放牧制度对荒漠草原可萌发土壤种子库的影响

 以内蒙古苏尼特右旗短花针茅荒漠草原为研究对象,通过划区轮牧与自由放牧的比较试验,研究可萌发土壤种子库对不同放牧制度的响应。结果表明:①可萌发种子库物种组成在划区轮牧草地为11种,自由放牧草地为8种,封育禁牧区为9种,划区轮牧较自由放牧和禁牧有利于提高草地群落可萌发土壤种子库的植物种数以及多年生优良牧草;可萌发土壤种子库密度在封育禁牧区为(19 533.33±10 552.83)粒·m-2,划区轮牧区为(3 233.33±524.21)粒·m-2,自由放牧区为(2 553.60±2 152.48)粒·m-2,可萌发土壤种子库密度封育禁牧区显著高于划区轮牧区与自由放牧区,两放牧处理间无显著差异。②不同处理可萌发土壤种子库垂直分布有共同趋势, 有75.06%~83.19%分布在0~5 cm土层内,14.16%~21.68%分布在5~10 cm土层内,2.65%~4.90%分布在10~15 cm土层内,且不同土层可萌发土壤种子库密度均为封育禁牧区显著高于划区轮牧区与自由放牧区,两放牧处理间无显著差异。③划区轮牧区可萌发土壤种子库的丰富度指数和多样性指数高于自由放牧区。划区轮牧区和封育禁牧区可萌发土壤种子库组成的相似性系数最大,为0.857。     

准噶尔无叶豆土壤种子库特征及其对种子萌发的影响

 准噶尔无叶豆(Eremosparton songoricum (Litv.) Vass.)是中亚荒漠特有种,中国的单属种植物类群,稀有种,仅片段化分布在古尔班通古特沙漠风蚀坡地及流动-半流动沙丘上。按照不同微地形条件,于2008年9月、2009年的4月及6月分别对两个自然种群8种微地形条件(A种群为积沙灌丛下、积沙平缓处、风蚀灌丛下和风蚀平缓处4种; B种群为沙丘上部、中部、下部及底部4种)进行土壤种子库取样,并统计萌发季节的自然种群萌发率,同时对比室内萌发率,以研究土壤种子库的时空分布特征及其对种子萌发的影响。结果表明,从9月至次年4月和6月,种群种子库密度逐渐减少。自然状态下沙埋深度0—6 cm的种子能够萌发,主要萌发季节(4月)A种群有42%~73.56%的种子、B种群有63.33%~72.73%的种子分布在沙土6 cm以下的深度,为“无效种子”。A种群积沙灌丛下种子库密度值最大,但萌发季节的自然种群萌发率为0; B种群的沙丘下部种子库密度较大,但自然种群萌发率仅为4.8%±0.8%。不同微地形条件下沙粒打磨作用(去除种子硬实)和水分条件的差异,是微地形间种子萌发率差异的主要原因。本研究从土壤种子库角度解析自然种群有性更新困难的原因,为该稀有物种的保育提供理论依据。     

土壤种子库萌发实验在野外与室内的对比分析

实验室萌发法是目前国内外研究土壤种子库时普遍采用的方法,而实验室与野外自然环境在萌发条件上具有很大的差异,在野外进行萌发实验是否对土壤种子库恢复潜力的估计更具有可靠性？鉴于此,我们在塔里木河下游选择了3个典型断面,分别在野外和实验室进行了土壤种子库萌发实验。结果表明:①野外与实验室萌出的物种相同,但幼苗密度在野外(598.8株\5m-2)明显高于实验室(530.3株\5m-2)。②物种组成中,豆科物种在野外实验幼苗密度明显较高;若以生活型划分,多年生草本和灌木幼苗密度在野外明显高于实验室。③各物种在野外和实验室的萌发特征相似,但在实验室萌发速度较快,萌发高峰期提前了2~3 d。综合来看,对于塔里木河下游土壤种子库的研究,在野外进行萌发实验其结果更具有可靠性。这对今后土壤种子库的研究具有参考意义。     

