中国土壤种子库研究进展与挑战

查阅了维普《中文期刊数据库》(1989—2006年)和Web of Science(1985—2006年)中发表的土壤种子库研究文献,按《中国植被》划分的29个植被类型对土壤种子库密度、丰富度和研究方法等数据进行归类总结,共采集到14个植被类型的238个样地信息.结果显示:研究者使用的研究方法及获得的种子库密度和丰富度数据差异巨大.所有研究中采样时间以4和10月最多;样方面积介于78～10000 cm2之间,样方数量介于2～480之间;10 cm×10 cm 和 20 cm×20 cm是最常用的采样方式;总采样面积介于600～500000 cm²之间,并以1000～10000 cm²为最多.土壤种子库密度值变化范围在8 粒·m^-2(沙漠)～ 65355粒·m^-2(热带雨林的次生林)之间,物种数变化范围在1(温带草原次生光碱斑)～74(热带季雨林)之间,同一植被类型下的变异也相当大.热带的季雨林和雨林的密度值和物种数显著高于温带的针叶林;而人工林的密度和物种数量大于农地,农地又大于裸地.草原、荒漠和草甸的物种数量相对较少.未来的土壤种子库研究需要从广度和深度上进行扩展,并重点加强重要生态系统的土壤种子库长期定位研究以及种子库对策研究,特别是应将这些研究与植被群落的演替、更新和恢复有机地联系起来.同时应加强对不同植被类型的种子库采样、检测方法的探索性研究.     

土壤种子库对漫溢区受损植被更新的贡献

在塔里木河下游选择两个典型漫溢区,在野外进行了土壤种子库萌发试验,并与河水漫溢区的幼苗库进行比较,以确定土壤种子库对受损植被更新的贡献度.结果表明：两个漫溢区土壤种子库物种数均为12种,生活型组成以多年生草本和灌木为主;种子库密度分别为282.5和173.2粒·m^-2,表层土壤(0～2 cm)种子密度分别占总密度的76.9%和71.0%.土壤种子库对实生幼苗的物种组成和密度具有显著影响,两个漫溢区实生幼苗数量分别有84.7%和99.4%来源于土壤种子库.两个漫溢区土壤种子库与实生幼苗库物种相似性系数分别为0.72和0.63；实生幼苗密度与种子库密度具有很好的正相关性,说明土壤种子库对植被更新具有重要贡献.     

元江流域干热河谷灌草丛土壤种子库与地上植物群落的物种组成比较

土壤种子库与地上植被之间的关系和相似性是长期争议的群落生态学问题之一。本研究旨在通过比较元江流域干热河谷典型灌草丛群落与其土壤种子库的物种组成,探讨土壤种子库与地上植物群落存在怎样的相似性关系。在元江干热河谷上、中、下游选取典型灌草丛群落,采用典型样地调查法进行植物群落调查,同时在样方内采集0–5 cm、5–10 cm、10–15 cm三层土壤样品,采用萌发实验研究土壤种子库的种子数量和物种组成,并与地上植物群落进行比较。结果表明:(1)全部调查样方的地上植被中共包含种子植物76种,隶属于25科64属,主要集中在豆科、禾本科、菊科、大戟科,群落物种组成以多年生草本为主、灌木为辅;(2)土壤种子库中共发现33种植物,隶属于14科32属,以旱生型禾本科、豆科、菊科物种为主;(3)土壤种子库中的植物种子密度在表层土壤中最高,随着土层的加深而递减;(4)各样方的土壤种子库与地上群落共有物种数较少,相似性较低;土壤种子库密度与地上群落的种群密度没有显著的相关性。总体而言,本研究发现元江流域干热河谷典型灌草丛群落其土壤种子库与地上群落之间没有显著的相关性,并且地上群落和土壤种子库都有外来入侵种类。     

