全 文 :云南松与云南油杉种子风力传播特征比较∗
潘 燕1ꎬ 王 帅2ꎬ 王崇云1∗∗ꎬ 朱晓媛1ꎬ 任 鹏2ꎬ
胡明江2ꎬ 艾培顺2ꎬ 段啟纲2
(1 云南大学生态学与地植物学研究所ꎬ 云南 昆明 650091ꎻ 2 云南大学生命科学学院ꎬ 云南 昆明 650091)
摘要: 以云南松和云南油杉为研究对象ꎬ 分析种子形态特征 (质量、 长度、 宽度、 种翅面积) 和传播特
征 (狭长度、 翅载力、 沉降速度、 水平传播距离) 之间的关系ꎬ 比较 2物种种子风力传播特征及传播能力
的差异ꎮ 结果表明: 1) 种子翅载力对沉降速度的影响最大ꎬ 种子形状 (狭长度) 对沉降速度的影响较弱ꎬ
种子水平传播距离受各形态特征和传播特征的影响不明显ꎻ 2) 云南松种子的所有形态特征值均极显著低于
云南油杉种子ꎻ 3) 种子传播特征中ꎬ 云南松种子的狭长度较大ꎬ 翅载力较小ꎬ 沉降速度 (77 3 cms-1)
小于云南油杉 (116 9 cms-1)ꎬ 水平传播距离 (0 75 m) 大于云南油杉 (0 71 m)ꎬ 云南松种子的风力
传播能力较强ꎮ 本研究可为深入理解种子风力传播机制以及种子的进化生态适应策略提供相关理论依据ꎮ
关键词: 云南松ꎻ 云南油杉ꎻ 种子风传播ꎻ 沉降速度ꎻ 水平传播距离ꎻ 翅载力
中图分类号: Q 948 1 文献标识码: A 文章编号: 2095-0845(2014)03-403-08
Comparison of Seed Weed ̄dispersed Characteristics between
Pinus yunnanensis and Keteleeria evelyniana
PAN Yan1ꎬ WANG Shuai2ꎬ WANG Chong ̄Yun1∗∗ꎬ ZHU Xiao ̄Yuan1ꎬ REN Peng2ꎬ
HU Ming ̄Jiang2ꎬ AI Pei ̄Shun2ꎬ DUAN Qi ̄Guang2
(1 Institute of Ecology and Geobotanyꎬ Yunnan Universityꎬ Kunming 650091ꎬ Chinaꎻ 2 School of
Life Scienceꎬ Yunnan Universityꎬ Kunming 650091ꎬ China)
Abstract: Seed morphological and wind ̄dispersed characteristics of Pinus yunnanensis and Keteleeria evelyniana
were compared in this study to clarify the relationship among seed morphologicalꎬ dispersal characteristics and wind ̄
dispersal ability. The results showed that: 1) Seed wing loading had the greatest effect on the seed settlement veloci ̄
tyꎬ but the effect of seed shape (the ratio of seed wing length to width) on it was unobvious. Seed morphological and
dispersal characteristics of two species slightly influenced the horizontal dispersal distance. 2) Seed morphological
characteristics (weightꎬ lengthꎬ width and seed wing area ) of P yunnanensis were significantly lower than
K evelyniana’s. 3) The ratio of seed wing length to width of P yunnanensis was greaterꎬ and had less seed wing
loading than K evelynianaꎬ the seed settlement velocity of P yunnanensis ( 77 3 cm s-1 ) was lower than
K evelyniana’s (116 9 cms-1). Meanwhileꎬ the seed horizontal dispersal distance (0 75 m) under same wind
speed was further than K evelyniana’s ( 0 71 m). The present study indicated that wind ̄dispersal ability of
P yunnanensis’ seed was stronger. The research results provided more knowledge to understand seed wind ̄dispersal
mechanism and seed adaptation strategies in term of evolution and ecology.
