西双版纳热带森林土壤种子库与地上植被的关系

通过实验研究探讨了西双版纳几类热带森林的土壤种子库与地上植被的关系．结果表明,在森林演替的初期,土壤种子库与地上植被共有的种类和种子储量较多,随着林龄的增大,外来种子的比例逐渐增加,到季节雨林阶段,土壤种子库中的种子大部分为来自群落外的先锋种类．这些种子在郁闭的林冠下很难萌发,一旦森林受到干扰出现林窗或空旷地,这些潜在的种源将迅速萌发,参与植被的恢复或演替     

温州裂叶月见草入侵群落和土壤种子库种类组成的季节动态

通过野外调查和萌发实验,研究了浙江温州地区裂叶月见草(Oenothera laciniata)入侵群落和土壤种子库种类组成的季节动态,结果表明:裂叶月见草土壤种子库中共有种子植物46种,种子库各层储昔与物种数量不同,呈现为上层(0～2 cm)>中层(2～5 cm)>下层(5～10 cm),层间差异较明显;裂叶月见草入侵群落地上植被与土壤种子库群落组成相似性系数为0.632,表明该群落裂叶月见草入侵时间不长,处在演替的初期阶段;裂叶月见草种子具有休眠特性,并在萌发的过程中阶段性破除休眠;裂叶月见草的重要值与群落的物种多样性存在着正相关性,但未达显著水平(P>0.05);在每年的11月至次年4月裂叶月见草营养生长期铲除是控制裂叶月见草传播和扩散的有利时机.     

蔡家河湿地土壤种子库特征及其与地上植被和土壤因子的关系

为明确蔡家河湿地土壤种子库特征及其与地上植被和土壤因子的关系,采用野外调查取样和室内萌发实验相结合的方法,对芦苇群落,野艾蒿群落和林下杂草群落3种不同植被类型的土壤种子库密度,物种组成,地上植被以及土壤理化性质进行了调查研究。结果表明:蔡家河湿地3种植被类型的土壤种子库密度分别为(7725±1286)粒·m^-2,(2535±556)粒·m^-2和(5085±984)粒·m^-2;物种数量分别为36种, 28种和39种。3种植被类型土壤种子库的物种丰富度以及多样性均高于地上植被,并且3种植被类型间土壤种子库物种组成的相似性高于地上植被,说明土壤种子库比地上植被具有更高的稳定性。芦苇群落的种子库密度,物种多样性指数以及土壤种子库和地上植被物种组成的相似性均高于野艾蒿群落和林下杂草群落。土壤含水量与土壤有机质是影响土壤种子库物种组成的主要土壤因子,在土壤水分以及有机质含量高的芦苇群落中含有大量湿生植物种子,但在水分和有机质含量低的野艾蒿和林下杂草群落未发现柳叶菜(Epilobium hirsutum)、马先蒿(Pedicularis resupinata)、问荆(Equisetum arvense)等湿生植物的种子。因此,蔡家河湿地土壤种子库已出现一定程度的退化,芦苇群落土壤种子库可用作退化湿地植被恢复的种源,在植被恢复时要满足种子萌发对土壤水分和有机质的需求。     

兰坪铅锌矿区植被恢复初期土壤种子库与地上植被关系的研究

尾矿废弃地是一种极端的生态系统,其植被恢复的研究将丰富传统的生态学理论。该研究通过野外植被调查与室内萌发实验相结合的方法,探讨了兰坪铅锌矿区植被恢复初期不同群落类型地上植被、土壤种子库及其相互关系。结果显示:（1）与对照群落（云南松林、高山栎灌丛）相比,尾矿区恢复期各群落（早熟禾人工草地、魁蒿群落、马桑灌丛）地上植被及土壤种子库的物种数、物种多样性均较低。（2）植被恢复时间较短的2个群落（魁蒿群落、人工草地）土壤种子库较地上植被物种多样性高。（3）尾矿区恢复期各群落地上植被及土壤种子库的优势种均主要由风播、种子繁殖的植物组成,菊科、禾本科占较大比例,这些植物在尾矿区植被恢复初期起重要作用。（4）尾矿区恢复期各群落土壤种子库与地上植被的物种相似性较高,各群落之间地上植被及土壤种子库的相似性则较低。研究表明,尾矿区恢复初期土壤种子库与地上植被紧密联系,群落改造方式、恢复时间对土壤种子库具有重要影响。     

