海南甘什岭白藤土壤种子库特征及幼苗更新能力

为探究海南甘什岭地区白藤土壤种子库的储备状况及幼苗更新能力,按公里网格设置样地30块(20 m×20 m),于各样地内沿对角线设置7个1 m×1 m小样方,对白藤种子和天然更新幼苗(≤40 cm)的分布状况进行调查,比较不同样地环境条件下种子储备和幼苗更新能力的大小,并采用随机森林方法,对影响种子和幼苗数量的立地环境因子进行分析。结果表明:甘什岭地区白藤土壤种子分布不均匀,土壤种子库种子主要集中在枯落物层;白藤更新幼苗中Ⅰ级(0~9 cm)幼苗占比最高,达61.63%,是更新幼苗的主体,但Ⅰ级幼苗、Ⅱ级幼苗间的转化率较低(39.18%),是制约白藤幼苗天然更新关键环节;立地环境因子中,林冠高度、林分郁闭度、凋落物厚度和林分密度是影响种子分布和幼苗数量的主要环境因子;总之,在自然状态下,白藤天然更新能力不足,应采用人工干预和调控措施促进更新;在白藤更新抚育过程中,应通过林内疏枝除冠、间苗等措施,调节立地环境因子,改善种子的着地环境,提高白藤幼苗转化率,达到促进白藤自然更新的目的。     

海南甘什岭白藤土壤种子库特征及幼苗更新能力

为探究海南甘什岭地区白藤土壤种子库的储备状况及幼苗更新能力,按公里网格设置样地30块(20 m×20 m),于各样地内沿对角线设置7个1 m×1 m小样方,对白藤种子和天然更新幼苗(≤40 cm)的分布状况进行调查,比较不同样地环境条件下种子储备和幼苗更新能力的大小,并采用随机森林方法,对影响种子和幼苗数量的立地环境因子进行分析。结果表明:甘什岭地区白藤土壤种子分布不均匀,土壤种子库种子主要集中在枯落物层;白藤更新幼苗中Ⅰ级(0～9 cm)幼苗占比最高,达61.63%,是更新幼苗的主体,但Ⅰ级幼苗、Ⅱ级幼苗间的转化率较低(39.18%),是制约白藤幼苗天然更新关键环节;立地环境因子中,林冠高度、林分郁闭度、凋落物厚度和林分密度是影响种子分布和幼苗数量的主要环境因子;总之,在自然状态下,白藤天然更新能力不足,应采用人工干预和调控措施促进更新;在白藤更新抚育过程中,应通过林内疏枝除冠、间苗等措施,调节立地环境因子,改善种子的着地环境,提高白藤幼苗转化率,达到促进白藤自然更新的目的。     

土壤易氧化有机碳对西双版纳热带森林群落演替的响应

土壤易氧化有机碳（Readily oxidizable carbon,ROC）作为土壤中易被氧化且活性较高的有机碳,能够敏感反映群落植被环境与土壤环境的早期变化。为探明土壤ROC时空变化对热带森林次生演替的响应,以西双版纳热带森林不同次生演替阶段（白背桐群落、野芭蕉群落与崖豆藤群落）为研究对象,采用高锰酸钾氧化法测定并分析土壤ROC时空动态特征,探究这些变化与土壤微生物量碳及理化性质之间的相互关系。结果表明：（1）不同次生演替阶段热带森林土壤ROC含量存在显著差异,其大小顺序为：野芭蕉群落（11.38 mg/g） > 崖豆藤群落（10.5 mg/g） > 白背桐群落（9.72 mg/g）;（2）不同次生演替阶段热带森林土壤ROC含量的月份变化趋势基本一致,均表现为6月显著高于12月,且各月份间差异显著;（3）不同次生演替阶段热带森林土壤ROC含量随着土层深度增加而递减,且不同土层间差异显著;（4）土壤有机碳、微生物量碳、全氮、水解氮和铵态氮显著影响土壤ROC含量的时空变化,而pH值与土壤ROC显著负相关。因此,土壤ROC对西双版纳热带森林群落演替具有敏感的响应,土壤总有机碳、微生物量碳、全氮、水解氮、铵态氮及pH是土壤ROC时空变化的主控因素。     