Key words: Pinus yunnanensisꎻ Keteleeria evelynianaꎻ Wind ̄dispersalꎻ Settlement velocityꎻ Horizontal dispersal
distanceꎻ Seed wing loading
植 物 分 类 与 资 源 学 报 2014ꎬ 36 (3): 403~410
Plant Diversity and Resources DOI: 10.7677 / ynzwyj201413178
∗
∗∗
基金项目: 国家自然科学基金 (31160080)ꎬ 云南大学本科科研项目: 云南松和云南油杉种子传播适应性比较研究
通讯作者: Author for correspondenceꎻ E ̄mail: cywang@ynu edu cn
收稿日期: 2013-09-11ꎬ 2013-11-22接受发表
作者简介: 潘 燕 (1987-) 女ꎬ 硕士研究生ꎬ 主要从事植物生态学研究ꎮ E ̄mail: panyan20061070050@126 com
种子传播是指植物种子离开母株到达适宜
萌发生境的过程 (Wennyꎬ 2000)ꎬ 它决定着一
个种群或者群落的更新和发展 (Harperꎬ 1977ꎻ
Cousens等ꎬ 2008)ꎬ 也是植物种群扩散和基因流
的主要途径之一 (Hamiltonꎬ 1999)ꎮ 在多种种
子传播方式中ꎬ 风力传播是其主要方式之一
(Greene和 Johnsonꎬ 1989)ꎮ 在长期的进化过程
中ꎬ 植物种子形成了适应风力传播的形态结构ꎬ
如较轻的种子质量 ( Smith 和 Kokꎬ 1984ꎻ Qiang
和 Caoꎬ 2000)、 较高的表面积 /体积比 (Howe和
Smallwoodꎬ 1982)ꎬ 或者具有种翅、 羽毛等有助
于承受风力飞行的特殊构造 ( Burrowsꎬ 1975ꎻ
Howe 和 Smallwoodꎬ 1982ꎻ 陈美卿等ꎬ 2010ꎻ 郝建
华等ꎬ 2010)ꎮ 研究种子的风力传播能力和传播
方式ꎬ 比较不同风力传播物种的种子特征差异ꎬ
有利于分析与物种的风力传播相关的特性ꎬ 为研
究种子适应风力传播的机制奠定理论基础ꎮ
带种翅的种子是典型的风力传播种子ꎬ 该类
种子的形态结构和传播特征如质量、 种翅形状、 种
翅面积和翅载力等均存在很大差异ꎬ 而这些特征对
种子的风力传播能力有不同程度的影响 (Greenꎬ
1980ꎻ Augspurgerꎬ 1986ꎻ Matlackꎬ 1987ꎻ 黄瑞复ꎬ
1993ꎻ Jongejans 和 Teleniusꎬ 2001ꎻ Cousens 等ꎬ
2008ꎻ 陈美卿等ꎬ 2010)ꎮ 种子沉降速度和水平
传播距离是两个重要的风力传播特征 (郑景明
等ꎬ 2004)ꎬ 它们能够直接反映种子的传播能力ꎮ
云南松 (Pinus yunnanensis Franch.) 和云南油杉
(Keteleeria evelyniana Mast.) 是我国西南地区 2
种重要的乡土树种ꎬ 二者属于松科植物ꎬ 其种子
均具种翅ꎬ 主要依靠风力进行传播ꎮ 本研究以此
2种植物为材料ꎬ 对其种子形态特征 (质量、 长
度、 宽度、 种翅面积) 和传播特征 (狭长度、
翅载力、 沉降速度、 水平传播距离) 之间的关
系进行研究ꎬ 并比较两物种种子风力传播特征及
传播能力的差异ꎬ 以期为揭示种子风力传播机制
以及种子的进化生态适应策略提供理论依据ꎮ
1 材料和方法
1 1 样品采集
云南松和云南油杉的种子分别采自昆明市金殿后山
和安宁温泉ꎮ 用高枝剪各随机采集 2树种的 20株结实植
株的成熟球果数个并带回实验室ꎬ 经室内自然风干ꎬ 取
出球果中的种子ꎬ 挑选饱满且具完好种翅的种子ꎬ 按 4
分法各随机选取 500粒进行标记编号ꎮ
1 2 实验方法
1 2 1 种子形态特征的测量
(1) 种子质量: 用精度为 0 001 g 的电子分析天平
称量每粒含有种翅种子的总质量并记录ꎬ 每粒种子重复
称量 3次ꎮ
(2) 种子长度和宽度: 用精度为 0 1 mm 的游标卡
尺测量每粒含有种翅种子的总长度和总宽度ꎬ 每粒种子
重复测量 3次ꎮ
(3) 种翅面积: 利用分辨率 300 dpi 的扫描仪 (A ̄
cer 640BTꎬ 苏州) 对编号后的每粒种子进行扫描ꎬ 采用
Image J1 43软件对种翅面积进行测量计算ꎬ 具体方法参
照戴志聪等 (2009) 的研究ꎮ
1 2 2 种子传播特征的测定
(1) 狭长度: 即带有种翅种子的总长度与总宽度的
比值ꎮ 种子狭长度能够大致反映种翅的形状 (Matlackꎬ
1987ꎻ 陈美卿等ꎬ 2010)ꎮ
(2) 翅载力: 翅载力是风力传播结构常用的参数ꎬ
通常用单位种翅面积的种子总质量来表示翅载力
(Andersenꎬ 1993)ꎮ
(3) 种子沉降速度: 采用改进 Andersen (1992) 的方
法测定种子的沉降速度ꎮ 即在封闭的空间内ꎬ 静止空气
条件下ꎬ 用镊子夹住种子从 3 m处的高度释放使其进行自
由下落ꎬ 同时用电子秒表记录种子从释放点到达地面所
需要的时间ꎮ 每次测得的沉降时间由两人共同观察和记
录ꎬ 取平均值ꎻ 每粒种子重复测定 3次ꎮ 沉降速度 v由公
式换算得出: v=h / tꎬ h为种子释放高度ꎬ t为沉降时间ꎮ
(4) 种子水平传播距离: 改进王季槐等 (2004) 的
方法对种子在室内恒定水平风力条件下的传播距离进行