地中海沿岸沙丘种子大小对植物及其种子多度的影响

分析了地中海沿岸沙丘3种微生境(灌丛下、灌丛之间的开阔地、路径)以及整个沙丘生态系统的种子大小与土壤种子库中休眠种子的数量、土壤种子库中总种子的数量、地上植被中各个植物种的个体数量和幼苗数量、每种植物在小样方中的出现频率等方面之间的关系,也分析了种子尺寸(长、宽、高之和的平均值)与土壤种子的长久性、土壤种子库中休眠种子数量之间的关系;还分析了具有不同种子大小的植物在沙丘生态系统和各微生境的分布比率,验证了生活周期短的植物的种子在土壤中更长久和被干扰的微生境具有更多的休眠种子这种假说。结果发现,在地中海沿岸沙丘生态系统中,具有特别大的种子和特别小种子的植物种类都很少,不同植物种子的大小呈现近正态分布,但绝大多数植物的种子重量都不超过10 mg;微生境影响种子尺寸与种子长久性的关系,在灌丛下、开阔地区域等两个微生境以及整个的沙丘生态系统都呈现显著的正向关系(p<0 .0 5 ) ,而在路径这种关系不很明显;种子多度与植被物种出现频率呈现强烈的正相关(p<0 .0 5 ) ,没有发现种子大小与土壤种子库中休眠种子数量、种子库中总的种子数量、植被物种出现频率、植被的物种多度、幼苗植物多度等方面有显著的关系;具有中度大小种子(0 .1～10 mg)的植物在总的土壤种子库、休     

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.     

滇东南岩溶山地退化植被土壤种子库的储量与组成

 在云南省东南部3个典型岩溶地点的土壤种子库储量与组成的研究表明,不同地点代表不同退化与恢复阶段的次生林、灌丛与退化草地的土壤内均储藏有丰富的植物种子,其密度值变动于4 090～14 930粒·m－2之间;物种数23～45种,其中草本物种及其种子储量最丰, 灌木次之,乔木和藤本及其种子稀少。在0～10 cm土层内,随着深度的加深,种子密度由0～2 cm,2～5 cm,5～10 cm逐渐减少,次生林的降低幅度相对较小。相对而言,种子密度值、物种数都以次生林为高,灌丛与退化草地之间的差异较小。同时次生林种子库中的乔、灌木的种子数量相对较多,而草本相对较少。从物种组成来看,少数物种的种子在库中的储量十分丰富,且各种子库间在物种组成上有很大的相似性,同一地点的3种植被类型间的两两相似性系数在0.6～0.7之间,不同地点的任一两类型间的相似性系数在0.4～0.6之间。9.3%的物种在所有样地内都出现。每一种子库中储量最丰的前3位都来自菊科的胜红蓟（Ageratum conyzoides）、劲直白酒草(Conyza stricta)、紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum)、一点红（Emilia sonchifolia）,唇形科的鸡骨柴（Elsholtzia fruticosa）,蔷薇科的长毛绣线菊(Spiraea martinii var. pubescens)。     

洞庭湖青山垸退耕地不同水位土壤种子库特征

研究退耕地土壤种子库的组成特点和分布规律是评价受损湿地生态恢复效应的重要组成部分.本文以洞庭湖典型退田还湖区——青山垸为对象,研究了不同水位及湿地土壤(0～2、2～5和5～10 cm)种子库的大小、物种组成多样性及其与地上植被的关系.结果表明: 青山垸土壤种子库密度、丰富度指数以及地上植被与土壤种子库的相似性系数沿低-中-高水位梯度呈“V”型变化.常淹区种子库密度最高,为(36943±5207)粒·m^-2,偶淹区最低,为(18618±6977)粒·m^-2,洪淹区居中,为(30572±5329)粒·m^-2;地上植被与土壤种子库的相似性系数(Sorensen系数)为常淹区(0.76)>洪淹区(0.53)>偶淹区(0.41).种子库密度、物种多样性指数和物种丰富度指数沿土壤剖面呈递减趋势,但不同水位的递减幅度存在差异.种子库密度、物种丰富度以及地上植被与湿地种子库的相似性系数沿水位梯度呈规律性变化,与其所处的地理位置水文波动和植被的物种生活型组成等密切相关.     

