人工引种无瓣海桑在本土红树林湿地定植扩散的关键过程

摘要

无瓣海桑(Sonneratia apetala)于20世纪80年代引入中国后，由于其具备速生性、抗逆性等生理特点，被广泛种植于中国华南沿海地区，随着种植面积的增大，人们对于无瓣海桑的入侵潜力产生了担忧。本研究选择雷州湾北家村红树林保护区为主要研究区域，通过野外调查、野外种植、室内对照的方式研究了无瓣海桑的果实凋落、果实漂浮、土壤种子库分布、林窗内无瓣海桑的定植、光胁迫下的生理响应，为无瓣海桑防治积累了科学的理论依据。本研究结果如下:
　　无瓣海桑的果实一年内有两次成熟期，秋季为无瓣海桑成熟的主要季节，秋季掉落果实量约为春季的3倍，且秋季果实的直径、重量均要大于春季果实。无瓣海桑果实的漂浮能力与盐度有关，盐度越大，漂浮时间越长，而果实的总破裂率则相反。盐度30 PSU处理下的无瓣海桑果实的漂浮率和总破裂率分别是0、10、20 PSU的4倍、12.2倍、4倍和0.43、0.63、和0.90倍。
　　无瓣海桑种子脱离果实与否直接影响到种子的活力，以果实状态保存的种子，90天时发芽率仍可达84.33％，而裸种保存时则小于5％。同时，覆土厚度对无瓣海桑种子的发芽率、发芽势、发芽指数均有显著影响。综合果实破裂与盐度的关系的实验结果可知，高盐度海水环境可通过减少果实破裂提高无瓣海桑种子有效扩散时间。此外，适当的覆土(厚度＜1.5 cm)有利于促进无瓣海桑种子的发芽，但过多的覆土则降低了其发芽率(厚度＞2cm)。
　　无瓣海桑的种子库的空间分布受潮汐的影响，以母种林为中心沿潮流呈距离相关的高斯衰减式分布。调查区的无瓣海桑种子库密度以母本林内最高，达27723 ind·m-2。而扩散距离达530 m时，仅为118 ind·m-2。在垂直方向上，无瓣海桑种子分布主要集中在土壤层0-10 cm中，10 cm以下的密度相对较低。基于NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)的分析表明，无瓣海桑子代成年株密度沿潮流方向并不呈现典型的高斯分布，而呈现基于扩散核(Dispersal kernels)的分层扩散特点。
　　野外调查和研究表明，林窗定植是无瓣海桑进入本土红树林的主要途径，林窗大小及林窗空间位置直接影响无瓣海桑实生苗的生存状况。以秋茄(Kandeliacandel)典型林窗面积(4 m2、9 m2、16 m2)比较，随着林窗面积的增大，实生苗定植一年后的存活分别达8.89％、12.22％、20.00％。同时其基径和生物量增长也相应增加。对同一大小的林窗(16 m2)而言，从林窗中心到林窗边缘，光强由自然光强的74.96％降低到18.77％，定植一年的实生苗的存活率由49％降低至0％。这表明，影响林窗内无瓣海桑生长的主效环境因子为光照因子。
　　进一步通过室内实验研究了无瓣海桑幼苗生长和光合作用对光照强度的响应。结果表明，遮光率0％、21％、45％、92％的处理下无瓣海桑幼苗的光饱和点分别为409.48、303.84、259.28、223.04μmol·m-2·s-1，这说明，遮光率21％到45％是幼苗叶片的光饱和点迅速下降区域。研究还表明，无瓣海桑光补偿点变化不明显，为12.77-18.33μmol·m-2·s-1，这说明，无瓣海桑适应弱光环境的能力较差，随着遮光率的增高，幼苗的叶片光合速率、蒸腾速率显著下降。MDA含量减少，SOD和POD酶活性增加，这些生理指标变化表明了遮光会导致光胁迫现象。这也解释了无瓣海桑在面积不同的林窗内光照辐射较差的位置下，出现更新不良或死亡的现象。