测定ꎮ 种子的释放高度为 1 5 mꎬ 由电风扇提供风速约
为 16 5 ms-1的恒定水平风ꎬ 实验时风向固定ꎬ 利用
FYF ̄1便携式风速仪测定风速ꎮ 在风扇前方的种子降落
区域内的地面上摆放白色纸张ꎬ 便于更好地观察种子的
水平飞行距离ꎮ 测试时ꎬ 在给定水平风力的作用下ꎬ 用
镊子轻轻夹住种子ꎬ 在 1 5 m 高度处释放ꎬ 观察并记录
种子的水平飞行距离ꎮ 每粒种子重复 3次ꎮ
1 2 3 数据分析 采用 Excel 2007 和 Origin8 0 软件对
数据进行处理和作图ꎬ 利用 SPSS17 0 统计软件中的单
因素方差分析 (One way AVOVA)、 最小显著差异 (LSD)
及 Person相关系数法分析比较不同数据组间的差异显著
性和相关性ꎮ
2 结果与分析
2 1 云南松和云南油杉种子形态特征分析
2 1 1 种子质量 云南松和云南油杉种子质量
404 植 物 分 类 与 资 源 学 报 第 36卷
特征均呈现多态现象 (图 1: Aꎬ B)ꎮ 从种子的
数量特征上看ꎬ 云南松种子质量分布比云南油杉
种子质量分布更均匀ꎮ 云南松种子质量在 0 004
~0 032 g之间呈现连续的正态分布 (图 1: A)ꎬ
云南油杉种子质量主要集中在 0 060~0 160 g 的
范围内 (图 1: B)ꎮ
云南松种子的质量均值 (0 018 g) 极显著
低于 (P = 0 000) 云南油杉种子的质量均值
(0 104 g) (表 1)ꎮ 种内二者质量最高与最低值之
间变幅范围均较大ꎬ 云南油杉在 0 067 ~ 0 155 g
之间ꎬ 云南松在 0 005~0 030 g 之间ꎬ 云南松种
子质量的变异系数 (26 10%) 高于云南油杉种
子 (16 80%)ꎮ 以上结果说明ꎬ 云南松和云南油
杉的种子质量均一性较差ꎬ 种内个体差异明显ꎬ
其中云南松种子质量的变异幅度较大ꎮ
2 1 2 种子长度、 宽度和种翅面积 云南松和
云南油杉种子长度均值分别为 19 0 mm 和 27 5
mmꎬ 宽度均值分别为 6 2 mm和 10 1 mmꎬ 二者
均存在极显著差异 (P= 0 000) (表 1)ꎮ 两物种
种子长度和宽度均具一定程度的变异ꎬ 云南松种
子长度的变异系数 (14 38%) 明显高于云南油
杉 (6 57%)ꎬ 宽度的变异系数 ( 10 33%) 略
低于云南油杉 (10 84%)ꎮ 云南松种子的种翅面
积均值 (98 9 mm2 ) 极显著低于 (P = 0 000)
云南油杉种子的种翅面积均值 (205 8 mm2ꎬ 表
1)ꎬ 种翅面积的变异系数 (22 05%) 大于云南
油杉 (12 42%)ꎬ 说明云南松种翅面积相对较
小ꎬ 且个体间种翅特征的稳定性较差ꎮ 总之ꎬ 无
论是在种间还是种内ꎬ 种子和种翅的大小或者形
状均具多态性ꎮ
2 2 云南松和云南油杉种子传播特征分析
2 2 1 种子狭长度和翅载力 云南松种子的狭
长度均值 (3 1) 极显著高于 (P = 0 000) 云南
油杉种子的狭长度均值 (2 8ꎬ 表 2)ꎬ 云南松种
子狭长度的变异系数 (14 92%) 高于云南油杉
(10 99%)ꎮ 由此反映云南松种子狭长度较大ꎬ
个体间种翅形状差异明显ꎮ 云南松种子的翅载力
均值 (184 02 gm-2) 极显著低于 (P = 0 000)
云南油杉种子的翅载力均值 (512 37 gm-2)ꎬ
且前者的变异系数较大 (表 2)ꎬ 说明 2 物种种
子翅载力不同ꎬ 其风力传播能力也不一样ꎮ
2 2 2 种子沉降速度 种子沉降速度是衡量种
子传播能力的重要参数 (郭强等ꎬ 2008)ꎮ 由表 2
可知ꎬ 云南松种子的沉降速度均值 (77 3 cm
s-1) 极显著低于 (P = 0 000) 云南油杉种子的
沉降速度均值 (116 9 cms-1)ꎬ 但种子沉降速
度的变异程度大于云南油杉ꎮ 由此可见ꎬ 在相同
外界条件下ꎬ 云南松种子沉降速度较慢ꎬ 在空气
中滞留的时间相对较长ꎬ 更有利于远距离传播ꎮ
2 2 3 种子水平传播距离 种子水平传播距离比
种子沉降速度更能直接反映物种传播潜力的大小
(郝建华等ꎬ 2010)ꎮ 人工模拟风速 16 5 ms-1下ꎬ
云南松和云南油杉种子的水平传播距离均值分别
为 0 75 m 和 0 71 mꎬ 二者达极显著水平 (P =
0 000) (表 2)ꎮ 云南松和云南油杉种子的传播距
离曲线见图 2ꎬ 云南松种子最远传播距离为 1 81 mꎬ
图 1 云南松 (A) 和云南油杉 (B) 种子质量分布图
Fig 1 The distribution diagram of the seed weight between Pinus yunnanensis (A) and Keteleeria evelyniana (B)
5043期 潘 燕等: 云南松与云南油杉种子风力传播特征比较
书书书
!
!
#
$
%
#
&
(
)
*
+
,
-
.
/
!
# $
%
&
( )
*
+
, - .
) /
) 0
. %
% 1
*
) ,
+ 2
) $
) 3
- 4
$
4 2
,
4
5 %
, - .
5 - 4
.
) 0
!
# $
%
& $
# #
#
( #
% %
/
1
) (
* ( +
( (
,
( -
( + &
#
#
!
6 /
1 %
7
#
$
( 2
,
4
5 %
, - .
5 - 4
.
