利用土壤种子库的湿地植物恢复研究概述北大核心CSCD

受损湿地生态系统的植物恢复与重建是湿地研究的热点。土壤种子库是退化湿地的植物自然恢复的潜在植物种子来源。总结了利用土壤种子库的湿地植物恢复研究成果,梳理了湿地植物恢复技术路线,重点综述了原位恢复和异位恢复方法、影响湿地植物恢复效果的因素及其评价指标体系;评述了水文条件和养分对湿地植物恢复效果的影响;在此基础上,提出了今后湿地植物恢复研究应侧重于土壤种子库技术与其它技术的结合、非目标种和外来入侵物种的控制与去除、植物恢复后长期管理措施的有效性、关键土壤理化特性指标调控等方面。     

北京野鸭湖湿地不同植被退化区的土壤种子库特征

2010年5月,在北京野鸭湖湿地自然保护区选择废弃鱼塘、耕作苜蓿(Medicago)地、撂荒苜蓿地、天然退化湿地和天然湿地作为实验地,其中,天然湿地作为对照。通过土壤种子库萌发实验,对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,5种实验地的土壤种子库共有60种植物,隶属于23科46属。其中,萌发物种最多的是菊科(Compositae)、禾本科(Poaceae)和莎草科(Cyperaceae),分别为11种、10种和8种。废弃鱼塘、耕作苜蓿地、撂荒苜蓿地和天然退化湿地种子平均密度为6 885粒/m~2,天然湿地种子的平均密度为16 083粒/m~2,5种实验地的种子库密度差异极显著(n=300,F=4.828,p=0.001<0.05);各实验地的种子库垂直分布有一致的规律性,各实验地0～6 cm土层的种子库密度明显高于6～12 cm土层;各实验地的土壤种子库与地上植被的相似性系数都不高,土壤种子库物种组成的稳定性要高于地上植被。通过研究发现,退化湿地的土壤种子库中有大量的植物种子储藏和湿地植物的种子,这为野鸭湖退化湿地恢复提供了重要的保障,这些潜在的植物种子在野鸭湖退化湿地生态输水过程中会起到应有的恢复作用。建议野鸭湖湿地自然保护区管理部门继续加强退化湿地区域的土壤种子库保护工作,必须重视水环境的恢复、各种人为干扰的消除以及系统保护的加强。     

不同植物恢复模式下香溪河消落带土壤种子库特征及其对水位消涨的响应

三峡工程修建所引起的库区水位消涨幅度和节律的改变,导致了消落带植物和土壤种子库的退化,恢复消落带植物和土壤种子库成为消落带生态保护的关键问题。通过样方调查和种子库萌发实验,研究了三峡库区香溪河人工和自然植物恢复模式下消落带土壤种子库的组成与分布特征、土壤种子库与地上植物相似性以及它们对库区反季节水位消涨节律的响应。研究结果表明,植物恢复模式对消落带土壤种子库的物种组成和物种多样性及其空间分布有一定程度的影响;在植物人工恢复采样地,土壤种子库含有44种物种的种子,以消落带上部的物种最丰富;在植物自然恢复采样地,土壤种子库含有50种物种的种子,以消落带中部的物种最丰富。在水位消涨的影响下,消落带土壤种子库的物种组成和物种多样性都趋于简单,物种生活型以一年生草本植物为主。植物恢复模式和水位消涨还引起消落带土壤种子库种子数量空间分布格局、种子库与地上植物相似性的变化。水位消涨增加了土壤种子库与地上植物的相似性,并使得两种植物恢复模式下的土壤种子库的最高种子密度都出现在消落带中部(海拔165 m处),但是人工恢复区土壤种子库的平均种子密度显著低于自然恢复区,其土壤种子库植物种子与地上植物的相似指数略高于自然恢复区。目前三峡库区所采用的消落带植物人工恢复技术在土壤种子库的恢复方面存在一定局限性,今后应在物种的配置上作进一步的改进。     

湿地种子库研究概述

湿地土壤种子库的研究对深入了解湿地植被的结构与功能具有极其重要的作用。湿地种子库是湿地生态系统的重要组成部分,湿地种子库在地上植被演替以及退化湿地恢复中发挥着十分重要的作用。介绍了湿地种子库的主要研究方法以及湿地种子库研究的主要内容,包括湿地种子库物种组成和空间分布,湿地种子库的动态变化研究,种子库与地表植被的关系以及影响湿地种子库分布的因素等内容,并对湿地种子库的研究进行了展望。     

