Response Mechanism of Forest Fire Combustion Products Affecting Plant Seed Germination
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摘要: 全球极端气候变化显著，高温干旱天气增加，导致森林火灾频发，影响生态环境稳定。林火及火后产物作为外源刺激会促进或抑制植物种子的萌发，不同萌发状态影响火后生境质量恢复。文中梳理森林火灾产物与种子萌发实验研究，阐述林火产物组成及物化作用，分析热激、烟熏和火烧灰刺激下不同科属种子发芽率的变化，探究森林火灾产物对植物种子萌发机制的影响及其作用，总结不同条件下种子萌发的响应状态，以期为制定森林火后生境恢复及树种更新策略提供参考。Abstract: Significant and catastrophic global climate change results in an increase in high temperature and draught, which has increased the frequency of forest fires, and in turn harmed ecological stability. Forest fires and their combustion products operate as external stimuli that either encourage or impede plant seed germination, and varied states of germination can affect the recovery of post-fire habitat quality. In this study, we review the research on forest fire combustion products and seed germination experiments to describe the combustion product compositions and their chemical effects. We analyze the changes in seed germination rates of various plant families under stimulation from heat, smoke and fire ash, explores the impact of forest fire combustion products on plant seed and its roles, and summarizes the responses of seed germination under different conditions. The findings would provide a theoretical foundation and practical guidance for habit recovery after forest fire and forest species regeneration.
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Key words:
- forest fire /
- forest fire combustion product /
- seed germination /
- heat shock /
- smoke /
- fire ash /
- post-fire recovery
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表 1 不同科属植物种子对干热激刺激的响应
植物名
科
属80 ℃ 100 ℃ 120 ℃ 150 ℃ 1 min 5 min 1 min 5 min 1 min 5 min 1 min 5 min 白桦 Betula platyphylla Sukaczev 桦木科 桦木属 + + + + − − − − 红皮云杉 Picea koraiensis Nakai 松科 云杉属 + + + + + − − 死亡 塞伊尔相思树 Acacia seyal 豆科 相思树属 + + + + + + + 死亡 白紫千里光 Senecio bracteolatus 菊科 千里光属 + + + + + + − − 细叶针茅 Stipa lessingiana Trin. & Rupr. 禾本科 针茅属 + + + − − − − − 注：“+”代表积极响应，即种子发芽率提升；“−”代表消极响应，即种子发芽率降低，但种子仍存活；“死亡”代表培养皿中植株全部死亡，后表同。 
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表 2 不同科属植物种子对湿热激刺激的响应
植物名 科 属 60 ℃ 90 ℃ 110 ℃ 150 ℃ 5 min 15 min 5 min 5 min 5 min 金露梅 Potentilla fruticosa L. 蔷薇科 委陵菜属 + − − 死亡 − 胡枝子 Lespedeza bicolor Turcz 豆科 胡枝子属 − − 死亡 死亡 死亡 水杨梅 Adina rubella Hance 茜草科 风箱树属 死亡 死亡 死亡 死亡 死亡 春榆树 Ulmus davidiana Planch. 榆科 榆属 − 死亡 死亡 死亡 死亡
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表 3 不同科属植物种子对于烟熏刺激的响应
植物名 科 属 1 min 5 min 10 min 15 min 20 min 绣线菊 Spiraea salicifolia L. 蔷薇科 绣线菊属 + + + + + 兴安杜鹃 Rhododendron dauricum L. 杜鹃花科 杜鹃花属 − + − − − 岩蔷薇 Cistus creticus L. 半日花科 蔷薇属 + + + + + 柴桦 Betula fruticosa Pall. 桦木科 桦木属 + + + + + 兴安落叶松 Larix gmelinii (Rupr.) Kuzen 松科 落叶松属 + + + + + 黄耆 Astragalus membranaceus 豆科 黄耆属 + + + + +
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表 4 不同植株种子对火烧灰粉末的萌发响应
植物名 科 属 0.25 g 0.5 g 1 g 珍珠梅 Sorbaria sorbifolia 蔷薇科 珍珠梅属 + + + 兴安杜鹃 Rhododendron dauricum L. 杜鹃花科 杜鹃花属 − − − 春榆 Ulmus davidiana Planch. 榆科 榆属 + + + 水杨梅 Adina rubella Hance 茜草科 风箱树属 − − +
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表 5 不同植株种子对灰水溶液的萌发响应
植物名 科 属 2.5 g/L 5 g/L 10 g/L 绒毛草 Holcus lanatus 禾本科 绒毛属 − − + 黏蓬 Dittrichia viscosa 菊科 臭蓬属 + + + 蛇莲 Hemsleya sphaerocarpa Kuang et A. M. Lu 葫芦科 雪胆属 − − 死亡 岩蔷薇 Cistus crispus 半日花科 岩蔷薇属 + + +
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表 6 不同植物种子对烟熏和火烧灰交互作用的响应
植物名 科 属 Y10
H1Y20
H1Y30
H1Y10
H1.5Y20
H1.5Y30
H1.5Y10
H2Y20
H2Y30
H2苋 Amaranthus tricolor L. 苋科 苋属 − − − − − − − + − 桔梗 Platycodon grandiflorus 桔梗科 桔梗属 − − + − − − − − − 柳兰 Plantago asiatica L. 柳叶菜科 柳叶菜属 + + + + + + + − − 白芷 Angelica dahurica 伞形科 当归属 + − − − − − − − + 注： Y代表烟熏状态和持续的时间（min），H代表火烧灰及计量（g）； +代表积极响应，即种子发芽率提升；−代表消极响应，即种子发芽率降低，但种子仍存活。
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表 7 不同植物种子对热激、烟熏和火烧灰交互作用的响应
植物名 R60
Y5R60
H0.25Y5
H0.25R60
Y5
H0.25R110
Y20R110
H1Y20
H1R110
Y20
H1W60
Y5W60
H0.25W60
Y5
H0.25W95
Y20W95
H1W95
Y20
H1珍珠梅 Sorbariasorbifolia (L.) A. Br + + + + + + + + 死亡 死亡 死亡 死亡 死亡 死亡 绣线菊 Spiraea salicifolia L. + + + + + + + + 死亡 死亡 死亡 死亡 死亡 死亡 金露梅 Potentilla fruticosa L. + + + + + + + − − 死亡 死亡 − 死亡 死亡 兴安杜鹃 Rhododendron dauricum L. − + − − − − − + − + + 死亡 死亡 死亡 胡枝子 Lespedeza bicolor Turcz. − − − − − − − − − − − 死亡 死亡 死亡 水杨梅 Adina rubella Hance − − + + − − + + 死亡 死亡 死亡 死亡 死亡 死亡 春榆 Ulmus davidiana Planch. var.
japonica (Rehd.) Nakai− + + − − − − − − − − 死亡 死亡 死亡 注：R代表干热激状态和温度（℃），Y代表烟熏状态和持续的时间（min），H代表火烧灰及计量（g），W代表湿热激状态和温度（℃）； +代表积极响应，即种子发芽率提升；−代表消极响应，即种子发芽率降低，但种子仍存活；死亡代表培养皿中植株全部死亡。
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