植物病原菌在森林动态中的作用

植物病原菌作为森林生态系统的重要组成成分及调控因子之一,在森林动态中扮演着重要的角色。植物病原菌通过侵染过程导致寄主植物的幼苗及成熟个体死亡、成熟个体的种子量降低或不实,或造成植物个体或群落中不同物种不同程度的病害,影响它们之间的营养竞争,从而导致群落结构、物种及个体数量的变化。感染散布前、后的种子和土壤种子库中的种子,以及由种子萌发产生的幼苗,它们的存活率降低,进而影响森林中的种子散布、幼苗更新与增补格局。在天然林中,先锋树种比顶极树种对病原菌更敏感,群落演替的早期阶段对病原菌比较敏感。植物病原菌主要通过密度依赖机制造成森林树种不同的死亡格局,从而参与森林的动态过程。     

西双版纳热带森林的土壤种子库储量及优势成分

作为西双版纳热带森林土壤种子库生态学系统研究的首次报道,本文采用野外样带取样与萌发实验相结合的方法,探讨了当地１类季节雨林（番龙眼、千果榄仁林）和３类次生森林（山黄麻林、中平树林、半人工林）的土壤种子库储量及其优势成分。结果发现,中平树林和山黄麻林的土壤中蕴藏着十分丰富的种子,在厚度为１０ｃｍ的表层土壤中,它们的种子密度分别高达２９９４５±２２６７粒／ｍ２和２４７４０±２２７５粒／ｍ２。而季节雨林和半人工林土壤种子库中的种子密度仅为５９０５±２０２粒／ｍ２和３３４５±４３８粒／ｍ２。草本植物无论是在种类还是个体数量上都是这几类森林土壤种子库的优势成分,但随着森林演替年龄的增加,其所占比例有所减少。     

云南南部和中部地区公路旁紫茎泽兰土壤种子库分布格局

公路边缘生境促进外来植物的入侵,土壤种子库作为植被天然更新的物质基础对未来植被的构成至关重要。研究路旁生境中紫茎泽兰土壤种子库的分布格局,对揭示路旁紫茎泽兰种群的补充和更新、探讨公路与入侵植物之间的关系以及科学制定紫茎泽兰防除对策具有重要意义。本文在紫茎泽兰入侵的云南南部和中部地区选择三种不同级别的9条公路的23个取样地点,沿垂直于公路方向设置55条样线,采得374个10 cm?10 cm?10 cm土样。采用温室萌发法,研究了紫茎泽兰土壤种子库从公路沿线到邻近景观的储量、影响因子以及分布格局。结果表明：9条公路旁的土壤中贮藏着丰富的紫茎泽兰种子,其种子库密度变动于3 152～25 225 粒?m-2,占所有有效种子密度的平均比例为48.7%。公路级别、路旁景观类型和海拔对路旁紫茎泽兰种子库密度有显著影响,密度随公路级别的提高而增加;不同路旁景观类型中的种子库密度排序为：稀树林>稀树灌木林>撂荒地和荒坡>森林;海拔1 700～1 900 m范围内的种子库密度最大。不同样线的种子库密度值随垂直于公路的距离变化格局略有不同,平均密度值和平均种子数量占样线总数的比例值都呈单峰变化,在距离公路最近端已经有很高密度,大多数样线的高峰值出现在9 m以内。公路旁已经分布有一个紫茎泽兰种子带,因而提高路旁本地植物的盖度及郁闭度有利于控制紫茎泽兰通过种子更新进一步扩散。     

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.     

