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。     

塔里木河下游漫溢区土壤种子库及幼苗库特征

结合土壤种子库萌发实验和幼苗库野外调查,研究塔里木河下游漫溢区土壤种子库和幼苗库特征及两者之间的差异,同时对不同微地形条件下两者多个生态指标进行分析比较。结果显示:（1）土壤种子库和幼苗库共发现有11科21属22种植物。土壤种子库有效种子密度为681±166个\5m-2,而幼苗库的密度为74±30株·m-2。土壤种子库和幼苗库均以多年生草本植物为主。（2）土壤种子库的Margalef指数值显著大于幼苗库,Simpson指数和Shannon-Wiener指数的值则略大于幼苗库。土壤种子库和幼苗库之间的物种相似度为0.553。（3）在不同微地形条件下,土壤种子库和幼苗库的密度和多样性指数变化趋势有所不同,但总体上均表现为土壤种子库大于幼苗库。     

大兴安岭和三江平原地区灰脉薹草沼泽土壤种子库特征及其与环境因子的关系

分别在大兴安岭地区和三江平原地区的灰脉薹草(Carex appendiculata)沼泽中各布设了18个采样点,采集土壤样品;通过温室萌发实验,研究两个地区灰脉薹草沼泽土壤种子库特征及其与环境因子的关系。研究结果表明,大兴安岭地区和三江平原地区灰脉薹草沼泽土壤萌发的植物物种组成具有显著差异,大兴安岭地区灰脉薹草沼泽土壤萌发的物种数量和植株数量显著小于三江平原地区;大兴安岭和三江平原地区灰脉薹草沼泽土壤萌发的各物种的植株数量与年降水量、年平均气温、土壤有机质含量和土壤氮、磷含量关系密切,环境变量可以解释两个地区植物物种组成差异的19.6%,其中,大兴安岭地区土壤萌发的植物物种组成主要受气候因素的影响,而三江平原地区土壤萌发的植物物种组成受气候因素和人类活动的共同影响;大兴安岭地区和三江地区灰脉薹草沼泽土壤萌发的物种数量和所有物种的植株数量与纬度显著负相关,与经度、年平均气温、年降水量显著正相关。     

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。     

不同水分供应对塔里木河下游土壤种子库种子萌发的影响

基于国内外在土壤种子库研究中对种子萌发方法认识的基础上,选择不同水分处理下开展了塔里木河下游三个典型退化区土壤种子库的种子萌发实验,目的是:(1)验证不同水分梯度下土壤种子库萌发的数量和种类存在明显差异,从而为今后选择适宜水分条件进行土壤种子库研究提供依据;(2)通过土壤种子库的萌发实验,找出一个最适宜于本区植被种子萌发的土壤水分区间.实验于2005年3月和8月分别进行.在第一次实验中,以本区沙土地平均的饱和含水率28%为基准,选择5.6%、11.2%、16.8%、22.4%、28%和33.6%等6个水分梯度进行种子库种子萌发的实验,从萌发结果看,萌发种子的数量和种类在不同水分处理下有较显著的差异,其中当土壤含水量在12%以下几乎没有种子萌发,而后随着水分梯度的增大,萌发种子的数量和种类有一个明显的增加,但当水分梯度超过饱和含水率后萌发种子的数量和种类也呈下降的趋势;相应地,根据首次实验的结论又进行了第二次萌发实验,通过设定16.8%、22.4%、23.2%、24.4%、25.6%、26.8%、28.0%、30.5%和33.6%等9个水分梯度的种子萌发实验,发现塔里木河下游土壤种子库中出现的不同植物的种子均有各自独特的随水分变化的萌发规律,而多数植物种子萌发的最大值并不是在饱和含水率或超过这一水分条件下,而是在稍低于饱和含水率时,如胡杨和柽柳在土壤种子库中的种子均是在25.6%时出现萌发数量的最大值,而这对于指导今后开展的恢复实践是有意义的.通过对萌发实验结果的讨论,可以得出以下初步的结论或建议:(1)在土壤种子库研究中由于水分梯度选择上的差异将会造成土壤种子库实验结果在种子数量和种类上均出现较大的差异,因此必须根据研究区生境的特点选择适宜的水分梯度;(2)从塔里木河下游主要建群植物恢复的角度考虑,目前从理论上看,最适宜塔里木河下游天然植被种子萌发的土壤水分区间是[23.2%,26.8%].     

