稻田土壤种子库研究进展

土壤种子库是指存在于土壤表面和土壤中全部存活种子的总和。稻田土壤种子库是地上杂草产生的根本来源。我国是一个水稻种植大国,目前关于稻田土壤种子库的研究还不够全面和深入。研究稻田土壤种子库对于防治稻田草害具有重要指导意义,同时也是种子库研究领域的一个重要补充。取样方法和取样时间是研究土壤种子库的关键所在。而萌发法是最常见的判定方法。关于稻田土壤种子库大小的结论相差很大,从103~105 m-2不等。稻田土壤种子库中的杂草主要有19科55种,一般的稻田可检出10科或20种左右。种子的垂直分布格局主要受耕作强度的影响。70%~80%甚至更多的杂草种子分布在0~10 cm。稻田土壤种子库由于萌发、捕食、衰老和种子散布等原因具有季节动态。轮作制度、耕作方式、不同施肥处理以及除草方式等对稻田土壤种子库有重要影响。连续多年的田间管理会使种子库的大小、分布和物种组成产生年际变化。目前,需要加强长期定位研究,扩大研究区域和研究内容,重点研究杂草种子的休眠萌发机制和种子命运研究,为杂草治理提供更准确的信息。     

火烧和植造桉林对南亚热带退化草坡土壤种子库的影响

对南亚热带典型火烧草坡迹地和人工造桉林后的退化草坡土壤种子库进行了取样调查,采用种子萌发试验研究了这些不同处理的土壤种子库特征,结果表明:(1)火烧处理对土壤种子库有显著影响,具体表现为种子库储量减小、物种种类减少、优势种组成单一、物种多样性指数和地上植被相似性系数低、土壤种子库物种组成与地上植被物种组成差异显著;(2)种植桉树对土壤种子库储量、物种生活型分布、土壤种子库物种组成与地上植被物种组成差异均没有影响,但能增加草本物种种类;(3)火烧并种植桉树对土壤种子库的影响与火烧处理结果一致,能使土壤种子库中优势物种种子密度增加,但不能增加草本种类在种子库中的密度.该研究表明采用火烧处理有利于南亚热带退化草坡植被恢复;采用种桉树的方法短期内植被恢复的效果不明显;退化草坡的植被恢复需要适度的人为干预与调控.     

鼎湖山森林土壤种子库动态研究

在鼎湖山森林季风常绿阔叶林、针阔混交林、马尾松林林型中研究土壤种子库储量、多样性格局和生活型等。通过分析两层取土样，风干土壤样品，对样品进行筛选，过滤出种子，并进行种子分类鉴定，用土芯实验法检测土壤种子库的组成。结果表明，在4个取样地点的种子库中，上层种子的Shannon多样性指数和Simpson指数都明显高于下层。草本植物不仅是种类还是数量上都是这三种林型土壤种子库的主体成分，特别是在针叶林中，种子储量占有十分显著的优势地位，随着演替年龄的增长，草本植物在种子库储量中占的比例有所减少。另外，种子库中优势成分与取样地点地面植被相应层次的优势种存在较大差异，说明植物群落地上部分的发育与其它地下部分的土壤种子库的发育具有明显的不同步性，这一结果表明土壤种子库的内在潜力对森林更新及植物群落演替动态产生了重要影响。     

土壤种子库研究的几个热点问题

土壤种子库是指存在于土壤表层凋落物和土壤中全部活性种子的总和。土壤中有活性的种子是植物群落的一部分,是新植株的来源。土壤种子库可以分为瞬时土壤种子库和持久土壤种子库。随着群落生态学的发展,土壤种子库的研究已经成为植物生态学重要的一部分,研究内容主要包括:(1)土壤种子库的组成和分布;(2)土壤种子库的动态;(3)地上植被与土壤种子库的关系;(4)干扰对土壤种子库的作用;(5)土壤种子库在生态恢复中的作用。文章在对目前土壤种子库的研究方法、主要研究内容方面总结的基础上,认为土壤种子库在合适的干扰作用下对退化生态系统的恢复以及植被更新发挥重要的作用,同时需进一步加强对这一过程中种子萌发、幼苗建立限制因素的研究。     

