Assessment of soil seed bank type of four disturbance tolerant herb species - results of a 19-year-long seed burial experiment
DOI:
https://doi.org/10.56617/tl.3516Keywords:
Cardamine impatiens, Geum urbanum, greenhouse germination, persistent seed bank, Rumex sanguineus, seed longevity, Verbascum austriacumAbstract
In this paper, soil seed bank properties are reported for four disturbance tolerant forest herb species: Cardamine impatiens L., Geum urbanum L., Rumex sanguineus L. and Verbascum austriacum Schott. We assessed the seed longevity of these species in a seed burial experiment. The freshly harvested seeds were mixed with sterilized sand and then buried in clay pots at a depth of 0.65 m, using multiple replicates of 100 seeds per repeat for each species. For every species, one sample with 100 seeds was exhumed 1, 2, 3, 4, 6 and 19 year after burial, and then seeds were germinated under greenhouse conditions. We found the seed bank of C. impatiens to be shortterm persistent. For this species, the trait is probably the result of two opposing influences, as the forest environment would support transient soil seed bank, while the biennial life history of the species and its occurrence in disturbed habitats would favour a long-term persistent seed bank. In the case of G. urbanum, we found long-term persistent soil seed bank, that is the first data published for this species. It should be noted that for species with flat and elongated seed, this seed bank type is relatively rare, thus G. urbanum can be considered as exceptional in this respect. The seeds of V austriacum, like other previously studied mullein species, showed excellent survival: in the 19th year after burial, seeds germinated practically in the same percentage as they did in the first year. For R. sanguineus, three different soil seed bank types have been reported in the literature. According to our results, this species can maintain long-term persistent seed bank in the soil as its seeds germinated in 43 percent after 19 years of burial. In our paper, we also discuss the usefulness of seed burial experiments for studying seed longevity of species.
References
Bencze J. 1956: Szántóföldi gyommagvizsgálatok eredményei Kehida, Mohora és Nagytoldi-puszta erdőtalajain. Agrártud. Egyet. Agron. Kar. Kiadv. 3: 3-22.
Borhidi A. 1993: A magyar flóra szociális magatartási típusai, tennészetességi és relatív ökológiai értékszámai. [Social behaviour types of the Hungarian flora, its naturalness and relatív ecological indicator values.] A KTM Természetvédelmi Hivatala és a Janus Pannonius Tudományegyetem kiadványa, Pécs. 93 pp.
Cerabolini, B., Ceriani, R. M., Caccianiga, M., De Andreis, R., Raimondi, B. 2003: Seed size and shape and persistence in soil: a test on Italian flora from Alps to Mediterranean coasts. Seed Science Research 13: 75-85. https://doi.org/10.1079/SSR2002126
Champness, S. S., Morris, K. 1948: The population of buried viable seeds in relation to contrasting pasture and soil types. Journal of Ecology 36(1): 149-173. https://doi.org/10.2307/2256652
Csiszár Á. 2004: Adatok a magyar flóra fajainak magbank típus szerinti minősítéséhez. Tájökológiai Lapok 2(2): 219-229.
Csontos P. 1998: Seed bank behaviour of Verbascum L. species. Studia botanica hungarica 27-28: 117-121.
Csontos P. 2000a: A magbank-ökológia alapjai II. A talajminták feldolgozásának módszerei és alkalmazhatóságuk összehasonlító elemzése. [Seed bank ecology II. Technics for estimation of seed bank in soil samples and comparison of methods.] Acta Agronomica Óváriensis 42(1): 133-150.
Csontos P. 2000b: A magbank-ökológia alapjai III. További lehetőségek a magbank és a magtúlélés vizsgálatára. [Seed bank ecology III. Further methods for studying soil seed banks and seed longevity.] Acta Agronomica Óváriensis 42(2): 251-259.
Csontos P. 2001: A szamárbogáncs (Onopordum acanthium L.) és a selyemkóró (Asclepias syriaca L.) magvainak túlélőképessége. Acta Agronomica Óváriensis 43(2): 83-92.
