围封沙质草甸土壤种子库与幼苗库的特征

采用野外定点取样和萌发实验相结合的方法,研究了科尔沁沙地围封沙质草甸土壤种子库和幼苗库的特征.结果表明:土壤种子库总密度为13854±1651有效种子数/m2,而幼苗库的总密度为808±164株/m2,仅为土壤种子库总密度的6%,土壤种子库与幼苗库总密度之间存在显著的差异 F=36.0,n=219,P<0.001 .土壤种子库与幼苗库的植物种数分别为37和44,其中一、二年生草本植物分别占种子库与幼苗库植物种数的62%和50%,而多年生草本植物所占的比例分别为24%和41%,灌木所占的比例很小,分别为14%和9%.土壤种子库与幼苗库种类组成上的相似性系数为0.667,表现出较小的异质性.土壤种子库密度与幼苗库密度之间存在显著的相关性,其间关系可用三次曲线来描述.     

科尔沁沙地围封沙质草甸土壤种子库特征的研究

科尔沁沙地沙质草甸围封 5年后土壤种子库中植物种类有 38种 ,其中一、二年生草本植物 2 4种 ,多年生草本植物 9种 ,灌木 5种。土壤种子库密度为 (1385 5± 16 5 1)粒·m-2 ,其中 ,一、二年生草本植物所占的比例最大为 96 5 8% ,前 5种一、二年生草本植物黄蒿、灰绿藜、猪毛菜、狗尾草和画眉草占总数的 87 2 0 % ,而多年生草本植物和灌木类种子库密度分别占0 94 %和 2 4 8%。若以单子叶和双子叶植物统计 ,单子叶植物种子数占 13 13% ,双子叶植物的种子数占 86 87% ,其中豆科植物仅占 2 83%。土壤种子库中所有植物种的密度与其相对应的地面植物种的密度呈显著非完全相关性 ,其关系可用三次曲线来表示。从种子库组成分析 ,已围封 5年的沙质草甸植被仍处在黄蒿 -杂类草混合植被阶段。     

放牧胁迫下沙质草地植被的受损过程

通过在科尔沁沙地为期5a的放牧试验,分析探讨了过牧条件下沙质草地植被的受损过程。试验结果表明,持续过牧下,植被严重受损。其基本过程是,随着植物茎叶被大量啃食,草地群落盖度、高度和地上现存生物量急剧下降,连续过牧5a已分别较禁牧区低82．1％、94．0％和97．9％。但草地的净初级生产力(现存生物量 家畜采食量)下降幅度较小,第5年仍为禁牧的49．5％,而其被家畜啃食的净牧草量与现存生物量的比值高达23：1,远远高于中牧和轻牧的1：1和0．3：1水平。过牧下,物种丰富度、植物多样性和均匀度也急剧下降。第5年分别为禁牧区的35．0％、29．8％和45．9％,家畜喜食的多年生和1年生植物被不喜食的1年生植物所取代,劣质牧草比例达到86％,草地生活型趋于简单。随着地上净初级生产力的下降,地下生物量也趋于下降．根层分布浅层化。在这一退化过程的后期,由于地面裸露,风沙活动强烈,植被退化进程加速,这和草甸草原植被放牧所引起的退化存在明显区别。轻牧和中牧对草地群落盖度、高度和现存生物量也有很大影响．但试验期内对草地物种丰富度和植物多样性尚未产生明显影响。     

封育和放牧条件下退化荒漠草地土壤种子库特征

连续2年地不同退化程度天然干旱荒漠草原围封后群落的土壤种子库进行研究。结果显示,土壤种子库物种数、种子密度和植物生活型在年际间、封育与放牧样地间及退化梯度问均有明显差异。种子库物种数为封育高于放牧样地;退化梯度相比,物种数除2003年封育样地随退化程度加剧呈减少趋势外,放牧样地及2004年各样地均随退化程度加剧而增加。种子岸密度结果显示．2003年种子库密度明显高于2004年;各封育样地2年中土壤种子库密度显著或极显著（P＜0．01）高于放牧样地;退化梯度相比种子库密度除2003年封育样地随退化程度加剧而急剧增加外,其余各样地种均随退化程度加剧而明显下降。植被生活型分析结果为,2003年以一年生草本植物种出现频率最高,各样地分别达94．0％～98．4％．多年生草本及灌木出现频率则很低,分别为1．59％～5．15％和0．03％～0．4％,2004年则为多年小草本植物种比例上升．且显示出封育高于放牧、退化程度愈轻增幅愈大的趋势。2年的结果显示种子库物种Shannon－Wiener多样性指数和Peilow均匀性系数均以封育低于放牧样地。种子库密度与地上植被盖度相关性分析表．2年结果中仅一年生草本和2003年灌木的土壤种子库密度与相应地上植被盖度之间具相关趋势和显著（P〈0．01）相关。     