降水变化和氮沉降影响森林叶根凋落物分解研究进展

全球环境变化通过改变凋落物质量和产量、土壤生物以及非生物因子调控森林凋落物分解，从而对森林生态系统物质和能量循环产生重要的影响。就森林凋落物分解对当前我国面临降水格局变化和大气氮沉降增加的响应进行了回顾和系统的分析，发现降水格局改变如降水减少可能降低凋落物质量从而减缓凋落物分解，而氮沉降增加通常提高凋落物质量从而促进凋落物分解（间接效应）；降水格局改变通过调节土壤含水量和溶解氧含量进而影响微生物参与的分解过程，或通过改变可溶性组分的淋溶量来影响凋落物分解的物理过程，而氮沉降增加主要通过提高外源氮素的有效性从而促进或抑制微生物参与的分解过程（直接效应）。现有研究大多是基于地上凋落物（例如叶凋落物）来理解和量化森林凋落物分解速率与环境因子之间的关系。但目前对降水格局变化及其与大气氮沉降增加的交互作用如何影响森林地上和地下凋落物分解，以及潜在的微生物学机制仍然缺乏统一和清晰的认识。从土壤性质、凋落物质量、微生物群落结构和功能3个方面构建了环境变化对森林地上和地下凋落物分解的概念框架，并进一步阐述未来研究的重点方向：（1）亟需查明地上和地下凋落物分解的驱动机制；（2）探明降水格局变化和氮添加单因子及两因子交互作用对凋落物分解和养分释放的影响及其生物化学调控机理；（3）阐明微生物群落结构和功能对降水格局变化和氮添加单因子及两因子交互的响应机制。以期为深入探讨全球环境变化对森林凋落物分解的影响，以及环境胁迫下森林土壤"碳库"维持机制的解释提供科学依据。     

鼎湖山不同演替阶段森林土壤水分时空变异研究

土壤水分作为森林生态系统水分蓄库的主体,森林土壤水分储量及其时空动态与变异对揭示区域植被恢复与气候变化背景下的森林生态系统水文过程响应与服务功能变化机制具有重要意义。本研究以南亚热带地区典型森林植被演替序列马尾松人工林（Pinus massoniana coniferous forest,PF）-马尾松针阔叶混交林（mixed Pinus massoniana/broad-leaved forest,MF）-季风常绿阔叶林（monsoon evergreen broad-leaved forest,MEBF）为研究对象,依托中国生态系统研究网络森林样地建设与监测统一规范对鼎湖山森林生态系统定位站站区内分布的上述森林类型土壤水分的长期定位观测（2005-2015年）,通过分析各演替阶段森林土壤不同土层（0-15、15-30、30-45、45-60、60-75和75-90 cm）土壤体积含水量观测数据,探究该区域森林植被恢复过程中的土壤水分变化及其时空变异。结果表明：在雨热同期且干湿季明显的南亚热带地区,鼎湖山森林土壤储水量及其时间动态受降雨量的影响显著,森林土壤层对降雨具有强烈的调蓄和稳定作用,伴随PF→MF→MEBF自然演替进程,调蓄水分能力逐步增强。林型间,由初期阶段PF到顶级群落MEBF,森林土壤水分储量逐渐提高,且演替后期林型相对于早期林型,土壤储水量均呈现为较小的年际与年内变幅。干、湿季而言,干季时林型间的土壤储水量差异大于湿季,干季时MEBF和MF土壤含水量分别是PF的1.33倍和1.11倍。从土壤含水量的干、湿季期间变异来看,不同林型各土层土壤含水量的变异系数大小均表现为干季大于湿季;垂直剖面方向上,突出表现为无论干湿季MEBF各层土壤含水量变异均比其他两种林型较为缓和,充分体现了MEBF优越的土壤水分时空调配能力。整体上,伴随PF→MF→MEBF自然演替进程,土壤水分储量及其稳定性逐步提升。     

花楸树种子散布、萌发与种群天然更新的关系

花楸树是我国东北林区重要的非木质资源树种,其实生天然更新不良.本文通过研究花楸树种子散布、土壤种子库及种子萌发出土过程,分析花楸树实生天然更新的影响因素.结果表明：自然散落的花楸树果实96.1%分布于母株2 m范围内,凋落物层和土壤表层（0～2 cm）的种子数占土壤种子库总数的97.0%;不同季节花楸树土壤种子库种子数量差别很大,当年11月上旬种子数量最多,达(257.7±69.2)粒·m^-2;翌年7月下旬种子数量最少,仅为(2.9±2.9)粒·m^-2;温度不是花楸树种子萌发出土过程的限制因子,0 ℃～5 ℃时幼苗出苗率达(67.5±6.6)%,但对其出苗速率影响显著.土壤含水量为50%时,花楸树出苗率最高,达(74.7±4.2)%;含水量为60%时,幼苗死亡率最低,为(32.6±0.6)%.花楸树种子的散布格局和土壤种子库的时空分布格局影响种子的萌发出土过程,进而影响其种群的天然更新.     

