土壤种子库特征及与地上植被的关系——以福建省三明市杉木人工林为例

以杉阔混交林和杉木人工纯林为研究对象,采用野外调查、取样和室内种子萌发法,研究土壤种子库的物种组成、密度、垂直分布特征及其与地上植被的关系.结果表明：混交林土壤种子库由24科30属的30种植物组成,纯林由20科24属的24种植物组成,种子密度分别为656.94±89.59粒/m²和486.11±77.66粒/m²,物种组成均以草本植物为主.两林分土壤种子库中的种子主要集中于0~2cm和2~5cm土层,占69.0%~75.2%.乔木种子主要分布于凋落物层中,灌木、草本和藤本植物的种子主要分布于0~2cm土壤层中.混交林和纯林土壤种子库与各自地上植被的相似性指数分别为0.40和0.33,整体相似程度较低.总体而言,杉木纯林和杉阔混交林林内种源充足,可满足林下植被更新的需求,混交林林下草本植被的更新潜力大于纯林.杉木种源不是其更新障碍的主要因素,林内较厚的凋落物以及林下较弱的光照可能是主要障碍因素,但尚需进一步研究.     

贵州茂兰喀斯特山地土壤种子库储量及主要组成

通过典型样地调查,采用种子萌发法,对贵州茂兰喀斯特土壤种子库储量及主要组成进行了研究。结果表明,茂兰喀斯特土壤中有丰富的植物种子,种子平均密度为1 297粒.m-2,物种数为27~42种。不同植被类型间土壤种子库差异较大,种子数量变动在522~2 267粒.m-2之间,随着植被退化程度的增加而显著增加,物种数却呈相反的趋势。与大多数研究结果相一致,在0—10 cm自然土层中,种子数量随着土层深度的增加而减少。草本植物,特别是一年生草本植物种子在种子库中占据了优势地位,占物种总数的72.3%,占种子总数的97.6%。因此认为,喀斯特植被具有较强的自我修复能力,但短期内只能恢复到演替早期草本群落阶段,需要通过人工方式加快其演替进程。     

红壤丘陵区不同森林恢复类型土壤种子库特征研究

研究采用野外取样和室内萌发相结合的方法对湖南红壤丘陵区4种森林恢复类型下土壤种子库进行了比较研究。主要结论为:①草本植物是4种森林类型土壤种子库物种组成和个体数量的主要组成部分,其比例分别达61.9％-86.67％和49.82％-87.27％。4种植被类型种子库密度大小为:杉木林>湿地松林>油茶林>天然次生林;②天然次生林的灌木和乔木植物种子种类与数量多于人工林;③湿地松人工林和杉木人工林的人工抚育导致部分种子埋藏在土壤较深层,土壤8-20cm中种子数分别占种子库的33.09％和26.64％;④对于土壤种子库的物种多样性,天然次生林显著大于人工林,干扰少的油茶林大于干扰较多的湿地松林和杉木林,天然次生林最有利于该区域植物物种多样性的维持与保护;⑤不同森林恢复类型下种子库中种子来源不一致,湿地松林和杉木林土壤种子库中的物种与地表植物物种较一致,共有物种比例达69.2％和43.8％,而油茶林和天然次生林种子库中的物种与地上植被的种类组成差异较大,共有物种比例仅为26.7％和33.3％。研究结果表明,从物种丰富度与群落结构复杂性来看,我国南方红壤丘陵区森林恢复类型以自然恢复最优。对人工林的抚育方式,该区域采用的“全抚”将增加种子库的损失,不利于植被的恢复。     

东祁连山高寒草甸鼢鼠鼠丘土壤种子库特征

通过野外植被调查和种子萌发法分析了新鼠丘、 旧鼠丘和天然草地土壤种子库密度、 物种组成。结果表明,新鼠丘土壤种子库中种子密度为176.93±135.51 seeds/m²,旧鼠丘种子密度为1 486.15±900.78 seeds/m²,对照的天然草地种子密度为2 937.01±2 471.60 seeds/m²。新鼠丘土壤种子库中主要有3种植物,分别是萼果香薷(Elsholpzia bensa var.calycocarpa)、 波伐早熟禾(Poa poophagorum)和灰绿藜(Chenopodium glaucum);旧鼠丘土壤种子库中主要有3种植物,分别是灰绿藜、 节裂角茴香(Hypecoum leptocarpum)和波伐早熟禾;天然草地土壤种子库中主要有6种植物,分别是异针茅(Stipa aliena)、 二裂委陵菜(Potentilla bifurca)、 高原毛茛(Ranunculus tanguticus)、 黄花棘豆(Oxytropis ochrocephala)、 独行菜(Lepidium apetalum)和蓝翠雀花(Delphinium caeruleum)等。 新、 旧鼠丘土壤种子库密度差异较大,但差异不显著(P>0.05),物种构成差异较小;鼠丘与天然草地间在土壤种子库密度间差异较大,物种构成也较大。鼠丘土壤种子库中多为一年生植物种子,表明鼠丘上植物群落为高寒草甸演替的初期阶段。     