放牧对沙质草地生态系统组分的影响

对内蒙古科尔沁沙质草地5年的放牧试验结果表明,过牧对草地生态系统的危害很大,连续5年过牧使草地生物多样性、植被盖度、高度和初级生产力分别较禁牧区低87．9％、82．1％、94．0％和57．0％,草地现存生物量仅为禁牧区的2．1％,土壤粘粒、C、N含量和微生物、小型动物数量也较之降低6．0％、31．9％、25．0％、95．0％和75．9％,地表紧实度提高274．0％,特别是次级生产力从第3年转为负增长,使草地产出功能完全破坏,封育对沙质草地十分有益,封育5年草地各项指标均有大幅度增加,轻牧和中牧下的植被盖度、高度、土壤状况处于禁牧区和重牧区之间,其中轻牧区植被情况要好于中牧区,但次级生产力低于中牧区,根据多年调查和本次试验结果可以认为,内蒙古东部半干旱沙质草地牧草的利用率应为45％～50％,草地载畜量以3～4羊单位·hm^-2比较适宜。     

放牧后自然恢复沙质草地土壤节肢动物群落结构与多样性

以中国科学院奈曼沙漠化研究站为依托,对不同放牧强度后自然恢复沙质草地土壤节肢动物群落进行了调查,分析了土壤节肢动物群落结构及其多样性变化,探讨了植被和土壤环境对土壤节肢动物群落的影响.结果表明: 无牧草地土壤动物种类丰富,个体数量较多,多样性最高;中牧后恢复草地土壤动物个体数量少,但主要类群较多,分布较均匀,多样性较高;重牧后恢复草地土壤动物主要类群少,但个体数量多,多样性较高;而轻牧后恢复草地土壤动物分布均匀性最差,多样性最低.植物个体数、高度及盖度和土壤酸碱度是影响不同放牧强度后恢复草地土壤动物种类和个体数量分布的主要因素.说明沙质草地经过12年的围封可以一定程度上恢复土壤动物群落,而放牧干扰对土壤动物群落的负面影响是长期的.     

围封和放牧对沙质草地碳水通量的影响

碳、水循环是沙质草地生态系统物质和能量循环的两个关键生态过程, 认识碳、水循环的变化对了解沙质草地生态系统结构与功能对区域气候变化和人类活动的响应具有重要作用。2013年利用箱式法对科尔沁围封和放牧的沙质草地进行了一个生长季的观测研究, 结果表明: (1)在观测周期内, 沙质草地生态系统生产力(GEP)、生态系统呼吸(ER)、蒸散量(ET)在围封和放牧样地之间存在显著差异(p < 0.05)。围封17年样地的GEP、ER、ET均最大, 其次为围封22样地的, 放牧样地的最小, 且最大值分别为最小值的2.23倍、1.65倍、1.94倍。(2)碳水(GEP和ET)之间存在显著的线性正相关关系(p < 0.01), ET可解释GEP 58%-60%的变异, 水分利用效率(WUE)从大到小依次为: 围封22年(2.85 μmol·nmol^-1) >围封17年(2.75 μmol·nmol^-1) >放牧(2.10 μmol·nmol^-1)。(3) GEP、ER和土壤含水率之间有显著的线性正相关关系(p < 0.01、p < 0.05), 指数模型能够较好地模拟ER对土壤温度变化的响应, ER的温度敏感系数(Q₁₀值)从大到小依次为: 围封17年(1.878) >围封22年(1.733) >放牧(1.477)。因此, 围封能够使退化沙质草地生态系统的碳水循环速率提高, 但围封时间不宜过久。     