湖滨带土壤种子库研究进展

湖滨带是连接湖泊水域生态系统与陆地生态系统的功能过渡区,湖滨带生态恢复和重建已经成为生态学与环境科学领域的研究重点和热点。土壤种子库是湖滨带植物群落演替的物质基础,在湖滨带植物群落的恢复与重建中具有重要的理论与实践意义。在阐述湖滨带土壤种子库形成与功能的基础上,从土壤种子库的研究方法、密度和物种组成、空间分布格局、与地表植物的关系、动态以及影响因素等方面,系统地阐述了湖滨带土壤种子库的研究进展;提出了湖滨带土壤种子库研究与应用中存在的问题与今后的研究方向,包括加强湖滨带土壤种子库特征及其影响因素的长期监测与研究、入侵植物对湖滨带土壤种子库的影响、湖滨带土壤种子库的遗传特征以及土壤病原菌对土壤种子库的影响、加强土壤种子库与其它生态恢复技术相结合的湖滨带生态修复工程实践,以期为土壤种子库在湖滨带生态恢复与重建中的研究与应用提供科学依据。     

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。     

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。     

水位变化对康巴诺尔湖湿地地上植被及种子库影响研究

在调查康巴诺尔湖地上植被的基础上,通过设置不同的水位条件,研究水位变化对康巴诺尔湖湿地地上植被及种子库的影响;同时,试验移植土壤种子库对荒滩上开挖的新湖淖(新建子湖)进行湖滨带乡土植被构建的可行性研究。结果表明:(1)康巴诺尔湖地上植被共计22种,隶属10科19属,以禾本科植物为主,优势种有芦苇、披碱草和水麦冬;(2)地上植被在不同水位下的分布表现为:高水位由水生植物主导,中水位由湿生植物主导,低水位由盐生植物主导;(3)地上植被的Shannon-wiener多样性指数和Margarlef丰富度指数随着水位的降低依次减小,Pielow均匀度指数随着水位的降低依次升高;(4)土壤种子库(新建子湖)优势种有芦苇、知风草、山苦荬、披碱草等。不同水位下1′号、3′号样带(移植植物加土壤样带)植株数量从多到少依次为:高水位>低水位>中水位;2′号样带(移植土壤)种子萌发量从多到少依次为:低水位>中水位>高水位;(5)种子库与地上植被的相似性指数随着水位的下降而降低。水位变化会直接影响湿地植物群落的空间分布及规模,这也是造成土壤种子库形成集群分布的主要原因。移植土壤种子库方法对新建子湖的植被恢复是可行的。     

太湖岸带芦苇沼泽地上植被与土壤种子库的物种组成特征

2010年4～8月,采用种子萌发法,研究太湖岸带的长期恢复的芦苇(Phragmites australis)沼泽、短期恢复的芦苇沼泽和天然芦苇沼泽地上植被与土壤种子库的物种组成及两者之间的关系。结果表明,太湖岸带芦苇沼泽地上植被的物种数多于0～15cm深土壤种子库中的物种数;在太湖岸带芦苇沼泽0～15cm深土壤种子库中,共发现19种植物;土壤种子库种子密度为1440～7440粒/m2;土壤种子库中优势物种的生活型以一年生草本和多年生草本植物为主,而二年生草本植物相对缺乏;太湖岸带芦苇沼泽地表植被中,共有24种物种,优势科为禾本科;以多年生草本生活型为主;不同恢复期芦苇沼泽地表植被与土壤种子库的物种组成相似性较小。太湖岸带长期恢复的芦苇沼泽、短期恢复的芦苇沼泽和天然芦苇沼泽地上植被的物种数分别为13种、19种和7种;它们的0～15cm深土壤种子库的植物种数分别为8种、14种和7种,其中,一年生草本植物分别占所有生活型植物物种的37.50%、42.86%和42.86%;多年生草本植物分别占62.50%、57.14%和57.14%;土壤种子库种子密度分别为(1440±740.63)粒/m2、(7440±1972.74)粒/m2和(3600±2881.64)粒/m2;长期恢复的芦苇沼泽、短期恢复的芦苇沼泽和天然芦苇沼泽的土壤种子库种子密度差异不显著。随着土壤深度的增加,长期恢复的芦苇沼泽、短期恢复的芦苇沼泽和天然芦苇沼泽土壤种子库的植物种数在减少,其0～5cm深土壤种子库的植物种数分别占0～15cm深土壤种子库的植物种数的88.89%、45.16%和68.89%。太湖岸带短期恢复的芦苇沼泽的土壤种子库种子密度最大,其次为天然芦苇沼泽,长期恢复的芦苇沼泽的土壤种子库种子密度最小。处于恢复期的芦苇沼泽土壤种子库种子密度随着恢复年限的增加而减少。     

