冷蒿花粉传播规律的研究

蔡 萍 ，宛 涛 ，韩晓亮，葛云辉，徐振朋

(1.锡林郭勒职业学院，内蒙古 锡林浩特 026000；2.内蒙古农业大学，内蒙古 呼和浩特 010018)

冷蒿花粉传播规律的研究

蔡 萍1，宛 涛2*，韩晓亮2，葛云辉1，徐振朋2

(1.锡林郭勒职业学院，内蒙古锡林浩特026000；2.内蒙古农业大学，内蒙古呼和浩特010018)

在锡林郭勒典型草原，对处于盛花期的冷蒿进行24h 内3 维空间花粉传播动态进行监测。4年的研究结果表明：随着水平距离的增加花粉数量总体在减少，花粉水平传播的最大有效距离大于300cm；随着垂直高度的增加，传播花粉粒的数量亦在减少，花粉粒大部分集中在0-40cm高度层面上，其垂直传播的有效高度大于100cm。在11∶00-13∶00左右花粉的捕获量达到了24h中的最大值；冷蒿花粉传播受风向、风速、温度、相对湿度等气象因素影响较大。

花粉；传播规律；冷蒿

冷蒿(Artemisiafrigida)是一种广幅旱生植物〔1〕，它不仅以建群种构成冷蒿草原，亦以亚建群种或优势种成分，组成各种不同的草原类型〔2〕，所以内蒙古草原上的冷蒿在生态方面也有着不可替代的地位〔3，4〕。

现代孢粉学研究领域比较宽泛，其主要研究内容涉及到空气孢粉学、医学孢粉学和农林孢粉学等。农林孢粉学主要以农作物、林木孢粉及病菌、有害昆虫的孢子和虫卵的传播为研究对象，目的是预测子实的产量和病虫害的发生、发展规律〔5〕。对于优良牧草而言，农林孢粉学主要应用于其传粉特性和规律的研究，为有性生殖生物学整体研究提供必要的前提。同时，开展蒿属植物的传粉特性和传粉规律的研究，还可为医学孢粉学的相关工作提供有力支持〔6，7〕。

1 研究区域自然环境概况

实验研究区域位于锡林郭勒盟锡林浩特市西郊。样地处于东经115.96356°E，北纬43.92287°N；海拔高度为1030m，植被属于典型草原，土壤类型为栗钙土。气候特点为：寒冷、多风、干旱少雨。冬季多严寒而漫长，夏季温凉而短促，日温差较大，无霜期短。常年风向以西北风为主〔8〕。

2 供试材料与方法

2.1试验材料

实验样地选在了1000 m2范围内无高大乔木，也无任何建筑物，气流较为流畅的区域。在实验前为了避免冷蒿的花粉在传播过程中受到菊科其它植物花粉的影响，对于样地其它菊科植物个体的花序均进行了剔除。

通过观察发现，锡林郭勒草原上的冷蒿于每年8月中旬进入开花期，8月下旬进入开花盛期，故我们自2010年至2013年连续4年于冷蒿开花盛期进行为期24h的花粉传播动态的观察与研究。

2.2研究方法

选择单一株丛的冷蒿为实验对象，选择3株作为3次重复。采用重力玻片法〔9，10〕并进行了相应的改进，收集冷蒿株丛附近3维空间中的花粉。

以选定的冷蒿植株丛为中心，水平方向沿东、南、西、北4个方位画出4条直线，依次以50cm、100cm、150cm、200cm、250cm、300cm的间隔放置花粉采样器。将载玻片均匀且较薄的涂抹约1cm2面积的凡士林，以收集自然散落的花粉粒，然后用橡皮筋将载玻片固定在花粉采样器上。垂直方向上则分别在冷蒿株丛正上方的0cm、20cm、40cm、60cm、100cm处设置花粉采样器，同时也固定涂有凡士林的载玻片。 实验周期为24h，每3h更换1次采样器上的载玻片，实现间隔取样。同时，每间隔1h采用NK-4500型便携式气象站记录当时的气象状况，包括气温、相对湿度、风力、风向等气象指标。

将回收的载玻片在室内镜检，每片随机选取5个视野，观察并且统计采集到冷高花粉粒的数量，求其平均值。数据经过excel处理后用SAS9.0进行CORR相关性和pearson显著性分析。