不同放牧与围封高寒灌丛草地土壤微生物群落结构PLFA分析

土壤微生物群落可以指示土壤质量变化,是土壤生态系统变化的预警及敏感指标。采用磷脂脂肪酸(PLFA)分析方法研究了高寒杜鹃灌丛草地不同强度放牧及围封后,土壤微生物群落结构特征的变化规律和响应。结果显示,高寒杜鹃灌丛草地土壤总PLFA量、细菌生物量、真菌生物量和放线菌生物量均随着放牧强度的增大而显著降低(P0.05)。重牧灌丛草地,围封后的土壤总PLFA量、细菌生物量、放线菌生物量、G~+/G~-和压力指数显著高于放牧处理,而细菌/真菌比显著低于放牧处理;中牧灌丛草地,围封后的土壤总PLFA量、细菌生物量、细菌/真菌比显著高于放牧处理,而真菌生物量和压力指数显著低于放牧处理;轻牧灌丛草地,围封处理的土壤各生物量和生物量比值与放牧处理无显著差异。PLFA主成分分析表明:主成分一(PC1)主要包括14:0、15:0、10Me16:0和18:1ω9c等直链饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸,占PC1的53.68%;主成分二(PC2)主要包括由i16:0、16:1ω7c、i17:0、cy17:0、17:0、18:1ω9t、18:0和cy19:0等支链饱和脂肪酸和环丙烷脂肪酸组成,占PC2的51.34%;各处理样地土壤微生物群落结构相似;围封处理的响应程度大于放牧处理。相关性分析表明,土壤总PLFA量、细菌生物量、真菌生物量和放线菌生物量与土壤有机碳、全氮均呈极显著正相关,细菌/真菌比值与土壤有机碳、全氮呈极显著负相关。以上表明过度放牧降低了高寒灌丛草地土壤微生物活性,显著降低了土壤微生物生物量,适度放牧和围封可维持土壤微生物群落结构的稳定,围封有利于过度放牧草地土壤微生物的恢复。     

科尔沁沙质草地植物群落高度空间异质性对不同放牧方式的响应

放牧是影响草地植被空间异质性的重要生物驱动因素。大型草食动物会通过采食、践踏和排泄粪便等方式影响草地植被空间异质性。同时,植物群落高度是重要的草地结构参数,但目前关于不同放牧方式对草地植物群落高度空间异质性的研究较少。该研究基于传统及地统计学方法,设置未放牧(NG)、牛单牧(CG)、羊单牧(SG)、牛羊混牧(MG) 4种处理,探究科尔沁沙质草地植物群落高度空间异质性对不同放牧方式的响应。结果表明:研究样地内植物群落平均高度为SG (38.86 cm)> NG(21.01 cm)> MG (17.29 cm)> CG (13.36 cm)。各处理下变异系数的结果均为中等变异,且变异范围在37.82%–66.97%之间,依次为NG> MG> CG> SG。通过对半方差函数参数进行最适模型拟合, NG、MG、CG、SG 4种处理分别对应球状模型、指数模型、线性模型、线性模型,且结构比大小为MG (82.7%)> NG (80.3%)> SG (40.2%)> CG (39.1%)。此外,采用Kriging插值法和分形维数对研究样地内植物群...     

黄土高原围封与自然放牧草地碳交换特征

用静态箱法于2012年3月~2013年2月对黄土高原自然放牧及其围封6年的草地土壤呼吸和净生态系统CO2交换速率进行为期1年的实地观测。结果表明:(1)围封和自然放牧草地全年的碳交换总量均表现为碳汇,即CO2净吸收;围封草地全年净生态系统碳交换量为(-58.0±14.5)g·m-2,其中生长季和非生长季交换量分别为(-70.3±11.4)g·m-2和(12.4±3.1)g·m-2;自然放牧草地生态系统全年碳交换量为(-48.7±14.0)g·m-2,其中生长季和非生长季交换量分别为(-56.9±10.6)g·m-2和(8.1±3.3)g·m-2。(2)草地净生态系统CO2交换速率生长季主要受土壤含水量的控制,而在非生长季则主要受土壤温度的控制;草地土壤呼吸速率主要受土壤温度和土壤含水量共同影响,其中在生长季受土壤含水量的影响作用更大,而在非生长季则受土壤温度的影响作用更大。(3)土壤有机质含量的差异是造成围封草地土壤呼吸速率大于自然放牧草地的主要原因。(4)研究区草地存在土壤呼吸负通量现象,样地灰钙土偏高的碱性条件(pH8.2)促进了土壤次生碳酸盐的淀积可能是造成这一现象的主要原因。     