紫茎泽兰入侵地区土壤种子库特征

土壤种子库是植物潜在的种群,其时空分布格局对植物群落的动态与稳定性有着举足轻重的影响,尤其是在受外来种入侵危害地区,土壤种子库的特征对生态系统的恢复和未来植被的结构、功能、组成与动态等更为重要。本文通过野外调查与萌发实验相结合的方法研究了四川攀枝花市紫茎泽兰（Eupatorium adenophorum）入侵地区的植被组成和紫茎泽兰种子雨前后土壤种子库的变化,初步探讨了受入侵地区种子库中包括紫茎泽兰在内的物种的种类与储量情况。结果表明：（1）在紫茎泽兰危害严重的地带,群落组成比较简单,草本层以紫茎泽兰最为丰富,种群构成为1–4年生植株及其荫庇下大量的实生幼苗,Drude多度极大,频度达100%;（2）在土壤种子库中有13种高等植物出现,与植被组成的相似度为0.31;土壤种子库总储量为3,180粒/m^2,其中紫茎泽兰1,950粒/m^2,占总储量的61.3%。种子库各层种子储量不同,上层种子少于中下层,差异不显著（P〉0.05）,在土壤下层（5–10cm层）的紫茎泽兰种子仍然可以萌发;（3）种子雨后,表层土中（0–2cm）紫茎泽兰种子总储量为4,733粒/m^2;紫茎泽兰种子雨后种子萌发出现2个峰值,分别为第9天与第17天,表明土壤中的紫茎泽兰种子会阶段性打破休眠。紫茎泽兰在当地植被和土壤种子库中都占绝对优势,其他物种从种子阶段就开始亏缺,是紫茎泽兰不断更新和难以彻底控制的重要原因。     

金沙江干热河谷山地植被恢复区土壤种子库和地上植被研究

土壤种子库在植物种群动态中起着重要作用。土壤种子库可缓解种群的灭绝过程,保存群落中植物种的表现特征,是植被天然更新的物质基础。通过对金沙江干热河谷山地植被恢复区（包括水平阶、自然坡面、沟底）和未恢复区（包括放牧地）的土壤种子库和地上植被的组成、大小及多样性进行比较研究表明,植被恢复区土壤种子库和地上植被的密度、丰富度、多样性及均匀度均大于未恢复区。恢复区地上生物量要远大于未恢复区。水平阶和各类型间的土壤种子库密度与地上植被密度差异显著。土壤种子库中草本植物占很大比例。孔颖草和扭黄茅是土壤种子库和地上植被的两大优势种,两者的个体数量、重要值及生物量最大。土壤种子库和地上植被有较高的相似性,且随着恢复程度的加深,相似性有增高的趋势;土壤种子库密度和地上植被密度之间关系可以用二次和三次曲线拟合。     

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。     

持久土壤种子库研究综述

土壤种子库是指存在于土壤上层凋落物和土壤中全部存活种子,简单地可分为短暂土壤种子库和持久土壤种子库。即使给予理想的萌发条件如季节、温度、湿度等,土壤种子库中也仍有部分种子保持休眠状态,休眠的种子组成了持久土壤种子库。持久土壤种子库具有在承受了空间或时间上不可预测的干扰的植被中发挥繁殖能力的潜势,因此,其在植被承受干扰后的恢复、管理和重建中常常起关键作用。研究持久土壤种子库能丰富生物多样性的内容,同时,可以为深入了解植被更新提供更多的信息。本文从持久土壤种子库的研究方法、分类方法、指示因子、生态意义,以及持久土壤种子库研究中存在的问题和今后的工作进行综述,试图为将来的工作奠定基础。     

铜尾矿废弃地与相邻生境土壤种子库特征的比较

土壤种子库是植被群落的重要组成部分,其特征决定了群落的演替方向。对铜陵杨山冲尾矿库6个植被群落及相邻两处生境的土壤种子库进行了研究。结果表明,尾矿内各植被群落种子库的种子密度间存在较大差异,变化范围为57—593粒/m2,平均种子密度为370粒/m2,尾矿坝体和周围山体种子库种子密度分别为999和121粒/m2,各样地土壤中种子均主要集中在0—5 cm范围内。尾矿种子库与坝体种子库间的相似性指数大于其与周围山体种子库的相似性指数,但尾矿内各植被群落种子库间的相似性较差,相似性指数的变化范围为0.308—0.636。可见,群落微生境对土壤种子库的种子密度和物种组成产生了较大的影响。尾矿种子库种类与地上植被的平均相似指数为0.355,低于坝体种子库种类与地上植被相似性系数。3处样地土壤种子库的物种多样性、丰富度和均匀度指数均表现为坝体>尾矿>山体。尾矿种子库在农田土壤中萌发并正常生长的幼苗为16科44属53种,而在尾矿基质中仅为9科36属45种,均以禾本科、菊科和豆科植物萌发和生长状况较好,这3科构成了尾矿地上植被的主要类型。尾矿种子库在尾矿基质中萌发成活率为62.2%—91.2%,约为坝体和山体土壤种子库在尾矿基质中萌发成活率的2倍。说明,组成尾矿种子库的种子大部分已经适应了尾矿的极端恶劣环境或者其本身就是耐性极强的植物类型。     