%
&
8
% -
3 2
5 9
3
(
)
! :
& $
# #
#
( #
% %
(
*
+
) :
( -
( + &
#
#
,
-
; %
/ 3
5 2
9 *
*
(
)
! :
& $
# #
#
( #
% %
(
*
+
) :
( -
( + &
#
#
.
-
8
- 1
5 2
9 *
*
(
)
! :
& $
# #
#
( #
% %
(
*
+
) :
( -
( + &
#
#
/
0
1
2
< %
% 1
= -
/ 3
,
%
9 *
*
>
(
)
! :
& $
# #
#
( #
% %
(
*
+
) :
( -
( + &
#
#
3
4
?
%
/
@ :
@ &
A B
@ :
& @
C D
& E
: @
B
> F
: G
D
H :
> B
& @
: &
D
E A
: E
B
> @
G :
A D
5
6
4
?
7
@ :
@ I
@
@ :
& G
G
> H
: C
I >
: E
A :
I
& >
: E
& G
I :
F
> F
H :
E
5
7
4
?
- /
@ :
@ @
G
@ :
@ H
F
& >
: A
> &
: >
C :
I
F :
I
G C
: C
& I
F :
G
8
9
. /
@ :
@ @
G
@ :
@ &
F
> :
F
& :
A
@ :
H
& :
&
> &
: A
> G
: H
:
;
<
=
0 1
9 J
> H
: &
@
& H
: A
@
& C
: I
A
H :
G F
& @
: I
I
& @
: A
C
> >
: @
G
& >
: C
>
>
!
?
@
6
A
B
C
D
E
9
;
F
G
H
!
!
@ :
@ &
# $
I
@
K )
5 %
!
L -
0 0 %
, %
/ 5
M +
+ %
, 4
.
%
$ %
5 5 %
, .
. 2
) =
.
. - 3
/ -
0 - 4
/
5 1
- 0 0
% ,
% /
4 %
!
!
@ :
@ &
# $
. - *
- $
, $ N
2 %
, %
- /
0
5 %
,
!
#
#
$
%
#
&
(
)
0
1
,
-
.
/
!
# $
%
>
( )
*
+
, - .
) /
) 0
. %
% 1
1 -
. +
% ,
.
$ 4
2
,
4 5
% ,
- . 5
- 4
.
) 0
!
# $
%
& $
# #
#
( #
% %
/
1
) (
* ( +
( (
,
( -
( + &
#
#
!
6 /
1 %
7
#
$
( 2
,
4
5 %
, - .
5 - 4
.
J
,
-
O
5 - )
) 0
. %
% 1
= -
/ 3
$ %
/ 3
5 2
5 )
= -
1 5
2
(
)
! :
& $
# #
#
( #
% %
(
*
+
) :
( -
( + &
#
#
0
K
L
< %
% 1
= -
/ 3
$ )
1
- /
3 9
3 %
*
P >
(
)
! :
& $
# #
#
( #
% %
(
*
+
) :
( -
( + &
#
#
M
N
O
-
< %
5 5 $
% *
% /
5 Q
% $
) 4
- 5 N
9 4
* %
.P
&
(
)
! :
& $
# #
#
( #
% %
(
*
+
) :
( -
( + &
#
#
P
Q
R
S
T
U
R
) ,
- S )
/ 5
$
1 -
. +
% ,
.
$ 1
- . 5
/
4 %
9 *
(
)
! :
& $
# #
#
( #
% %
(
*
+
) :
( -
( + &
#
#
3
4
?
%
/
I :
& D
> :
A B
& A
C :
@ >
B
G &
> :
I F
D
F F
: I
B
& &
H :
E D
@ :
F G
D
@ :
F &
B
5
6
4
?
7
C :
H
I :
G
> E
H :
E F
F C
A :
H &
& E
E :
H
& E
C :
C
& :
A &
& :
G F
5
7
4
?
- /
& :
E
> :
&
G I
: &
A
I &
H :
E &
I A
: G
A &
: F
@ :
> @
@ :
> C
8
9
. /
@ :
G
@ :
I
C A
: F
>
A F
: C
>
> A
: H
> @
: E
@ :
> F
@ :
> &
:
;
<
=
0 1
9 J
& C
: E
>
& @
: E
E
> H
: C
F
& F
: @
H
I F
: @
F
& F
: E
@
I G
: F
A
I @
: I
C
>
!
@
D
&
K )
5 %
!
5 2
%
.