东太湖3种沉水植物群落区底泥种子库与幼苗库

底泥种子库在沉水植物恢复中具有重要作用.研究了东太湖3种优势沉水植物苦草(Vallisneria natanus L.)、马来眼子菜(Potamogeton malaianus Miq)和微齿眼子菜(Potamogeton maackianus)群落区的广义种子库和种子库采样区的幼苗库.2005年1月,在3种植物的优势群落区各随机采取泥样样方9个,25 ℃的培养箱内,光照周期L∶D＝12∶12条件下,采用种子萌发法鉴定土壤种子库.研究结果显示,实验室内种子库在5个月内全部萌发完毕.3种沉水植物群落区的广义种子库大小分别为1003.33粒·m-2,1446.67粒·m-2和910粒·m-2,优势种植物的种子占相应区域种子库总量的97%以上.从种子库结构上看,苦草主要以无性繁殖为主,微齿眼子菜以有性繁殖为主,马来眼子菜则无性繁殖和有性繁殖同等重要.对比研究采样点区域植物群落当年植物幼苗的萌发情况,结果表明,幼苗库在数量上要远小于其相应的种子库的规模,幼苗库植物种类要多于相应的种子库,生物多样性也较种子库高,幼苗库与种子库的相似系数在0.330.67.     

不同生境薇甘菊土壤种子库与幼苗库的特征

通过野外定点取样与萌发试验相结合的方法,研究云南德宏州陇川县不同生境薇甘菊入侵地区的土壤种子库与幼苗库的特征.结果表明,根据土壤种子库萌发后的植物鉴定结果,橡胶林、林地、灌丛、草地和河岸边这5种生境共统计到40种植物,隶属18科.不同生境薇甘菊入侵群落的物种组成、种子萌发特性与空间分布及其幼苗库存在明显差异,橡胶林、林地、灌丛、草地和河岸边的薇甘菊种子密度分别为75、109、165、124和53粒·m-2,且各生境间差异显著(P＜0.05).室内萌发试验表明,薇甘菊土壤种子库萌发时间持续8周,其中第3～5周的萌发速度最快;土壤垂直方向上,0～2、＞2～5、＞5～10 cm深度土层薇甘菊种子分别占0～10 cm土层种子总数的81％、17％和2％.野外薇甘菊土壤幼苗库萌发时间持续6个月(5-10月),其中6-8月萌发速度较快.     

盐池封育草场土壤种子库特征及其与植被的关系

封育是退化草场恢复的重要措施之一,封育的效果在一定程度上取决于土壤中种子库的状况。以毛乌素沙地西南缘宁夏盐池县的退化草场为研究对象,采用相似性分析和排序方法对封育和未封育草场土壤种子库的特征及其与地上植被间关系进行了研究,结果表明无论封育区还是未封育区,土壤种子库中的种子主要分布于0～5cm的土层,6～15cm土层的种子数很少;封育区土壤种子库的物种丰富度大于未封育区,物种多样性则表现为H值较大,而D值较小,总体上看封育措施可以提高地上植被和土壤中种子的种类和数量,一些一年生植物、中生植物和盐生植物开始出现在地面或土壤种子库中。地上植被和土壤种子库间的相似性分析结果则表明相同措施同一土层间种子库中等相似,而不同土层间还是存在着一些差异。由于封育措施导致了植被样方的相似性较低,然而土壤种子库间的相似性仍然较高,两者间是否存在着一定程度的滞后效应有待于进一步研究。     

黄河源区退化高寒草地土壤种子库:种子萌发的数量和动态

对青藏高原黄河源区不同退化程度高寒草地的土壤种子库土样用土壤分析筛进行浓缩,并以萌发法分析土壤种子库萌发种子数量和动态.结果表明,孔径0.25~2 mm的土壤分析筛分离土样中萌发种子可达萌发种子总量的85%~97%,而小于0.25 mm的土样中未发现种子.因此,用0.25 mm孔径大小的土壤筛对高寒草地土壤种子库土样进行大规模浓缩是一种方便、可靠的方法.4种不同退化程度高寒草地(A:未退化草甸;B:轻度退化草甸;C:中度退化草甸;D:重度退化草甸)的土壤种子库在实验室条件下萌发的种子数量分别为:A 1 194~3 744粒/m2,平均2 421.3粒/m2;B 5 376~1 0912粒/m2,平均7 786.7粒/m2;C 2 304~1 3216粒/m2,平均8 695.5粒/m2;D 4 768~12 352粒/m2,平均8 125.9粒/m2.除样地A外,其它3个样地的可萌发种子数量差异不大.单子叶植物种子在培养到d 10左右开始萌发,双子叶植物在5~7 d内开始萌发,前者3 wk后基本不再萌发,后者5 wk左右停止萌发.4个样地土壤种子库种子萌发主要集中在第2~3周,并表现出近似单峰型格局.图1表3参39     

