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植物对环境的适应和饰变是生态学研究的重要内容之一。膏桐(Jatrophacurcas)属大戟科麻疯树属多年生耐旱灌木或小乔木,因其种子粗脂肪含量较高,可制取生物柴油,作为常规能源替代品或补充物缓解能源危机具有重要现实意义。近年来膏桐种子生物学的研究较少且滞后,对膏桐种子生物学特性进行深入而全面的科学研究十分迫切且很有必要。本文通过野外观测记录、土壤取样分析、实验室实验,结合气象资料对云南省两个气候类型区元谋、景洪膏桐种子形态特征、萌发特性、粗脂肪含量开展对比研究,探讨两地膏桐种子生物学特性方面的差异,揭示膏桐种子鲜重、粗脂肪含量变化与环境因子的耦合关系,讨论了种子粗脂肪含量与含水量平衡配比的内在机制及其生态学意义。实际应用上为膏桐种植适宜性和贫瘠土壤植被恢复提供了科学依据。
野外观测记录表明:湿热景洪膏桐种子成熟散布期比干热元谋膏桐种子成熟散布期提前了1个月,且种子形态特征也大于元谋膏桐种子。景洪膏桐种子初始含水量略高。萌发实验结果显示:膏桐种子不具休眠特性,生理成熟的膏桐种子萌发较快。膏桐种子属于正常型种子,种子萌发对脱水不敏感,但对温度极其敏感,过高或过低温度都不利于种子萌发,最适宜的萌发温度是30℃,种子适宜在低温、干燥、密闭环境下保存。种子虽然对脱水不敏感,但含水量可能是影响种子萌发指数的一个关键因素。
多元线性回归分析表明:土壤有机质是影响膏桐种子鲜重、粗脂肪积累最重要的土壤因子,对种子鲜重、粗脂肪积累起正效应。速效N作为影响植物生长和营养成分积累最重要和现时可利用的N素对膏桐种子粗脂肪积累的作用远没有有机质重要。气温对膏桐种子鲜重、粗脂肪积累的作用在时间上表现出不一致性。种子成熟期气候因子月均值对膏桐种子鲜重、粗脂肪积累的作用效果明显比气候因子年均值对膏桐种子鲜重、粗脂肪积累的作用效果大。干旱胁迫是影响膏桐种子粗脂肪积累至关重要的限制因子,其抑制作用可能削减或掩盖了充足太阳辐射对膏桐种子粗脂肪积累的促进作用。
两地膏桐种子粗脂肪含量、含水量及粗脂肪含量与含水量配比差异是植物对环境长期适应的结果。高温干旱、土壤贫瘠条件下种子较高粗脂肪含量与含水量比率更有助于种子营养物质和能量的高效贮存,适应较为恶劣的自然环境,提高种子活力和延长种子寿命,使物种得以更新和延续。
促进假说认为,干旱对同一物种生长在强光下的个体影响更严重。元谋气候高温干旱,日照时数和太阳辐射量较高。干旱伴随充足日照条件下膏桐生长抑制作用显著,从元谋膏桐种子成熟散布期、形态指标、粗脂肪含量三个方面都得到了充分的体现。本研究结果支持促进假说。