亚热带常绿阔叶林不同演替阶段土壤种子库的初步研究

 本文把四川缙云山亚热带常绿阔叶林的演替系列分成6个阶段：(1)弃耕地;(2)灌草丛;(3)马尾松林;(4)以马尾松为优势的常绿针、阔叶混交林;(5)以常绿阔叶树为优势的针、阔叶混交林;(6)常绿阔叶林。分别从每个阶段分3层采集0.5m2,l0cm厚度的5个小样地的土样,带回实验室,通过萌发法研究土壤种子库。得到如下结论：A、种子数量和物种多样性在演替早期阶段(从弃耕地到马尾松林)一般随演替发展而减少,种子数目随土层加深而降低;后期阶段(马尾松林到常绿阔叶林)种子数则大致随演替发展而增加;同一阶段各土层种子数差异不大。B、各演替阶段土壤种子库的种类组成均以草本植物为主。C、在湿度和光照比较一致的情况下,萌发种子数与温度成正相关。大多数种类的种子80%以上在实验的头六个星期内萌发。D、演替早期阶段的地上植物种类组成与土壤种子库中种类组成基本一致,演替后期阶段相关甚少。本文还讨论了土壤种子库研究的取样体积问题,以及土壤种子库在植被动态中的作用。     

南亚热带森林不同演替阶段土壤种子库的初步研究

本文对鼎湖山不同演替阶段的森林（马尾松林、针阔叶混交林、季风常绿阔叶林）的土壤种子库进行了初步研究．分别从各个阶段的样地内抽取４或８个１×１ｍ的小样地,分三层（共１０ｃｍ厚）采集土样,带回实验室,通过萌发法观察记录其土壤种子库状况．通过统计分析,其结果如下：１．种子数量和物种多样性一般随演替发展而减少,种子数目以３—５ｃｍ厚土层为最多．２．各演替阶段土壤种子库的种类组成均以草本植物为主．３．在光照和湿度基本一致的情况下,萌发种子数与温度成正相关．４．雨季取的种子数目较旱季多,且种类组成有所不同．这是因为南亚热带森林内植物种子的休眠期短,在旱季采集土样时许多种的种子尚未下落．５．种子库组成与地上植物相关性不明显,但演替早期阶段的相关性比演替后期更密切。     

千岛湖陆桥岛屿植物群落结构的边缘效应

选取千岛湖29个岛屿建立长期监测样地,研究从森林边缘到林内的木本植物物种丰富度、Shannon指数,以及植株密度、平均株高和平均胸径等群落特征的变化,探讨森林边缘效应的作用.结果表明:研究区物种丰富度和Shannon指数受边缘效应的影响深度超过50m,平均株高的影响深度波及到林内20~30 m,而植株密度和平均胸径的影响深度在林内10m.不同边缘梯度间的群落特征差异显著,物种丰富度和Shannon指数随距离梯度增大呈单峰型变化,而植株密度和平均株高沿边缘梯度呈增大趋势,平均胸径则呈减小趋势.5项群落特征与边缘梯度均有显著相关性.不同植物功能群(常绿/落叶种,乔木/灌木种,耐阴/不耐阴种)受边缘效应的影响程度不同.边缘效应对千岛湖片段化森林中不同群落特征和不同植物功能群的作用强度有所差异.     