洪河国家级自然保护区浓江河滨河湿地植物对土壤环境因子的响应

为了研究洪河国家级自然保护区浓江河滨河湿地植物对土壤环境因子的响应,于2011年6～9月,在保护区内浓江滨河湿地垂直于浓江河道方向设置4条样线(从河道至岛状林),在每条样线上设置7个采样点,通过野外调查和样品采集,得到植物种类、多度和土壤环境因子等数据.应用TWINSPAN分类和CCA排序相结合的方法,对其进行分类和排序.TWINSPAN分类将洪河保护区浓江河滨河湿地植物分为6个群丛,即漂筏苔草(Carex pseudocuraica)—狭叶甜茅(Glyceria spiculosa)群丛、漂筏苔草—毛苔草(Carex lasiocarpa)—狭叶甜茅群丛、漂筏苔草—毛苔草—狭叶甜茅—东北沼委陵菜(Comarum palustre)群丛、毛苔草—漂筏苔草—狭叶甜茅群丛、毛苔草群丛和小叶章(Calamagrostis angustifolia)—湿苔草(Carex humida)群丛.影响该区域湿地植物分布的主要土壤环境因子是土壤有机质含量、全氮含量和自然含水量.     

天然固定沙地与人工固沙植被区土壤种子库的比较研究

土壤种子库是退化生态系统植被恢复重建的重要基础,研究土壤种子库特征对于阐明退化生态系统受损与恢复机理具有重要的科学意义。通过野外土样采集、野外种子萌发定位跟踪调查和室内周期性种子萌发实验,对腾格里沙漠东南缘人工固沙植被区和天然固定沙地的土壤种子库特征进行了对比研究。结果表明：人工固沙植被区土壤种子库包含21个物种,分属于8科;天然固定沙地土壤种子库有33种植物,属于11科。人工固沙植被区以一年生植物为主,天然固定沙地以多年生植物为主。人工固沙植被区的种子总密度明显低于天然固定沙地,但不同物种种子的密度变化存在显著差异。人工固沙植被区的物种丰富度和多样性指数均较天然固定沙地低。人工固沙植被区和天然固定沙地的土壤种子库与地上植被物种的相似性系数分别为0.73和0.71。尽管人工固沙植被区土壤种子库存在少量多年生植物种子,但仍未发展到以多年生草本植物为主的群落演替阶段,说明人工固沙植被区的植物多样性恢复尚需要漫长的过程。     

古尔班通古特沙漠地区短命植物土壤种子库研究

采用野外定点取样和室内萌发相结合的试验方法,研究了短命植物在沙丘不同部位的空间分布、萌发状况、密度、物种多样性及土壤种子库生物多样性与地上植物多样性的关系。结果表明:短命植物种子主要集中分布于地表0~5 cm土壤中,5 cm以下土壤中极少存在有活力的种子;沙丘间及沙丘不同部位的种子库密度大小不同,密度自坡底随高度增加逐渐减少,坡底、坡中部及坡顶部密度分别为124粒/m2、91粒/m2、66粒/m2。迎风坡种子库密度比背风坡面少,迎风坡种子库平均密度为81粒/m2,而背风坡种子库平均密度为100粒/m2;短命植物种子在4月上旬达到萌发高峰,沙丘不同部位物种多样性存在差异,土壤种子库和地上植被存在较高的相似性,此外短命植物在沙丘不同部位的分布存在较高的空间异质性。     

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。     

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。     

山西种子植物区系地理研究

山西省植物种类多样性相对丰富,共有野生种子植物143科、816属和2576种,科内属种分布极不平衡,有趋向大科分布特点;山西种子植物区系以温带分布区类型占绝对优势,共有410属、1540种,分别占总种子植物总属数的50.2%,总种数59.8%;该区系具有一定数量的古老成分;地理成分混杂且具有明显的过渡性,在中国植物属的15个分布类型和31个变型中,该区系就占15个分布类型和16个变型。     