丹江口水库消落带土壤种子库与地上植被和环境的关系

以丹江口水库消落带为研究区域,利用层次聚类法将海拔140 ～145 m区域内37个样地的土壤种子库分为6个组,比较不同组间的种子库物种组成、密度及多样性指数之间的差异;利用相似性指数分析土壤种子库与地上植被的差异;运用主成分分析和多元回归分析土壤种子库密度与地上植被、环境因素的关系.结果表明:在丹江口水库消落带同海拔区域内,土壤种子库在物种组成上呈明显的异质性,不同组间的种子库密度、多样性指数均存在显著差异;土壤种子库与地上植被的差异较大,而且土壤种子库中的物种数明显少于地上植被中的物种数;土壤种子库密度与地上植被盖度、地上物种数和土壤质地呈显著正相关,而与田间持水量和土壤孔隙度呈显著负相关.     

滇南热带雨林物种多样性的取样面积探讨

通过不同面积样方种数的比较、物种多样性指数等的计算和逐步扩大样地面积的调查, 本文研究了滇南热带雨林种数/面积关系、个体/种数关系、物种多样性及树种的频度分布规律, 认为滇南热带雨林群落学调查的最适取样(样方)面积是0.25 hm², 这个面积接近该类型热带雨林理论上的群落最小表现面积。 为能体现一个具体森林(群落)类型的基本的植物区系组成, 需设置4～5个这样的样方(总面积累计1 hm²以上)。从与世界不同地区热带雨林的比较亦可见,云南热带雨林有类似的树种频度分布规律,单位面积上的物种多样性比典型的东南亚低地热带雨林稍低,但比非洲的热带雨林要高。     

淡水湿地种子库的小尺度空间格局

以长江中下游淡水湿地湖里沼泽为对象,研究了种子库在小尺度空间范围的水平分布格局。在沼泽中选择地表植被分布比较均一的16m×4m大小的方形区域,按1m间隔获取64个内径7·8cm、深5cm的圆柱状土样,通过幼苗萌发法鉴定每个土样的种子库组成。采用2个格局指数(离散系数和Lloyd平均拥挤指数)以及Moran空间自相关系数分析了种子库中优势种的空间分布格局。结果显示种子库由17个物种组成,多年生的锐棱荸荠(Eleocharisacutangula)和龙师草(E·tetraqueter)是种子库中密度最大的物种。两个格局指数显示7个分布频率大于10%的物种的种子全部为聚集分布。MoransI统计分析显示其中只有3个物种为显著的正的空间自相关,表明这3个物种的种子斑块大小超过了目前的两个取样单位之间的距离(1m),而其它4个物种的种子斑块则小于这个尺度。     

内蒙古锡林郭勒克氏针茅退化草原土壤种子库特征

以内蒙古锡林郭勒地区克氏针茅(Stipa krylovii)草原不同退化等级群落为对象,研究克氏针茅退化草原可萌发土壤种子库特征.结果表明,随着草原退化程度的增加,不论是土壤总种子库还是持久土壤种子库,组成和密度均明显下降, 重度和极度退化草原土壤总种子库密度下降至仅为轻度退化草原的46.8%和11.1%.代表土壤总种子库的4月份取样, 轻度、中度、重度和极度退化草原各样地0～9 cm土壤种子库密度分别为2800、1278、1311和311粒·m-2;代表持久土壤种子库的6月底取样,4个样地土壤种子库密度分别为1667、967、334和167粒·m-2.多数植物土壤种子库主要分布在0～6 cm土层,各样地种子库密度随土壤深度的增加而减少,轻度、中度、重度和极度退化草原4月份0～6 cm土层种子库分别占总种子库(0～9 cm)的98.4、96.5、95.8 和85.7%.不同退化等级草原地上植被与土壤种子库的Sorensen相似性指数介于0.24～0.48.     