南亚热带森林演替过程中土壤线虫群落结构变化

森林演替会通过改变植物群落组成和土壤环境影响土壤生物群落, 反过来, 土壤生物群落的变化也会对生态系统的演替产生反馈作用, 但迄今南亚热带森林演替过程中土壤生物群落的变化特征尚不清晰。本研究以广东省鼎湖山的南亚热带森林演替序列(马尾松(Pinus massoniana)林-针阔叶混交林-季风常绿阔叶林)为对象, 研究了森林演替过程中土壤线虫多样性和群落结构的动态变化及其影响因素。通过采集不同演替阶段的土壤样品, 分析和比对了不同演替阶段土壤线虫的多度、多样性、群落组成、土壤线虫生态指数以及土壤理化性质的差异。结果表明: (1)在南亚热带森林演替过程中, 针阔叶混交林和季风常绿阔叶林土壤线虫的α多样性显著高于马尾松林, 但土壤线虫总数和各营养类群多度及其相对丰度并无显著变化; (2)针阔叶混交林中土壤线虫富集指数显著高于马尾松林, 表明其土壤养分状况要好于马尾松林, 而季风常绿阔叶林土壤线虫结构指数较高, 表明其受干扰程度较低; (3)针阔叶混交林的土壤含水量和土壤理化性质(除土壤总磷含量)已达到季风常绿阔叶林的水平, 但两者的土壤pH值均显著低于马尾松林, 而土壤pH值和土壤含水量是影响土壤线虫群落动态变化的主要因素。综上所述, 南亚热带森林中土壤线虫多度、多样性和群落结构对森林演替的响应略有不同, 演替过程中土壤环境因素的趋同是导致针阔叶混交林和季风常绿阔叶林中土壤线虫多样性和群落特征相似的主要原因。     

外来杂草薇甘菊种群土壤种子库动态

研究了内伶仃岛不同群落中薇甘菊土壤种子库动态。结果表明,在薇甘菊土壤种子库中,上层(0～3cm)土壤种子库密度显著高于下层(3～5cm),从地表向下随着深度的增加,活力种子逐渐减少,幼苗主要由上层土壤中的种子萌发而成。群落所处的演替阶段影响薇甘菊种群的开花结实,从而影响到薇甘菊种子的产生和种子库的储量。处于演替后期的群落中种子库储量下降。     

长白山森林不同演替阶段采伐林隙土壤种子库特征

对长白山地区不同恢复演替阶段的杨桦次生林、次生阔叶林和阔叶红松林采伐林隙内的土壤种子库进行了研究.结果表明：次生阔叶林林隙内土壤种子库的种子密度最大,为652粒·m^-2.随着森林群落的演替,土壤种子库的多样性指数和均匀度指数逐渐增大,而优势度指数则逐渐降低;红松、臭松和色木槭等顶极种的种子密度逐渐增大,山槐、水曲柳等树种的种子密度逐步降低;种子库的物种组成同更新幼苗的相似性越来越高,相异性则越来越低.在3种林型中,非林隙林分土壤种子库的种子密度,以及同幼苗的相似性均与林隙内种子库相同.说明土壤种子库为群落的恢复演替提供了丰富的种源基础,且随着恢复演替的进行,对地表植被更新的影响越来越强.     

松嫩平原碱化草甸恢复演替系列的群落种子流分析

对松嫩平原碱化草甸恢复演替系列4个群落优势种种子源库、土壤种子库及幼苗库进行了比较,建立了种子流模型.结果表明:演替初期虎尾草群落优势种种子源库密度最大,为(446182±180455)粒.m-2,分别是演替中期星星草群落的7.2倍、演替后期星星草 羊草群落的11.4倍、演替顶极羊草群落的164.8倍.土壤种子库和幼苗库密度均以虎尾草群落最大,分别为(63650±14541)粒.m-2和(39160±15192)株.m-2,羊草群落最小,分别为(14310±7686)粒.m-2和(790±745)株.m-2,大体呈随着恢复演替进程而递减的趋势.全体演替系列群落输出的实生苗均以虎尾草为主,占79.8%～100%.在种子流中,优势种的种子源库向土壤种子库输入率在10%～35%之间,输出率差异则较大,虎尾草群落高达62.3%,但星星草群落和羊草群落均没有优势种的幼苗输出.     