黔西北喀斯特土壤种子库季节动态及种子库对策

采用野外样线取样与温室萌发相结合的方法,研究了贵州省西北部喀斯特区域处于不同演替阶段群落的土壤种子库季节动态与种子库对策.实验共检测出130个物种,种子库密度变动于541～11180粒·m-2,草本种子的密度和物种数远大于木本种子.采样时间和地点对土壤种子库平均物种数和密度有显著影响.各群落类型的土壤种子库平均物种数都在4月达到最高,除草地外在12月下降到最低,草地在8月下降到最低.各群落类型土壤种子库密度都在4月达到最高,8月、12月以及次年5月的密度差异不显著.至少两种种子仅存在于1年中某些时段的短暂性土壤种子库类型和两种种子在全年的土壤种子库中都存在的持久性土壤种子库类型.植物的种子库对策是物种本身固有的生活史对策,但某些物种的种子库对策可能受干扰历史及微环境因素的影响,使其在种子数量上表现出不同的季节动态.     

湿地土壤种子库与地上植被相似性关系研究评述

土壤种子库与地上植被的关系是土壤种子库研究的重要组成部分。当前,湿地生态系统面临严重威胁,研究湿地土壤种子库和地上植被关系既可以加强对土壤种子库和植物群落特征的认识,又可以为湿地保护与管理提供理论指导。检索了科学引文索引扩展版(SCIE)数据库中收录的1900—2012年间研究湿地土壤种子库与地上植被关系的文献,通过分析土壤种子库与地上植被的Srensen相似性系数,结果发现:不同湿地类型的土壤种子库和地上植被的相似性存在显著差异,河流湿地中两者的相似性最小;不同植被类型中土壤种子库与地上植被的相似性差异显著:草本群落的相似性大于乔木群落;不同气候带的湿地中两者的相似性也存在显著差异,其中亚热带地区相似性最小。总结了湿地种子库与地上植被相似性关系的时空变化特征。二者的相似性通常随着植物群落的演替而减小,在空间上也随着环境梯度而变化。分析了两者关系的影响因素,如种子传播、环境条件和繁殖策略等。对研究中存在的问题及发展方向提出建议。     

Hidden biodiversity in the Arctic – a study of soil seed banks at Disko Island,Qeqertarsuaq, West Greenland

Seed dispersal is a key process in plant community dynamics, and soil seed banks represent seed dispersal in time rather than in space. Despite their potential importance, seed bank dynamics in the Arctic are poorly understood. We investigated soil seed banks and corresponding plant community composition in three contrasting vegetation types in West Greenland, viz. dwarf shrub heaths, herb slopes and fell‐fields. Through germination testing, 31 species were documented in soil seed banks. All of these were herbaceous, while no dwarf‐shrub species, which represents the dominating growth form in the above‐ground vegetation, were emerging from the seed bank. Consequently, across vegetation types, the lowest similarity between seed bank and above‐ground vegetation was found in dwarf shrub heath. Nine plant species were exclusively found in seed bank, all of which were non‐clonal forbs. Seed bank size (total number of seeds) and species richness seemed to increase with the level of natural disturbance. Additionally, we examined the effect of different experimental light and temperature conditions on the quantity and diversity of germinating seeds. The difference in diversity in vegetation and seed bank at the species level will impact population dynamics, regeneration of vegetation after disturbances and its potential to respond to climate change.     

