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%].     

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。     

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。     

生物土壤结皮对土壤种子库的影响

在自然光照条件下,对草原化荒漠地带的苔藓与藻类两种生物土壤结皮进行干、湿处理, 第26卷第6期2006年11月中国沙漠JOURNAL OF DESERT RESEARCHVol. 26No.6Nov. 2006研究其上种子库组成与数量特征,结果表明:①有9种植物的幼苗出现在含有生物土壤结皮覆盖的表土中,它们分别是独行菜（Lepidium ruderate L.）、油蒿(Artemisia ordosica Krasch)、灰绿藜(Chenopodium glaucum L.)、多根葱(Allium polyirhizum Turcz.ex Rgl.)、小画眉草(Rragrostis poaeoides Beauv)、 雾冰藜(Bassia dasyphylla （Fisch.et Mey）)、 马齿苋(Potulaca oleracea L.)、狗尾草(Setaria viridis (L.)) 、苋菜(Amaranthus.retroflexus L.),其中一年生草本植物有7种;②在不同类型的结皮上,土壤种子库的总储量以及每种植物种子的储量存在着显著的差异:对于湿润处理的两种结皮,萌发的幼苗总密度存在着极显著的差异（P<0.001）,对于干燥处理的两种结皮,萌发幼苗的总密度也存在着显著的差异（P<0.05）;③水分是限制结皮种子库植物种子萌发的主要原因,苔藓与藻结皮上萌发的种子总密度都存在极显著的差异（P<0.001）。     

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。     

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。     

土地利用方式对岩溶山地土壤种子库的影响

本文从种类组成、种子数量、生态优势度、物种多样性、种子分布规律和物种相似性等方面比较了重庆市岩溶低山10种不同土地利用系统的土壤种子库特点，10种土地利用类型包括耕地、弃耕地、果园、灌草坡、人工林和次生林。结果表明，研究区种子以草本为主，随土利用强度增加，种子类和数量减少，与地面农田杂草相似性增加，土壤种子库出质和量方面的锐减。从土壤种子角度说明研究区生态退化严重。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。