Seasonal pattern of germination and seed longevity in the invasive species Heracleum mantegazzianum

0053218 - BÚ 2007 RIV CZ eng J - Článek v odborném periodiku
Moravcová, Lenka - Pyšek, Petr - Pergl, Jan - Perglová, Irena - Jarošík, Vojtěch
Seasonal pattern of germination and seed longevity in the invasive species Heracleum mantegazzianum.
[Sezónní průběh klíčení a životnost semen u invazního druhu Heracleum mantegazzianum.]
Preslia. Roč. 78, - (2006), s. 287-301. ISSN 0032-7786. E-ISSN 0032-7786
Grant CEP: GA ČR GA206/05/0323
Výzkumný záměr: CEZ:AV0Z60050516
Klíčová slova: plant invasions * germination * seed bank
Kód oboru RIV: EF - Botanika
Impakt faktor: 2.119, rok: 2006

We investigated the effects of different temperature regimes and dry storage on germination of H. mantegazzianum (Apiaceae, native to Caucasus) seeds in the laboratory and linked the results with studies of seasonal seed bank depletion in a common garden experiment and under field conditions. Seeds were collected at seven sites in the Slavkovský les region, Czech Republic, cold-stratified for 2 months and germinated at seven temperature regimes. Under all temperature regimes, fresh seeds germinated to significantly higher percentages than older (1, 2, 3 years) seeds. For all storage lengths, seeds germinated best at alternating day/night temperatures of 20/5 °C. The length of the germination period had a significant effect only at low constant temperatures of 2 and 6 °C, where germination percentage increased between 2 and 6 months. Seasonal germination exhibited a distinct pattern, with rapid depletion of seed bank until the first spring after seed burial. Non-dormant seeds were present in the soil early in spring and late in autumn. The higher summer temperatures prevented dormancy breaking and another cold period of at least two months below 10 °C was needed to bring non-germinated seeds out of dormancy. The results suggest that (1) seed dormancy of H. mantegazzianum was not completely broken until the first spring, but that some seeds re-enter or retain dormancy during high summer temperatures and that (2) the threshold needed for breaking the dormancy was achieved gradually during the cold autumn and winter months. However, in a small fraction of seeds the dormancy breaking process took several years. Of seeds buried in 10 different regions of the Czech Republic, on average 8.8% survived 1 year, 2.7% 2 years and 1.2% remained viable and dormant after 3 years of burial. The ability of even small fraction of H. mantegazzianum seeds to survive for at least 3 years can result in re-invasion of this species into controlled sites.

V práci byl studován vliv různých teplotních režimů a suchého skladování na klíčení semen Heracleum mantegazzianum (Apiaceae, původní na Kavkaze) v laboratorních podmínkách. Získané výsledky byly propojeny s výsledky studia sezónního vyčerpávání půdní banky na pokusném pozemku a s pozorováním v terénu. Semena byla sebrána na 7 lokalitách ve Slavkovském lese a stratifikována po dobu 2 měsíců v chladných a vlhkých podmínkách, aby byla překonána morfofyziologická dormance. Poté bylo studováno klíčení v 7 teplotních režimech; ve všech klíčila čerstvá semena průkazně více než semena starší, skladovaná 1, 2 a 3 roky v suchu. Semena ve všech skladovacích režimech klíčila nejlépe při střídavém teplotních režimu den/noc: 20/5 °C. Vliv doby klíčení se významně projevil pouze při nízkých stálých teplotách 2 a 6 °C, kdy procento vyklíčených semen mezi druhým a šestým měsícem klíčení průkazně vzrostlo. Sezónní klíčení semen v půdě vykazovalo zřetelný trend; převážná většina semen zakopaných na podzim byla vyčerpána do nastávajícího jara. Nedormantní semena byla v půdě přítomna pouze brzy na jaře a pozdě na podzim, díky nepříznivým podzimním klimatickým podmínkám však klíčila pouze na jaře. Vyšší letní teploty bránily dalšímu odbourávání dormance, a proto bylo k přerušení dormance nevyklíčených semen nutné další období chladu (nejméně 2 měsíce s teplotou nižší než 10 °C). Získané výsledky ukázaly, že (1) dormance semen H. mantegazzianum nebyla zcela odstraněna v průběhu chladného období prvního podzimu a zimy, takže určitá část semen buď zůstává dormantní, nebo do dormance znovu vstupuje v období vyšších letních teplot. (2) Proces odbourávání dormance probíhá postupně pouze v průběhu chladných a vlhkých období a u malého procenta semen může trvat i několik let. Ze semen, která byla zakopána na 10 různých lokalitách v České republice, přežilo v průměru 8.8 % semen 1 rok, 2.7 % 2 roky a 1.2 % semen zůstalo živých a dormantních po dobu tří let od zakopání. Schopnost malého procenta semen přežít v půdě nejméně 3 roky vede k tvorbě půdní banky semen, která představuje potenciál k obnově populací H. mantegazzianum na místech, kde již došlo k jejich likvidaci.
Trvalý link: http://hdl.handle.net/11104/0141543