Csontos P. 2004: Három Asteraceae és két Poaceae gyomnövényünk magtúlélése a talajban. Acta Agronomica Óváriensis 46(2): 107-117.
Csontos P. 2006a: A magbank-ökológia alapjai, a hazai flóra magökológiai vizsgálata. Akadémiai doktori értekezés, MTA Kézirattár, Budapest 237 pp.
Csontos P. 2006b: Gyomnövények, gyepi fajok és erdei lágyszárúak magvainak túlélése a talajban. [Seed longevity studies on species of weedy places, dry grasslands and forests.] Magyar Gyomkutatás és Technológia 7(1): 101—112.
Csontos P. 2010: A természetes magbank, valamint a hazai flóra magökológiai vizsgálatának új eredményei. Kanitzia 17: 77-110.
Csontos, P., Kalapos, T., Tamás, J. 2016: Comparison of seed longevity for thirty forest, grassland and weed species of the Central European flora: results of a seed burial experiment. Polish Journal of Ecology 64(3): 313-326. https://doi.org/10.3161/15052249PJE2016.64.3.002
Fenner M. 2000 (ed.): Seeds: the Ecology and Regeneration in Plant Communities, 2nd edition. CAB International, Wallingford. https://doi.org/10.1079/9780851994321.0000
Funes, G., Basconcelo, S., Diaz, S., Cabido, M. 1999: Seed size and shape are good predictors of seed persistence in soil in temperate mountain grasslands of Argentina. Seed Science Research 9: 341-345. https://doi.org/10.1017/S0960258599000355
Grubb, P. J. 1988: The uncoupling of disturbance and recruitment, two kinds of seed bank, and persistence of plant populations at the regional and local scales. Aimales Zoologici Fennici 25: 23-36.
Harper, J. L. 1977: Population biology of plants. Academic Press, London. 892 pp.
Hegazy, A. K. 2000: Intra-population variation in reproductive ecology and resource allocation of the rare biennial species Verbascum sinaiticum Benth., in Egypt. Journal of Arid Environments 44: 185-196. https://doi.org/10.1006/jare.1999.0586
Kivilaan, A., Bandurski, R. S. 1981: The one hundred-year period for Dr. Beal's seed viability experiment. American Journal of Botany 68(9): 1290-1292. https://doi.org/10.1002/j.1537-2197.1981.tb07838.x
Kovács Zs., Barabás S., Höhn M. 2018: Az óriás útifű (Plantago maxima Juss, ex Jacq.) csírázásbiológiai vizsgálata. Botanikai Közlemények 105(2): 243—252.Kiss, R., Deák, B., Török, P., Tóthmérész, B., Valkó, O. 2018: Grassland seed bank and community resilience in a changing climate. Restoration Ecology 26(2): 141-150. https://doi.org/10.17716/BotKozlem.2018.105.2.243
Luzuriaga, A. L., Escudero, A., Olano, J. M., Loidi, J. 2005: Regenerative role of seed banks following an intense soil disturbance. Acta Oecologica 27: 57-66. https://doi.org/10.1016/j.actao.2004.09.003
Madsen, S. B. 1962: Germination of buried and dry stored seeds. III. 1934-1960. Proceedings of the International Seed Testing Association 27(4): 920-928.
Mika J., Farkas A. 2017: A hazai vízkészletek, természetes növények és a mezőgazdaság érzékenysége az időjárás szélsőségeire és a klímaváltozásra. Tájökológiai Lapok 15(2): 85-90.
Mojzes A., Kalapos T. 2004: Napi hőmérsékletingadozás hatása öt, eltérő inváziós képességű ffifaj csírázására. Botanikai Közlemények 91(1-2): 25-37.
dum, S. 1965: Germination of ancient seeds, floristical observations and experiments with archeologically dated soil samples. Dansk Botanisk Arkiv 24(2): 1-70.