Seed dynamics of resprouting shrubs in grassy woodlands: Seed rain,predators and seed loss constrain recruitment potential

Abstract Measuring the fate of seeds between seed production and seedling establishment is critical in understanding mechanisms of recruitment limitation of plants. We examined seed fates to better understand the recruitment dynamics of four resprouting shrubs from two families (Fabaceae and Epacridaceae) in temperate grassy woodlands. We tested whether: (i) pre‐dispersal seed predation affected seed rain; (ii) post‐dispersal seed predation limited seed bank accumulation; (iii) the size of the seed bank was related to seed size; and (iv) viable seeds accumulated in the soil after seed rain. There was a distinct difference in seed production per plant between plant families with the legumes producing significantly more seeds per individual than the epacrids. Seed viability ranged from 43% to 81% and all viable had seed or fruit coat dormancy broken by heat or scarification. Pre‐dispersal predation by Lepidopteran larvae removed a large proportion of seed from the legume seed rain but not the epacrids. Four species of ants (Notoncus ectatomoides, Pheidole sp., Rhytidoponera tasmaniensis and Iridomyrmex purpureus) were major post‐dispersal seed removers. Overall, a greater percentage of Hardenbergia (38%) and Pultenaea (59%) seeds were removed than the fleshy fruits of Lissanthe (14%) or Melichrus (0%). Seed bank sizes were small (<15 seeds m^?2) relative to the seed rain and no significant accumulation of seed in the soil was detected. Lack of accumulation was attributed to seed predation as seed decay was considered unlikely and no seed germination was observed in our study sites. Our study suggests that seed predation is a key factor contributing to seed‐limited recruitment in grassy woodland shrubs by reducing the number of seeds stored in the soil.     

三江平原沟渠土壤种子库特征及其与地上植被的关系

为了探究三江平原沟渠土壤种子库在湿地植物保护中的作用及其在湿地恢复中的潜力,该文采用幼苗萌发法与样方调查相结合的方法,对三江平原不同开挖年限沟渠的土壤种子库特征及其与地上植被的关系进行了研究。结果表明:沟渠具有较大规模的土壤种子库,边坡种子库显著大于底泥种子库,边坡种子库密度为8 973–25 000 seeds·m–2,底泥种子库密度为506–1 488 seeds·m–2。开挖10年、20年和30年的沟渠土壤种子库共有50种植物萌发,隶属于20科41属。开挖10年、20年和30年的沟渠土壤种子库萌发物种数分别为37种、34种和33种,地上植被物种数分别为25种、33种和22种。土壤种子库和相应地上植被的相似性系数分别为38.7%、35.8%和32.7%。随着植物群落演替的进行,地上植被的Simpson指数、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数均逐渐增大。三江平原沟渠土壤种子库和地上植被中保存了大量湿地植物,表明沟渠具有保护植物物种多样性的作用,沟渠土壤种子库具有湿地恢复的潜力。随着沟渠开挖年限增加,沟渠植物群落呈现退化特征,建议对沟渠系统加强管理。     

A comparison between reclamation stockpile and boreal forest seed banks and plant communities

Soil stockpiles are essential to the reclamation of large‐ and small‐scale mining and other industrial sites. However, stockpiling soils can lead to the degradation of seed banks. This study examines the diversity, composition, depth of seed storage, and relationships between the aboveground and seed bank plant communities in stockpiles and compares them to the nearby boreal forest. The seed bank and aboveground vegetation sampled at eight stockpiles and six mature forest sites were near Fort McMurray (57.337°N, 111.755°W) and Cold Lake (54.695°N, 110.730°W), Alberta, Canada. Seed bank samples were taken from the forest floor (LFH) and depths of 0–5, 5–10, 10–20, 20–30, >50 cm. Aboveground vegetation cover was also estimated at these locations. The seed bank composition was determined using the seedling emergence method in a greenhouse. Stockpile seed banks had higher seedling abundance and species richness than nearby forested sites but were dominated by grasses and non‐native forbs. Most seeds germinated from the surface layer, with 92% of seeds germinating from the LFH layers in the forested sites, and 68% from the 0 to 5 cm layer in the stockpiles. Mature forest sites had more similar aboveground and seed bank communities than the stockpiles. Overall, integrating information on seed bank and aboveground plant communities would improve reclamation decisions, rather than relying on aboveground vegetation alone.     