*
%
5
# $
%
&
604 植 物 分 类 与 资 源 学 报 第 36卷
图 2 云南松和云南油杉种子传播距离曲线
Fig 2 Seed horizontal dispersal distance curve of Pinus
yunnanensis and Keteleeria evelyniana
云南油杉种子最远传播距离仅为1 57mꎮ 81 56%的
云南松种子和 91 55%的云南油杉种子主要散落
在 0 2~ 1 0 m 的近距离范围内ꎬ 在该区域内ꎬ
云南松种子传播概率明显低于云南油杉ꎮ 当传播
距离超过 1 0 m时ꎬ 2 个物种的种子均很少ꎬ 且
在此范围内云南松种子传播概率高于云南油杉ꎬ
云南松种子传播距离曲线的尾部延伸更长ꎬ 出现
明显的 “长尾现象”ꎬ 有 0 71%的云南松种子能
够到达 1 6 ~ 2 0 m 的距离ꎬ 而云南油杉的种子
则不能到达该距离范围ꎮ 由此表明ꎬ 在相同的风
力条件下ꎬ 云南松种子风力传播能力比云南油杉
种子强ꎬ 且其风传播距离更远ꎮ
2 3 云南松和云南油杉种子形态特征与传播特
征的相关性分析
2 3 1 种子沉降速度与形态特征和传播特征的
关系 分别将云南松和云南油杉种子的质量、 长
度、 宽度、 种翅面积、 狭长度、 翅载力和翅载力
的平方根这 7个特征与沉降速度进行 Pearson 相
关分析 (表 3)ꎮ 云南松种子沉降速度与种子质
量不相关ꎬ 与翅载力、 翅载力的平方根极显著正
相关ꎬ 与种子长度、 种子宽度、 种翅面积和狭长
度均呈极显著负相关ꎻ 云南油杉种子沉降速度与
种子宽度和狭长度不相关ꎬ 与种子质量、 翅载力
和翅载力的平方根呈正相关ꎬ 与种子长度和种翅
面积负相关ꎬ 由此反映种子形态特征和传播特征
对沉降速度均有不同程度的影响ꎬ 其中长度越
长、 种翅面积越大以及翅载力越小的种子ꎬ 其沉
降速度越慢ꎮ 分析云南松和云南油杉种子各自的
表 3 云南松和云南油杉种内种子特征与沉降速度和水平传播距离间的相关系数
Table 3 The intraspecific relationship between seed characteristics and settlement velocityꎬ and between seed characteristics
and seed horizontal dispersal ability of Pinus yunnanensis and Keteleeria evelyniana
特征 Characteristics 指标 Index
沉降速度 Settlement velocity
云南松
P yunnanensis
云南油杉
K evelyniana
水平传播距离 Horizontal dispersal distance
云南松
P yunnanensis
云南油杉
K evelyniana
质量 Weight rP
0 092
0 052
0 113∗
0 011
-0 152∗∗
0 002
-0 054
0 223
长度 Length rP
-0 316∗∗
0 000
-0 214∗∗
0 000
-0 010
0 845
-0 127∗∗
0 004
宽度 Width rP
-0 138∗∗
0 004
-0 078
0 077
-0 053
0 282
-0 194∗∗
0 000
种翅面积 Seed wing area rP
-0 309∗∗
0 000
-0 134∗∗
0 003
-0 034
0 506
-0 233∗∗
0 000
狭长度
Ratio of seed wing length to width
r
P
-0 194∗∗
0 000
-0 042
0 341
0 026
0 590
0 123∗∗
0 006
翅载力 Seed wing loading rP
0 378∗∗
0 000
0 215∗∗
0 000
-0 107∗
0 033
0 145∗∗
0 001
翅载力的平方根
Squre root of seed wing loading
r
P
0 368∗∗
0 000
0 213∗∗
0 000
-0 109∗
0 030
0 144∗∗
0 001
沉降速度 Settlement velocity rP
0 062
0 207
0 236
0 000
注: r表示相关系数ꎻ P表示显著性ꎻ∗表示 P<0 05ꎻ∗∗表示 P<0 01ꎻ 下同
Note: r shows correlation coefficientꎻ P shows significanceꎻ ∗ shows P<0 05ꎻ ∗∗ shows P<0 01ꎻ similarly hereinafter
7043期 潘 燕等: 云南松与云南油杉种子风力传播特征比较
所有特征与各自沉降速度的综合相关系数分别为
0 426和 0 339ꎬ 两物种的综合相关系数均大于单
个特征与沉降速度的相关系数ꎬ 结果表明种子各
特征综合作用的影响要大于它们单独作用的影响ꎮ
表 4是两物种种内所有种子的沉降速度与各
特征的相关性分析结果ꎮ 沉降速度与种子质量、
长度、 宽度、 种翅面积、 翅载力和翅载力的平方
根均呈极显著正相关ꎬ 而与狭长度极显著负相
关ꎬ 其中种子翅载力的平方根对沉降速度的影响
最大ꎮ 种子所有特征与种子沉降速度的相关系数
为 0 614ꎬ 表明种子所有特征对沉降速度影响程
度的整体解释力为 61 4%ꎬ 该系数远大于其余
各项特征与沉降速度的各自相关系数ꎮ
2 3 3 种子水平传播距离与形态特征和传播特
征的关系 比较云南松和云南油杉种内种子的水
平传播距离与其形态特征和传播特征的相关性
(表 3) 得知ꎬ 云南松种子水平传播距离与种子
长度、 宽度、 种翅面积和狭长度不相关ꎬ 与种子
质量、 翅载力和翅载力的平方根呈负相关ꎻ 云南
油杉种子水平传播距离与种子质量不相关ꎬ 与种
子狭长度、 翅载力和翅载力的平方根呈正相关ꎬ
与种子长度、 宽度和种翅面积呈负相关ꎻ 云南松
种子水平传播距离与沉降速度不相关ꎬ 而云南油
杉种子水平传播距离与沉降速度呈极显著正相