Effects of Natural and Human-Assisted Regeneration on Landscape Dynamics in a Korean Pine Forest in Northeast China

Improper forest harvesting can potentially degrade forest ecosystem functions and services. Human-assisted regeneration (e.g., planting) is often used to increase the rate of forest recovery and thereby reduce regeneration failure. Seed dispersal is a fundamental ecological process that can also influence spatio-temporal patterns of forest regeneration. In this study, we investigated the relative contribution of planting and seed dispersal on forest regeneration at landscape scales. Because such influences can be further complicated by timber harvest intensity and seed availability within and around harvested area, we also evaluated the effects of those factors on forest landscape dynamics. We used the forest landscape model LANDIS to simulate the dynamics of Korean pine-broadleaf mixed forests in Northeast China. We considered three factors: timber harvest intensity (3 levels), seed dispersal and whether or not planting was used. The results showed that planting was more important in maintaining the abundance of Korean pine (Pinus koraiensis), a climax keystone species in this region, under the high-intensity harvesting option during early succession. In contrast, seed dispersal was more important during late succession. Korean pine can be successfully regenerated through seed dispersal under low and medium harvest intensities. Our results also indicated that effective natural regeneration will require protecting seed-production trees (seed rain). This study results provide a basis for more effectively managing Chinese temperate forests and possibly other similar ecosystems.     

土壤种子库的研究现状与进展综述

土壤种子库是指存在于土壤表层掉落物和土壤中全部活性种子的总和。土壤种子库是现在植物种群生态学研究中不可缺少的一部分。土壤种子库时期是植物种群生活史的一个重要阶段,有人称之为潜种群阶段,是种群的定居、生存、繁衍和扩散的基础。土壤种子库理论作为群落生态学和恢复生态学的基础理论,是退化生态系统重建的重要组成部分,已成为植物生态学研究的热点问题。随着其发生发展,土壤种子库研究方法更加科学准确,研究内容得到了不间断的更新和补充,研究领域涉及了植物学、遗传学、生态学、杂草科学和农学等各科学。至此,土壤种子库已经形成了相对完善的理论框架,主要包括:1.土壤种子库的研究的沿革;2.土壤种子库的特征3.土壤种子库的动态变化4.土壤种子库的分类问题5.土壤种子库的研究方法6.对植物生态学的贡献。     

Regeneration Potential of Floodplain Forests Under the Influence of Nonnative Tree Species: Soil Seed Bank Analysis in Northern Italy

Soil seed banks are the ecological memory of plant communities and might represent their regeneration potential. This study examines the soil seed bank in hardwood floodplain forests of the biosphere reserve “Valle del Ticino” (Northern Italy) to find out whether the natural forest vegetation can potentially be restored by the soil seed bank. We compared near natural forests of the phytosociological association Polygonato multiflori–Quercetum roboris with stands dominated by the nonnative tree species Robinia pseudoacacia and Prunus serotina in order to investigate whether the composition of the soil seed bank is significantly influenced by the composition of the main canopy tree species and soil properties. Soil seed bank samples were taken from 20 randomly selected plots in stands that were differentiated into four groups related to the dominant forest canopy species. The germinated plants were counted and their species determined. A total of 2,427 plants belonging to 84 species were recorded. The composition of the dominant tree species and soil parameters significantly influence the composition of the seed bank. The similarity with the standing vegetation was very low. Only 13% of the species in the soil seed bank represent the target vegetation. The low percentage of target species and the high percentage of nonnative species imply that the regeneration of near‐natural forest vegetation from the soil seed bank is not feasible. Consequently, disturbances that may activate the soil seed bank should be minimized. Thus, we recommend stopping the mechanical removal of the nonnative tree species in the Ticino Park .     

