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。     

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。     

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。     

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%].     

川西山区自然边坡土壤种子库随海拔梯度的变化

明确土壤种子库在海拔梯度上的变化规律,可为人工边坡的拟自然恢复提供参考。本文选取川西高山亚高山区为研究对象,通过野外样方调查和室内种子库萌发实验,研究了该区域自然边坡的土壤种子库组成、土壤种子库与植被群落关系及其随海拔梯度的变化。结果发现:(1)不同海拔区域自然边坡土壤种子库的物种组成与物种多样性有较大差异。随着海拔的上升,土壤种子库中一年生草本植物的物种占比逐渐降低,多年生草本植物则逐渐增加。种子库的物种多样性则随着海拔上升呈先增加后下降的变化规律。(2)海拔及坡位都对土壤种子库的密度有一定影响。低海拔地区土壤种子库的平均种子密度一般高于高海拔地区。同一边坡下坡位土壤种子库的种子密度高于中、上坡位。(3)区域内自然边坡土壤种子库和植被群落物种组成的相似程度不高,且随着海拔的升高,相似系数逐渐降低。研究表明,海拔是影响土壤种子库物种组成及密度的重要因素,该区域边坡的生态恢复需根据海拔梯度选择适宜物种人工构建种子库。     

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。     

岷江上游毛榛、辽东栎灌丛及3种人工幼林土壤种子库的比较

本文采用野外调查与萌发实验相结合的方法对岷江上游地区自然恢复的灌丛以及 3种人工林的土壤种子库状况进行了比较研究。结果显示 ,各样地土壤种子库的储量为 192 5 0～ 3 13 60粒 /(m2 × 10cm)之间 ,人工林的土壤种子库储量和物种数量都大于自然恢复的灌丛 ,其顺序为连香树Cercidiphyllum japonicum、油松Pinustabulaeformis混交林 >连香树林 >油松林 >毛榛Corylusmandshurica、辽东栎Quercusliaotungensis灌丛 ,各样地土壤种子库密度的垂直分布均为上层 >中层 >下层。在各样地土壤种子库的生活型组成中 ,乔木种类所占比例极少 ,而草本种类的数量较多。在灌丛的土壤种子库中 ,灌木的物种数量及其在种子库中所占的比例均大于人工林。大序醉鱼草Buddlejamacrostachya、喜阴悬钩子Rubusmesogaeus、华西绣线菊Spiraealaeta在种子库中的大量存在明显提高了灌木在各样地土壤种子库中所占的比例     

外源磷输入对兴凯湖沼泽土壤种子库种子萌发的影响

通过温室萌发实验,研究磷养分输入对兴凯湖狭叶甜茅(Glyceria spiculosa)沼泽、槽鳞扁莎(Pycreus korshinskyi)沼泽、恢复沼泽、大豆地和水稻田土壤种子库种子萌发的影响.结果表明,磷养分输入并没有显著影响狭叶甜茅沼泽、槽鳞扁莎沼泽土壤种子库种子萌发的物种组成,但是随着磷养分由低—中—高浓度的输入,两者的种子库萌发幼苗数呈现减小—增加—显著减小的变化.其中,8 g/m3磷养分输入使二者的种子库种子萌发幼苗数量显著减少(P＜0.05).磷养分输入对恢复沼泽和农田的土壤种子库种子萌发影响不明显.2 g/m3磷养分输入显著减少了狭叶甜茅沼泽土壤种子库中野稗(Echinochloa crusgalli)的幼苗萌发数量,而磷养分浓度达到8g/m3时,槽鳞扁莎和三裂慈菇(Sagittaria trifolia)的幼苗萌发数量显著减少.磷养分输入可能会抑制狭叶甜茅和槽鳞扁莎沼泽物种的种子萌发数量,进而改变沼泽植物群落结构.应注意控制沼泽中营养物质的输入,以维持沼泽植物群落结构和生态系统的稳定.     

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.     

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。     

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。     

Factors controlling regeneration in a rare desert tree Acacia peuce: Limits to soil seed bank accumulation in time and space

We assessed reasons for rare recruitment in Acacia peuce, an Australian arid zone tree, by testing recruitment-limitation hypotheses relating to seed bank inputs and losses. Viable seed occurred in low density in the soil (<1 seed m²) whereas freshly produced seed was non-dormant and germination was high and fast, indicating small rain events can deplete seed banks without providing sufficient moisture for seedling survival. Seed bank seed had lower viability than fresh seed. Insect predation of seed was negligible but seed pod production and seed number/pod were low. Thus, seed bank accumulation is limited by low inputs and continual high seed losses through germination and potentially seed death. No seed shadow effect under adult canopies was found, but dispersal beyond existing stands was negligible. Seed dispersal from parent plants occurred by wind movement of unopened pods whereas the resident ant fauna did not transport seed. Microsite parameters strongly influenced horizontal distribution of buried seed, with all seed being retrieved from vegetated sandy mounds. Overall, we found that seedling recruitment is likely to be confined to large above average rainfall events because the species is unlikely to maintain a seed bank in below-average and average rainfall phases.     

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。     

生物土壤结皮对一年生植物影响研究进展

生物土壤结皮在荒漠地区广泛分布,它的形成和演替深刻地改变了土壤表层的结构特征和理化性质,进而影响了荒漠地区一年生植物的种子传播、萌发、幼苗存活及生长过程。本文回顾了国内外有关生物土壤结皮对一年生植物影响的研究,综述了生物土壤结皮对一年生植物的土壤种子库、种子萌发、幼苗存活及生长过程的影响,分析了各研究结论中存在争议的原因,总结了生物土壤结皮对一年生植物种子传播、萌发、幼苗存活及生长影响的内在机理,指出了生物土壤结皮对荒漠地区植被组成的筛选作用,并对进一步的研究进行了展望。