滇东南岩溶山地次生林土壤种子库储量与优势成分

采用样线取样与温室萌发实验相结合的方法 ,调查了滇东南典型岩溶山地次生林的土壤种子库储量及其优势成分。结果发现 ,岩溶山地次生林下贮存有丰富的植物种子 ,在厚度为 1 0cm的表层土壤中的种子储量变动于 493 0～ 1 493 0粒 /m2 之间 ,高于对照成熟林的 3 780粒 /m2 。在 1 0cm的垂直剖面上 ,单位体积的种子储量在厚度为 0～ 2、2～ 5、5～ 1 0cm的三个层面间逐渐下降 ,但 5～ 1 0cm土层内仍然储藏了大量的种子。三种次生林的乔、灌、草、藤的比例组成与对照成熟林的差异不大 ,无论是种子个体数量还是物种种类数都以草本为主 (平均为 85 .5 %和 69.9% ) ,灌木次之 (平均为 1 2 .8%和 1 9.4% ) ,藤本 (平均为 1 .6%和 4.2 % )和乔木 (平均为 0 .6%和 6.5 % )稀少。在所研究的三个次生林样地内种子数量处于前三位的种子都来自菊科的紫茎泽兰 (Eupatoriumadenophorum) ,胜红蓟 (Ageratumconyzoides) ,劲直白酒草 (Conyzastricta) ,一点红(Emiliasonchifolia)等四个物种中的三个种 ,与成熟林下的土壤种子库中前三位物种基本相同。土壤种子库与地表植被间的相似性较小。     

四川西北部亚高山云杉天然林生态系统碳密度、净生产量和碳贮量的初步研究

 该文利用野外实际调查数据对四川西北部亚高山云杉(Picea asperata)天然林碳密度、净生产量、碳贮量及其分布进行了分析,结果表明,在 调查区域,云杉天然林分平均生物量为230.37×103 kg[[rad]]hm^－2,其中乔木层为212.77×103 kg[[rad]]hm^－2,占林分生物量的92.30%。云杉天然林生 态系统各组分的平均碳密度为树干57.85%,树皮47.12%,树枝51.22%,树叶48.27%和树根52 .39%,灌木层平均碳密度49.91%,草本层平均碳密 度46.34%,地被层平均碳密度43.21%,枯落物层平均碳密度39.44%,土壤碳密度平均值为1.41%,随土层深度增加各层次土壤碳密度逐渐减少。 云杉林平均生态系统总碳贮量为273.79×10³ kg[[rad]]hm^－2,其中乔木层109.30×10³ kg[[rad]]hm^－2,占云杉林生态系统总碳贮量的39.92%,灌木层 5.69×10³ kg[[rad]]hm^－2,占2.08%,草本层1.26×10³ kg[[rad]]hm^－2,占0.46%,地被物层0.60×10³ kg[[rad]]hm^－2,占0.22%,枯落物层0.83×10³ kg[[rad]]hm^－2 ,占0.30%,林内土壤（0～100 cm）碳贮量为156.11×10³ kg[[rad]]hm^－2,占57.01%。云杉林的碳库分布序列为土壤（0～100 cm）＞乔木层＞ 灌木层＞草本层＞枯落物层＞地被物层。云杉天然林分平均净生产总量为6 838.5 kg[[rad]]hm^－2[[rad]]a^－1, 碳素年总净固量平 均为3 584.98 kg[[rad]]hm^－2 [[rad]]a^－1,其中乔木层净生产量为4 676 kg[[rad]]hm^－2[[rad]]a^－1,占 林分总量的68.38%,碳素年平均固定量2552.99 kg[[rad]]hm^－2[[rad]]a^－1,占林分总 量的 71.21%。     

