三江平原恢复湿地土壤种子库特征及其与植被的关系

通过幼苗萌发法和样方调查相结合的方法对三江平原不同演替恢复阶段的种子库特征及其与植被的关系进行了研究。将开垦湿地、不同演替恢复阶段湿地以及天然湿地不同土壤层次(0-5、5-10 cm和根茎)的种子库在两种水分条件下(湿润、淹水10 cm)进行萌发处理。结果表明: 随着演替恢复阶段的进行, 种子库的结构和规模逐渐扩大, 地表群落表现出由旱生物种占优势的群落逐渐演变成以小叶章(Calamagrostis angustifolia)占优势的湿生群落的演替趋势。恢复7年湿地、恢复14年湿地、天然湿地土壤种子库萌发物种数分别为24种、29种、39种, 植被物种数为21种、25种、14种。湿地类型、水分条件和土壤层次均显著影响种子库萌发的物种数及幼苗数(p < 0.01)。种子库具有明显的分层现象, 天然湿地0-5 cm土层种子库种子萌发密度是5-10 cm土层的4倍左右, 而恢复湿地仅1.3倍左右, 且土层间萌发物种相似性系数较低。湿润条件下的萌发物种数显著高于淹水条件, 且两种水分条件下萌发物种的生活型不同。由于恢复时间较短, 不同演替恢复阶段的种子库与植被相似性维持在30%以下。湿地中根茎分蘖出大量的湿地物种, 对于小叶章等优势物种的繁殖具有重要作用。研究表明, 在开垦湿地退耕后的次生演替阶段, 种子库能够保持大量的湿地物种, 通过对湿地种子库与植被的关系研究, 能够为三江平原湿地群落演替与湿地恢复提供策略指导。     

消涨带及三峡水库消涨带植被重建

重建三峡水库消涨带植被对于恢复消涨带功能、维持三峡工程安全和修复长江流域退化生态系统具有十分重要的意义。消涨带可分为自然消涨带和人工消涨带,自然消涨带及其植被是流域生态系统的组成部分,具有重要的生态、社会和经济价值。人为控制水位涨落而形成的人工消涨带很少有植被覆盖,属于退化的生态系统。三峡消涨带包括三峡自然消涨带和三峡水库消涨带,三峡工程的建设将淹没三峡自然消涨带及其植被并产生没有植被覆盖的三峡水库消涨带。作者认为开发利用三峡水库消涨带土地资源,发展库区经济将导致库区生态环境恶化、危及三峡工程安全且不利于长江流域生态系统的健康。解决三峡水库消涨带问题的关键是重建消涨带植被,并恢复其功能。该文从水利建设与环境保护的关系、三峡水库管理与库区景观建设的需要、消涨带功能恢复与流域生态系统康复和促进水库消涨带研究的深入阐述了开展三峡水库消涨带植被重建的必要性。     

三峡库区9种植物种子萌发特性及其在植被恢复中的意义

三峡大坝蓄水后形成的库区消涨带面临植被消亡、生态退化等问题。为了筛选出适用于库区消涨带植被恢复的植物, 将9种1年生植物种子放置在库区消涨带不同海拔进行水淹(W 165-8 m, 121 d;W 155-18 m, 230 d;W 147-26 m, 271 d), 然后在实验室条件下进行萌发, 研究在消涨带淹水胁迫下这些种子的萌发特性。结果表明: (1) 除马唐(Digitaria sanguinalis)、小蓬草(Conyza canadensis)、金色狗尾草(Setaria glauca)种子在各条件下萌发率都较低外, 不同水淹条件对萌发率影响不同: 与新鲜种子相比, W 165水淹后, 旱稗(Echinochloa hispidula)和婆婆针(Bidens bipinnata)种子萌发率显著上升, 其余种子萌发率均显著下降; W 155水淹后, 所有种子的萌发率都显著下降且只有鱧肠(Eclipta prostrate)、黄花蒿(Artemisia annua)、合萌(Aeschynomene indica)3个物种有萌发, 萌发率分别为11.0%、7.3%和2.7%; W 147水淹后, 旱稗和婆婆针种子萌发率显著上升, 鱧肠种子无显著差异, 其余种子萌发率显著下降。(2) 鱧肠、黄花蒿、婆婆针和旱稗种子比其它物种更耐水淹。W 165水淹后, 鱧肠、黄花蒿、婆婆针、旱稗种子萌发率分别为44.7%、42%、20.7%和4.3%, W 147水淹后分别为76.3%、23%、15%和26.3%, 高于其他物种。(3) 水淹后种子萌发时间格局也受到影响, 大部分种子起始萌发时间推迟、萌发速度变慢。鱧肠、黄花蒿、婆婆针和旱稗的种子对三峡库区消涨带的水淹胁迫具有一定的适应能力, 可根据它们对水淹条件适应能力的差异在消涨带不同海拔高度进行植被恢复。     