森林土壤种子库研究进展

土壤种子库与物种多样性存在密切相关性,森林土壤种子库是植被天然更新的物质基础。文章阐述了森林土壤种子库的内涵、森林生态系统土壤种子库的基本特征及其主要研究方法,探讨了影响种子库的基本因素及当前极为关注的热点问题。在受损森林生态系统目标树种培养、植被群落快速恢复和生态系统科学管理等领域仍存在一些理论和实践急待解决的问题,如随着群落进展演替土壤种子库种子数量在增加而质量却在逐渐下降,面临如何解决生态系统健康稳定发育和物种多样性长期维持问题。文章认为今后应加强土壤种子库与生物多样性保护、防止外来物种入侵乡土物种利用及对全球变化的响应等领域的研究工作,以期为从事森林土壤种子库研究和退化森林植被群落恢复实践提供理论指导。     

稻田土壤种子库研究进展

土壤种子库是指存在于土壤表面和土壤中全部存活种子的总和。稻田土壤种子库是地上杂草产生的根本来源。我国是一个水稻种植大国,目前关于稻田土壤种子库的研究还不够全面和深入。研究稻田土壤种子库对于防治稻田草害具有重要指导意义,同时也是种子库研究领域的一个重要补充。取样方法和取样时间是研究土壤种子库的关键所在。而萌发法是最常见的判定方法。关于稻田土壤种子库大小的结论相差很大,从103~105 m-2不等。稻田土壤种子库中的杂草主要有19科55种,一般的稻田可检出10科或20种左右。种子的垂直分布格局主要受耕作强度的影响。70%~80%甚至更多的杂草种子分布在0~10 cm。稻田土壤种子库由于萌发、捕食、衰老和种子散布等原因具有季节动态。轮作制度、耕作方式、不同施肥处理以及除草方式等对稻田土壤种子库有重要影响。连续多年的田间管理会使种子库的大小、分布和物种组成产生年际变化。目前,需要加强长期定位研究,扩大研究区域和研究内容,重点研究杂草种子的休眠萌发机制和种子命运研究,为杂草治理提供更准确的信息。     

天津市“城-郊-乡”样带土壤种子库特征分析

为了解天津市不同地理位置土壤种子库物种组成和群落结构的变化,沿天津市设置＂城区—城郊—远郊＂的生态样带,在6个典型样地选取20个样方进行土壤种子库的采样工作并进行萌发试验。结果表明：土壤种子库的密度、物种组成及群落结构差异性明显,除趋势对应分析后分异出典型的城市土壤种子库、城郊土壤种子库、远郊土壤种子库3种类型。从远郊到城区,土壤种子库的密度递增,相似性指数也递增,而物种丰富度却递减。相比远郊地区,城区、城郊区土壤种子库物种丰富度损失率分别为66.67%、45.23%。城区因城市化水平较高及频繁的人为干扰致使土壤种子库物种呈现匀质化特点,物种多为一年生的耐踩踏草本。城郊区的多样性指数、生态优势度指数、均匀度指数最低,但是种子库密度较大,物种丰富,萌发种子中木本植物可观,适合用于进行植被恢复的试验研究。     

Soil vs. canopy seed storage and plant species coexistence in species-rich Australian shrublands