荒漠草原土壤种子库对草地管理方式的响应

以宁夏中部不同封育年限(封育1a、3a、5a和7a)、不同放牧方式(中等强度自由放牧、中等强度4区轮牧)、补播改良(2006年补播沙打旺Astragalus adsurgens和紫花苜蓿Alfalfa stiva)及未封育等管理方式下的荒漠草原为研究对象,采用空间梯度代替时间梯度法,于2012年3月下旬用样线法采集土壤样品,采用温室萌发法,统计土壤种子库物种组成和种子数,研究了不同草地管理方式下的种子库与地上植被相似性、多样性等特征。结果表明:1)宁夏荒漠草原土壤种子库中共出现14种植物,分属6科14属,除牛枝子(Lespedeza potanimii)为半灌木外其余均为草本植物。多年生植物占土壤种子库植物总数的65.3%,一年生植物占土壤种子库植物总数的35.7%;多年生植物种子数量随封育年限增加而表现为下降趋势,封育1a和未封育草地最多;2)不同管理方式下土壤种子库和地上植被的共有物种数为2—6种,封育时间延长导致土壤种子库物种与地上植被相似性下降,土壤种子库和地上植被共有物种数有减少趋势,自由放牧降低了土壤种子库和地上植被的共有物种数,补播恢复的草地土壤种子库中未出现补播物种;3)种子库物种多样性与管理方式无明显的相关性;种子库物种多样性指数4区轮牧草地最高,封育7a草地最低,物种丰富度指数封育1a草地最高,均匀度指数自由放牧草地最高,补播草地最低。若荒漠草原仅依靠土壤种子库恢复自然植被,则不建议封育时间过久,需间以适当的干扰(放牧);补播外来种未对荒漠草原土壤种子库产生贡献,反而对乡土种产生了一定限制。     

The Role of Soil Seed Banks in Natural Restoration of the Degraded Hunshandak Sandlands, Northern China

The density of seeds in soil seed banks and the species composition of both seed banks and aboveground vegetation were examined in naturally restored sites (NRS) and aerially seeded sites (ASS) in the Hunshandak sandlands of northern China. Five sites were naturally restored 1, 2, 4, 8, and 15 years ago and four sites were aerially seeded 1, 2, 5, and 7 years ago. In total, 36 species were recorded in the seed bank and 41 species in the aboveground vegetation for all NRS, whereas the numbers were 17 and 19, respectively, for ASS, indicating that the NRS can support higher diversity of species than the ASS. During the initial 2 years of restoration, introduced alien shrubs by aerial seeding dominated the vegetation of ASS, although there were indigenous pioneer species in the seed bank which failed to establish in the community. In contrast, indigenous species were dominant components in both the seed bank and the vegetation at the NRS. These findings suggest that the establishment of introduced species might have restricted the germination of certain indigenous pioneer species. Seed bank density of NRS significantly increased with time from 459 ± 76 seeds m⁻² at NRS2 to 3,351 ± 694 seeds m⁻² at NRS15, showing that the seed bank in degraded grassland is large enough to allow natural restoration. It is not always necessary to actively introduce seeds to enhance vegetation diversity.     

动物与植物种子更新的关系Ⅱ．动物对种子的捕食、扩散、贮藏及与幼苗建成的关系

植物的繁殖体总是面临来自各类生物（如昆虫、脊椎动物、真菌）的捕食风险。因动物捕食引起的种子死亡率影响植物的适合度、种群动态、群落结构和物种多样性的保持。种子被捕食的时间和强度成为植物生活史中发芽速度、地下种子库等特征的主要选择压力,而种子大小、生境类型等因素也影响动物对植物种子的捕食。捕食者饱和现象被认为是植物和种子捕食者之间的高度协同进化作用的结果,是限制动物破坏种子、提高被扩散种子存活率的一种选择压力。大部分群落中的大多数植物种子被动物扩散。种子扩散影响种子密度、种子被捕食率、病原体攻击率、种子与母树的距离、种子到达的生境类型以及建成的植株将与何种植物竞争,从而影响种子和幼苗的存活,最终影响母树及后代植物的适合度。种子被动物扩散后的分布一般遵循负指数分布曲线,大多数种子并没有扩散到离母树很远的地方。捕食风险、生境类型、植被盖度均影响动物对种子的扩散。植物结实的季节和果实损耗的过程也体现了其对扩散机会的适应。许多动物有贮藏植物种子的行为。动物贮藏植物繁殖体的行为,一方面调节食物的时空分布,提高了贮食动物在食物缺乏期的生存概率;另一方面也为种子萌发提供了适宜条件,促进了植物的扩散。于是,植物与贮食动物形成了一种协同进化关系,这种关系可能是自然界互惠关系（mutualism)的一种。影响幼苗存活和建成的因子包括种子贮蒇点的微生境、湿度、坡向、坡度、林冠盖度等。许多果食性动物吃掉果肉后,再将完好的种子反刍或排泄出来。种子经动物消化道处理后,发芽率常有所提高。