三峡库区消涨带植被重建

重建三峡水库消涨带植被对于恢复消涨带功能、维持三峡工程安全和修复长江流域退化生态系统具有十分重要的意义.消涨带可分为自然消涨带和人工消涨带,自然消涨带及其植被是流域生态系统的组成部分,具有重要的生态、社会和经济价值.人为控制水位涨落而形成的人工消涨带很少有植被覆盖,属于退化的生态系统.三峡消涨带包括三峡自然消涨带和三峡水库消涨带,三峡工程的建设将淹没三峡自然消涨带及其植被并产生没有植被覆盖的三峡水库消涨带.作者认为开发利用三峡水库消涨带土地资源,发展库区经济将导致库区生态环境恶化、危及三峡工程安全且不利于长江流域生态系统的健康.解决三峡水库消涨带问题的关键是重建消涨带植被,并恢复其功能.该文从水利建设与环境保护的关系、三峡水库管理与库区景观建设的需要、消涨带功能恢复与流域生态系统康复和促进水库消涨带研究的深入阐述了开展三峡水库消涨带植被重建的必要性.     

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。     

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。     

东川干热退化山地不同植被恢复方式对物种组成与土壤种子库的影响

探讨了在云南东北部干热河谷区域的严重砂石化土地上利用两种典型固氮树种进行植被恢复后对当地原有植被系统的影响。研究表明,不同植被恢复方式对地表植被和土壤种子库的影响是巨大的,物种的组成与密度都发生变化。高密度合欢(Leucaena glauca)恢复方式下,大量当地物种,尤其是一些阳性物种从地表植被中消失或生长受到抑制,生物多样性降低。参照稀灌草丛设计的马桑(Coriaria sinica)恢复方式对原有草坡地物种的数量和多样性影响不大。各种植被恢复方式的土壤种子库的萌发试验表明,合欢恢复方式(L．glauca)使土壤种子库的种子密度增大,同时种子组成也由原来的喜光耐旱为主变为耐荫型为主;马桑(C．sinica)恢复降低了种子密度并减少了种子种类,但主成分的性质未发生改变。一些当地物种仍存在于受影响后的地表植被和种子库中,使改变后的系统与当地草坡间存在着一定程度的相似性,但这种相似性随植被恢复的变化在地表植被与土壤种子库间表现不一致,显现出随干扰与植被恢复变化的非同步性。     

三峡库区消落带水淹初期地上植被与土壤种子库的关系

采用种子萌发法,研究了三峡库区消落带水淹初期所形成的已淹区段、未淹区段以及留存原有植被的对照样带地表植被与土壤种子库之间的关系。结果表明:三峡库区消落带已淹区段地表植被分属47科71属100种,未淹区段84科163属223种,优势科主要为菊科、豆科、禾本科、蔷薇科、莎草科。地上植被的物种生活型,已淹区段以生长周期短、适应性较强的1年生草本为主,灌木和乔木共占19%;未淹区段中1年生草本占20.45%,多年生草本占36.36%,灌木或藤本占28.18%,乔木占15%;对照样带中1年生草本占23.24%,多年生草本占41.32%,灌木及藤本占32.02%,乔木占17.05%。与对照样带相比,已淹区段地表植被物种多样性指数和丰富度指数都明显降低,未淹区段地表植被却表现出明显增加的趋势,只有Pielou均匀度指数都降低;已淹区段、未淹区段土壤种子库分别具有物种79种和108种,分别比对照样带增加了9种和38种;已淹区段种子库密度为(12667±2225.25)粒/m2、未淹区段为(38013±9796.04)粒/m2、对照样带为(18715±8234.77)粒/m2,与对照样带土壤种子库总密度相比,已淹区段降低了32.32%,未淹区段增加了103.12%,都以草本植物占绝大多数比例,且1年生草本所占比例大于多年生草本所占比例。土壤种子库的生物多样性指数、丰富度指数和均匀度指数与地表植被变化相一致,但变化幅度较小。消落带已淹区段、未淹区段、对照样带地表植被和土壤种子库共同出现的物种数分别为9,40和15种,土壤种子库和地表植被间Sorensen相似性系数分别为0.328,0.241,0.186,表明三峡库区消落带水淹初期区域整体相似系数较低,这与消落带形成时间短有很大的关系。     

黄土高原植被建设与土壤干燥化:问题与展望

黄土高原大规模植被建设有效减少了水土流失、改善了区域生态环境,大规模人工植被种植也造成了土壤水分的过度消耗,导致了土壤干燥化,成为当前黄土高原生态恢复的重要制约因素,威胁区域生态系统健康与稳定。系统综述了黄土高原地区人工植被恢复对土壤干燥化的作用机制,植被群落特征与土壤干燥化的耦合关系,多尺度土壤干燥化时空分异规律及其影响因素,明确了当前大规模人工植被恢复过程中土壤水分持续利用面临的问题与挑战。建议今后加强植被动态对水文过程影响的研究,明确多尺度植被格局与土壤干燥化时空分异的耦合关系,系统开展变化环境下不同尺度植被与土壤水分相互作用的模拟研究,探讨基于植被格局优化的土壤水分调控机制,维护黄土高原地区土壤安全,提升区域生态系统服务功能。     

