Response of Seed Germination and Seedling Growth to Sand Burial of Two Dominant Perennial Grasses in Mu-Us Sandy Grassland, Semiarid China

Abstract

Sand burial is an important selective pressure for growth, survival, and distribution of sand dune plants. Its effects on seed germination and seedling establishment, however, for different species are quite different. Experiments were conducted in the Mu-Us Sandy Grassland of North China to determine the effects of sand burial on seed germination and seedling growth of dominant perennial grasses Psammochloa villosa (Trin.) Bor and Leymus secalinus (Georgi) Tzvel. Small, medium, and large seeds of P. villosa and small and large seeds of L. secalinus were buried at 0-, 1-, 2-, 4-, 6-, and 8-cm depths in sand. P. villosa seed germination and seed dormancy in sand were significantly influenced by sand burial depth but not by seed size, whereas seed germination and seed dormancy of L. secalinus were significantly influenced by both sand burial depth and seed size. Emergence percentages for large seeds were higher than those for smaller seeds, suggesting that larger seeds are ecologically better adapted to dune habitats. Seeds that did not germinate in sand were in enforced dormancy and formed a soil seedbank, which can enhance plant survival on sand dunes. One-week-old and 2-wk-old P. villosa seedlings could tolerate 75% and 100% of their shoot height of sand burial, respectively, and the shoot elongation growth was enhanced by the burial stress. Both 1-wk-old and 2-wk-old seedlings of L. secalinus only tolerated up to 75% sand burial. The growth of L. secalinus seedling was inhibited by sand burial due to the decreased biomass and slow shoot elongation. The lack of tolerance of seedlings of this species to total sand burial might restrict its distribution on sand dunes. La presión de la arena es un factor importante para el crecimiento, supervivencia, y distribución de las plantas en dunas de arena. Sus efectos sobre la germinación de la semilla y el establecimiento de plántulas son marcadamente diferentes entre especies. Algunos experimentos se llevaron a cabo en un pastizal arenoso (Mu-Us) del norte de China para determinar los efectos de la presión de la arena sobre la germinación de la semilla y el crecimiento de la plántulas de los zacates perennes Psammochloa villosa (Trin.) Bor y Leymus secalinus (Georgi) Tzvel. Semillas pequeñas, medianas, y grandes de P. villosa y semillas pequeñas y grandes de L. secalinus se enterraron a 0, 1, 2, 4, 6, y 8 cm de profundidad. La germinación y dormancia de la semilla de P. villosa en la arena fue significativamente influenciada por la profundidad de siembra pero no así por el tamaño de la semilla, mientras que la germinación y dormancia de la semilla de L. secalinus recibieron influencia significativa tanto por la profundidad de siembra como por el tamaño de la semilla. Los porcentajes de emergencia para semillas grandes fueron más altos que los que se observaron en semillas pequeñas, sugiriendo que semillas grandes son ecológicamente mejor adaptadas para hábitats de dunas. Las semillas que no germinaron el la arena presentaron un periodo de dormancia obligado formando parte del banco de semillas en el suelo, lo cual puede incrementar la sobrevivencia de las plántulas en las dunas de arena. Plántulas de una o dos semanas de P. villosa toleraron 75% y 100% la profundidad de siembra, respectivamente. La elongación del tallo se incrementó por el estrés de la profundidad de siembra. Plántulas de L. secalinus de una y dos semanas sólo toleraron hasta el 75% de la profundidad de siembra. El crecimiento de plántulas de L. secalinus se inhibió por la profundidad de siembra debido a que decreció la biomasa y disminuyo la elongación de tallos. La falta de tolerancia de las plántulas de esta especie para el total de la profundidad de siembra podría restringir su distribución en las dunas de arena.