川西亚高山65年人工云杉林种子雨、种子库和幼苗定居研究

川西亚高山人工针叶林已成为亚高山森林的重要组成部分, 它们是否具有持续的自然更新能力, 是决定川西亚高山针叶林群落演替方向和维持该区针叶林大面积存在的基础。以川西米亚罗亚高山人工云杉(Picea asperata)林(65 a)为研究对象, 对种子雨量年际变化、土壤种子库动态、种子萌发和幼苗定居等更新过程的关键环节进行了连续7年(2002-2008年)的野外观测, 以研究人工云杉林更新潜力及影响其更新的限制因素。结果表明: 该区云杉林种子雨一般从每年的10月初开始下落, 一直到翌年的1月底或2月初结束; 云杉种子散落存在明显的大小年现象, 种子散落周期为4年, 且大小年之间种子产量差异极大; 云杉种子从下落到土壤到种子完全失去活力不到1年时间, 属于Thompson和Grime定义的第II类土壤种子库类型。腐烂死亡和动物取食是土壤种子库损耗的主要因素, 而种子通过萌发真正转化为幼苗的比例非常低, 仅占2002年下落种子总量的3.6%。种子萌发后, 环境筛的作用导致云杉幼苗大量死亡, 尤其是在种子萌发后的一个生长季节内, 其死亡率高达78%。凋落物和苔藓是构成人工云杉林下地表的两种主要地被物类型, 二者占所有调查幼苗数量的93%左右; 两种地被物类型上0-2 cm层幼苗存活率最高, 分别占存活幼苗总数的76.07%和86.72%, 随地被物厚度增加, 幼苗存活率呈明显下降趋势, 而幼苗死亡率呈明显升高的趋势, 表明林下地被物厚度也是影响云杉幼苗定居的重要因素。两种地被物对幼苗生长的影响不同, 除株高之外, 分布在苔藓上的云杉幼苗生长参数(地径、分枝数、干重以及干重年增长率)明显高于分布于凋落物上的幼苗, 表明苔藓地被物更有利于云杉幼苗定居。尽管该区大量云杉种子下落, 但由于种子的高损耗率、幼苗的低输出率以及萌发幼苗的高死亡率, 使得人工云杉林下种子通过萌发转为实生幼苗的数量非常少, 最终真正能补充到云杉种群的个体数量非常有限。     

Seasonal Dynamics of the Plant Community and Soil Seed Bank along a Successional Gradient in a Subalpine Meadow on the Tibetan Plateau

Background

Knowledge about how change the importance of soil seed bank and relationship between seed mass and abundance during vegetation succession is crucial for understanding vegetation dynamics. Many studies have been conducted, but their ecological mechanisms of community assembly are not fully understood.

Methodology

We examined the seasonal dynamics of the vegetation and soil seed bank as well as seed size distribution along a successional gradient. We also explored the potential role of the soil seed bank in plant community regeneration, the relationship between seed mass and species abundance, and the relative importance of deterministic and stochastic processes along a successional gradient.

Principal Findings

Species richness of seed bank increased (shallow layer and the total) and seed density decreased (each layer and the total) significantly with succession. Species richness and seed density differed significantly between different seasons and among soil depths. Seed mass showed a significant negative relationship with relative abundance in the earliest successional stage, but the relationships were not significant in later stages. Seed mass showed no relationship with relative abundance in the whole successional series in seed bank. Results were similar for both July 2005 and April 2006.

Conclusions

The seed mass and abundance relationship was determined by a complex interaction between small and larger seeded species and environmental factors. Both stochastic processes and deterministic processes were important determinants of the structure of the earliest stage. The importance of seed bank decreased with succession. The restoration of abandoned farmed and grazed meadows to the species-rich subalpine meadow in Tibetan Plateau can be successfully achieved from the soil seed bank. However, at least 20 years are required to fully restore an abandoned agricultural meadow to a natural mature subalpine meadow.     

