种子性状对植物种群繁殖更新具有重要影响,了解黑沙蒿(Artemisiaordosica)种子性状对氮沉降及降水变化的响应,可为预测未来气候变化背景下荒漠植物群落演替方向提供理论基础。该研究以宁夏毛乌素沙地连续8年(2015–2022)的野外氮、水控制实验(自然降雨、增水20%、增水40%和0、20、60 kg N·hm^(–2)·a^(–1)全因子交互)平台为依托,测定了氮、水添加对黑沙蒿种子形态、生理和化学性状的影响;采用培养皿萌发实验并通过观测萌发种子数量计算各萌发指标,探究了各处理种子在两种培养温度下(25℃/15℃、20℃/10℃)的萌发特性。结果表明:(1)氮、水添加及其交互作用均显著改变了黑沙蒿种子质量、长度、宽度、曲率、体积、形状系数等形态性状,增水使种子变小,氮添加使种子变大,增水20%削弱了氮添加对种子变大的作用,增水40%时,氮添加使种子变小;(2)常温(25℃/15℃)下种子萌发率总体高于低温(20℃/10℃),低温下,种子萌发性状受亲本氮、水添加影响更大,且仅增水20%、40%处理下,种子萌发率更高;(3)氮、水添加处理下,种子长、宽、质量等形态大小性状调节扩散和幼苗建立功能,种子形状系数、2 h吸水率、萌发率和萌发速率共同调节种子萌发时间,单独增水或氮添加使黑沙蒿种子只倾向于单一功能(扩散建立或萌发)的变异,而同时增水与氮添加使黑沙蒿种子两类功能均发生变异。研究结果表明,黑沙蒿种群繁殖更新策略在全球气候变化中有较大的可塑性,可通过种子性状变异改变在氮沉降及降雨增多情形下的种子扩散建立与萌发功能策略。
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