关ꎮ 云南松和云南油杉种子各自所有特征对各自
水平传播距离的整体解释力分别为 19 8%和
33 1%ꎬ 二者种子水平传播距离受各自特征的综
合影响均显著大于各单项特征的影响ꎮ
云南松和云南油杉种间所有种子的水平传播
距离与各特征之间的相关性分析见表 4ꎮ 其中种
子的水平传播距离与种子质量、 长度、 宽度、 种
翅面积、 翅载力和翅载力的平方根呈负相关ꎬ 而
与狭长度弱正相关ꎬ 与沉降速度不相关ꎮ 种子所
有特征与其水平传播距离的相关系数为 0 239ꎬ
说明种子各特征对水平传播距离影响程度的整体
解释力为 23 9%ꎬ 这个系数远大于各项特征与
水平传播距离单独作用的相关系数ꎮ
3 讨论
风力传播种子形态特征和传播特征对沉降速
度和传播距离的影响显著 (Greenꎬ 1980ꎻ Greene
和 Johnsonꎬ 1992ꎻ郝建华等ꎬ 2010)ꎮ Green (1980)、
Augspurger (1986)、 Matlack (1987) 和郭强等
(2008) 等人对木樨科 ( Oleaceae )、 槭树科
(Aceraceae) 以及菊科 (Asteraceae) 中多个物
种种子的研究发现ꎬ 不同物种间种子形态结构差
表 4 云南松和云南油杉种间种子特征与沉降速度和水平传播距离间的相关系数
Table 4 The interspecific relationship between seed characteristics and settlement velocityꎬ and between seed characteristics
and seed horizontal dispersal ability of Pinus yunnanensis and Keteleeria evelyniana
特征 Characteristics 指标 Index 沉降速度Settlement velocity
水平传播距离
Horizontal dispersal distance
质量 Weight rP
0 492∗∗
0 000
-0 114∗∗
0 001
长度 Length rP
0 317∗∗
0 000
-0 112∗∗
0 001
宽度 Width rP
0 413∗∗
0 000
-0 145∗∗
0 000
种翅面积 Seed wing area rP
0 398∗∗
0 000
-0 149∗∗
0 000
狭长度 Ratio of seed wing length to width rP
-0 306∗∗
0 000
0 096∗∗
0 003
翅载力 Seed wing loading rP
0 565∗∗
0 000
-0 073∗
0 030
翅载力的平方根 Squre root of seed wing loading rP
0 579∗∗
0 000
-0 088∗∗
0 009
沉降速度 Settlement velocity rP
0 060
0 067
注: 同表 3ꎮ Note: the same table 3
804 植 物 分 类 与 资 源 学 报 第 36卷
异显著ꎬ 种子翅载力对种子沉降速度的影响程度
大ꎬ 且种子翅载力的平方根与沉降速度呈极显著
正相关ꎬ 相关系数为 0 8ꎮ 本文中云南松和云南
油杉种子的形态特征和传播特征对沉降速度和水
平传播距离具有一定影响ꎬ 由 2物种种内种子特
征相关性分析得出ꎬ 云南松种子特征对其沉降速
度的影响程度排序为: 翅载力>翅载力的平方根
>长度>种翅面积>狭长度>宽度>质量ꎬ 云南油杉
种子特征对其沉降速度的影响程度排序为: 翅载
力>翅载力的平方根>长度>种翅面积>质量>宽度
=狭长度ꎮ 在相同风速条件下ꎬ 同一特征对不同
种子飞行能力的贡献程度不同ꎮ 两物种种子翅载
力对各自种子沉降速度的影响程度均为最大ꎬ 相
关系数分别为 0 378 和 0 215ꎮ 在种间种子特征
分析中ꎬ 种子翅载力平方根对种子沉降速度的影
响最大ꎬ 相关系数为 0 579ꎬ 种子狭长度对沉降
速度的影响最小ꎮ 无论是种内还是种间ꎬ 种子翅
载力都是影响种子沉降速度的重要因素之一ꎬ 种
子形状即狭长度对其影响程度较弱ꎬ 各特征对沉
降速度综合作用的影响要大于它们单独作用的影
响ꎮ 此外ꎬ 在自然生境中ꎬ 不同的植株高度即不
同的种子释放高度也会影响种子的风力传播
(Sheldon等ꎬ 1973ꎻ Schulz等ꎬ 1991ꎻ Cousens等ꎬ
2008ꎻ 郭强等ꎬ 2008ꎻ 杨允菲等ꎬ 2010ꎻ 诸葛小龙
等ꎬ 2011)ꎮ
对云南松种子水平传播距离影响程度最高的
种子特征是质量和翅载力的平方根ꎬ 种子质量和
翅载力的平方根越小ꎬ 水平传播距离越远ꎻ 而云
南油杉种翅面积对水平传播距离影响程度最大ꎮ
从种间种子特征上看ꎬ 种翅面积对水平距离的影
响最明显ꎮ 然而ꎬ 种内和种间种子形态特征和传
播特征对水平传播距离的影响力均不超过 25%ꎬ
说明各种子特征对种子水平传播距离的影响均不
明显ꎬ 可能是由于影响种子水平飞行的因素颇
多ꎮ 种子在飞行过程中除了与自身生物学特性有
关外ꎬ 还会受到复杂多变的空气动力学机制的影
响ꎬ 如风速 ( Hensen 和 Müllerꎬ 1997)、 风向
(杨允菲和祝玲ꎬ 1994) 以及大气湍流和上升气
流 (Greene 和 Johnsonꎬ 1992ꎻ Tackenbergꎬ 2003ꎻ
Tackenberg等ꎬ 2003) 等ꎬ 此外地形、 气候 (Tack ̄
enbergꎬ 2003) 等外界环境也是研究种子风传播
不容忽视的因素ꎮ
云南松和云南油杉种子的形态特征和传播特
征均存在显著差异ꎬ 这也是物种在长期的进化过
程中形成的适应风力传播的生态策略ꎮ 在相同的
环境下ꎬ 种子在空气中漂浮的时间越长ꎬ 沉降速
度越慢ꎬ 传播距离越远ꎬ 其风力传播能力越强
(Schulz等ꎬ 1991)ꎮ 与云南油杉种子相比ꎬ 云南
松种子质量轻ꎬ 种子长度、 宽度、 种翅面积以及
翅载力小ꎬ 狭长度大ꎬ 沉降速度慢ꎬ 水平传播距
离远ꎮ Minami 和 Azuma ( 2003) 研究黄山松