Penksza K. (szerk.) 2018: Általános növénytan (Agrárszakos hallgatók számára). Szent István Kiadó, Gödöllő. Szent István Kiadó. 183 pp.
Pickett, S. T. A., McDonnel M. J. 1989: Seed bank dynamics in temperate deciduous forest. In: Leek, M. A., Parker, V. T., Simpson, R. L. (eds.): Ecology of soil seed banks. Academic Press, New York. pp. 123-147. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-440405-2.50013-0
Roberts, H. A., Neilson, J. E. 1980: Seed survival and periodicity of seedling emergence in some species of Atriplex, Chenopodium, Polygonum and Rumex. Annals of Applied Biology 94: 111-120. https://doi.org/10.1111/j.1744-7348.1980.tb03902.x
Sendtko, Á. 1999: Die Xerothermvegetation brachgefallener Rebfláchen im Raum Tokaj (Nordost-Ungam) - pflanzensoziologische und populationsbiologische Untersuchungen zur Sukzession. Phytocoenologia 29(3): 345—448. https://doi.org/10.1127/phyto/29/1999/345
Simon T. 1992: A magyarországi edényes flóra határozója. Harasztok - virágos növények. Tankönyvkiadó, Budapest.
Telewski, F. W., Zeevaart, J. A. D. 2002: The 120-year period for Dr. Beal’s seed viability experiment. American Journal of Botany 89: 1285-1288. https://doi.org/10.3732/ajb.89.8.1285
Thompson, K. 1993: Seed persistence in soil. In: Hendry, G. A. F., Grime, J. P. (eds.): Methods in comparative plant ecology. Chapman and Hall, London, pp. 199-202.
Thompson, K., Bakker, J. P., Bekker, R. M. 1997: The soil seed banks of North West Europe: methodology, density and longevity. Cambridge University Press, Cambridge. 276 pp.
Thompson, K., Grime, J.P. 1979: Seasonal variation in the seed banks of herbaceous species in ten contrasting habitats. Journal of Ecology 67: 893-921. https://doi.org/10.2307/2259220
Thompson K., Grime J.P. 1983: A comparative study of germination responses to diumally-fluctuating temperatures. J. Appl. Ecol. 20: 141-156. https://doi.org/10.2307/2403382
Thompson, K., Band, S. R., Hodgson, J. G. 1993: Seed size and shape predict persistence in soil. Functional Ecology 7: 236-241. https://doi.org/10.2307/2389893
Toole, E. H., Brown, E. 1946: Final results of the Duvel buried seed experiment. Journal Agricultural Research 72: 201-210.
Tóth A., Balogh Á., Wichmann B., Berke J., Gyulai F., Penksza P., Dancza L, Kenéz Á., Schellenberger J., Penksza K. 2011: Gyomvizsgálatok Pest megyei homoki mezőgazdasági területeken (lucemafbldek gyomvizsgálatai) I. Tájökológiai Lapok 9(2): 449-461.
Tmka, M., Rotter, R. P., Ruiz-Ramos, M., Kersebaum, K. C., Olesen, J. E., Zalud, Z., Semenov, M. A. 2014: Adverse weather conditions for European wheat production will become more frequent with climate change. Nature Climate Change 4(7): 637-643. https://doi.org/10.1038/nclimate2242
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2019 Csontos Péter, Kalapos Tibor, Tamás Júlia
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
A folyóirat Open Access (Gold). Cikkeire a Creative Commons 4.0 standard licenc alábbi típusa vonatkozik: CC-BY-NC-ND-4.0. Ennek értelmében a mű szabadon másolható, terjeszthető, bemutatható és előadható, azonban nem használható fel kereskedelmi célokra (NC), továbbá nem módosítható és nem készíthető belőle átdolgozás, származékos mű (ND). A licenc alapján a szerző vagy a jogosult által meghatározott módon fel kell tüntetni a szerző nevét és a szerzői mű címét (BY).