3 结果与分析

3.1水平方向冷蒿花粉粒的传播

3.1.1 不同距离间冷蒿花粉粒的传播规律

通过对4年实验数据处理发现：花粉采样器距离株丛的距离决定着在水平方向上捕获冷蒿花粉粒的多与寡，见图1。

一般情况下随着水平距离的增加，花粉捕捉器上冷蒿花粉粒的数量减少，距花粉源的距离越远，花粉粒就越少。此外，随距花粉源距离增加，花粉粒数量的下降趋势较大，不同距离花粉粒传播的数量梯度差异很大。通过2010～2013年这4年的比对结果说明，在水平方向上冷蒿花粉的传播过程与风有密切关系。

图1 2010-2013年4年不同距离冷蒿花粉粒传播的密度柱状图

花粉粒的数量随着距离的增加而逐渐减少，二者呈负相关。此外，冷蒿的花粉粒在水平距离为300cm处的花粉捕捉器上依然能够收集到一定数量的花粉，说明冷蒿花粉在风力的作用下最大有效传播距离要大于300cm，见图2。

图2 2010-2013年4年间不同距离花粉的数量变化趋势

3.1.2 不同方位冷蒿花粉的传播规律

通过对2010-2013年4年间冷蒿花粉传播的统计和分析，可以看出冷蒿花粉粒传播方向是辐射状传播的，但是花粉在花粉源四周的分布是不均匀的。由于冷蒿花粉粒的重量轻、体积小，使花粉粒在传播的过程中受风向的影响几率较大。在水平方向上，花粉粒总数量在南向最多，东向次之，西向又次，北向最少，见图3。

上风端(西、北向)的大量花粉粒随着风的裹挟吹向下风端(南、东向)，因而在下风端收集到的花粉粒比较多。由此可知，冷蒿花粉粒在水平方向上传播时，风向因子对其影响较为显著。

图3 2010-2013年4年间不同方位的花粉数量Fig.3 4 years (2010-2013)of Number of pollen in different directions

3.2垂直方向上冷蒿花粉粒的传播

冷蒿花粉粒传播具有空间性，冷蒿花粉粒在垂直方向上的传播随高度变化而呈现一定的规律性。但要比在水平距离上采集到的花粉粒数量要少得多，具体分析结果见图4。

图4 不同高度花粉的数量Fig.4 Pollen density of A. frigida at different Height

在一个实验期的24h内，随着高度的增加，落在花粉捕捉器上的花粉粒数量是减少的，即收集到冷蒿花粉粒距离地面越高数量越少；同时在不同高度，收集到花粉数量差异也很大。在重力作用下，花粉粒一般向下散落，所以在花粉源处离地面越近，收集到的花粉粒数目越多。 冷蒿野生状态下株高在30-50cm左右， 因此，距离地面为0cm、20cm和40cm处，收集到的花粉粒的数量变化不大。而在距地面60cm和100cm处，由于垂直向上的动力比较小，花粉数量明显降低。 试验地处的风一般为水平方向, 当水平风吹过冷蒿植株时由于植株的阻挡会“切风”，产生垂直方向的风，但垂直风向上的风一般比较小，所以花粉散落的较少。但在距地100cm位置处，仍可收集到冷蒿的花粉粒，这说明冷蒿花粉粒在垂直方向传播的有效高度大于100cm。通过对4年的实验结果进行对比，均趋于一致。

3.3冷蒿花粉24h内的传播动态

分析4年数据可得：在一个冷蒿传粉实验周期的24h内，从0∶00到05∶00，冷蒿传粉行为基本保持不变；05∶00-13∶00之间，花粉捕获量呈上升之势，其中在05∶00左右，水平方向和垂直方向花粉的捕获量同时出现逐渐增加，而在13∶00左右花粉的捕获量则达到了一天中的最大值；在峰值过后一直到24∶00，无论是水平方向，还是垂直方向，花粉捕获量呈不断降低的状态，见图5。

图5 2010-2013年4年间冷蒿花粉24h内的变化动态Fig.5 4years(2010-2013)of Pollen dynamic changes of A.afrigida in 24h

分析冷蒿传粉的日进程表现为单峰曲线，并且与实验期间气温变化曲线相似。结合4年试验周期24h的气温资料(见图6)，可以看出冷蒿花粉传播与气温变化关系密切。此外，水平方向与垂直方向花粉的传播动态存在一定的差异性。