(Pinus luchuensis) 和雪松 (Cedrus deodara) 种
子的沉降速度分别为 78 1 cms-1、 83 6 cms-1ꎬ
4个物种相比ꎬ 云南松种子沉降速度最慢ꎬ 且种
子的风传播能力最强ꎬ 实现种子长距离传播的概
率更高ꎮ
种子的形态特征和传播特征影响种子的风力
传播能力ꎬ 进而影响种群扩展的范围和种群的分
布格局 (傅星和南寅镐ꎬ 1992ꎻ 张小彦等ꎬ 2009)ꎮ
云南油杉种子的风传播能力弱于云南松种子ꎬ 同
时该物种的萌生更新获得庞大的母株根系支持ꎬ
但其种群的扩散受到根系和母株分枝的限制
(李小双等ꎬ 2013)ꎬ 从而使种群趋于聚集型分布
(许彦红等ꎬ 2011)ꎬ 而云南松种群结构为随机型
分布 (蔡年辉等ꎬ 2006)ꎮ
〔参 考 文 献〕
Andersen MCꎬ 1992. An analysis of variability in seed settling veloci ̄
ties of several wind ̄dispersed Asteraceae [J] . American Journal
of Botanyꎬ 79 (10): 1087—1091
Andersen MCꎬ 1993. Diaspore morphology and seed dispersal in sev ̄
eral wind ̄dispersed Asteraceae [ J] . American Journal of Bota ̄
nyꎬ 80 (5): 487—492
Augspurger CKꎬ 1986. Morphology and dispersal potential of wind ̄
dispersed diasporas of neotropical trees [J] . American Journal of
Botanyꎬ 73 (3): 353—363
Burrows FMꎬ 1975. Wind ̄borne seed and fruit movement [ J] . New
Phytologistꎬ 75: 405—418
Cousens Rꎬ Dytham Cꎬ Law Rꎬ 2008. Dispersal in Plants: A Popula ̄
tion Perspective [M]. New York: Oxford University Press
Cai NH (蔡年辉)ꎬ Li GQ (李根前)ꎬ Shu CL (束传林) et al.ꎬ
2006. Spatial dynamics of plant community structures in natural
Pinus yunnanensis forest region [J] . Acta Botanica Boreali ̄Occi ̄
dentalia Sinica (西北植物学报)ꎬ 26 (10): 2119—2124
Chen MQ (陈美卿)ꎬ Wang CY (王崇云)ꎬ Zhang ZK (张宗魁) et
al.ꎬ 2010. A study on the ecological adaptive characters related
9043期 潘 燕等: 云南松与云南油杉种子风力传播特征比较
to the seeds dispersal in Keteleeria evelyniana [ J] . Journal of
Yunnan University (Natural Science Edition) (云南大学学报
自然科学版)ꎬ 32 (2): 233—238
Dai ZC (戴志聪)ꎬ Du DL (杜道林)ꎬ Si CC (司春灿) et al.ꎬ
2009. A method to exactly measure the morphological quantity of
leaf using Scanner and Image J Software [ J] . Guihaia (广西植
物)ꎬ 29 (3): 342—347
Fu X (傅星)ꎬ Nan YH (南寅镐)ꎬ 1992. Population patterns of mi ̄
an communities on halomorphic meadow of Keerqin sandy land
[J] . Chinese Journal of Applied Ecology (应用生态学报)ꎬ 3
(4): 313—320
Green DSꎬ 1980. The terminal velocity and dispersal of spinning sam ̄
aras [J] . American Journal of Botanyꎬ 67: 1218—1224
Greene DFꎬ Johnson EAꎬ 1989. A model of wind dispersal of winged
or plumed seeds [J] . Ecologyꎬ 70 (2): 339—347
Greene DFꎬ Johnson EAꎬ 1992. Can the variation in samara mass and
terminal velocity on an individual plant affect the distribution of
dispersal distance? [ J] . The American Naturalistꎬ 139 ( 4):
825—838
Guo Q (郭强)ꎬ Zhu M (朱敏)ꎬ Xu L (徐勒) et al.ꎬ 2008. Seed
settlement velocity of five weed species [ J] . Chinese Journal of
Ecology (生态学杂志)ꎬ 27 (4): 519—523
Hamilton MBꎬ 1999. Tropical tree gene flow and seed dispersal [J] .