西双版纳白背桐次生林土壤种子库、种子雨研究

 本文讨论了西双版纳常见的次生林白背桐(Mallotus paniculatus )林的土壤种子库和种子雨的组成及动态。结果表明该林地的种子雨年输入量为745粒/m2,土壤种子库储量在雨季末期为3345±438粒/m2,旱季末期为4555±554粒/m2,种子雨的输入高峰出现在旱季,导致旱季末期土壤种子库储量大于雨季末期。森林破碎化导致的隔离效应阻碍了种子的传播途径,使土壤种子库储量下降,种子雨和土壤种子库中鸟类传播的种子比例增大。传播成熟林树种的大型动物到达不了该样地,植被的演替受到了阻碍。     

土壤种子库的研究进展及若干研究热点

 土壤种子库是指存在于表层土壤（包括凋落物）中的有生命的种子。土壤种子库的研究已是植物生态学研究不可缺少的一部分,现已成为植物种群生态学中比较活跃的领域。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。土壤种子库对一年生植物来说尤其重要。土壤种子库简单地可分为瞬时土壤种子库和长久土壤种子库,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,休眠的种子组成了土壤长久种子库的成分。时空异质性是土壤种子库的基本特性之一,不仅不同植被类型的土壤种子库具有不同的组成、大小和多样性,而且微环境也影响土壤种子库的分布格局。由于萌发、捕食和衰老等原因,土壤种子库具有季节动态,一般在旧种子萌发之后,新种子散布之前达到最低点。在高等植物占据的大多数生境中,以休眠繁殖体形式存在的个体远远超过地上植株的数量;土壤种子库、幼苗库和成年植被相互联系相互影响。由于各种原因如群落类型的差异、群落的演替阶段、取样的时间等,地上植被和土壤种子库之间关系大体上可分为两种情况,即相似性和差异性;研究土壤种子库的方法通常有萌发法和物理分离法。土壤种子库能部分反应群落的历史,对退化生态系统的恢复起着重要的作用。目前土壤种子库的主要研究热点问题可分为以下几个方面：1）土壤种子库的研究方法,2）土壤种子库的分类问题,3）土壤种子库分布的时空格局,4）地上植被和土壤种子库的关系,5）土壤种子库的动态等。     

锡林河流域一个放牧草原群落中根系呼吸占土壤总呼吸比例的初步估计

 采取根系生物量梯度上土壤呼吸变化趋势线外推法对锡林河流域一个放牧羊草(Leymus chinensis)群落中根系呼吸占土壤总呼吸的比例进行了估计。结果表明：在测定年度整个生长季的不同月份,该群落中根系呼吸量占土壤呼吸总量的比例在15%～37%之间,平均为24%;根系呼吸所占比例较高的月份与根系生长的高峰期基本一致,均出现在6月中旬和8月上旬;上述结果与国外同类研究结果相比,具有很好的一致性。     

松嫩平原两种碱蓬群落土壤种子库通量及幼苗死亡的分析

角碱蓬和翅碱蓬都是１ａ生耐碱性较强的藜科植物。在松嫩平原碱化草甸２个固定的单优碱蓬群落土壤中有活力种子的数量动态和种群动态的研究结果表明：土壤种子库存量在尚未萌发输出以前为最大,角碱蓬群落为２２２６０粒／ｍ＾２,翅碱蓬群落为３７２３０粒／ｍ＾２。整个生长季均有种子输出,２群落的种子库存率随着时间呈渐近形式规律地下降。现存植株数量角碱蓬种群以５月上旬最大,为１９４８０株／ｍ＾２,翅碱蓬则在４月上旬最     

科尔沁沙地不同年代小叶锦鸡儿人工林植物群落特征及其土壤特性

 研究了科尔沁沙地小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)人工固沙林在0、5、13、21和28年的一个时间序列上土壤理化性状和植物群落特征及其恢复动态。结果表明：1) 土壤肥力随着人工植被建立时间的延长而逐渐恢复,表现为土壤粘粉粒含量、持水性能、土壤有机碳（SOC）和全氮（N）含量、潜在土壤呼吸在时间梯度上的增加,以及土壤容重和pH值的下降,0～5 cm表层土壤的恢复显著高于5～20 cm土壤;2) 在人工植被建立和发育的早期阶段 (0～13年),土壤肥力恢复的速率明显高于群落后期的演替阶段(13～28年);3) 灌丛对土壤肥力有明显的富集效应,随着人工群落发育时间的延长,“肥岛”面积扩展,富集率降低;4) 随着土壤环境条件的改善,侵入的草本植物种类数量、植被盖度增加,简单的人工植被向复杂的灌草群落演变。     