The fire-prone shrublands of southwestern Australia are renowned for their high plant species diversity and prominence of canopy seed storage (serotiny). We compared species richness, abundance, and life history attributes for soil and canopy seed banks in relation to extant vegetation among four sites with different substrate conditions and high species turnover (50-80%) to identify whether this unusual community-level organization of seed storage might contribute to maintenance of high species richness. Soil seed bank (SSB) densities were low to moderate (233-1435 seeds/m2) compared with densities for other Mediterranean-type vegetation and were lowest for sites with highest canopy seed bank (CSB) species richness and lowest nutrient availability, but not richness or abundance of resprouters. Annuals were infrequent in the lowest nutrient sites, but there was no evidence that small SSB size was due to low seed inputs or a trade-off between seed production/storage and seed size in response to low nutrient availability. Sorensen's similarity between SSB and extant vegetation was 26-43% but increased to 54-57% when the CSB was included, representing levels higher than reported for most other ecosystems. Resprouting species were well represented in both the SSB and CSB, and there was no evidence for lower seed production in resprouters than in non-sprouters overall. The SSB and CSB held no species in common and were characterized by markedly different seed dispersal attributes, with winged or small seeds in the CSB and seeds dispersed by ants, birds, and wind (though none with wings) in the SSB. There was no evidence of spatial differentiation in the distribution of seeds of SSB species between vegetated and open microsites that might facilitate species coexistence, but most woody non-sprouters showed aggregation at scales of 1-2 m, implying limited seed dispersal. High similarity between overall seed bank (SSB + CSB) and extant species composition, high number of resprouting species, and seed dispersal processes before (SSB) and after fire (CSB) leading to differential spatial aggregation of post-fire recruits from the two seed bank types may buffer species composition against rapid change and provide a mechanism for maintaining species coexistence at the local scale.     

长期施肥对旱地土壤杂草种子库生物多样性影响的研究

为探讨长期施肥对旱地土壤杂草种子库生物多样性的影响,我们在安徽蒙城地区的一个长期肥料试验定位监测点开展了相关研究。采用镜检法对旱地土壤表层（0～15 cm）中土壤杂草种子的种类进行鉴定并计数,记录杂草种子22种,隶属15科。不同施肥处理区杂草种子丰富度以NP1/2K区最高（14.7种）,PK区最低（10.7种）;其中陌上菜（Lindernia procumbens）、栗米草（Mollugo pentaphylla）、醴肠（Eclipta prostrata）、泽星宿菜（Lysimachia candida lindl）四种杂草的种子密度较大,分别在不同的处理区占据优势;从整个试验区来看,烟台飘拂草（Fimbristylis stauntoni）在所有处理中的密度都比较大,处于优势地位。长期不同施肥方式下,农田土壤杂草种子库的物种多样性有显著差异：PK区Shanon-Wiener指数大于其他处理区,但是Simpson优势度指数最低;NPK区Simpson优势度指数最高;PK、CK区Pielou均匀度指数大于其他处理区。田间杂草种子库的群落结构及其物种组成也发生了一定的变化,Whittaker指数表明,与不施肥处理相比较,半量的P和缺N的影响最显著,缺P次之,缺K和平衡施肥则没有显著影响。Sorenson群落相似性指数和Bray Curtis指数聚类分析结果表明,与不施肥相比较,长期施用N、P、K肥能显著改变旱地土壤杂草种子库的组成。本研究表明长期平衡施肥处理更有利于维持和保护旱地土壤杂草种子库的生物多样性。     

Recovery of Danish coastal dune vegetation after a wildfire

The initial recovery of vegetation after a wildfire in a coastal dune area in NW Jutland, Denmark, was studied over a 5-yr period by means of permanent plots representing various dune communities along a topographical gradient. The impact of the fire varied with the position of the plots. Fens and south-facing dunes were little affected while dune heath plots were severely affected including loss of the O-horizon. Post-fire conditions included presence of remaining soil organic matter, a soil seed bank and surviving below-ground plant parts. The soil surface remained stable during the study period. The initial five years of recovery comprised of an initial three-year recruitment phase during which cover and number of species increased and the quantitative species composition changed markedly, followed by two years of a declining rate of change. 38 species of vascular plants were recorded, 35 are regular components in dune, dune heath and heath fen and were recruited from the seed bank, from locally dispersed seeds and/or by sprouting from surviving vegetative parts. The remaining three species were ‘aliens’, dispersed from sources outside the area. Crustose lichens had an important role in the initial recovery by stabilizing the surface and probably inhibiting seed germination, whereas mosses mostly had a subordinate role. The seral position of the plots, as well as the expected time needed for full recovery of pre-fire vegetation, vary with topography and initial soil conditions. Five years after the fire the fen and the south-facing dune probably need less than a decade for full recovery. The remaining plots are judged to be relatively early seral; their full recovery into mature dry or moist dune heath vegetation and O-horizon is expected to need several centuries.     