黑龙江省大兴安岭林区火烧迹地森林更新及其影响因子

林火干扰是大兴安岭森林更新的影响因子之一,研究火烧迹地森林更新的影响因子(立地条件、火前植被、火干扰特征)对理解生态系统的结构、功能和火后演替轨迹具有重要意义。选取呼中及新林林业局55个代表性火烧样地,利用增强回归树分析法分析了火烧迹地森林更新的影响因素。结果表明:(1)立地条件是影响针、阔叶树更新苗密度的主要因素;海拔对针叶树更新苗密度的影响最大;坡度对阔叶树更新苗密度影响最大;(2)距上次火烧时间对针叶树更新苗比重影响最大,其次是林型;(3)中度林火干扰后森林更新状况好于轻度和重度火烧迹地。根据火烧迹地森林更新调查分析可知:林型影响火后演替模式,火前为针叶树或阔叶树纯林,火后易发生自我更新(火后树种更新组成与火前林型相同),而针阔混交林在火干扰影响下易于发生序列演替(火后初期以早期演替树种更新为主)。     

洮河上游紫果云杉群落土壤种子库特征及其与地上植被的关系

该研究以甘肃洮河国家级自然保护区大峪沟林区(TH)、冶力关林区(YLG)、尕海 则岔国家级自然保护区则岔林区(GZ)的紫果云杉(Picea purpurea)天然林群落为研究对象,通过样地调查与萌发实验,分析洮河上游紫果云杉群落土壤种子库特征,以揭示洮河上游紫果云杉群落土壤种子库特征及与地上植被的关系,为紫果云杉群落恢复和管理提供依据。结果表明：(1)3个林区土壤种子库共萌发27科45属50种植物,种子库密度在958~1 129粒/m²之间,草本植物是构成研究区土壤种子库的主体。(2)3个林区紫果云杉群落土壤种子库垂直结构明显,物种数及种子密度随土层的加深呈减少趋势。(3)3个林区地上植被物种数大于土壤种子库物种数,相似性系数在0.15~0.23之间,表现为极不相似性;土壤种子库的多样性指数除Pielou指数高于地上植被外,Margalef指数、Shannon Wiener指数、Simpson指数均低于地上植被。研究认为,洮河上游紫果云杉群落土壤种子库以草本植物为主,乔木和灌木的储量较小,特别是建群种紫果云杉的储量较小;地上植被和土壤种子库之间相互的贡献力较低,仅依靠紫果云杉林土壤种子库进行自然恢复,远不能缓解现阶段紫果云杉林退化的问题,因此需开展人工育苗、造林等措施来促进紫果云杉的更新与发展。     

生境片段化对千岛湖马尾松林内土壤种子库的影响

土壤种子库是森林群落更新的主要来源之一,对森林的演替和恢复等具有重要意义。生境片段化现象正日益严重地影响着森林群落,并可影响森林土壤种子库。研究了千岛湖地区的大陆及岛屿次生马尾松林内土壤种子库的组成及其影响因素(e.g.,岛屿面积,形状指数,隔离度和距岛屿边缘距离等)。根据大陆和岛屿的面积及边缘梯度,采用大数量小样方法,分别在土壤种子库最大化(初冬,2015年12月)和最小化(晚春,2016年4月)时期对马尾松林内土壤进行了机械取样。对土壤样品进行萌发实验,检测了两个时期的土壤种子库上层(0—2 cm)和下层(2—5 cm)种子组成,并通过广义线性混合效应模型等手段分析其影响因素。结果显示:(1)所有316个土壤样本中,萌发出幼苗1422株,隶属于29科、40属、41种。其中,木本植物幼苗占13种1024株,草本占28种398株。(2)Jaccard指数和相关性分析均显示初冬、晚春时期的土壤种子库组成具有很高的相似性;土壤种子库上、下层组成的相似性也很高。(3)广义线性混合效应模型分析显示,在大陆和岛屿上,土壤种子库下层种子含量低于上层;而大陆样地土壤种子库中的木本植物种子数较岛屿样地高。岛屿上,土壤种子库中的种子数随土层的加深而降低;随边缘梯度升高也下降,尤其是草本植物的种子。对于岛屿上的木本植物,不耐阴种的种子数量远大于耐阴种,尤其是土壤下层。表明千岛湖地区马尾松林内土壤种子库组成受到生境片段化的影响,进而可能作用于该类型森林群落的演替。