科尔沁沙地植被恢复演替进程中群落土壤种子库研究

研究了科尔沁沙地植被恢复演替进程中各群落土壤种子库种类组成、密度以及物种多样性等特征。主要结论是:①科尔沁沙地植被退化后的恢复演替是一种次生的中途恢复演替。演替各阶段土壤种子库密度为流动沙丘<半流动沙丘<固定沙丘,从流动到半流动沙丘阶段,土壤种子库密度平均增加了709%;从半流动到固定沙丘阶段,土壤种子库密度平均增加了393%。从流动到半流动沙丘阶段是土壤种子库密度的快速增长期。②植被恢复演替过程中,土壤种子库组成均以1年生草本植物为主(优势度为60.40%~91.83%),到演替中后期阶段,多年生草本植物的种类有所增加,但其所占比例仍很小。③演替各阶段群落种子库物种多样性指数分别为0.6616、0.7736、0.7281、1.0939、1.0648和0.9682,可见种子库物种多样性最高的群落并非是演替历史最大的群落。④恢复演替系列各阶段土壤种子库间的相似性系数都较大,在0.368~1.000范围之内,任一群落总是与其下一阶段最邻近的群落具有最高的相似性系数。     

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。     

科尔沁沙地封育恢复过程中植物群落特征变化及影响因素

封育是退化沙地植被恢复与生态重建的重要措施, 理解长期处于封育状态下不同类型沙地植物群落特征变化及其影响因素有利于沙地植被恢复和生态重建。该文基于对科尔沁沙地长期封育的流动沙丘(2005年封育)、固定沙丘(1985年封育)和沙质草地(1997年封育)连续多年(2005-2017年)的植物群落调查, 结合土壤种子库、土壤养分以及气象数据, 分析了植物群落特征变化及其对环境变化的响应。研究结果表明流动沙丘植被盖度显著增加, 群落生物量和物种多样性年际间波动变化, 但无明显趋势; 固定沙丘植物群落存在逆行演替趋势, 具体表现为群落生物量、灌木和半灌木以及豆科优势度显著下降, 而一年生和多年生杂类草优势度显著增加; 沙质草地群落物种丰富度和多年生禾草优势度存在降低趋势, 并且一年生杂类草优势度明显高于其他功能群, 群落存在退化现象。3类沙地土壤种子密度变化不显著, 而种子丰富度在流动沙丘显著增加, 在固定沙丘和沙质草地有下降趋势, 土壤养分仅有有效氮和有效磷含量增加。回归分析结果表明气温和降水是影响年内生物量积累的主要因素, 但对年际间群落生物量和物种丰富度变化影响不大。除趋势对应分析结果显示土壤种子库与植物群落之间存在很高的相似性, 典型相关分析结果表明沙质草地植物群落与土壤养分紧密相关, 而固定沙丘群落主要与土壤水分紧密相关。综合以上结果可知, 封育33年的固定沙丘群落和封育21年的沙质草地群落都存在退化现象, 而封育11年的流动沙丘群落正在缓慢恢复, 因此封育年限的设定对退化沙地植被恢复至关重要, 封育时间过长不仅不利于植物群落恢复, 反而会使群落发生逆行演替, 建议封育年限的设定应综合考虑植被退化程度、土壤养分状况、土壤种子库基础以及气候条件等因素的影响。     