土壤水分对流动沙丘迎风坡与丘间低地过渡带植被入侵的制约

在半干旱沙区植物天然更新过程中,种子萌发、幼苗出土是植物种群维持和实现更新的关键阶段。通常认为,在这一阶段,土壤水分和土壤种子库是主要制约因素。分别对流动沙丘迎风坡与丘间低地过渡带的出土幼苗密度与土壤种子库密度和土壤水分进行二元相关分析。结果表明,生长季的出土幼苗密度与土壤种子库密度的相关性未达到显著水平（P>0.05）;出土幼苗密度与土壤水分呈显著正相关（P<0.05）,而且,幼苗密度随土壤水分呈对数增加。这说明,在植被入侵流动沙丘迎风坡与丘间低地过渡带裸沙的过程中,土壤水分是主要的制约因素,而土壤种子库的制约作用则没有表现出来,植被自然恢复更多地依赖于从沙丘附近植物群落传播来的种子。     

科尔沁沙地土壤呼吸空间分布及其变化特征研究

利用LI-6400便携式光合作用测量系统和LI-6400-09土壤呼吸室,对不同地形和不同植被条件下土壤呼吸速率及其影响因子进行测定。结果表明：科尔沁沙地土壤呼吸速率日变化均表现出上午逐渐增大,下午逐渐减小、凌晨最小的趋势。沙地土壤呼吸变化具有明显的空间异质性,土壤呼吸由大到小变化依次为：背风坡（1.95±0.21 μmolCO2·m-2·s-1）>坡顶（1.05±0.14 μmolCO2·m-2·s-1）>迎风坡（0.74±0.08 μmolCO2·m-2·s-1）>丘间低地（0.62±0.09 μmolCO2·m-2·s-1）。沙地土壤呼吸与植物生长条件具有密切关系,狗尾草（0.86±0.11 μmolCO2·m-2·s-1）>小叶锦鸡儿（0.69±0.06 μmolCO2·m-2·s-1）。土壤呼吸日变化速率与空气温度呈正相关,与空气相对湿度呈负相关关系,并且与土壤温度呈指数相关。沙丘内部不同地形、植被的[WTBX]Q10[WTBZ]差异不大。     

塔里木河下游荒漠化过程土壤种子库特征

沿塔里木河下游荒漠河岸林,选择了荒漠化程度依次加重的5个断面,进行了土壤种子库野外萌发试验。结果表明:①在中度荒漠化区土壤种子库的物种相对丰富(11种),密度较高(892.6粒\5m-2);随着荒漠化程度的加剧,土壤种子库物种丰富度、总密度以及多样性指数呈现出明显下降的趋势;②与重度荒漠化区和中度荒漠化区相比,极度荒漠化区土壤种子库中的多年生草本和灌木密度占总密度的百分比有所增加,一年生草本百分比明显降低;③不同荒漠化程度对种子库密度的垂直分布影响不大,70%以上的种子集中在土壤表层0～2 cm深度。综合来看,随着荒漠化程度的加剧,土壤种子库的恢复潜力有所下降。     

三江平原沼泽湿地群落演替系列的土壤种子库特征

在三江平原沼泽湿地选择了漂筏苔草（Carex pseudo-curaica）-乌拉苔草（Carex meyeriana）-小叶章（Calamagrostis angustifolia）、漂筏苔草-鸭绿苔草（Carex jaluensis）-小叶章以及芦苇（Phragmites australis）-小叶章-山杨（Poptdus davidiana）3个群落空间演替系列,按群落类型挖取土壤种子库样本,采用连续萌发的方法鉴定可萌发种子库的植物种类并统计种子密度,采用样方法调查群落地上部分的植物成分。结果表明,各演替系列在0～10cm土层内种子密度为433．3～2066．6粒／m^2;10～20cm土层种子密度为33．0～1375．0粒／m^2。表层土壤种子库的物种数及种子密度均大于深层土壤。随着生境中水分梯度递减,演替系列内的地上植物成分与对应的土壤种子库植物成分的相似性系数（CJ）呈逐渐减少的趋势,而土壤种子库的物种数则呈现增加趋势。演替系列内不同群落类型间以及同一群落内不同样本间的种子库物种数和种子密度差异较大,种子库分布表现出明显的不均匀性。同一演替系列内相邻群落的种子库具有数量不等的共有种,种子库的空间更替具有明显的连续性。     