图6 2010-2013年4年间观测温度记录Fig.6 4 year(2010-2013)of observation thermometer records

3.4冷蒿传粉行为与气象因子的相关性分析

在气象因素中，气温、相对湿度和风速是影响冷蒿花粉传播的主要3个因子，用SAS9.0软件中的CORR相关和pearson显著性分析的结果可以看出：风速、气温与花粉粒密度成正相关；而相对湿度与花粉粒密度成负相关。只有当气温、相对湿度和风速三者达到相对统一时，捕获的花粉粒才最多，即气温比较高、相对湿度比较小和风速比较低时，花粉的密度较大；反之则较小，详见表1。

表1 冷蒿花粉粒的密度与气象因子之间的pearson相关系数Table.1 Pearson correlation coefficient between Pollen density of A. frigida and meteorological factors

注：A表示在0.01水平显著相关，a表示在0.05水平显著相关。

4 结论

4.1 随着水平距离的增加花粉数量总体在减少，二者成负相关性，花粉传播的最大有效距离大于300cm；在11∶00时-16∶00时会出现峰值；花粉粒总数量在南向最多，东向次之，西向又次，北向最少。

4.2 根据垂直高度的增加，传播花粉粒的数量越少，花粉粒大部分集中在0-40cm高度层面上，其传播的有效高度要大于100cm。在12∶00时-14∶00时会出现峰值。

4.3 冷蒿花粉传播受风速、温度、相对湿度影响较大。风速、温度与花粉粒密度成正相关；而相对湿度与花粉粒密度成负相关。在温度比较高、相对湿度比较小和风速比较低时，冷蒿植株周边花粉的密度较大。

〔1〕内蒙古植物志编委会. 内蒙古植物志，第四卷(第二版) 〔M〕.呼和浩特，内蒙古人民出版社，1993：593-606

〔2〕占布拉，陈世璜，张昊，等. 冷蒿的特性和生态地理分布的研究〔J〕. 内蒙古农业大学学报，1999，20(1):1-7

〔3〕李永宏. 内蒙古草原草场放牧退化模式研究及退化监测专家系统刍议〔J〕. 植物生态学报，1994，Vol. 18(1):68-79

〔4〕王静，杨持，王铁娟. 冷蒿种群在放牧干扰下构件的变化〔J〕. 生态学报，2006，26(3)：960-965

〔5〕刘炳仑，孢粉学及其分支学科简介〔J〕.自然杂志,1988，11(11)：824-825

〔6〕宛涛，卫智军，等. 黄花草木犀花粉传播特性〔J〕.内蒙古草业,1991，2：24-26

〔7〕张金谈，王萍莉，等.现代花粉应用研究〔M〕.北京，科学出版社，1990：26 -51

〔8〕宛涛. 冷蒿有性繁殖生物学特性研究〔D〕. 北京：中国农业科学院，2011

〔9〕梁玉莲，黄赐漩，等.预测农作物产量的花粉通量分析法〔J〕，农业新技术，1992,6:1-3

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ResearchonPollenofArtemisiafrigidaSpread

CAIPing1，WANTao2*,HANXiao-liang2,GEYun-hui1，XUZhen-peng2

(1XilingolVocationalCollege,Xilinhaohe026000，China；2InnerMongoliaAgriultureUniversity，Hohhot010018，China)

In the Xilin Gol Grassland, monitoring flowering Artemisia frigida pollen in a day and night from the time and space of spreading.4-year results show that: With the increase of horizontal distance, the number of pollen in reducing .The spread of pollen is greater than the maximum effective distance of 300cm; With the vertical height increases, reducing the number of pollen, pollen concentrated in 0-40cm level, the effective height of the pollen vertical transmission is greater than 100cm. 11∶00-13∶00 pollen spread reached a maximum value of 24h; Wind direction, wind speed, temperature, relative humidity and other weather factors can have an impact on the Artemisia frigida pollen spread.

Pollen, Spread, Artemisia frigida.

Q944.42

A

2095—5952(2014)04—0026—04

2014-10-16

内蒙古自然科学基金，2012MS0410，2012MS0420。

蔡 萍(1964-)，女，教授，内蒙古锡林浩特市人，主要从事牧草种质资源方面的教学和科研工作。

宛涛wantao425@sohu.com