科尔沁沙地封育恢复过程中植物群落特征变化及影响因素

封育是退化沙地植被恢复与生态重建的重要措施,理解长期处于封育状态下不同类型沙地植物群落特征变化及其影响因素有利于沙地植被恢复和生态重建。该文基于对科尔沁沙地长期封育的流动沙丘(2005年封育)、固定沙丘(1985年封育)和沙质草地(1997年封育)连续多年(2005–2017年)的植物群落调查,结合土壤种子库、土壤养分以及气象数据,分析了植物群落特征变化及其对环境变化的响应。研究结果表明流动沙丘植被盖度显著增加,群落生物量和物种多样性年际间波动变化,但无明显趋势;固定沙丘植物群落存在逆行演替趋势,具体表现为群落生物量、灌木和半灌木以及豆科优势度显著下降,而一年生和多年生杂类草优势度显著增加;沙质草地群落物种丰富度和多年生禾草优势度存在降低趋势,并且一年生杂类草优势度明显高于其他功能群,群落存在退化现象。3类沙地土壤种子密度变化不显著,而种子丰富度在流动沙丘显著增加,在固定沙丘和沙质草地有下降趋势,土壤养分仅有有效氮和有效磷含量增加。回归分析结果表明气温和降水是影响年内生物量积累的主要因素,但对年际间群落生物量和物种丰富度变化影响不大。除趋势对应分析结果显示土壤种子库与植物群落之间存在很高的相似性,典型相关分析结果表明沙质草地植物群落与土壤养分紧密相关,而固定沙丘群落主要与土壤水分紧密相关。综合以上结果可知,封育33年的固定沙丘群落和封育21年的沙质草地群落都存在退化现象,而封育11年的流动沙丘群落正在缓慢恢复,因此封育年限的设定对退化沙地植被恢复至关重要,封育时间过长不仅不利于植物群落恢复,反而会使群落发生逆行演替,建议封育年限的设定应综合考虑植被退化程度、土壤养分状况、土壤种子库基础以及气候条件等因素的影响。     

松嫩平原盐碱植物群落种子库的比较分析

本文对松嫩平原碱化草甸6种单优盐碱植物群落土壤中有发芽力的种子贮量及其物种多样性进行了比较分析。虎尾草群落、角碱蓬群落、翅碱蓬群落3种一年生植物群落所具有的共同特征,表现为种子库存量大,优势种的种子数量占绝大多数,种子库的物种多样性指数相对较小。星星草群落和獐毛群落这两种过渡性的多年生群落,地上优势种均为种子库中的优势种,种子库的物种多样性指数趋于中等。羊草群落与其他演替阶段的群落相比,种子库存量最小,种子库的物种多样性指数最大。     

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。     

青藏高原区退化高寒草甸植被和土壤特征

高寒草甸约占青藏高原草地的46.7%,是我国草地生态系统重要的组成部分。近年来,在气候变化和人为活动的影响下,高寒草甸生态系统退化严重,植被和土壤均呈现出不同的退化趋势。在大空间尺度上表现为草地覆盖度下降,杂草类植被增加,土壤退化甚至沙化;在微观尺度上,退化高寒草甸的土壤粒径、土壤微生物和土壤酶也发生改变。本研究从高寒草甸物种多样性、植物群落结构、植被生物量、土壤物理性质、土壤微生物、土壤酶和土壤养分等方面,分析了高寒草甸生态系统退化过程中植被和土壤的变化特征,提出当前研究中存在的一些不确定性和有待深入研究的问题,为全面了解高寒草甸的退化机制和规律、有效干预高寒草甸生态系统和恢复生态功能提供科学依据。     

荒漠草原区4种植物群落土壤种子库特征及其土壤理化性质

土壤种子库作为地上植被更新的潜在种源,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。以宁夏盐池县荒漠草原区4种植物群落为研究对象,通过对封育16年后植物群落土壤理化性质的变化与其土壤种子库的特征之间的关系的探讨,揭示荒漠草原植物群落的土壤种子库分布特征和演替趋势,以及土壤质量的改变如何影响土壤种子库特征。研究结果表明：（1）不同植物群落土壤种子库物种组成及种子密度不同,同一物种在不同植物群落土壤种子库中出现时种子密度也存在差异;禾本科、菊科、藜科植物种在4种植物群落土壤种子库中出现比例均较高,分别占到26.19%、21.43%和19.05%,占总物种数的66.7%;灰绿藜、冰草、碱蓬在4种植物群落土壤种子库中均有出现。（2）4种植物群落土壤种子库中多年生植物和一年生植物种子居多,灌木、半灌木植物种较少。（3）4种植物群落土壤种子库中物种数和种子密度均表现为：芨芨草群落 > 苦豆子群落 > 油蒿群落 > 盐爪爪群落;且随着土层的加深,4种植物群落土壤种子库中物种数和种子密度均呈递减趋势。（4）4种植物群落土壤种子库中Shannon-Wiener指数、Simpsin指数、Pielou指数和Patrick指数均表现为芨芨草群落 > 苦豆子群落 > 油蒿群落 > 盐爪爪群落。此外,芨芨草群落土壤种子库与油蒿群落土壤种子库相似性最高,油蒿群落与盐爪爪群落的最低。（5）土壤种子库物种多样性特征指数与土壤pH、含水量、碱解氮呈正相关,与土壤电导率呈负相关,其中土壤pH和电导率对种子库物种多样性的影响较大。荒漠草原封育以后,土壤种子库中植物种数、种子密度和物种多样性均呈增加趋势,且以多年生植物和一年生植物种子居多;禾本科和豆科植物的物种数和种子密度大于菊科和藜科,这表明围封后牧草品质改善,植物群落正向演替。     