贵州茂兰喀斯特森林中华蚊母树群落种子库及其萌发特征

茂兰喀斯特森林中华蚊母树群落900m^2的样地内共有种子植物59种。其中19种主要植物已进人繁殖阶段,每年产生成熟种子238．8粒／m^2,种子雨量达351．1粒／m^2。其中对群落更新有作用的成熟有效种子数为150．8粒／m^2。萌发前种子库中有活力种子41种2642．O粒／m^2。其中现存植物种子19种。萌发后种子库中有活力种子28种2504．5粒／m^2,其中现存植物种子6种。葫发前后种子库的差异主要在于枯枝落叶层的种子含量。当年产生的种子大多数位于种子库的枯落叶层中,随时间推移,寿命较长的种子逐渐移到土壤层中。群落演替前期各阶段产生的种子全部位于土壤层里。萌发前种子库与现存群落的相似性大于萌发后种子库。群落内有19种主要植物繁殖产生种子,并在萌发前的种子库中有活力种子存在,群落更新潜力很好。群落遭受破坏的季节不同。其恢复潜力也不一样。群落内平均每年萌发出苗14种54．2株／m^2,当年存活24．5株／m^2,群落更新较好。     

锡林郭勒退化草原不同禁牧恢复演替阶段土壤种子库比较

以冷蒿(Artemisia frigida) 糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)退化草原经过长期围栏禁牧恢复演替(23 a和10 a)群落为研究对象,并对比围栏外退化的冷蒿 糙隐子草草原,揭示锡林郭勒退化草原长期围栏禁牧后的土壤种子库特征.随着群落的恢复演替,土壤总种子库物种组成和密度均增加,但持久性土壤种子库占土壤总种子库的比例下降.代表土壤总种子库的4月份取样,围栏禁牧23 a、10 a和围栏外退化样地土壤种子库密度平均值分别为4433、4756粒· m-2和856粒· m-2, 在0.001水平上差异显著,基本代表持久土壤种子库(persistent soil seed bank)的6月底取样,3个样地土壤种子库密度在0.05水平上差异显著;多数植物土壤种子库主要分布在0～3 cm层,各样地种子库密度随土壤深度的增加而减少;围栏禁牧23 a、10 a和围栏外重度退化样地的持久土壤种子库密度分别为土壤总种子库的52.6%、47.4%和90.9%,;各样地一年生植物,构成了草原土壤种子库密度的主要组成部分.结果表明,对于严重退化的冷蒿 糙隐子草群落,只要在恢复起点仍有零星分布的羊草和大针茅植株,经过长期围栏禁牧可恢复其土壤种子库物种组成和种子库规模.     

西双版纳白背桐次生林土壤种子库、种子雨研究

 本文讨论了西双版纳常见的次生林白背桐(Mallotus paniculatus )林的土壤种子库和种子雨的组成及动态。结果表明该林地的种子雨年输入量为745粒/m2,土壤种子库储量在雨季末期为3345±438粒/m2,旱季末期为4555±554粒/m2,种子雨的输入高峰出现在旱季,导致旱季末期土壤种子库储量大于雨季末期。森林破碎化导致的隔离效应阻碍了种子的传播途径,使土壤种子库储量下降,种子雨和土壤种子库中鸟类传播的种子比例增大。传播成熟林树种的大型动物到达不了该样地,植被的演替受到了阻碍。     

Comparison between the soil seed banks of a burnt and an unburnt Quercus pyrenaica Willd. forest

Soil samples from burnt and unburnt sites dominated by Quercus pyrenaica Willd. forest in León province (NW Spain) were collected, separated into an upper layer (0–2 cm depth) from a lower layer (2–5 cm), put in a greenhouse, and seeds allowed to germinate.A total of 670 identified seedlings comprising 56 species and belonging to 24 families were recorded. Most seedling were herbaceous perennials (hemicryptophytes: 59%), followed by annuals (therophytes: 23%). Many species that germinated from buried seeds were not observed as plants at any site, and came from exogenous communities. The principal means of seed dissemination were anemochory (45%) and autochory (23%).The number of species as well as seedlings was not significantly different between soils from the burnt and unburnt sites, but seedlings were more numerous in samples from the unburnt sites, as the number of seedlings was always highest in the upper soil layer. Germination behaviour of four particular species was characterized.Seedlings from the seed bank temporarily were found in the early stages of recovery of the burnt Quercus pyrenaica forests.     