铜冶炼尾矿废弃地土壤种子库特征研究

以西昌市康铜冶炼厂尾矿废弃地为例采用种子萌发实验研究了其土壤种子库特征,并与相邻生环境土壤种子库进行对比,以期为凉山地区铜冶炼废弃地恢复提供科学依据。结果表明:矿渣土共萌发3种植物,种子密度为350粒/m~2。尾矿废弃地土壤共萌发5种植物,种子密度为375粒/m~2,其中狗牙根占比最大。相邻生环境土壤共萌发6种植物,种子密度为300粒/m~2。尾矿废弃地与相邻生环境土壤种子库相似性为0.400,与矿渣种子库相似性为0.857,与地上植被相似性为0.276,三者之间表现差异较大。尾矿废弃地土壤种子库的多样性指数平均值为1.116,多样性较低。     

阜新海州矿排土场不同恢复措施土壤种子库生态特征研究

采用种子萌发法研究了辽宁阜新海州露天矿排土场五种恢复措施的土壤种子库,共发现16种植物,分属5科,16属,以草本植物为主。排土地植被与土壤种子库物种组成的相似性较低。随着恢复类型、恢复时间的不同,土壤种子库的种类、密度各不相同。选择正确的恢复措施．有利于土壤种子库自我更新能力的增加和排土场生态系统稳定,对排土场的土地恢复和生态重建具有重要意义。     

贵阳市近郊不同人为干扰迹地土壤种子库与地上植被的关系

采用种子萌发试验对贵阳市乌当区马背山喀斯特次生林不同干扰迹地(弃耕干扰、火烧干扰和碎石堆积干扰)土壤种子库与地上植被的关系进行研究,结果显示:弃耕地、火烧地和碎石堆积地的地面植被的物种数和生活型比土壤种子库丰富,土壤种子库中乔木种类缺乏,以菊科、禾本科和豆科植物等草本植物占优势。3种干扰迹地地上植被物种丰富度指数、均匀度指数均大于土壤种子库,弃耕地土壤种子库的生态优势度指数大于地上植被,而碎石堆积地则小于地上植被。3种干扰迹地土壤种子库与地表植被的物种相似性系数分别为0.4000、0.4274和0.3556,表明不同人为干扰方式对地表植被和土壤种子库的影响程度不同。     

天津滨海盐碱湿地土壤种子库特征研究

对天津滨海新区典型盐碱湿地土壤种子库进行了研究。通过选取三个标准样地进行野外调查,采用种子萌发实验确定土壤种子库的活性、种类及数量;对土壤种子库的物种组成和数量、物种多样性指数、相似性指数及时空分布等特征进行分析,结果表明,滨海新区盐碱湿地土壤种子库共有26植物,种子库的密度在6809～30644粒/m2之间;种子库的生态优势度在0.51～0.81之间,多样性指数相对较低,其中Shannon-Wiener指数最高为1.78;土壤种子库与地面植被之间的相似性指数较低,最低为0.21;种子库的垂直分布特征较为明显,其中0～5cm层种子数量最多,种子数量层间差异显著或极显著;此外,还研究了土壤种子库萌发随时间变化的规律,得出其萌发数量随时间变化的曲线,为今后土壤种子库应用于植被恢复提供了参考。     