退化沙质草地土壤种子库和地上植被对封育的响应机理

从植物种和植物功能类群两个水平系统探讨退化沙质草地土壤种子库和地上植被对短期封育管理响应机理的研究尚不多。以内蒙古东部的科尔沁沙地退化沙质草地为研究对象,采取随机样方法对禁牧6 a的封育区及与其相邻的自由放牧草地的土壤种子库和地上植物群落的物种密度进行了比较研究,草本植物群落被区分为一年生禾本科植物、非禾本科一年生植物和多年生植物3个主要功能类群。利用测定数据,分析研究了短期禁牧封育对土壤种子库和地上群落不同植物种和各植物功能类群的生态恢复作用机理。主要研究结果是：①短期封育显著促进了退化沙质草地植被的生态恢复,但发现土壤种子库和地上植被对禁牧的响应模式和机理存在明显差异,短期禁牧使土壤种子库中所有3个植物功能类群的密度均得到显著提高,而仅提高了地上植被一年生禾本科植物和多年生植物两个类群的密度;相反,禁牧显著提高了地上植被所有3个功能类群的物种丰富度和多样性,仅提高了土壤种子库中多年生植物类群的物种多样性。②短期禁牧显著增加了地上植物群落组成中可食和优良牧草的比例,提高了草地的经济利用价值。主要结论是：短期禁牧封育是一种经济有效的提高退化沙质草地植被多样性、生产力及对植物群落物种组成和草地品质进行优化调控和改良的重要草地管理手段。研究建议,今后应重点开展不同禁牧时间下对退化沙质草地土壤种子库和地上植被多样性、生产力及其物种组成变化影响的长期生态学控制实验研究。     

水文情势、土壤和水电开发对河流湿地中植物的影响研究进展

开展环境对河流湿地中植物的影响研究,不仅有助于了解河流湿地中植物与生态环境之间的关系,而且对河流湿地中植物的保护和恢复工作具有重要意义。根据近年来发表的环境对河流湿地中植物的影响研究成果,对河流湿地中植物的范围进行了界定,综述了与河流湿地中植物关系密切的水文情势、土壤和水电开发对其的影响,指出未来对河流湿地中植物的影响研究的方向。     

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。     

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。     

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。     

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     

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。     

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。     

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。     

基于生物–环境–服务功能模型的三江源高寒草甸湿地不同恢复措施效果评价

研究以青海省三江源区退化草甸湿地为研究区,对湿地环境和功能进行评估,构建了基于生物（Biology）-环境（Environment）-服务功能（Service）的BES模型（涉及3个生物指标,4个环境指标,8种生态系统服务功能指标）评估3种湿地恢复技术（I-补播草种+生长期封育;II-围栏封育和III-防鼠样地）对湿地恢复的效果。基于2017年和2018年的监测数据,计算湿地综合健康指数（Comprehensive healthy index,CHI）和净变动指数（Net variation index,NVI）,分析不同恢复措施下湿地健康的恢复过程及其恢复程度。结果表明：① 3种修复技术在湿地恢复中均取得较好的效果。湿地的综合健康指数从2016年未实施任何措施时的0.499分别上升至0.712、0.716和0.650,湿地健康水平由警戒状态恢复至良好状态;② 评价期内恢复技术I和II对湿地恢复效果均好于恢复技术III,但未发现恢复技术I和II之间存在显著差别;③ 高寒湿地生物指标与供给指标恢复速度较快、恢复程度较好,而土壤支持等指标恢复速度较慢、幅度较小。补播草种有助于短时、高效地恢复湿地植被,而实现土壤和功能的全面恢复还需要结合封育等更多的措施和更长的周期。     

气候变化下湿地生态系统碳、氮循环研究进展

湿地是陆地生态系统重要的碳库和氮库,气候变化显著影响了湿地中的植物和土壤微生物,改变了湿地生态系统的碳、氮循环过程,而且日趋增强的人类活动更加剧了这种变化。综述了湿地中地上和地下生物过程、地上与地下生物过程交互作用对气候变化的响应及其对土壤碳、氮循环的影响、气候变化与人类活动叠加对湿地植物和土壤营养物质可利用性的交互影响,指出了相关研究中存在的不足,展望了未来相关研究的趋势。