The role of the soil seed bank in vegetation recovery on an oceanic island severely damaged by introduced goats

Question: Are the seed banks of an isolated subtropical oceanic island capable of naturally regenerating vegetation either with species of the historical forest community or with the existing grassland community after severe damage to the vegetation by goats? Location: Nakoudojima Island, Bonin Archipelago (Ogasawara Shoto), Japan. Methods: Soil samples were collected at 0–5 cm and 5–10 cm depths from seven plots in forests, grasslands, artificially matted areas and bare land. Soil seed banks were assessed using the seedling emergence method followed by the hand‐sorting of ungerminated seeds. We determined the size and composition of the seed banks in upper soil layers of plots and compared the seed banks to the standing vegetation. Results: A total of 12 220 seedlings belonging to 42 species from 20 families germinated. Total mean seed density (0–5 cm depth) was low in all plots within forest, grassland, and heavily degraded vegetation types (34.7 ± 8.6 to 693.5 ± 123.6, 58.6 ± 7.8 to 107.1 ± 10.0, and 1.1 ± 0.5 to 7.2 ± 2.3 seeds/m², respectively). Forbs and graminoids dominated the seed banks of grassland and forest plots including Cyperus brevifolius, Gnaphalium pensylvanicum, Oxalis corniculata and Solanum nigrum, and these alien species comprised 90% of the density of the seed bank. There was little correlation between seed banks and standing vegetation of the island (Sørensen similarity coefficient values 0.26 to 0.45). Conclusions: If natural regeneration occurs from the seed bank of the island, future vegetation will not move toward the original forest community, because the seed bank is dominated by non‐native herbaceous grassland species. Though isolated, a few forest remnants with low species richness could be an important source for the natural re‐establishment of forest on the island; however, seed availability may be limited by either poor dispersal or pollination so that woody species will probably recover very slowly on this goat‐impacted island.     

Soil seed bank in a patchy vegetation of coastal sandy plains in southeastern Brazil

Large seed banks have been found in tropical dry forests and also in habitats with high seasonality in rainfall. However, patchily structured vegetation could induce great spatial variation in the seed bank. We characterized the seed bank in a patchy vegetation of restinga, a common type of coastal vegetation found in the Atlantic forest biome. We also evaluated whether there is any spatial variation between the litter and soil layer, bare sand, and the edge and center of vegetation patches with distinct species dominance. We found 104 seeds/m² in the seed bank using a 5‐cm‐depth sampling. Seven out of 16 species found in the restinga seed bank germinated; two of these were found in the early stages of vegetation patches. We found a higher number of seeds at the edge than in the center of vegetation patches. However, there were no significant differences in the number of seeds in the seed bank between the litter and soil layer, and between vegetation patches with distinct species dominance. Bare sandy soils had lower seed bank densities than vegetation patches. A small seed bank size might be explained by the low proportion of seeds from herbaceous and woody species, which are pioneers in the Atlantic forest. However, seed bank might play an important role in the early stages of the successional process, due to the occurrence of the few species that are able to colonize new young vegetation patches.     

片段化景观中壳斗科植物种子捕食和扩散模式

生境片段化伴随的面积效应和边缘效应, 可改变分散贮食动物的竞争强度、觅食行为以及隐蔽条件, 影响种子捕食和扩散模式。阐明生境片段化对多物种种子捕食和扩散的影响, 对理解片段化生境中的植物更新和生物多样性维持十分重要。该研究在浙江省千岛湖地区的岛屿和大陆上开展了针对6种壳斗科植物的种子捕食和扩散实验, 分析了物种、分散贮食动物相对多度、种子产量、岛屿大小和边缘效应如何共同影响种子命运和种子扩散距离。主要结果: (1)种子命运和扩散距离在物种间存在显著差异; (2)大陆比岛屿有更长的种子留存时间, 小岛种子留存时间最短, 岛屿内部比岛屿边缘有更长的种子留存时间; (3)物种和岛屿大小对种子原地取食率存在交互作用, 白栎(Quercus fabri)种子在大岛上有更高的原地取食率; (4)种子在小岛上有最高的扩散率, 分散贮食动物相对多度对种子扩散后贮藏率有负效应。表明在千岛湖地区, 生境片段化改变了种子捕食和扩散模式, 且面积效应对不同物种的种子捕食和扩散模式产生了不同作用, 从而影响森林群落更新和生物多样性维持。     