贺兰山低山区土壤种子库空间分布特征北大核心CSCD

土壤种子库作为地上植被更新的潜在种源,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。该研究对贺兰山低山区不同海拔高度植物群落土壤理化性质变化与其土壤种子库特征之间的关系进行分析,以揭示贺兰山低山区植物群落的土壤种子库空间分布特征和自然恢复潜力。研究结果表明:(1)海拔1200 m处种子主要来源于一年生草本,海拔1600 m土壤种子库主要来源于多年生草本,海拔2000 m土壤种子库主要来源于灌木和小灌木;随着海拔升高,隶属于禾本科的物种数呈下降趋势,菊科和藜科呈增加趋势,蒺藜科、大戟科、豆科和玄参科消失。(2)5个海拔高度土壤种子库物种数均显著低于地上植被;在物种生活型组成上,土壤种子库中物种数占比最大为一年生草本,地上植被为多年生草本。(3)土壤理化性质对种子库物种多样性影响中,土壤pH、电导率最为显著。贺兰山低山区5个海拔高度土壤种子库种子密度和物种多样性均较低,无法满足植被自然恢复需求,可通过飞播等生态恢复措施来弥补表层土壤种子的不足,从而满足地上植被恢复所需种源量。     

基于功能性状的毛乌素沙地不同演替阶段适生植物筛选

沙地生态系统修复是恢复生态学研究的热点问题,适生植物筛选是修复的关键。植物功能性状反映了植物在不同环境中的生存策略,探究沙地植物功能性状及其与环境之间的关系,有助于筛选用于植被恢复的物种,为保护沙地生态系统提供理论依据。以毛乌素沙地为研究区,分析了1983-2015年间沙地典型飞播样地群落演替特征及其对环境因子的响应,建立基于10个植物功能性状的毛乌素沙地潜在种库,进一步筛选飞播恢复下沙地不同演替阶段的适生植物。研究表明:(1)飞播恢复下的毛乌素沙地植物群落分为三个演替阶段:固沙先锋物种群落、沙生植物为主的杂类草群落、中生植物为主的杂类草群落。(2)土壤因子是群落演替的主要驱动力,其中土壤全氮、土壤总有机碳、土壤硝态氮是影响群落演替的关键因素。(3)基于功能性状筛选出29种适生物种用于植被恢复,演替第一阶段可用雾冰藜、猪毛菜等,演替第二阶段可用拂子茅、无芒隐子草等,演替第三阶段可用草地风毛菊、猪毛蒿等。通过物种功能性状特征可以快速选择适合沙地退化生态系统修复的候选物种,为植被恢复提供了一定的理论支持。     

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.     

东北羊草草原主要植物群落土壤过氧化氢酶活性的研究

东北羊草草原3种植物群落土壤过氧化氢酶活性的季节变化曲线基本都呈抛物线型,虎尾草群落季节变化幅度比羊草群落和碱茅群落大,造成这种现象的原因可能是“种子效应”,对不同土层度过氧化氢酶活性与环境因子的相关分析表明,土壤过氧化氢酶活性随着土层的加深而递减,并与降雨量和大气温度有较强的相关性,且受土壤温度和土壤含水量的协同作用,此外,土壤过氧化氢酶活性与地上植被明显相关,可以反映出植物群落的生长状态。     

