水杉（Metasequoia glyptostroboides）是我国著名的柏科（Cupressaceae）孑遗植物（根据APG4）,为国家Ⅰ级保护树种。20世纪40年代首次在湖北省利川市谋道镇发现,被公认为是20世纪我国乃至世界植物界的重大事件,有植物界“活化石”之称。现存水杉原生种群仅分布于湖北省利川市、湖南省龙山县和重庆市石柱县之间的狭窄的三角区域内,地理坐标为29°44’-30°39’N,108°21’-109°18’E。通过湖北民族大学与利川水杉母树管理站联合进行的三次系统资源普查（1997-1998年、2006-2007年、2017-2018年）发现,现存水杉原生母树仅存5696株（湖北利川5663株、湖南龙山5株、重庆石柱28株）,且原生母树周边及林下,极少发现有天然更新的水杉幼苗及幼树存在,这种现象引起了学术界对水杉种群天然更新障碍及机制探索的强烈兴趣,但水杉天然更新障碍因素和机制是什么尚未明了和解决。本研究在水杉原生母树资源普查基础上,通过水杉原生母树产种量调查、种子萌发温度与干旱胁迫试验、幼苗生长适宜的光照及密度试验、水杉种子园母树的产种量调控试验等多途径,从种子/种源障碍的角度来探索水杉原生母树天然更新困难的原因,以期找到实现水杉原生种群天然更新的途径,为水杉原生种群的保护、恢复提供技术支撑。研究结果表明:1、水杉原生种群产种量低是使其天然更新不良的因素之一。本研究所筛选的40株核心种质资源原生母树中,仅有7株产种,产种率仅为17.50%,平均产种量为418.07 g/株。125株33 a和43 a水杉种子园母树（平均胸径38.13 cm）产种量（含处理组）均值仅为481.09 g/株。2、水杉原生种群种子活力和发芽率低,是天然更新困难的主要障碍因素之一。供试的7株核心种质资源原生母树,其种子平均发芽率为19.73%,幼苗平均存活率为73.42%,且不同母树之间差异显著（P<0.05）。1091号母树在室内温湿度萌发试验中平均发芽率为41.67%,2392号母树在大田实验中平均发芽率为6.77%。3、水杉原生母树种子萌发温度与干旱胁迫试验表明,变温条件下的种子平均发芽率和发芽势均为最高,分别为46.75%和21.25%,说明原生地春季低温并不是造成水杉原生母树种子萌发困难的因素。同时,在温度为15°C或25°C下,低浓度的PEG-6000溶液（0⁰.10 g/mL）对水杉种子的发芽势和发芽指数有促进作用,高浓度（>0.10 g/mL）的PEG-6000溶液对水杉种子的萌发有抑制作用,且浓度增大抑制作用也随之增强,直到浓度增大为0.20 g/mL时,水杉种子不再萌发。4、水杉幼苗在遮光条件下,相对高度（苗高和基径的比值）大,幼苗细而修长,生长势较弱,说明在天然群落中,林下弱光可能是造成水杉幼苗生长不良的重要因素,进而成为影响其天然更新的障碍因素。同时,在试验所设置的播种密度梯度中,水杉种子发芽率总体上随着播种密度的增加而增加,说明适当的增加种子播种量有利于储备更多的有效发芽个体。5、通过人工调控措施可提高水杉母树产种量。对33 a和43 a的125株水杉母树种子园人工控制试验表明,环割+树干注射10 mL GA₄₊₇获得种子产量最高,为1992.49 g/株,显著高于无处理的对照组（27.15 g/株）,说明对母树进行环割和注射赤霉素能显著提高母树产种量。同时,水杉母树产种量与母树个体性状密切相关,在参试25个处理中,有88%的处理产种量随着胸径的增加而增加,76%随着冠幅的增加而增加。综上所述,从种子/种源角度分析水杉天然更新困难的主要障碍因素是:水杉原生种群产种率、产种量低,种子活力质量差、发芽率低,幼苗在弱光下生长势弱。同时,也证明了水杉原生地春季低温并不是造成种子萌发率低的原因。要解决种子/种源限制影响水杉天然更新的问题,可以采取人工调控措施来提高母树产种量、通过清除林下植被,调控光照度增强幼苗生长势等措施。