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。     

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。     

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。     

西沟煤矿煤火废弃地土壤种子库与地上植被关系研究

采用种子萌发法和地表植被调查法, 研究了西沟煤矿煤火废弃地及留存原有植被的对照山体土壤种子库与地表植被之间的关系。结果表明: 研究区地表植被分属22 科58 属77 种, 优势科主要为蔷薇科、禾本科、菊科和豆科。地表植被的物种生活型, 以生长周期短、适应性强的多年生草本为主。地表植被物种丰富度指数、多样性指数和均匀度指数都以草本层为最高。研究区土壤种子库中共有40 种物种, 以多年生草本为主。土壤种子库的物种丰富度指数、多样性指数和均匀度指数与地表植被具有一致性, 相比地表植被物种多样性变化不明显。土壤种子库与地表植被共有物种为38种, 二者Sorensen 相似性系数为0.65。表明研究区土壤种子库与地表植被间相似性较高, 这与长期煤矿开采和放牧等人为活动有很大关系。     

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。     

天山中部天山云杉林土壤种子库年际变化

通过定点采样,采用萌发法对天山中部天山云杉(Picea schrenkiana Fisch.et Mey.)近熟林(101-120a)和成熟林(121-160a) 2004-2011年(8a)土壤种子库物种组成、种子密度的年际变化和不同间隔年限土壤种子库物种组成的相似性进行了分析.结果表明:(1)土壤种子库中共萌发鉴定出种子植物87种,隶属29科70属,其中乔木种子植物2种,灌木种子植物2种,草本种子植物83种,土壤种子库中草本植物种子密度远远大于木本植物种子密度;8个采样年份土壤种子库恒有种仅有6种;(2)土壤种子库种子密度及其中天山云杉种子密度存在巨大的年际变动,且不具有同步性;土壤种子库种子密度最大(2009年)值为(953.75±66.12)粒/m2,最小(2008年)值为(186.50±20.37)粒/m2,其中天山云杉种子密度最高(2006年)达到(584.50±53.58)粒/m2,最低(2005年)仅有(0.25±0.26)粒/m2;(3)天山云杉林土壤种子库年际间物种组成的相似性不高,Czekanowski相似系数均值仅为0.344,并随间隔年限的增加呈现减小—增大—减小的变化趋势.天山云杉林土壤种子库物种组成和种子密度稳定性差,年际间相差悬殊,物种组成的相似性不高,种子库中天山云杉种子密度主要受其种子库采样前一年天山云杉结实丰歉的影响,属间断型.土壤种子库年际变化特征可为天山森林的更新恢复和可持续经营提供科学依据.     

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.     

青藏高原东缘封育和退化高寒草甸种子库差异

采用幼苗萌发法研究了青藏高原东部高寒草甸封育和退化地区土壤种子库的差异.结果表明:(1)两个样地总共有10161株幼苗萌发,分属55个物种,23个科.封育样地多年生植物比例高于退化样地,禾草和单子叶植物比例在两个样地间差异不大.(2)退化样地土壤种子库种子密度((6105±1530) m-2)显著高于封育样地((3883±798) m-2),而物种丰富度差异不显著.所研究区域拥有较为丰富的种子库资源,退化地区资源更丰富,说明恢复不存在种子限制问题,土壤种子库可以成为植被恢复的潜在资源.(3)种子密度和物种丰富度在垂直分层上差异显著,且随着深度的增加而显著减小.(4)用Srensen coefficient指数计算出土壤种子库和地上植被之间的相似性在整体上较低,封育样地(45.3%)略高于退化样地(40.4%),两个样地地上植被之间的相似性为50%,而种子库之间相似性高达84.6%,说明种子库起到一个"缓冲器"的作用.(5)Shannon-Wiener多样性指数分析显示,无论在地上植被或种子库中,物种多样性都是封育样地显著高于退化样地.过度放牧不仅导致地上植被的生物多样性丧失,而且使种子库中的物种多样性降低,而封育管理可以维持地上植被和种子库中的物种多样性.     

岷江干旱河谷灌丛土壤种子库及其自然更新潜力评估

为了解岷江干旱河谷区灌丛植被土壤种子库的特征及预测灌丛植被自然更新的潜力,利用土壤种子库"萌发法"(每个地段15个2m×2m样方内分土表层、0-5cm土层和5-10cm土层采集土样)及野外植被调查方法(每个地段15个1m×1m的调查样方),研究了岷江干旱河谷3个地段(河谷下游边缘汶川地段、核心茂县地段以及上游边缘松潘地段)阳坡灌丛植被土壤种子库及其与地上植物群落的关系。发现:土壤种子库发芽试验共观察到4274株幼苗,分属于113个物种。土壤种子库密度在102—103ind./m2,物种数在12—23种/0.06m2,边缘地段的土壤种子库平均种子密度(ind./m2)和平均物种数(种/0.06m2)均比中心地段(茂县)高。3个地段土壤种子库和地上植被的组成物种均多为多年生植物,地上灌丛与其土壤种子库的密度及物种数均呈不显著相关性;物种组成的Sorensen相似性指数较低,不足30%,但土壤种子库均比地上植被具有更高的物种丰富度。综合分析表明,岷江干旱河谷灌丛具有依靠土壤种子库实现自然更新的潜力,但由于物种组成相似性较低,现存灌丛植被一旦遭到破坏后,单依靠土壤种子库自然恢复到现存植被是困难的,需要在自然恢复潜力评估基础上积极充分采取人工促进自然恢复的策略,同时也应充分考虑干旱河谷植被及其自然更新潜力的空间异质性。探明岷江干旱河谷区灌丛植被的土壤种子库特征,是认识灌丛植被自然更新潜力的基础,是合理制订该区植被恢复与管理措施的重要依据。     