普洱市周边地区4种土地利用类型土壤种子库特征

通过对云南普洱市周边地区次生季风常绿阔叶林、针阔混交林、人工更新形成的针叶林及茶园等4种土地利用类型的野外调查及土壤种子库的萌发实验,探讨其土壤种子库的密度大小、物种丰富度和组成及与地上植被的关系。结果表明:干扰强度与频度不同导致土地利用类型之间土壤种子库密度与物种丰富度存在较大差异,土壤种子库密度大小顺序为:针叶林(248.67±116.86)粒·m-2>针阔混交林(186.00±43.27)粒·m-2>次生季风常绿阔叶林(107.33±16.48)粒·m-2>茶园(51.67±10.17)粒·m-2;茶园土壤种子库物种丰富度要显著低于其他类型。4种土地利用类型土壤种子库生活型组成差异极显著,主要以草本植物组成,以菊科与禾本科占优势;针阔混交林的草本植物种子密度最多,非森林的原生物种是草本植物的主要组成;针叶林外来物种的种子密度要显著高于其他类型,紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum)是其主要组成。土壤种子库与地上植被的相似性系数较低,其大小顺序为:次生季风常绿阔叶林(0.175)<针阔混交林(0.176)<针叶林(0.215)。     

红壤侵蚀区植被恢复过程中土壤种子库变化特征

土壤侵蚀作为一种自然营力和自然干扰形式对土壤种子库的次分布与物种组成具有一定的影响。本研究对典型红壤侵蚀区裸地(Ⅰ号)、马尾松林地(Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号)和次生林(Ⅴ号)等5处不同植被恢复区的土壤种子库物种组成、储量及分布格局进行研究,探究在植被恢复过程中土壤侵蚀对土壤种子库的影响。结果表明: 研究区土壤种子库共统计到21种物种,物种丰富度低,以草本种类为主。各样地土壤种子库密度为56.7～793.3粒·m^-2,样地间差异显著,土壤种子库密度随着土壤侵蚀强度加重而明显下降。各样地浅层0～2 cm土壤种子库密度随着上坡-中坡-下坡的变化均呈增加趋势;剧烈侵蚀地和强烈侵蚀地土壤种子库主要分布在5～10 cm深层土壤内,且中上坡0～2 cm土层几乎没有种子。土壤侵蚀使得土壤种子库在土层中的分布呈现深层化,植被恢复后深层种子库积累仍需要较长的时间。     

格氏栲天然林林窗和林下种子散布及幼苗更新研究

以格氏栲(Castanopsis kawakamii)天然林为研究对象,探讨了林窗和林下格氏栲种子雨、种子库的分布特征及幼苗更新状况。结果表明:林窗种子雨总量和完好种子密度高于林下,未成熟种子比例低于林下;林窗和林下种子雨高峰期掉落数量分别占种子雨总量的77.13%和74.5%;林窗种子库储量低于林下,种子库中以全食或捡拾种子比例最高,其中种子库储量垂直分布表现为枯落物层(约占2/3)>腐殖质层(0～5 cm)(约占1/3)>心土层(5～10 cm)(小于1%),以格氏栲种子占绝对优势;格氏栲从种子到幼苗的转化率低,林窗中格氏栲完好种子密度与幼苗密度均高于林下。林窗微生境提高了种子散布过程中格氏栲成熟种子的密度和比例,有利于促进格氏栲的幼苗更新,表明林窗在格氏栲种群恢复过程中扮演着重要角色。     

