Hydrothermal time model of germination: Parameters for 36 Mediterranean annual species based on a simplified approach

SummaryGermination rates and germination fractions of seeds can be predicted well by the hydrothermal time (HTT) model. Its four parameters HTT, minimum soil temperature, minimum soil moisture, and variation of minimum soil moisture, however, must be determined by lengthy germination experiments at combinations of several levels of soil temperature and moisture. For some applications of the HTT model it is more important to have approximate estimates for many species rather than exact values for only a few species. We suggest that minimum temperature and variation of minimum moisture can be estimated from literature data and expert knowledge. This allows to derive HTT and minimum moisture from existing data from germination experiments with one level of temperature and moisture. We applied our approach to a germination experiment comparing germination fractions of wild annual species along an aridity gradient in Israel. Using this simplified approach we estimated HTT and minimum moisture of 36 species. Comparison with exact data for three species shows that our method is a simple but effective method for obtaining parameters for the HTT model. HTT and minimum moisture supposedly indicate climate related germination strategies. We tested whether these two parameters varied with the climate at the site where the seeds had been collected. We found no consistent variation with climate across species, suggesting that variation is more strongly controlled by site-specific factors.

ZusammenfassungKeimungsgeschwindigkeit und Anteil gekeimter Samen lassen sich gut mit dem Hydrothermalzeit-Modell bestimmen. Dessen vier Parameter Hydrothermalzeit, Mindesttemperatur, Mindestbodenfeuchte und Streuung der Mindestbodenfeuchte müssen jedoch durch aufwendige Keimungsversuche bei Kombinationen von mehreren Temperatur- und Feuchtigkeitsstufen bestimmt werden. Für manche Anwendungen des Hydrothermalzeit-Modells sind aber ungefähre Werte für viele Arten wichtiger als genaue Werte für wenige Arten. Wenn die Mindesttemperatur und die Streuung der Mindestfeuchte aus Veröffentlichungen und Expertenwissen geschätzt würde, können die Hydrothermalzeit und Mindestbodenfeuchte aus vorhandenen Daten von Keimungsversuchen mit nur einer Temperatur- und Feuchtigkeitsstufe berechnet werden. Wir haben unseren Ansatz auf einen Keimungsversuch zum Vergleich der Keimungsquote wilder einjähriger Arten entlang eines Trockenheitsgradienten in Israel angewendet. Mit diesem Ansatz bestimmten wir die Hydrothermalzeit und Mindestfeuchtigkeit von 36 Arten. Der Vergleich mit genauen Werten für drei Arten zeigt, dass mit unserem Ansatz Hydrothermalzeit-Parameter einfach und effektiv bestimmt werden können. Hydrothermalzeit und Mindestfeuchtigkeit sollten auch bestimmte klimabedingte Keimungsstrategien anzeigen. Deshalb testeten wir, ob diese zwei Parameter mit dem Klima am Ursprungsort der Samen zusammenhängen. Wir fanden jedoch keinen für alle Arten übereinstimmenden Zusammenhang, so dass die Unterschiede vermutlich stärker durch standörtliche als durch klimatische Ursachen hervorgerufen werden.