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。     

河西走廊沙漠人工植被区土壤种子库特征

土壤种子库作为地上植被更新的重要的种源储备库,在植被自然恢复和演替过程以及生态系统建设中起着重要作用。以河西走廊不同区域沙漠人工植被为研究对象,研究了土壤种子库物种组成、时空分布和数量变化特征。结果表明：河西走廊沙漠人工林土壤种子库共出现27种植物,分属8科22属,以藜科植物最多,生活型以草本植物种子比例最高,占到90.6%—95.06%;土壤种子库密度介于19.29粒/m~2—858.57粒/m~2之间,从东到西呈水平地带性分布,土壤种子库分布主要集中在0—2cm土层中,不同样地土壤种子库密度均呈明显的垂直分布,在0—10cm土层内,随着土层深度增加,种子库密度先减小后增大;土壤种子库多样性(Simpson指数)在河西走廊东段沙漠人工植被区最高,在0.671—0.812之间,河西走廊中段沙漠人工植被区为0.417—0.809之间,河西走廊西段沙漠人工植被区为0.256—0.707之间,从东到西呈下降趋势,Shannon-Wiener指数、Margalett丰富度指数、Peilow均匀度指数也表现出相同的趋势,说明由于生境的植被的异质性程度高,使土壤种子库之间的差异性显著;河西走廊沙漠...     

Soil seed bank in different vegetation types in the Loess Plateau region and its role in vegetation restoration

In the Loess Plateau region, soil erosion is a serious problem. Vegetation restoration is an effective approach to control soil erosion and improve ecosystems. The soil seed bank generally plays an important role in vegetation restoration after disturbance. Thus, we reviewed soil seed bank studies to reveal the soil seed bank characteristics and its role in vegetation restoration in three vegetation types (forest, forest‐steppe, and steppe). We selected 38 seed bank studies and analyzed several seed bank characteristics, such as seed density, species composition, and the relationship between seed size and seed bank. We also assessed the role of the soil seed bank in vegetation restoration. The soil seed bank density ranged from 2,331 ± 1,993 to 6,985 ± 4,047 seeds/m² among the different vegetation types. In the soil seed bank, perennial herbs and grasses accounted for 51.5% of the total species. Native species that were dominant or common in the standing vegetation usually had relatively high seed bank densities. Moreover, species with smaller seeds generally had higher soil seed bank densities. The present study indicates that the soil seed bank plays a significant role in spontaneous vegetation restoration, especially during the early successional stages in abandoned slope farmlands and grazing‐excluded grasslands. However, species with large seeds or transient soil seed banks should be reintroduced through seeding to accelerate target species restoration. More studies on soil seed banks need to be conducted to comprehensively reveal their characteristics.     

桂北喀斯特石漠化地区不同植物群落土壤种子库特征及其与土壤养分关系

土壤种子库作为地上植被遗传信息库，对植被自然演替更新以及生态修复建设具有重要作用。为探明桂北喀斯特石漠化地区植被自然恢复潜力和恢复策略，该文选取恭城瑶族自治县喀斯特石漠化地区3种典型植物群落为研究对象，分析不同群落的土壤种子库结构、多样性及其对土壤养分特征的响应，以期为该地区石漠化治理和植被恢复提供理论依据。结果表明：(1)共计监测到幼苗3 648株，隶属于33科51属55种，其中1年生和2年生草本幼苗共20种，多年生草本幼苗21种，藤本幼苗5种、灌木幼苗3种、乔木幼苗6种；不同植物群落土壤种子库平均密度为三华李经济林(22 493 grain·m^-2)>青冈次生林(1 033 grain·m^-2)>金竹灌丛(793 grain·m^-2)。(2)土壤种子库植物生活型方面，三华李经济林主要分布1年生恶性杂草，青冈次生林和金竹灌丛则以多年生草本为主，木本植物占比较少；不同植被类型中土壤种子库物种多样性和相似性总体较低，同时与地上群落物种组成的相似性也较低。(3)研究区域的土壤元素存在高氮低磷的现象，其中磷元素为金...     