千岛湖片段化生境中木本植物种子雨基本特征及其影响因子

为探究片段化生境中木本植物种子雨的基本特征,该研究根据2015—2020年(研究期间)在千岛湖样岛上的植物群落长期监测样地内每月收集的种子雨数据,采用Kruskal-Wallis检验对木本植物的种子雨密度进行年际差异分析,对不同传播方式物种的种子雨密度进行月份间差异性分析,并利用线性混合效应模型,探究岛屿空间特征(岛屿面积、距最近岛屿的距离、距大陆的距离)以及气候因子(0 ℃以上积温、降水量)对木本植物以及不同传播方式物种的种子雨密度的影响。结果表明:(1)2015—2020年6年间,在29个样岛用240个收集器共收集到877 178粒木本植物的成熟种子,属于26科40属52种。(2)动物传播是木本植物主要的种子传播方式,不同传播方式物种的种子雨时间动态存在较大差异。(3)木本植物的种子雨年密度与岛屿面积和年积温呈显著正相关,与年降水量呈显著负相关。(4)自主传播物种的种子雨月密度与距最近岛屿的距离呈显著正相关,而动物传播物种的种子雨月密度则与距大陆的距离呈显著正相关,风力传播物种的种子雨月密度与月积温呈极显著正相关。综上表明,生境片段化通过岛屿空间特征影响了木本植物种子雨的时间动态。     

山西文峪河上游河岸林的土壤种子库与树种更新特征

以山西文峪河上游13种典型的河岸林为研究对象,通过土壤种子库和树种更新研究,分析群落种子库与林下更新随演替进展的变化趋势,以及该区河岸树种的繁殖对策。结果表明：13种群落的土壤种子库密度间于1290±103～3950±154粒/m2,63.5%的种子留存于0～5 cm的层次;种子库包含49种植物,以多年生草本为主,存在耐干扰种和湿地植物的种子;处于相同或相邻演替阶段的群落,种子库相似性较高;随演替进展,种子库密度、丰度、Shannon-Wiener指数及种子库与地上植被的相似性均呈降低趋势;处于演替后期的青杄Picea wilsonii林存在丰富的＂青杄幼苗库＂;先锋种白桦Betula platyphylla的种子存在于演替各阶段的群落中,储量丰富,其更新主要依赖于风媒种子,并存在少量萌蘖;青杄、白杄P.meyeri、华北落叶松Larix principis-rupprechtii、油松Pi-nus tabulaeformis和辽东栎Quercus liaotongensis的种子库损耗严重,没有或仅存少量种子,其中云杉和油松的更新幼苗幼树多,属持久幼苗库更新;华北落叶松幼苗幼树少,且仅出现于林缘或林窗等开阔地,属植被空隙中季节性更新;辽东栎主要依赖丰富的幼苗库进行更新,同时存在一定的萌蘖;青杨Populus cathayana以大量风媒种子更新结合营养扩展。     

重庆铁山坪马尾松天然次生林降雨截持与贮水特征

马尾松林是三峡库区防护林体系中最重要的森林类型,然而以往对结构更为复杂的马尾松天然次生林的生态水文效应研究还很不足,限制着全面了解和准确评价库区森林发挥的涵养水源服务功能。以重庆铁山坪的马尾松天然次生林为对象,采用定位监测结合室内测定的实验方法,系统研究了林冠层、林下草本层、枯落物层、土壤层的水文特征。结果表明：（1）2010-2011年马尾林穿透雨量、干流量、林冠截留量分别占总降雨量（1972.39 mm）的84.66%、0.26%和15.07%,且均与次降雨量呈显著正相关（P<0.01）,其中干流在次降雨量达到5 mm时产生;林冠截留量随次降雨量增大而逐渐达到饱和（6 mm左右）。（2）林下草本植物的地上生物量达1.32 t/hm²,其持水率随浸水时间呈对数函数增加（P<0.01）,最大持水量为0.61 mm。（3）枯落物贮存量达10.74 t/hm²,未分解、半分解、未分解与半分解混合枯落物的最大持水率为183.76%、206.31%和197.62%,未分解与半分解层枯落物的最大持水能力达1.44 mm。（4）0-80 cm土层的饱和贮水量达334.75 mm,其中滞留贮水量达49.08 mm,占饱和贮水量14.66%。马尾松天然次生林各作用层的降雨截持及贮水作用明显,其中尤以土壤层贮水能力最强。研究结果可为三峡库区森林涵养水源服务功能模拟与评价提供重要参考依据。