松嫩平原主要盐碱植物群落生物生态学机制的初步探讨

 本文采用野外调查分析和室内实验相结合的方法,从不同方面初步探讨松嫩平原三个盐碱植物群落的生物生态学机制,实验和分析结果表明：(1)土壤盐碱含量是决定盐碱植物群落组成和分布的主导因素。在植物群落的生态分布上,表现出虎尾草群落、星星草群落和碱蓬群落对盐碱的耐性有逐渐增强的趋势。(2)在实验室控制条件下,群落的建群种碱蓬、星星草、虎尾草对盐碱生境的生理适应性依次减弱。(3)在盐碱含量不同的土壤上,星星草体内脯氨酸含量与土壤总含盐量,特别是土壤中Na+含量呈正相关,说明植物通过调节体内某些生理反应来适应盐碱生境。上述结果初步揭示了松嫩平原主要盐碱植物群落的生物生态学机制。     

松嫩草甸3种主要植物群落土壤脲酶的初步研究

 松嫩草甸羊草（Leymus chinensis）群落、碱茅（Puccinellia tenuiflora）群落和虎尾草（Chloris virgata）群落土壤脲酶活性的季节动态呈单峰曲线变化,在土体中随土层的加深,其活性逐渐递减。各群落0～10 cm土层中的土壤脲酶活性与月平均降雨量呈幂函数关系,与土壤温度呈指数函数关系。土壤脲酶活性受多种土壤理化因子的共同影响,对于羊草群落,各因子的影响程度依次为：pH值>有机质>速效氮>C/N>容重>全氮>速效磷;碱茅群落为：有机质>C/N>全氮>容重>速效磷>速效氮>pH值;虎尾草群落为：全氮>有机质>速效氮>pH值>C/N>速效磷>容重。对该地区土壤肥力影响因子的主成分分析表明：有机质、全氮、速效氮、C/N和土壤容重对土壤肥力的贡献率占主导地位,土壤脲酶活性所占的比重较小,它不能完全反映土壤肥力状况。     

放牧影响下羊草草地主要植物种群生态位宽度与生态位重叠的研究

本文采用Shannon—Wiener和Pianka公式,在土壤水分、土壤含盐量和土壤有机质含量三维生态因子梯度上测定了松嫩草原碱化羊草草地放牧演替系列12种主要植物种群的生态位宽度和生态位重叠。结果表明,植物种群长期适应由放牧引起的群落和土壤环境因子梯度变化是种群生态位分化的主要原因。优势种羊草种群生态位宽度最大,三维上生态位宽度分别为0.910、0.869和0.930。五脉山黧豆和湿生植物生态位宽度均很窄。增加种表现出较强的适应环境能力,生态位宽度都较大。在放牧演替的先锋植物中,只有虎尾草生态位宽度较大(三维上平均0.707),角碱蓬和星星草种群生态位宽度均很窄。生态位宽度较大的物种与其它种群间生态位重叠较大。分布于相同或相邻放牧阶段及具有相同或相似环境要求的物种间生态位重叠较大。放牧条件下,羊草群落的演替过程也就是种群生态位分化的过程。     

松嫩草地次生光碱斑种子流及其生态恢复意义

通过陷井法 ,对松嫩草地次生光碱斑的表面种子流、土壤种子库动态进行了分析 ,调查发现次生光碱斑种子流数量巨大 ,种类相当丰富 ;次生光碱斑的表面种子流月份间差异极显著 ,6月份最小 ,10月份最大。次生光碱斑的土壤种子库很小 ,种类单一 ,原有的土壤种子库严重流失 ;与典型羊草群落相比 ,土壤种子库在种类和数量上均有很大差异。次生光碱斑的土壤种子库很小 ,尤其在 5、6月 ,造成次生光碱斑种子极度缺乏 ,是次生光碱斑植物自然恢复进程极其缓慢的重要原因之一。根据种子流的生理 -生态特征和数量特征 ,它对次生光碱斑的植被恢复具有重要意义 ,是潜在种源。     

松嫩草原三种主要植物群落枯落物层生态水文功能

分析了松嫩草原主要植物群落羊草群落、虎尾草群落、碱茅群落枯落物层的蓄积量及持水能力、枯落物层对降水的截留以及枯落物层抑制土壤水分蒸发的效应.结果表明,羊草群落枯落物蓄积量最大为4.7t·hm-2,最大持水量为9.6t·hm-2,最大持水率为208.4%;虎尾草群落枯落物层蓄积量、最大持水量和最大持水率分别为3.0t·hm-2、7.4t·hm-2和262.8%;碱茅群落分别为2.6t·hm-2、5.0t·hm-2和202.2%;3种群落枯落物层对降水的截留量分别为6.57、5.79和5.26t·hm-2,随着降雨量的增加,截留量增加,截留率减小;0.5~2mm枯落物覆盖下不同含水量的土壤水分蒸发比无覆盖的土壤减少7.95%~56.79%,枯落物层减少土壤水分蒸发的效应随枯落物层厚度和土壤含水量的增大而增加.     