Persistent soil seed bank and standing vegetation at a high alpine site in the central Chilean Andes

The persistent soil seed bank (viable seeds >1 year) and standing vegetation were investigated in the upper alpine belt (3250 m) in the Andes of central Chile, 33° S. Nine species (eight in standing vegetation) were found in a total persistent seed bank of 899 seeds m⁻². Seven additional species were represented by physically intact, non-viable seeds. Over 90% of the persistent seed bank was concentrated in Montiopsis sericea (Portulacaceae), Pozoa coriacea (Umbelliferae), Phacelia secunda (Hydrophyllaceae) and Oxalis compacta (Oxalidaceae). Examination of the seed/cover ratio revealed different propensities for persistent seed bank formation among species, and annuals formed persistent seed banks more frequently than perennial species. Abundance in the standing vegetation had predictive value for abundance in the persistent seed bank only when non-persistent seed bank species in the standing vegetation were discarded from the analysis. At the local scale, species diversity in the persistent seed bank and standing vegetation were correlated, but compositional similarity was low. Secondary down-slope dispersal promoted by frost heaving in combination with runoff, and life-form correlates are discussed as possible factors accounting for poor correspondence between the persistent seed bank and the standing vegetation at a local scale. The high Andean seed bank is similar to or larger than that reported for two Arctic tundra sites, but smaller than for a northern hemisphere subalpine site. If seed bank size is considered in relation to plant cover, the Andean seed bank greatly exceeds that of one Arctic site. Our study constitutes the first demonstration of a sizable persistent seed bank at an alpine site in the South American Andes and in southern hemisphere temperate mountains in general. Received: 26 May 1998 / Accepted: 21 November 1998     

桂西南石漠化山地土壤种子库的基本特征及植被恢复对策

采用幼苗萌发法对广西平果县龙何示范区石漠化山地的土壤种子库进行初步研究。结果表明,该地区土壤种子库共有108种植物,隶属于33科81属,其中草本81种、灌木20种、藤本7种;其土壤种子库的种子密度为64.6~339.7粒.m-2,且在不同土地利用类型区及不同季节存在较大差别。在分析土壤种子库对其植被恢复作用的基础上,认为可采取自然封育和人工造林等措施,以促进现存植被的正向演替。     

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。     

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.     

Comparison of genetic variation between the seed bank and above ground vegetation of a wetland species

The seed bank is thought to be important for the conservation and restoration of the genetic diversity of the above ground plant population. It has been proposed that it may be no use to compare the genetic diversity between seed bank and above ground plants if there was no habitat fragmentation. Whether this prediction holds for aquatic plants is still unknown. Here, ISSR analysis of a common wetland species Heleocharis valleculosa (Cyperaceae) was conducted to evaluate if the seed bank has higher, equal or lower genetic variation than the above ground vegetation. Our results showed high genetic diversity in the seed bank, so the seedbank can act as a storehouse of genetic variation for the above ground vegetation, especially in unfavorable conditions. Thus, unlike terrestrial habitats where genetic diversity is often low, wetlands that are connected with water flow can accumulate many genotypes in the seed bank and the question of how genetic diversity varies above and below ground is still open.     

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。     

Flooding, soil seed bank dynamics and vegetation resilience of a hydrologically variable desert floodplain

1. This paper explores soil seed bank composition and its contribution to the vegetation dynamics of a hydrologically variable desert floodplain in central Australia: the Cooper Creek floodplain. We investigated patterns in soil seed bank composition both temporally, in response to flooding (and drying), and spatially, with relation to flood frequency. Correlations between extant vegetation and soil seed bank composition are explored with respect to flooding. 2. A large and diverse germinable soil seed bank was detected comprising predominantly annual monocot and annual forb species. Soil seed bank composition did not change significantly in response to a major flood event but some spatial patterns were detected along a broad flood frequency gradient. Soil seed bank samples from frequently flooded sites had higher total germinable seed abundance and a greater abundance of annual monocots than less frequently flooded sites. In contrast, germinable seeds of perennial species belonging to the Poaceae family were most abundant in soil seed bank samples from rarely flooded sites. 3. Similarity between the composition of the soil seed bank and extant vegetation increased following flooding and was greatest in more frequently flooded areas of the floodplain, reflecting the establishment of annual species. The results indicate that persistent soil seed banks enable vegetation in this arid floodplain to respond to unpredictable patterns of flooding and drying.