川西高山森林生态系统林下生物量及其随林窗的变化特征

作为森林生态系统的重要组成部分,林下植被及其残体的分布受到林冠层的影响,但迄今有关林窗对林下植被和残体生物量的影响尚无研究报道.于2013 年8 月2 日至20 日,以海拔3 600 m 的川西岷江冷杉原始林林下植被为研究对象,根据区域内的坡向和林分组成等因素设置3 个100 m×100 m 的典型样地,调查其生物量及其随林窗的变化特征.在每个样地内选择3 个大林窗,在林窗、林缘和林下分别设置3 个20 m×20 m 的样方,调查粗木质残体长度或高度、大小头直径、枯立木记录胸径、腐烂等级等;在林窗、林缘和林下分别设置3 个5 m×5 m 的样方,采用“收获法”收集样方内直径在2.5-10 cm之间的细木质残体和灌木生物量;在林窗、林缘和林下分别设置3 个1 m×1 m 的样方来调查凋落物储量和草本生物量;在1m×1 m 的样方内随机选择1 个20 cm×20 cm 的小样方来调查地被植物生物量.结果表明,（1）川西高山森林生态系统总生物量为72.75 t·hm^-2,其中林下生物量为67.92 t·hm^-2,占生态系统生物量的95.17%.活体植被以灌木为主,其生物量为9.81t·hm^-2;残体部分以粗木质残体为主,其储量为53.00 t·hm^-2;（2）林窗对灌木、草本、地被植物的影响各不相同,且不同物种的灌木生物量表现出不同的分布规律;草本生物量表现出明显的“边缘效应”,在林缘显著高于林下;林窗和林缘的地被植物生物量相对较低;（3）粗木质残体储量从林下到林窗呈现减小的趋势,但总体储量仍然较大,林窗和林缘的细木质残体储量高于林下.这些结果为认识高山森林生态系统林下生物量及其格局,以及林窗在森林生态系统的重要作用提供了基础理论依据.     

PBS降解过程对植物发芽和生理特性的影响研究

采用青菜（Green vegetables）和生菜（Romaine lettuce）的种子发芽和室外盆栽实验,通过考察植物的种子发芽、生物量以及叶绿素质量浓度等指标,研究了可生物降解材料聚丁二酸丁二醇酯（PBS）对青菜和生菜发芽和生长过程中生理特性（植株地上鲜、干质量,地下鲜、干质量,株高,根长,叶片数,叶绿素质量浓度）的影响。研究结果表明：（1）土壤中加入PBS有利于青菜种子的发芽,较大幅度的提高了其发芽率、苗长、根长等,并且随着PBS质量分数的增加这种促进作用越发明显,PBS×100处理组的苗长和根长较空白对照组分别增长了12.9%和26.1%;（2）低质量分数的PBS对青菜和生菜的发芽、生长以及叶绿素的合成具有一定的促进作用,但是高质量分数的PBS则会产生轻微的抑制作用。     

外来入侵植物簕仔树若干形态和生理生态特性

簕仔树Mimosa bimucronata在广东为外来入侵种,对其种子形态及生理、叶片生理生态特性进行测定,并与原产地（南美洲）和3种本地（中国广东）植物的相关指标对比,以了解其生态适应性。结果表明：种子长4.29mm,宽3.30mm,大小、含水量（6.23%～8.23%）与原产地的无显著差异;可溶性糖、氨基酸和蛋白质含量分别为32.00、8131.06和2487.04μg·g-1（以干质量计）。活种子比例98.89%～100.00%,萌发率仅32.80%;相对电导率5.35%～11.66%。叶片绿色度29.39,但叶绿素b含量高;对比本地植物,在低光照高湿度下,簕仔树净光合速率（以CO2计）1.339μmol·m-2·s-1低,呼吸速率（以CO2计）1.828μmol·m-2·s-1高,在测定时间内未检测出其蒸腾速率;生理生态指标的表现与阳性植物木荷Schima superba类似,而明显与耐荫植物阴香Cinnamomum burmannii幼苗和九节Psychotria rubra不同。利用其阳性植物特征,可进行遮蔽以减轻潜在的生态危害。