The role of the soil seed and seedling bank in the regeneration of diverse plant communities in the subtropical Ailao Mountains,Southwest China

We compared species composition and diversity of the soil seed and seedling banks in three secondary vegetation types (shrubland, Populus bonatii forest, Lithocarpus regrowth forest) and a primary old-growth forest in the subtropical Ailao Mountains of southwestern China to clarify the importance of seed and seedling banks for forest dynamics. The average species richness was the highest in soil samples from the shrubland (26.80 ± 1.98), and the lowest from the primary forest (9.93 ± 0.50). The density of germinable tree seeds increased from the secondary vegetation to the primary forest, and the density of shrub, forb, and graminoid seeds decreased significantly. The most abundant seedlings recorded in soil samples were light-demanding species in the shrubland and Populus bonatii forest. For ground flora, the number of shrub seedlings strongly decreased with the increase in stand age, and shade-tolerant tree seedlings tended to increase. The species similarity between the seed bank and the aboveground vegetation in all sites was low (Sørensen’s index = 0.11–0.33), however, the shrubland had higher similarity compared with the other three plant communities. In the primary forest, light-demanding woody species dominated in soil seed banks, while shade-tolerant species dominated in the overstory and the forest floor. In the primary forest, seedlings of dominant tree species were rare in the understory, and no seeds of the dominant species were found in the soil. Results indicated that the early stages of vegetation recovery should take into account the possibility of recovering soil seed bank processes. However, colonization and establishment of tree seedlings will be difficult once a primary forest is destroyed.     

Seed Ecology of Woody Species in a Caribbean Dry Forest

Peak flowering activity among woody species in the tropical dry forests of St. John, U.S. Virgin Islands, coincided with the brief spring rainy season but continued at moderate levels for six months, abating with the autumn rains. Fruit maturation showed a major peak in the long winter dry season and a minor crest during the summer dry season. Seeds of wind-dispersed species disseminated mainly during the winter dry season, while animal dispersal of seeds (74% of all woody species) followed the bimodal pattern (for wet and dry seasons) described for the community as a whole. Under shadehouse conditions, most dry forest tree species germinated well (> 80%) and emerged promptly (within four weeks of planting) and synchronously (90% emergence within a four-week interval). Nine of 29 species tested in the shadehouse manifested dormancy of at least six weeks. Seed germinability varied among tree species, and the viability of most species began to decline following six months of dry storage. Few species retained high germinability after nine months of dry storage. The species composition of soil seed banks did not correspond closely with above-ground communities on three forested sites of varying stand age. In the youngest stand (35 years old), dominated by the weedy, arborescent legume Leucaena leucocephala, the soil seed bank was also dominated by this species, but no seeds of any other tree species were found in the soil samples. Seeds of native trees were scarcely encountered (only one indigenous species) in soil seed bank samples of three forest sites. Local seed rain from less disturbed forest may not be sufficient for prompt recovery of the dry forest community on degraded sites.     

山杨白桦混交次生林与原始阔叶红松林土壤呼吸作用比较

 比较利用静态箱式法测定长白山原始阔叶红松林(Pinus koraiensis)和次生杨桦混交林的土壤呼吸作用表明,两者土壤呼吸作用的日动态均主要受温度影响,次生林土壤呼吸作用的日变化极值出现时间较原始林提前1～2 h;两者具有明显的季节动态,其中8月土壤呼吸速率最大;在生长季,土壤呼吸速率与土壤含水量关系不显著,而与土壤5 cm温度呈显著的指数关系;生长季(5～9月)次生林土壤释放CO₂量(3 449.4 g·m^－2)约为原始林(2 674.4 g·m^－2)的1.3倍,这可能是由于次生林内具有比原始林较高的温度和较低的土壤含水量,更有利于根系生长代谢和土壤微生物的活动引起的。     