不同植被带生态恢复过程土壤团聚体及其稳定性——以黄土高原为例

为分析黄土高原不同植被带植被恢复对土壤团聚体分布特征及其稳定性的影响,以黄土高原从北到南不同纬度梯度分布的3个典型植被类型区域（草原带、森林草原带和森林带）为研究对象,对不同植被类型和恢复年限下的土壤团聚体分布及其稳定性进行了研究.结果表明：不同植被带对土壤团聚体分布及其稳定性影响显著,大于0.25mm团聚体含量（WR_0.25）、水稳性团聚体平均重量直径（E_WMD）、水稳性团聚体几何平均直径（E_GMD）和有机质含量（SOM）整体上均表现为：森林带 > 森林草原带 > 草原带.不同植被带下不同恢复类型对土壤团聚体及其稳定性影响不一,森林草原带表现为灌木 > 草地 > 乔木,森林带则表现为乔木 > 草地.随植被恢复年限增大,各种恢复类型WR_0.25、E_GMD、SOM整体呈逐渐增加趋势,团聚体结构破坏率（PAD）和可蚀性因子（K）呈现相反的变化趋势;分形维数（D）无显著差异.冗余分析表明,植被带对土壤团聚体及其稳定性的影响最大,其次是恢复年限,恢复类型与植被带和恢复年限具有较强的交互作用.本研究有利于加强对区域生态恢复过程机理的认识.     

干旱区盐湖沿岸不同植物群落土壤CO2排放特征

为探究盐湖区不同植物群落土壤CO₂排放速率及影响因素,以新疆达坂城盐湖沿岸小獐毛、鸢尾、芨芨草、黑果枸杞群落和撂荒地土壤为研究对象,在2016年4~12月采用Li-8100A监测了不同植物群落土壤CO₂排放特征,分析了CO₂排放与5（ST5）,10（ST10）,15cm（ST15）土壤温度、含水量、电导率的关系.结果如下：4~12月小獐毛群落土壤CO₂日排放呈单峰曲线,7月土壤CO₂排放速率最高,峰值出现在14：00左右;7月鸢尾、芨芨草、黑果枸杞和撂荒地土壤CO₂排放呈双峰曲线,峰值出现在10：00和14：00~16：00左右,其余月份均呈单峰曲线,峰值出现在12：00~14：00;不同植物群落类型、同一植物类型不同月份土壤CO₂排放存在显著差异（P<0.001）.4~12月芨芨草群落土壤CO₂累积排放量最高（2508.01g/m²）,大于撂荒地（2235.01g/m²）、鸢尾（1903.03g/m²）、黑果枸杞（1690.27g/m²）和小獐毛（550.34g/m²）植物群落处理.小獐毛群落土壤CO₂排放与ST15显著相关（R²=0.739,P<0.05）,且对ST15变化最敏感;鸢尾、芨芨草、黑果枸杞群落和撂荒地处理土壤CO₂排放与ST5相关性较高（R²=0.708~0.821）,对ST10变化响应敏感.小獐毛群落土壤温度敏感系数（Q₁₀）最大值出现在6月（7.97）,鸢尾（21.74）、芨芨草（13.21）、黑果枸杞（18.23）和撂荒地（7.65）处理则出现在11,12月.不同植物群落土壤CO₂排放与含水量相关性较低;一元线性方程（log_eC_f=-0.149EC+0.943）能较好的模拟土壤电导率（EC）与CO₂排放（C_f）的关系.除土壤温度外,盐分也是影响盐湖沿岸土壤碳排放的重要因素.因此,在考虑陆地生态系统碳收支时不能忽略盐湖生态系统,以及盐分对土壤碳过程的影响.     

黄土高原植被演替不同阶段植物系数的变化与适应性评价

用4年长期定位试验资料,利用植物系数、蒸散量、土壤含水量和土壤水分对植物的有效性等指标,研究了黄土高原植被群落不同演替阶段(草本群落→灌木群落→早期森林群落→顶级群落)的耗水特性与生态适应性。结果表明:不同演替阶段,群落实际蒸散量主要受降水控制,群落间差异不显著(P＞0.05);土壤含水量是早期森林群落明显高于其它群落,草本群落明显高于灌木群落(P＜0.05);植物系数是灌木群落＞草本群落＞乔木群落,而顶级群落大于早期森林群落;土壤水分对植物的有效性是早期森林和顶级群落明显高于草本和灌木群落(P＜0.05)。因此,进行植被建设不但要考虑植物系数还要考虑土壤水分对不同植物的有效性。     