塔吉克斯坦种子植物区系分析

塔吉克斯坦区系位置特殊、物种独特丰富,研究其植物区系特点对于进一步全面了解中亚植物资源现状、起源及演化具有重要意义。通过文献搜集、野外调查和标本查阅,对塔吉克斯坦种子植物区系特点进行了分析。结果表明：塔吉克斯坦境内共有种子植物4 115种,隶属于110科864属,种子植物丰富、种类分布表现出多数种集中于少数科属中,同时单种及寡种科属多的两端分布的特点;植物区系主要表现为温带性质,但也受到热带植物区系的深远影响,区系成分复杂、过渡特征明显,特有属少。特有成分在种级水平上分化明显,种子植物区系性质表现出与所处自然地理条件的一致性。     

荒漠植物苦豆子和苦马豆种子硬实特性与活力关系研究

 以荒漠边缘采集的苦豆子和苦马豆种子为材料,研究其硬实特性及其与活力的关系。结果表明,每日内吸胀的种子数量随时间推移,以一定比列下降,苦豆子非硬实种子吸胀速率较缓慢,第10天后吸胀率降到1%,苦马豆非硬实种子第3天后下降到1%,第13—16天突然上升后又下降到1%。两种豆类种子都显示出硬实种子发芽率、发芽指数、活力指数、脱氢酶、呼吸速率、超氧化物歧化酶(SOD)均高于非硬实种子,而电导率、浸出液可溶性糖和丙二醛(MDA)低于非硬实种子,缓慢吸胀的硬实种子活力指标高于快速吸胀的硬实种子,这表明硬实种子吸胀过程中存在吸胀损伤。而在非硬实种子中,根据以上活力指标判断,晚吸胀的种子比早吸胀的种子活力高。     

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。     

生物土壤结皮与种子附属物对4种荒漠植物种子萌发的交互影响

生物土壤结皮能直接或间接地影响维管植物种子萌发与群落建成,种子本身的生物学特征（如种子附属物等）对萌发也存在一定影响。本研究选取古尔班通古特沙漠4种常见的具有不同形态附属物的藜科植物（梭梭（Haloxylon ammodendron ）、粗枝猪毛菜（Salsola subcrassa ）、心叶驼绒藜（Ceratoides ewersmanniana ）和角果藜（Ceratocarpus arenarius ））种子,设置苔藓结皮、地衣结皮和裸沙3种土壤基质,通过去除或保留种子附属物,对比研究了生物土壤结皮与种子附属物对种子萌发的影响。结果表明：粗枝猪毛菜和梭梭的苞片显著抑制了种子萌发（p <0.05）,心叶驼绒藜的柔毛和角果藜的刺状附属物对种子萌发没有显著影响（p >0.05）。与裸沙相比,苔藓结皮显著抑制了4种植物种子的萌发（p <0.05）,地衣结皮显著抑制了粗枝猪毛菜种子的萌发（p <0.01）,而对其他3种植物种子的萌发无显著影响（p >0.05）。同时,附属物与结皮对粗枝猪毛菜种子的萌发还具有交互作用,表现为显著抑制种子萌发（p <0.01）。可见,生物土壤结皮对具有不同附属物的荒漠植物种子萌发具有不同的影响,进而造成维管植物种子萌发的空间异质性,影响维管植物分布和多样性。     

湖南省种子植物物种丰富度与地形的关系

为探讨区域尺度物种丰富度与地形的关系,利用湖南省地方植物志资料和地形图,借助GIS软件等手段,在定量分析湖南省地形的海拔分异特征的基础上,研究了湖南省种子植物的物种丰富度和物种密度沿海拔梯度的变化趋势,以及他们与地形复杂度的关系,得到如下结果：(1) 随着海拔的升高,科、属、种丰富度和物种密度均呈现先增大后减小的趋势,也即物种丰富度和物种密度均在中海拔地区达到最高;(2) 随地形复杂度的增加,物种丰富度和物种密度呈现先增大后减少的趋势,即中等复杂程度的地形,具有较高的丰富度和物种密度。     