Persistent soil seed banks and floristic diversity in Fagus orientalis forest communities in the Hyrcanian vegetation region of Iran

We assessed the size of seed bank, species diversity and similarity between seed bank and standing vegetation in four oriental beech (Fagus orientalis Lipsky) community types of the central Hyrcanian forests of northern Iran. For this purpose a total of 52 relevés was established in two associations and two subassociations of the beech forests, and six soil samples (20 × 20 cm square and to a depth of 10 cm) were collected in each relevé in mid-spring, after the germination season had ended. Soil seed bank was investigated using the seedling emergence method. A total of 63 species, 57 genera and 36 families was represented in the persistent soil seed bank of the forest communities. The seed bank contained 28 species not found as adult plants in the vegetation, but these were mostly early successional species. Size of the seed bank ranged from 3740 to 4676 individuals m⁻² in the Rusco hyrcani-Fagetum orientalis and Danae racemosae-Fagetum orientalis associations, respectively. Species composition of seed banks and aboveground vegetation had low similarity with an average of 24.3% in the four plant communities, because only 38% of the species were the same in the vegetation and the seed banks. Most seeds in the seed bank were from early successional species, and the only tree with a large persistent seed bank was the fast-growing pioneer Alnus subcordata. DCA ordination also demonstrated low similarity between soil seed bank and vegetation. The soil seed banks of the four beech communities did not differ significantly in size, composition, diversity and uniformity. Although above ground vegetation in the four community types is floristically distinct, there is considerable overlap among the soil seed banks because they contain in a similar way early successional species. Further, the absence of typical forest species in the soil seed bank indicates that restoration of forest tree species cannot rely on the soil seed bank.     

石羊河中游沙漠化逆转过程土壤种子库的动态变化

在石羊河中游,应用空间代替时间的方法,选择流动沙丘以及封育恢复5a、15a和25a的沙漠化逆转过程序列,研究了沙漠化逆转过程土壤种子库的变化特征。结果表明:石羊河中游沙漠化土地土壤种子库由4科12种植物组成,种子库主要分布于表层0-5cm。在沙漠化逆转过程中,土壤种子库物种数趋于增加,物种组成以1年生草本植物占优势逐渐向多年生草本植物和半灌木植物转变;种子库密度、表层土壤种子比例、物种多样性指数、与地上植被的相似性呈现先增大后降低趋势;沙漠化土地生态恢复间隔的时间越长,土壤种子库间的相似性程度越低;沙漠化土地与地带性植被区种子库的相似性逐渐增大,但是恢复25a沙漠化土地也仅达到0.36。研究认为,沙漠化逆转过程也是沙漠化土地土壤种子库向地带性植被土壤种子库演变的过程,而且是一个十分缓慢的过程,该研究有助于丰富干旱区土壤种子库的理论和指导干旱内陆河流域沙漠化土地的生态恢复实践。     

农田开垦对三江平原湿地土壤种子库影响及湿地恢复潜力

种子库是湿地植被恢复的重要途径之一,不同时期的耕作土壤中残留的种子对开垦湿地恢复具有重要的作用.本文采用温室萌发法在两种水分条件下对三江平原天然湿地、不同开垦年限湿地种子库结构和规模进行了研究,以了解不同开垦年限湿地种子库特征及其在湿地植被恢复中的潜力.本次实验共萌发物种50种,随着开垦年限增加,萌发物种逐渐减少,天然湿地、开垦1年、3年、10年、20年的湿地分别为34种、31种、21种、21种和8种,萌发物种数与种子库规模均表现出极显著差异(F1=8.32,F2=5.946,P＜0.001).种子库密度以天然湿地和开垦1年湿地最大,分别为7624粒/m2,9836粒/m2.随着开垦年限增加,种子库规模逐渐减小,开垦3年、10年种子库密度为4336粒/m2,4872粒/m2.开垦20 a后,显著减少为432粒/m2.湿润条件下萌发物种数及种子密度显著高于淹水处理,种子库具有明显的分层现象,0-5 cm土层种子库规模显著高于5-10 cm.小叶章(Calamagrostis angustifolia)作为该地区优势物种,由最初的1192粒/m2,经过20 a开垦后在种子库中消失.研究表明,在一定的开垦年限范围内,开垦湿地土壤中仍然保留大量的湿地物种种子,在湿地恢复中具有重要的作用.     

Role of soil seed bank along a disturbance gradient in an alpine meadow on the Tibet plateau

We examined the role of the soil seed bank along a grazing disturbance gradient and its relationship with the vegetation of alpine meadows on the Tibet plateau, and discussed the implications for restoration. The seed bank had a high potential for restoration of species-rich vegetation; 62 species were identified in the vegetation and 87 in the seed bank, 39 species being common to both. Mean seed density was 3069–6105 viable seeds m⁻². The density of buried seeds increased significantly with increasing disturbance, indicating that restoration of disturbed areas is not seed limited. Seed density and species richness decreased with depth. The proportion of perennial species decreased with decrease in disturbance both in seed bank and in vegetation. A large portion of species with persistent seeds in the disturbed areas indicate that this seed type can be regarded a strategy of adaptation to current disturbances. Detrended correspondence analysis (DCA) showed significant differences of species composition between seed bank and vegetation, except for the seriously disturbed site. Our results suggest that the establishment of new species in severely disturbed areas is more dependent on the seed bank. By contrast, the restoration in less-disturbed and mature meadows does not rely on seed banks, and the establishment of the vegetation in these communities is more likely to rely on seed dispersal from the standing vegetation and on species with vegetative reproduction.     

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.