扦插玉米秸秆对光碱斑地虎尾草和角碱蓬存活率的影响

 通过补播植物种子和扦插玉米秸秆,研究自然状况下虎尾草（Chloris virgata）、角碱蓬（Suaeda corniculata）在松嫩草地次生光碱斑的生长状况;并对次生光碱斑自然恢复进程缓慢的原因、生态恢复模式进行了探讨。结果表明：角碱蓬能直接在次生光碱斑上生长,存活率为61.2％±16.5%;虎尾草很难直接在次生光碱斑上生长,存活率仅为5.7%±6.1%,且虎尾草不能繁殖;扦插玉米秸秆极显著地提高了角碱蓬和虎尾草的存活率,存活率分别为74.8%±18.4%、43.1%±20.8%,并保证植物顺利繁殖,为后续的自然演替提供了必备的种源。由于次生光碱斑土壤种子库极小,耐盐碱植物如角碱蓬可直接在光碱斑上生长,因此,除了可溶性盐离子含量过高外,我们提出土壤繁殖体（包括种子和其它繁殖体）极度缺乏也是松嫩草地次生光碱斑自然恢复进程缓慢的重要原因。最后,根据松嫩草地次生光碱斑的土壤理化性质季节变化、当地气候特征和物种资源,把生态学原理与生态工程有机地结合,提出了加快松嫩草地次生光碱斑恢复进程的生态恢复模式。     

扦插玉米秸秆改良松嫩平原次生光碱斑的研究

根据野外实验,提出了改良松嫩平原次生光碱斑的新方法,即通过扦插玉米秸秆截留植物种子,在玉米秸秆分解作用下,以玉米秸秆本身及其邻近区域,为植物提供生长平台,使被截留的植物种子得以顺利定居、生长;达到低成本、快速地恢复次生光碱斑植被的日的．结果表明,扦插玉米秸秆可显著提高土壤种子库,改良区土壤种子数量为4020．0±1773．6粒·m^2,次生光碱斑土壤种子库为10．0±31．6粒·m^2,被截留的种子为植被恢复提供了种源．改良区土壤理化特性得到一定改善,但仍具有高pH值、高盐分含量和低有机质含量等特征．虎尾草能在玉米秸秆周围存活,每个玉米秸秆周围可生长3．9±2．2株,产量可达68．64±38．72g·m^-2．该方法投入少、成本低、技术简单,在次生光碱斑呈斑块状、且面积相对较小的区域．具有更大的推广潜力．     

科尔沁草甸草地放牧和割草条件下土壤种子库研究

研究了科尔沁沙地草甸草地在放牧、割草两种利用方式下的土壤种子库的大小、组成及其与地上植被的关系．结果表明,在自由放牧下,土壤种子库密度为6158±1647粒·m^-2,在割草利用下,土壤种子库密度为8312±2540粒·m^-2．放牧干扰下,种子库组成以矮小、短命的一年生植物为主,其中一二年生植物占81．66％,占比例最大的前4种植物分别为虎尾草(38．55％)、灰绿藜(15．42％)、毛马唐(14．95％)和狗尾草(9．83％),多年生植物种子密度仅为1129±302粒·m^-2;割草干扰下,一二年生植物占68．08％,其中狗尾草占52．7％;而割草地多年生植物种子密度为2653±811粒·m^-2．放牧地土壤种子库密度与地上植物相关不显著;割草地土壤种子库密度与地上植物多度显著相关(r=0．76,P<0．01)．放牧地种子库的Shannon—Wiener指数、丰富度指数分别为2．96和2．98,明显小于割草地的3．10和5．09,表明自由放牧更易使物种多样性下降．