang Hong-xiang, Zhou Dao-wei

(Northeast Institute of Geography and Agroecology, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130102, China)

We summarized overseas and domestic research status and new results in seed ecology, from six aspects including seed traits, seed development, dispersal, predation, seed bank, dormancy and germination, the life processes that seed experienced. The definition and English dictions were given for the important terms. Some central hypothesis, theories and controversial questions were included. We aimed to let the audiences know the main contents and the recent developments in seed ecology. According to the research status and background of climate change, we suggested that maternal effects and the relationship between multiple functional traits of seeds under different environments and climates should be comprehensively and intensively studied.

seed ecology; development; dispersal; seed bank; dormancy; germination; seed traits

Zhou Dao-wei E-mail:zhoudaowei@iga.ac.cn

10.11829/j.issn.1001-0629.2016-0222

植物生產(chǎn)層

2016-04-25 接受日期:2016-09-20

國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(41751055);國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃“973計(jì)劃”(2015CB150800)

張紅香(1981-),女,遼寧瓦房店人,副研究員,博士,研究方向?yàn)榉N子生態(tài)學(xué)、草地生態(tài)學(xué)。E-mail:zhanghongxiang@iga.ac.cn

周道瑋(1963-),男,山東青島人,研究員,博士,研究方向?yàn)椴莸厣鷳B(tài)與草地畜牧業(yè)。E-mail:zhoudaowei@iga.ac.cn

S330.3

A

1001-0629(2016)11-2221-16*

張紅香,周道瑋.種子生態(tài)學(xué)研究現(xiàn)狀.草業(yè)科學(xué),2016,33(11):2221-2236.

Zhang H X,Zhou D W.Current status in seed ecology.Pratacultural Science,2016,33(11):2221-2236.

猜你喜歡
物種種子植物
吃光入侵物種真的是解決之道嗎?
英語世界(2023年10期)2023-11-17 09:18:18
桃種子
回首2018,這些新物種值得關(guān)注
電咖再造新物種
汽車觀察(2018年10期)2018-11-06 07:05:26
幸運(yùn)的小種子
幼兒園(2018年15期)2018-10-15 19:40:36
可憐的種子
哦,不怕,不怕
將植物穿身上
植物罷工啦?
瘋狂的外來入侵物種
巴林左旗| 和田市| 桂阳县| 庆安县| 岳普湖县| 东辽县| 台湾省| 汝州市| 绥江县| 海盐县| 荔波县| 右玉县| 赣榆县| 成武县| 永春县| 汤阴县| 正阳县| 南乐县| 鹤山市| 万年县| 军事| 临泉县| 芷江| 克拉玛依市| 怀柔区| 镇坪县| 宁阳县| 内丘县| 伽师县| 德昌县| 天台县| 通许县| 措美县| 启东市| 云安县| 万宁市| 肇庆市| 鹤山市| 叙永县| 深圳市| 溧水县|