沙米（Agriophyllum squarrosum）种子库空间分布和影响因素

土壤种子库是潜在的植被,对植物种群的繁衍及未来植被的结构具有重要影响。选择内蒙古奈曼、宁夏沙坡头、甘肃民勤和敦煌,研究了沙丘部位、沙丘固定程度、植被类型、土层深度对沙米(Agriophyllum squarrosum)土壤种子库的影响。结果表明:流动沙丘沙米土壤种子库密度以民勤最大,达到51粒·m-2,分别是奈曼、沙坡头、敦煌的2、4、3倍;流动沙丘不同部位沙米种子库差异显著,沙米种子集中分布于沙丘迎风坡、背风坡脚,零星分布于沙丘顶部和背风坡,沙丘顶部种子库只占迎风坡的28%,背风坡只占背风坡脚的30%;沙米土壤种子库主要分布于60 cm以上的土层中,近地表0～20 cm种子数量占种子总量的50%以上;随着沙丘流动程度的降低,土壤种子库密度呈减小趋势,流动沙丘土壤种子密度可达到401粒·m-2,而到固定沙丘急剧减少甚至完全消失;沙米与沙拐枣组建的群落0～15 cm土壤种子库总密度达800粒·m-2,是沙米群落土壤种子库密度的2倍、白刺+沙米群落的3倍、梭梭+沙米群落的6倍;沙米土壤种子库与地上种群密度间存在显著的线性关系,沙米地上种群密度随土壤种子库密度增加而增加。显然,土壤种子库及其分布是沙米适应恶劣风沙环境和自我繁衍的重要保障,受区域环境、地上植被、土地类型、土壤深度等多种因素的影响。在沙化土地封禁保护与防沙治沙中,要禁止对沙米地上资源的采收活动,以补充沙米土壤种子库。     

科尔沁沙地流动沙丘掘穴蚁（Formica cunicularia）筑丘活动及其对土壤的作用

 以科尔沁沙地典型流动沙丘作为研究对象,通过调查不同坡度地形上掘穴蚁的蚁丘直径、密度和盖度分布,讨论了不同坡度地形对掘穴蚁筑丘活动的影响,并分析了掘穴蚁筑丘对不同坡度地形土壤的作用。结果表明,迎风坡和背风坡的坡底、坡中及丘顶对蚁丘直径、密度和盖度分布影响明显,其中蚁丘直径迎风坡坡中显著小于其他坡度地形（P<0.05）;密度和盖度分布顺序均表现为:丘顶>坡中>坡底。掘穴蚁筑丘改变了土壤性状,导致土壤含水量升高,pH值变小而电导率变大,有机质和全氮含量增加;微地貌条件下,蚁丘含水量和全氮含量迎风坡坡底较高,而蚁丘有机质含量背风坡坡底较高,但蚁丘土壤pH值和电导率丘顶较小。整个流动沙丘土壤基质均比较疏松,流动沙丘微环境易受风力作用而改变,从而影响掘穴蚁的筑丘活动分布,但不同坡度地形间蚁丘分布差异基本上均没有达到显著水平（P>0.05）。     

土壤水分含量对虉草幼苗保护酶与渗透调节物质的影响

以虉草幼苗为试材,通过为期50 d的室内盆栽控水试验,按照土壤水分含量设置7个水分梯度：（10±0.5）%、（15±0.5）%、（20±0.5）%、（25±0.5）%、（30±0.5）%、（40±0.5）%（土壤水分饱和）和51%（淹水2 cm）,研究了不同土壤水分含量对植物的抗氧化酶活性、丙二醛含量、可溶性蛋白含量的影响。结果表明：（1）土壤水分含量在20%~35%之间时SOD （超氧化物歧化酶）活性较高,低于20%和高于35%时,SOD活性下降,且在不同土壤水分含量下试验50 d的SOD活性均大于试验25 d的。（2） CAT（过氧化氢酶）与POD （过氧化物酶）活性达极显著相关p<0.01,均随土壤水分含量的增加呈先大幅下降后平稳再小幅上升的趋势。（3） MDA （丙二醛）含量与SOD活性趋势相反,随土壤水分含量的增加不断下降,在试验25 d时淹水组略有上升。（4）可溶性蛋白在20%~40%之间时含量较高,植株生长状况较好,在干旱和淹水胁迫条件下可溶性蛋白含量呈下降趋势。由此可见：当虉草幼苗受到干旱等胁迫时,虉草幼苗会开启抗氧化酶系统以保护植株组织,可长时间的胁迫或者胁迫超过其耐受范围（土壤水分含量小于20%或处于土壤水分过饱和淹水条件）就会不同程度的破坏植物的防御系统从而影响其生长发育。     