Natureꎬ 401 (6749): 129—130
Hao JH (郝建华)ꎬ Qiang S (强胜)ꎬ Du KN (杜康宁) et al.ꎬ
2010. Wind ̄dispersed traits of cypselas in ten Asteraceae alien
invasive species [J] . Chinese Journal of Plant Ecology (植物生
态学报)ꎬ 34 (8): 957—965
Harper JLꎬ 1977. Population Biology of Plant [M]. London: Aca ̄
demic Pressꎬ 151—153
Hensen Iꎬ Müller Cꎬ 1997. Experimental and structural investigations
of anemochorous dispersal [J] . Plant Ecologyꎬ 133 (2): 169—
180
Howe HFꎬ Smallwood Jꎬ 1982. Ecology of seed dispersal [J] . Annual
Review of Evolutionꎬ Ecologyꎬ and Systematicꎬ 13: 201—228
Huang RF (黄瑞复)ꎬ 1993. The Population Genetics and Evolution
of Pinus yunnanensis [J] . Journal of Yunnan University (Natu ̄
ral Science Edition) (云南大学学报 自然科学版)ꎬ 15 (1):
50—62
Jongejans Eꎬ Telenius Aꎬ 2001. Field experiments on seed dispersal
by wind in ten umbelliferous species (Apiaceae) [ J] . Plant E ̄
cologyꎬ 152 (1): 67—78
Li XS (李小双)ꎬ Zhao AN (赵安娜)ꎬ Dang CL (党承林) et al.ꎬ
2013. A study on the structure and regeneration of Keteleeria eve ̄
lyniana mixed forest in Xishanꎬ Kunming [ J] . Journal of Yun ̄
nan University (Natural Science Edition) (云南大学学报 自然
科学版)ꎬ 35 (4): 549—557
Matlack GRꎬ 1987. Diaspore sizeꎬ shapeꎬ and fall behavior in wind ̄
dispersed plant species [ J] . American Journal of Botanyꎬ 74
(8): 1150—1160
Minami Sꎬ Azuma Aꎬ 2003. Various flying modes of wind ̄dispersal
seeds [J] . Journal of Theoretical Biologyꎬ 225: 1—14
Qiang Sꎬ Cao XZꎬ 2000. Survey and analysis of exotic weeds in China
[J] . Journal of Plant Resources and Environment (植物资源与
环境学报)ꎬ 9 (4): 34—38
Schulz BJꎬ Diiring Jꎬ Gottsberger Gꎬ 1991. Apparatus for measuring
the fall velocity of anemochorous diasporesꎬ with results from two
plant communities [J] . Oecologiaꎬ 86: 454—456
Sheldon JCꎬ Lawrence JTꎬ 1973. Apparatus to measure the rate of fall
of wind ̄dispersed seeds [ J] . New Phytologistꎬ 72 (3): 677—
680
Smith LMꎬ Kok LTꎬ 1984. Dispersal of musk thistle ( Carduus nu ̄
tans) seeds [J] . Weed Scienceꎬ 32 (1): 120—125
Tackenberg Oꎬ 2003. Modeling long ̄distance dispersal of plant dias ̄
poras by wind [J] . Ecological Monographsꎬ 73 (2): 173—189
Tackenberg Oꎬ Poschlod Pꎬ Kahmen Sꎬ 2003. Dendelion seed dis ̄
persal: the horizontal wind dispersal does not matter for long ̄dis ̄
tance dispersal ̄it is updraft! [J] . Plant Biologyꎬ 5: 451—454
Wang JH (王季槐)ꎬ Christensen Sꎬ Hansen PK et al.ꎬ 2004. The
establishment of spatial models for weeds seed dispersal [ J] .
Guizhou Science (贵州科学)ꎬ 22 (2): 1—4
Wenny DGꎬ 2000. Seed dispersalꎬ seed predationꎬ and seedling re ̄
cruitment of a neotropical montane tree [ J] . Ecological Mono ̄
graphsꎬ 70 (2): 331—351
Xu YH (许彦红)ꎬ Li XY (李小英)ꎬ Zuo Z (左政)ꎬ 2011. Analy ̄
sis on spatial structure of Keteleeria evelyniana mixed forest in
central area of Yunnan Province [J] . Journal of Southwest For ̄
estry University (西南林业大学学报)ꎬ 31 (6): 40—44
Yang YF (杨允菲)ꎬ Zhu L (祝玲)ꎬ 1994. Pattern of a seed dis ̄
persal of Hordeum brevisubulatum on alkalized meadow in the
songnen plant China [J] . Acta Botanica Sinica (植物学报)ꎬ
36 (8): 636—644
Yang YF (杨允菲)ꎬ Bai YP (白云鹏)ꎬ Li JD (李建东) et al.ꎬ
2010. Spatial patterns of seed dispersal in Hemiptelea davidii
woodland in Keerqin sandy landꎬ China [J] . Chinese Journal of
Applied Ecology (应用生态学报)ꎬ 21 (8): 1967—1973
Zhang XY (张小彦)ꎬ Jiao JY (焦菊英)ꎬ Wang N (王宁) et al.ꎬ
2009. Effects of seed morphology on vegetation restoration and
succession [J] . Seed (种子)ꎬ 28 (7): 67—72
Zheng JM (郑景明)ꎬ Sang WG (桑卫国)ꎬ Ma KP (马克平)ꎬ
2004. Advances in model construction of anemochoric seed long ̄
distance dispersal [ J] . Acta Phytoecologica Sinica (植物生态
学报)ꎬ 28 (3): 414—425
ZhuGe XL (诸葛晓龙)ꎬ Zhu M (朱敏)ꎬ Ji L (季璐) et al.ꎬ 2011.
The influence of plant traits on seed wind dispersal of two inva ̄
sive weedsꎬ Conyza canadensis and Aster subulatus [J] . Journal
of Agro ̄Environment Science (农业环境科学学报)ꎬ 30 (10):
1978—1984
014 植 物 分 类 与 资 源 学 报 第 36卷