蒙古韭(Allium mongolicum)的分布和结实特性

为掌握蒙古韭(Allium mongolicum)在中国的分布现状和种群发展趋势,采用野外踏查和栽培实验相结合的方法,对其地理分布范围进行了界定;以结实量调查数据为基础,分析了不同分布区域蒙古韭的结实特点以及影响因素。结果显示:(1)蒙古韭在中国的分布区约在36°28′—46°14′N、88°39′—116°05′E之间,包括陕西、甘肃、宁夏、内蒙古、新疆、青海6省(区)。(2)由于生境差异,蒙古韭不同群落中物种组成差异很大,蒙古韭多为伴生种或偶见种,很少为优势种。(3)不同生境条件下蒙古韭的结实特性差异较大,多数地区没有结实或结实率很小,主要是因为干旱导致其生殖生长受阻,加之人为因素干扰,使蒙古韭不能正常完成其生活史。     

Seed germination of seven Sahelian legume species

As part of the restoration of degraded land south of the Sahara, an experimental study has been carried out on the germinative properties of the seeds of seven Sahelian leguminous species (Cassia obtusifolia, Cassia occidentalis, Indigofera astragalina, Indigofera senegalensis, Indigofera tinctoria, Sesbania pachycarpa and Tephrosia purpurea). Analysis of the effects of temperature, pretreatment and water potential has enabled definition of their optimum germination conditions. For the temperature range studied (20–40°C), germination capacity was significantly greater between 30 and 35°C for all species. All species except Cassia obtusifolia developed a very strong integumental inhibition which was easily eliminated by mechanical scarification or immersion in concentrated sulphuric acid (H₂SO₄, 95%). Study of the influence of water potential on germination showed that these species are able to germinate at relatively low water potentials. Different patterns of response to water stress are highlighted and explained by the different behaviours of these species in the semi-arid conditions of the Sahelian environment.     

Seed bank dynamics in a Great Basin salt playa

Salt playa are common in the Great Basin area with halophytes as the dominant flora. The relationship between the seed bank flora and existing vegetation was studied. The seed bank flora showed a high degree of similarity with that of perennial and annual halophytic vegetation. Both above and below ground components of the community are dominated by halophyte species like Allenrolfea occidentalis, Holosteum umbellatum, Salicornia rubra and Salicornia utahensis. Seasonal variation in the seed bank was also studied for the 1995–1996 and 1996–1997 growing seasons. The seeds of A. occidentalis persist in the soil of the upper zone in large densities. Salicornia utahensis was much higher in the upper zone throughout the study period. Most species demonstrated the persistent nature of the seed banks with their numbers increasing after seed dispersal and decreasing in subsequent months. The variation illustrates the transient nature of the seed bank. We concluded that A. occidentalis is more dependent on a large seed bank for maintaining its population than the two annual halophytes. The significance of the seed bank and their variation due to environmental conditions for perennial and annual species of the Great Basin salt playa community is discussed.     

Seed dispersal by domestic goats in a semiarid thornscrub of Mexico

Previous studies conducted in the semiarid thornscrub of the Biosphere Reserve of Tehuacán-Cuicatlán have reported a high consumption of cactus and legume fruits by domestic goats. To test the hypothesis that goats may effectively disperse seed, we collected domestic goat feces from different microhabitats (bare ground, under shrub or under tree). The area occupied by each microhabitat was measured in the field. We then quantified the presence of viable seeds in goat feces and their deposition in microhabitats suitable for seedling establishment. We collected 209 seeds and using a seed reference collection, we identified these as belonging to three endemic cactus species, two legumes and several unidentified species. A high proportion of the cactus seeds germinated. Although most of the feces were found in open areas, more than 30% were recorded beneath the canopies of perennial plants, a suitable microhabitat for seedling establishment and survival. Contrary to the general assumption that goats cause only degradation of vegetation, these findings show that goats can effectively disperse viable seeds of diverse species. Studies that evaluate the ecological role of goats as important elements of biotic interactions are needed in order to generate an adequate management program for livestock.