混合基质添加对土壤种子库萌发特征的影响

为了探究基质添加在土壤种子库用于植被恢复方面的可行性,参考日本种子库应用的实践经验,以草炭与珍珠岩、稻壳炭与蛭石为混合基质,探究混合基质间体积比、混合基质与表土配比等因素对土壤种子库萌发特征的影响,并利用冗余分析法(RDA)分析基质添加后土壤环境因子与植物种类、基质配方的关系.结果表明:①混合基质的添加对土壤种子库密度以及Shannon-Wiener多样性指数有显著促进作用,并且草炭与珍珠岩混合基质在较大程度上促进了多年生草本植物的生长,更有利于植被恢复的进行,尤其是当草炭与珍珠岩体积比为1∶1并与表土配比为30%时,土壤种子库密度达到最大值(36.3×105粒/m2),其多年生草本植物的数量比对照组增加了73.15%;②土壤环境因子与植物种类的冗余分析中,土壤含水率和w(TC)(TC为全碳)对植物种类的影响有显著性解释作用(占全部变量解释方差的72.34%),并且植物物种对土壤环境因子有明显偏好;③土壤环境因子与基质配方的冗余分析中,稻壳炭与蛭石混合基质能更好地改善土壤含水率、w(TC)、w(AP)(AP为速效磷)、w(AK)(AK为速效钾)等土壤环境因子.研究显示,混合基质的添加可有效改善土壤理化性质,促进目标物种的萌发.      

陕西大柳塔煤矿复垦地植被群落与土壤因子的关系

以陕北风沙区大柳塔煤矿的复垦地为研究对象,通过样方调查与土壤采集,调查复垦地人工植被的种类与多样性,并运用典范对应分析(CCA)探讨了物种分布与土壤因子之间的关系。结果表明:(1)研究区内共发现植被11科20属21种。草本植被在区内占优势,其中豆科、菊科和藜科植被占种数的47.63%;草本植被以多年生为主,占调查种数的52.38%。(2)物种多样性测度表明,Simpon多样性指数、Shannon-Wiener指数与Pielou均匀度指数均是草地>灌丛>林地;Simpon优势度指数的变化则是林地>灌丛>草地,说明人工草地的物种多样性最高,其次为灌丛,林地最低。(3)CCA排序结果显示,土壤有机质和粗沙含量是制约研究区人工植被分布的主要因子。此外,土壤中0~20 cm粘粉粒含量影响草本植被的分布;而40~60cm的土壤含水量对乔、灌木的分布影响显著。     

不同生态修复模式下土壤水文性质及其对溶质运移的影响

煤矿区生态修复过程中不可避免地改变了土壤水和溶质运移过程.土壤水是溶质运移的主要载体,溶质运移受土壤水文性质与植被状况影响.以我国北方典型半干旱区山西古交矿区草本、灌草和乔灌草3种不同生态修复区和撂荒地的土壤为研究对象,揭示不同生态修复模式下土壤水文性质变化规律及其对溶质运移的影响.结果表明,土壤持水性从大到小依次为乔灌草地灌草地草地撂荒地,草本、灌草和乔灌草3种植被修复区的土壤持水量相对于撂荒地分别增加了33.79%、59.19%和62.71%,植被修复有助于增加土壤层蓄水能力.土壤饱和导水率由大到小依次为草地(1.736 mm·min~(-1))灌草地(1.678 mm·min~(-1))乔灌草地(1.564 mm·min~(-1))撂荒地(1.012 mm·min~(-1)),非饱和导水率随吸力增大而呈指数下降,植被修复过程中降低容重的同时提高了土壤持水性,改善土壤持水性能.不同生态修复区土壤中溶质穿透时间呈草地灌草地乔灌草地撂荒地的趋势.CDE、SC和TRM模型均可对矿区不同生态修复模式土壤的溶质运移过程进行较好的表达,其中CDE模型拟合效果最好.结果表明研究区溶质运移方式以对流为主,而且土壤容重和砂粒含量是影响溶质运移的主要因素.     

国内外土壤种子库研究情况对比分析

摘要：土壤种子库是植被更新和生态恢复的自然来源。对生物多样性维护和植被的演替过程具有重要作用。通过查阅近年来国内外发表的关于土壤种子库的代表性文献,运用文献分析与管理软件EndnoteX3、Refviz和Excel数据处理软件对该领域的国内外研究情况进行了分析。同时,对国内外研究领域的扩展、土壤种子库的鉴别方法、土壤种子库的个体特征及群落结构的变化、土壤种子库的研究内容进行了系统对比,最后提出国内外对土壤种子库研究存在的问题,并就这些问题提出展望,为今后土壤种子库的研究工作提供了参考策略。