大兴安岭北部兴安落叶松种子在土壤中的分布及其种子库的持续性

 种子年后原始老龄林下自然散布的兴安落叶松土壤种子极为丰富,有生活力的土壤种子数量为190～320粒／m2,并且不同林型间有显著差异。70%～80%的种子主要居于土壤表层2～4cm范围内。落叶松老龄林种子年后第一年夏季土壤中丰富的种子即锐减,土壤中大多数种子的生活力保持1年,少数稍长,也不超过2年。显然,落叶松土壤种子库属于间断类型。人工撒播种子试验结果表明,位于土壤浅层(0～10cm)的种子生活力保存只1年,而深层(10～20cm)尽管对种子生活力保持有利,也不能超过2年。土壤病害是种子致死的重要原因。     

羊草草原土壤微生物的分布及其与土壤因子间的关系

 本文较系统地研究了东北羊草草原土壤微生物的分布规律和环境因子对微生物分布的制约作用。结果表明：微生物的数量、生理群的数量及微生物总生物量在羊草和杂草群落土壤生境中均最高,而碱茅和碱蓬群落生境中最低,隐子草群落生境居中。土壤全磷、全氮、全钾、pH和活性有机质对微生物有较大的直接作用,通径系数为6.15—2.02。全氮—全磷、活性有机质-全磷、pH-全磷、pH-全钾、全钾—全磷、活性有机质—全氮、活性有机质—全钾和有机质—全氮之间的间接作用对微生物影响最明显,作用系数为5.94—2.90,其余因素的作用相对不显著。     

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。     

茂兰喀斯特森林中华蚊母树群落土壤种子库动态初探

茂兰喀斯特森林中华蚊母树群落 90 0 m2样地内共有种子植物 5 9种 ,其中 19种主要植物已繁殖产生种子。群落每年以种子雨形式向种子库输入种子 35 1.1粒· m- 2 ,其中对群落更新有用的成熟有效种子 15 0 .8粒·m- 2 。土壤种子库中活力种子丰富 ,共有 41种 2 5 10 .5～ 2 6 46 .8粒· m- 2 。种子库中活力种子的种类和数量均随时间的变化而变化 ,不同时间种子库的差异主要在于现存植物活力种子的变化。土壤种子库每年输出活力种子 171.9粒· m- 2 ,其中萌发输出 2 1.9粒· m- 2 ,动物采食输出 133.5粒· m- 2 ,病菌危害引起的输出为 3.2粒· m- 2 ,种子自然衰老引起的输出为 13.3粒· m- 2 。每年输出超过输入 2 1.1粒· m- 2 。演替前期植物种子没有输入 ,只有缓慢输出 ,但没有萌发输出。     

引入土壤种子库对铅锌尾矿废弃地植被恢复的作用

检测了丢荒旱作地土壤种子库,其种子含量为（６８５０±３７７）·ｍ－２,共有４１种植物。其中９２．７％的种和 ７５． ８％的种子是分布在 ０～２ ｃｍ的表层中。从丢荒旱作地采挖 １０ ｃｍ深的表层土壤,以 １ｃｍ, ２ ｃｍ, ４ ｃｍ和 ８ ｃｍ 等４种不同厚度分别铺放在铅锌矿尾矿废弃地试验小区上。尽管由于铺土厚度不同,各小区所含有的土壤种子库 中的种子数量也不同,但４种铺土处理试验,其幼苗平均数量分别为每平方米８８３± ４３４,９９５± １５８,１２４２± ３２７ 和８０３±３１株,经检验差异不显著,而不铺放表土的对照区则没有幼苗生长。可见,如果仅仅是作为提供种子资源 而引入土壤种子库,则铺放 １ｃｍ的表土就已足够。然而,经过１年以后,在铺放表土厚度为１ｃｍ, ２ ｃｍ和 ４ ｃｍ处 理上的幼苗全部死亡,只有铺放 ８ ｃｍ厚度表土的小区上实现了植被恢复,共有 １５种植物成功定居,其中有 １１种开 花结果,盖度达１００％。这说明了较薄的表土不足以有效阻隔尾矿与大气的接触,减缓酸化,以及缓冲尾矿酸化的影 响,此外较薄的表土也无法提供植物根系足够的生长空间。因此,如能预先铺放一层阻隔层,如底土、馀坭、垃圾之 类,再引入土壤种子库将有助于土壤种子