The potential of soil seed banks of a eucalypt wetland forest to aid restoration

Soil seed banks can play an important role in the regeneration of wetland vegetation. However, their potential role in the restoration of degraded wetland forests is less certain. I surveyed the soil seed bank and extant floras of four sites across a eucalypt wetland forest of variable vegetation condition. At each site, the extant vegetation was surveyed within two 5 × 5 m² quadrats, each from which five composite soil seed bank samples were collected. Across the four sites, 57 (including 18 exotic) species were identified in the extant vegetation, while from the seed bank samples 6379 seedlings emerged from 80 taxa, 33 of which were exotic species. The soil seed bank was dominated by native and exotic monocots, and contained very few seeds of wetland tree or shrub species. Overall, the similarity between the extant and seed bank floras was very low (~24 %). Soil seed banks are likely to be of limited use in the restoration of degraded wetland forests, because the dominant species in such systems—woody and clonal plants—are typically absent from the soil seed bank. Wetland soil seed banks may contribute to the maintenance and diversity of understorey vegetation, however, they may also act as a source of exotic plant invasions, particularly when a wetland is degraded.     

古尔班通古特沙漠植物种子大小变异的空间格局

在古尔班通古特沙漠70个固定样地中采集了87种植物种子,通过测量种子百粒重,分析了种子大小在不同分类群中的变异规律,并调查了样地中不同类型种子总数目的空间格局。结果发现:1)古尔班通古特沙漠植物种子大小可分为:A(0.1—1 mg)、B(1—10 mg)、C(10—100 mg)、D(100—1000 mg)、E(1000—5000 mg)5种类型。拥有不同类型物种数量差异较大,其中D型种子物种最多,含41种占总物种数目的 47.1%,其次C型种子30种占总物种数目的 34.5%,E型种子占总物种数的13.8%,B型种子总物种数的3.5%,A型种子占总物种数的1.1%。沙漠植物中中等种子大小物种占多数,与以色列特拉维夫以北的Poleg自然保护区地中海沿岸沙漠地区相似。由于本地属、种为地中海区、西亚至中亚分布,所以认为本沙漠种子大小主要受系统演化影响。2)科间种子大小存在极显著差异,百粒重最大科是蓼科(29315 mg)、最小的是列当科(0.3 mg)。藜科,菊科,紫草科的属间种子大小差异显著。3)生活型间种子大小差异显著,种子大小从大到小排序为:灌木类短命植物多年生草本短命植物半灌木1年生草本。4)种子大小与物种相对分布频度相关性不显著,但将相对分布频度小于1.4%的环境特化物种去除后,种子大小与物种相对分布频度呈指数型极显著负相关。5)B型、C型、D型三类种子在样地中的总数目随海拔、经度和降水的增加而极显著增加,随纬度的增加而极显著降低,E型种子则与之相反。表明古尔班通古特沙漠未来随着降水的增加,B型、C型、D型种子的植物优势性逐渐增加,而E型种子的灌木类等物种优势性逐渐减少,注意加以保护。     

Disturbance Effects on the Seed Bank of Mexican Cloud Forest Fragments1

The density and floristic composition of the soil seed bank was assessed in six cloud forest fragments with different levels of human disturbance in central Veracruz, Mexico. A total of 8416 seeds germinated in 60 soil samples, at 5‐cm depth, corresponding to 107 species, 85 genera, and 48 families. Significant differences were found among study sites in seed densities with values ranging from 873 to 3632/m². Tree species contributed 20 percent of the total soil seed bank in four sites and herbs accounted for the majority of the species in each site. Among tree species, Trema micrantha displayed the highest seed density, accounting for 84 percent of the germinated seeds. In general, the tree species composition of the soil seed bank did not closely reflect the composition of the tree community. Results suggest that disturbance produced by human activities (trail use, selective cutting of trees, livestock) may influence the size and composition of the soil seed bank in forest fragments. Sites where human activity has been reduced showed the highest proportion of dormant seeds.