入侵杂草小飞蓬和钻形紫菀种子风传扩散生物学特性研究

种子的风传扩散是菊科入侵杂草的主要扩散方式之一,植物自身的传播特性和外在环境因子决定了种子扩散格局。从种子释放高度、沉降速度、脱落行为等内在因子出发,研究了两种在我国广泛分布的典型菊科入侵种小飞蓬和钻形紫菀自身的传播特性与风传扩散特征的关系。结果表明,小飞蓬和钻形紫菀的沉降速度均较小,分别为41.4cm·s-1和30.7cm·s-1,在空中停留时间长,且种子的脱落方式为非随机脱落,脱落概率大致与风速的平方成正比;种子的释放高度在种群内部存在很大的差异,显著影响种子的扩散距离。相比而言,小飞蓬种子的沉降速度大、释放高度高、远距离扩散(>100m)的概率大,扩散距离更远。研究表明了植物自身的传播特性对种子风传扩散的重要性,也为其他菊科入侵杂草种子风传扩散的研究提供了科学依据。

外来入侵植物风传扩散过程模拟模型选择

种子扩散是外来入侵植物异地入侵的重要手段,对入侵种群扩散机制的清晰认识是有效进行入侵防治和生态管理的基础。本文在研究入侵植物风传扩散过程中的主要影响参数的基础上,分析了各参数对不同扩散过程造成的影响,总结出不同的扩散模拟过程中需要应用的影响参数,阐述了这些参数的参数化过程及相应的计算方法。对已有风传扩散模拟模型做了重点介绍,并结合入侵植物自身特征重点解析了其风传扩散过程模拟模型的选择依据。其中,对于风传扩散过程有直接、明显的影响参数是种子释放高度和水平风速。对于入侵草本、灌木植物而言,入侵区域植被高度是必须关注的影响参数。在长距离扩散研究中,以乔木和大灌木为研究对象时需要重点考虑植被叶片与水平风速垂直分布引起的冠层及冠层以上区域大气湍流所带来的影响;小灌木与草本植物则需注意由地表温度引起的温暖气团上升带来的影响。模拟模型中,2Dt模型和混合韦布尔模型可以有效描述扩散体扩散核近端与远端的扩散曲线。对更为详细的长距离扩散模拟模型选择时,需要考虑不同的大气湍流类型、扩散体大小、植被类型、扩散核维度以及模拟精度要求。

影响加拿大一枝黄花种子非随机脱落的因素

为揭示加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)种群扩散机制,明确种子的脱落及风传扩散在其种群蔓延中的作用,在人工环境下测定了不同湍流强度、风速和湿度处理下种子脱落的差异,并对脱落种子与未脱落种子进行形态学特征对比。结果表明:加拿大一枝黄花的种子脱落受湍流、风速和湿度等因素的共同影响。水平气流下种子的脱落阈值为5.1 m·s–1,并随着风速增加,种子的脱落率增加。与模拟水平气流相比,模拟垂直气流下种子的脱落阈值显著偏小。相对于层流状态,湍流的存在显著提高了种子的脱落率,平均增幅超过300%;但单纯提高湍流强度对种子脱落率的影响不显著。增加湿度则显著降低种子的脱落率。种子形态学特征对比结果表明,脱落种子的冠毛数量和冠毛夹角显著高于未脱落种子。该研究结果为研究加拿大一枝黄花种子脱落规律和风传扩散机制提供了科学依据,也为其他入侵性杂草种子的扩散机制及入侵过程提供了借鉴。