春夏季放牧对古尔班通古特沙漠南部土壤种子库和地上植被的影响

位于新疆北部准噶尔盆地腹地的古尔班通古特沙漠,是世界上温带荒漠生物多样性的精华和最为丰富的典型区域。历史上这里就是北疆羊和部分马匹重要的冬牧场,但近年来的放牧活动在春夏季也开始进入沙漠腹地,使地表性质与植被覆盖发生了明显改变。应用野外随机取样与室内萌发实验相结合的方法,对比研究了古尔班通古特沙漠南部春夏季放牧和冬季放牧沙垄土壤种子库差异及其与地上植被的关系。结果表明：冬季放牧沙垄种子库种数为24种,而春夏季放牧沙垄有20种,后者明显减少了植物种数。冬季放牧沙垄种子库密度为(353.2±87)粒·m-2,而春夏季放牧沙垄为(189.1±23)粒·m-2,比前者减少了88%。两类沙垄土壤种子库的生活型组成都以一年生植物为主,相似性系数为0.711。相同沙垄不同部位的物种相似性系数在0.429～0.600之间,异质性较大,尤其表现在除垄顶之外的其他部位。冬季放牧沙垄和春夏季放牧沙垄地上植被中分别有植物36种和26种,各生活型所有物种均为后者低于前者,其中短命、类短命物种数量减少幅度最大。春夏季放牧沙垄地上植被的物种多样性和均匀度降低,而优势度升高。回归分析显示,冬季放牧沙垄定植群落有21%的变异来源于土壤种子库,而春夏季放牧沙垄有51%的变异来源于土壤种子库,可见不同季节的放牧干扰显著影响土壤种子库及其与地上植被的相关关系。     

塔里木河下游退化荒漠河岸林地上植被与土壤种子库关系初探

以塔里木河下游为研究区,选择退化程度不同的4个典型断面19个样地,利用种子萌发法进行了两年的种子库土壤萌发实验,试图就生态严重退化区的土壤种子库与地上植被的关系以及退化程度的差异对种子库特征的影响开展针对性的研究。结果显示: ①塔里木河下游土壤种子库的基本特征是:种子库密度小、物种种类组成较单一、物种的多样性低和地上植被与种子库的相似性较低;②随退化程度的加剧,土壤种子库密度明显下降、表层种子库比例升高、一年生草本占优势逐渐向多年生草本和灌木转变、地上植被与土壤种子库物种组成上差异显著;③退化过程中种子库多样性的变化比地上植被变化要迟缓,但是在植被退化演替的末期,土壤种子库的物种多样性指数衰减的幅度又明显快于地上植被的衰减幅度;④受干旱环境和严重退化的双重影响塔里木河下游土壤种子库与地上植被的关系表现出退化演替末期共有物种数的减少和相似性明显递减的特点。     

石羊河上游干旱草原星毛委陵菜群落土壤种子库

星毛委陵菜(Potentilla aclaulis)被认为是阻止草原进一步退化的一道"绿色屏障",其群落土壤种子库的退化机制能够为草地生态恢复提供依据.通过大面积调查,研究了石羊河上游干旱草原退化演替过程中星毛委陵菜群落的土壤种子库,结果表明,土壤种子库共有19个物种,分属14个科;随着星毛委陵菜种群分盖度的增加,种子库种类及密度呈递减趋势,禾本科的密度减少,不食草种类减少,但是密度增大;在垂直方向上,种子库的种类逐层减少,密度出现0～5 cm>10～15 cm>5～10 cm的变化趋势;星毛委陵菜种子库很小,只占2.93%,其再生途径倾向于无性繁殖;种子库和地上植被的相似性指数平均为0.392,土壤种子库中没有发现原生地带性植被优势种群的种子,反映了草地群落退化的不可逆转性.     