目录

声明

摘要

第1章 前言

1．1 研究背景

1．2 无瓣海桑研究概况

1．3 无瓣海桑的生长特性

1．3．1 无瓣海桑的繁殖特性

1．3．2 无瓣海桑的扩散特性

1．3．3 无瓣海桑的定植特性

1．4 无瓣海桑的潜在入侵性

1．5 研究意义和内容

1．5．1 研究意义

1．5．2 研究内容

第2章 材料与方法

2．1 研究的思路和框架

2．2 野外试验样地概况

2．3 林窗生长实验

2．4 无瓣海桑种子发芽率实验

2．4．1 不同保存方式下的种子发芽实验

2．4．2 不同覆土厚度对种子发芽的影响

2．4．3 发芽率、发芽势、发芽指数的计算

2．5 果实掉落动态实验

2．6 果实及种子漂浮实验

2．6．1 果实漂浮实验

2．6．2 无瓣海桑种子的再漂浮实验

2．7 人工遮光控制生长实验

2．8 种子库分布及其影响因素

2．8．1 种子库的取样

2．8．2 种子的萌发

2．8．3 土壤调查

2．9 扩散模型

2．10 相关指标测定方法

2．10．1 叶绿素的测定

2．10．2 丙二醛的测定

2．10．3 抗氧化酶活性的测定

2．10．4 生长及生物量

2．10．5 光合速率、光响应曲线以及叶绿素荧光的测定

2．10．6 数据统计和处理

第3章 无瓣海桑果实的掉落动态与种子的萌发

3．1 无瓣海桑果实掉落的动态变化

3．2 无瓣海桑果实的漂浮与破裂特性

3．2．1 盐度对无瓣海桑果实的漂浮特性的影响

3．2．2 盐度对无瓣海桑果实破裂的影响

3．3 无瓣海桑种子的萌发

3．3．1 不同保存方式对无瓣海桑种子萌发的影响

3．3．2 不同覆土厚度对无瓣海桑种子萌发的影响

3．4 讨论

第4章 无瓣海桑种子库的分布与扩散模型

4．1 无瓣海桑种子库的分布及种子的相关特性

4．1．1 无瓣海桑种子库的分布

4．1．2 种子库中种子活力的研究

4．1．3 种子库密度与环境因子的相关性分析

4．1．4 沉积物种子库中无瓣海桑种子的再漂浮能力

4．1．5 无瓣海桑的扩散模型

4．2 讨论

第5章 光因子对无瓣海桑幼苗定植生长和生理的影响

5．1 林窗面积对无瓣海桑幼苗生长的影响

5．1．1 林窗面积对无瓣海桑幼苗茎高生长的影响

5．1．2 林窗面积对无瓣海桑幼苗基径的影响

5．1．3 林窗面积对无瓣海桑幼苗叶片数的影响

5．1．4 林窗面积对无瓣海桑幼苗存活率的影响

5．1．5 林窗面积对无瓣海桑幼苗生物量的影响

5．2 林窗不同位置下无瓣海桑幼苗生长状态的比较

5．3 不同光照友E理对无瓣海桑幼苗生长的影响

5．3．1 不同光照处理对无瓣海桑幼苗高度的影响

5．3．2 不同光处理对无瓣海桑幼苗基径的影响

5．3．3 不同光处理对无瓣海桑幼苗叶片生长的影响

5．3．4 不同光照处理对无瓣海桑幼苗生物量的影响

5．3．5 不同光照处理对无瓣海桑幼苗叶片叶绿素含量的影响

5．3．6 不同光照处理对无瓣海桑幼苗叶片光合特性的影响

5．3．7 不同光照处理对无瓣海桑幼苗丙二醛和脯氨酸含量的影响

5．3．8 不同光照处理对无瓣海桑幼苗叶片酶活性的影响

5．3．9 不同光照处理对无瓣海桑幼苗叶片可溶性糖含量的影响

5．4 讨论

5．4．1 林窗对无瓣海桑幼苗表观生长的影响

5．4．2 不同遮光处理对无瓣海桑幼苗生长的影响

5．4．3 光照水平对无瓣海桑幼苗生理的影响

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

附录

研究生期间发表的文章

致谢