Study on Seed Bank Composition and Seedling Emergence Regularity in Placer Iron Ore Soil

The mining of placer iron ore greatly influences the surrounding desert grassland. In Agdala Town, Qinghe County, Xinjiang, the soil seed bank is severely damaged, and the utilization and productivity of desert grasslands are almost zero, which seriously affects the safety of the ecological environment and the development of local animal husbandry. It is very important to supplement soil seed banks to enhance the species composition of desert grasslands after ecological restoration. In this study, the effects of the seed bank, species composition, and seed burial depth on the seedling emergence rate at placer iron ore site before and after artificial seed bank replenishment were compared using the germination tray method. The original soil seed bank in the study area contained only four species, which were all annual plants. The dominant species were Salsola ruthenica and Corispermum orientale, and the soil seed bank density was very small. The emergence regularity of the soil seed bank was closely related to water content, and the emergence of annual vegetation was explosive. Seed burial depth affected the emergence rate of perennial grass, and we determined that a burial depth of 0-5 cm was the most effective for emergence. This indicates that seedling emergence of artificially supplemented soil seed bank can be completed within 7 days if the sowing depth is appropriate; sowing depths greater than 5 cm affect seed germination. These findings provide a basis for selecting species to populate large areas.     

科尔沁沙地围封草地种子库特征

科尔沁沙地自由放牧草地围封7a后土壤种子库中植物种类有25种,其中一、二年生植物 19种。土壤种子库密度 3314粒·m^-2,其中,黄蒿(Artemisia scoparia)、狗尾草(Setaria viridis)、三芒草(Aristida adscensinis)等一年生植物种子占总数的95.3%,而多年生植物仅占4.7%。若以单子叶和双子叶植物统计,单子叶植物种子数占14%,双子叶植物的种子数占86%,其中豆科植物仅占2.4%。土壤种子库植物的种子数与其相应植物在植被中出现频率有明显的相关性。从种子库组成分析,围封7a的草地植被维持在黄蒿-杂类草混合植被阶段。围封草地对农牧生产方式转换频繁的科尔沁沙地草地植被恢复起着"种子岛"作用,它们的存在可以缩短周围被干扰草地恢复的时间,应该加强围封草地的管理利用研究。     

高寒干旱退化草地披针叶黄华群落土壤种子库

以石羊河上游高寒干旱退化草地披针叶黄华（Thermopsis lanceolate）群落为研究对象,采取现场植物测定与土壤采样分析相结合的方法,对祁连山北坡中山区的皇城盆地实验地土壤种子库的基本特征以及与地上植被的关系进行了对比研究。结果表明：植被物种共有14种,隶属于7个科,物种在植被群落中优势度的变化差异明显。在披针叶黄华盖度梯度下,可食草优势度之和始终不小于不食草,其它不食草都未稳定存在。土壤种子库中共检测出草本植物16种,隶属于11个科。可食草种类以禾本科、菊科和豆科为主,共10种,种子库密度为5 837±4 659个·m^-2,占21.1%,不食草种类以菊科为主,共6种,密度为21 727±14 514个·m^-2,占78.9%。在不同植被覆盖度梯度下,可食草土壤种子库密度明显小于各梯度不食草密度,功能群物种呈现单峰分布格局,可食草种子的物种数为明显的下降趋势,不食草种子的物种数变化趋势与可食草的相反。可食草相似性系数呈现降低的状态,由梯度I的0.545降为梯度V的0.286;不食草的相似性系数呈现升高的趋势,由梯度I的0升为梯度V的0.667。     

北京汉石桥湿地恢复区土壤种子库初探

采用种子萌发法对北京汉石桥湿地恢复区土壤垂直分布的种子库储量进行了研究,将土壤分为3个层次,距地表分别为0~5 cm,5~10 cm,10~15 cm。结果表明:共萌发10种植物,其中3种植物由于在幼苗期死亡,处于待鉴定状态。其他7种植物分别是打碗花-旋花科、水稗-禾本科、毛马唐-禾本科、毛茛-毛茛科、苘麻-锦葵科、小藜-藜科、委陵菜-蔷薇科。0~5 cm土壤层萌发出10种植物,从鉴定出的植物可以看出,5~10 cm土壤层中,出现了4种植物,水稗占的比例较大;10~15 cm土壤层中,仅出现了1种植物,即禾本科的水稗。汉石桥湿地恢复区的物种数量较多,禾本科占据主要地位。湿地恢复区的种子库在维持地表植被植物多样性中发挥着一定的作用。