植冠与土壤种子库储存种子的萌发特性及策略

为明确黄土丘陵沟壑区植物种子库如何调控种子萌发来提高个体适合度,选择研究区7种具有种子库的主要物种为研究对象,以刚成熟和室内储存种子为对照,比较植冠宿存(5个宿存期)和土壤埋藏(5a埋藏期)对植物种子萌发特性的影响,探讨植冠种子库与土壤种子库储存下的种子萌发策略。结果表明:7种植物种子经过不同种子库储存后萌发特性表现出明显的种间差异,黄刺玫(Rosa xanthina)和水栒子(Cotoneaster multiflorus)种子萌发力表现为植冠宿存不变型、土壤储存增强型,土壤储存明显提高水栒子种子萌发速率;达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)和狼牙刺(Sophora davidii)种子萌发力表现为植冠宿存增强型、土壤储存减弱型,种子萌发历时表现为植冠宿存延长型,土壤种子库储存还可加快达乌里胡枝子萌发速率、缩短萌发历时;茭蒿(Artemisia giralaii)和铁杆蒿(Artemisia gmelinii),种子萌发率随植冠宿存时间先升高后降低,随土壤储存时间先降低后升高,土壤储存可推迟其萌发,铁杆蒿种子萌发速率在植冠与土壤储存后均加快;紫丁香(Syringa oblata)种子萌发率随植冠宿存先升高后降低,土壤储存明显加快其种子启动萌发与速率。在黄土丘陵沟壑区,植物种子经过植冠或土壤种子库储存,或增加、加快、提早萌发充分利用有利条件提高占据性,或减少、减缓、推迟萌发分摊不利条件的风险;而且该区植物植冠与土壤储存后种子萌发特性间的关系,体现各自适应环境与应对干扰的分工与协作策略,主要表现为:单一主导型和相辅相成型。     

黄土丘陵沟壑区主要物种植冠种子库动态及其生态策略

植冠种子库是植物适应环境并应对外界干扰的种子生态策略之一,研究了黄土丘陵沟壑区12种主要植物植冠种子库动态,结果表明:杠柳不具有植冠种子库,其他11种植物均具有植冠种子库;除了黄刺玫种子在翌年5月达到脱落高峰,其他植物大部分种子在冬季脱落,其中杠柳、达乌里胡枝子、茭蒿、黄柏刺和水栒子的大部分种子脱落集中偏早,铁杆蒿和土庄绣线菊的大部分种子脱落集中偏晚;植冠宿存对大部分植物种子的萌发特性表现为促进作用;但不同植物种子的萌发时滞对植冠宿存响应差异较大;9种植物种子在植冠上宿存至翌年2月底,其种子活力仍能维持达60%以上;该区植物表现出不同的植冠种子库策略,通过不同的方式来减少干扰的威胁,提高成功萌发与更新的几率,它们或具有较大规模的宿存量、或调控种子萌发特性、或提高种子维持活力的百分比。此外,全面了解该区植物形成植冠种子库的机理及对应的生态策略还有待于全面、深入的研究。     

陕北黄土丘陵区6种植物冠层种子库的初步研究

对陕北黄土丘陵区猪毛蒿（Artemisia scoparia）、铁杆蒿（Artemisia gmelinii）、茭蒿（Artemisia giraldii）、杠柳（Periploca sepium）、狼牙刺（Sophora viciifolia）和黄刺玫（Rosa xanthina）6种植物不同时期的冠层种子宿存量进行了调查。结果显示,6种植物均有不同程度的植冠种子宿存量,翌年4月,黄刺玫的宿存量可达57.60%,狼牙刺的宿存量达31.56%,杠柳的宿存量为6.30%,铁杆蒿的宿存量为2.42%,猪毛蒿的宿存量为1.86%,茭蒿的宿存量为1.16%。猪毛蒿、铁杆蒿、茭蒿、黄刺玫的种子宿存时间可长达7个月之久,狼牙刺、杠柳的宿存时间为5～7个月。     

阿拉善干旱荒漠区不同植被类型土壤种子库研究

[1]兰州大学草地农业科技学院,兰州730020 [2]甘肃草原生态研究所,兰州730020 [3]内蒙古阿拉善盟草原站,巴彦浩特750360     

云南松球果延迟开放及其植冠种子库

植物果实成熟后在植冠中宿存延迟鳞片开放释放出种子,是易火生境中植物的一种常见适应性状。以分布于昆明西郊的云南松为研究对象,调查了云南松植冠中保存球果的数量、鳞片开闭状况、球果年龄分布和球果内种子的萌发率,以及宿存闭合球果鳞片开放对高温和火烧的响应。结果显示:云南松植冠中除有当年成熟球果外,还有1a到7a前成熟的鳞片闭合球果,以及1a到8a前成熟的鳞片开放球果。宿存闭合球果中有可萌发的种子,种子的萌发率随球果宿存时间的延长而下降,宿存9a球果中的种子平均萌发率仅为2.9%。每100m~2林地的植冠中储存有大约10~5粒有活力的种子是近3年平均种子产量的2倍。宿存的各年球果在宿存期间每年会有一些球果的鳞开放释放出种子,一般在成熟后的8a内所有球果逐渐开放释放出种子。40℃以上的温度可诱导球果鳞片开放球果开放时间随着烘烤温度的升高而缩短。过火后云南松释放种子的数量约为非过火地段年均释放种子量的2.6倍,过火地段云南松释放种子的萌发率为(69.8±22.8)%。研究结果表明,云南松具有非严格植冠种子库,地面火可诱导植冠中的闭合球果鳞片开放释放种子,球果在植冠中最长宿存和延迟开放的时间与种子存活的时间基本一致;每年自然释放和过火后释放的种子都由多年成熟的种子组成;云南松球果延迟开放可能与生境易发生林火有关。     

淡水湿地种子库研究综述

湿地是近年来国际上关注的热点领域之一,作为湿地研究的重要组成部分,种子库的研究成果在深入探讨湿地植被的结构,功能与动态方面具有十分重要而独特的作用,本文结合国内外淡水湿地各子库的研究,系统介绍了种子库研究方法以及浊灶种子库研究的主要内容,在对已有成果进行综合分析的基础,就目前湿地种子库研究中亟待解决的一些问题,进行了探讨。     

粪种子库的理论基础、影响因素和生态意义

成熟种子被动物采食和排泄后,沉积在粪便中的有活力的种子称为粪种子库。种子经动物消化道携带而实现传播的过程称为消化道传播,粪种子库是种子消化道传播的必经阶段和关键节点。粪种子库和种子消化道传播一直以来都是生态学家关注的热点。介绍了粪种子库的形成原因和理论基础,指出粪种子库是动-植物互作的结果;讨论了影响粪种子库结构和组成的因素,包括种子形态、动物种类和外界环境对粪种子库生态功能的调控作用;阐述了粪种子库的生态意义,主要表现为种子远距离传播、粪便物质返还以及促进植物群落更新和发展;最后指出将来关于粪种子库的研究需要重点关注的几个方面问题,以期为合理、全面认识粪种子库提供理论参考,并为深刻理解动-植物互作机制提供科学依据。     

云南北部泥石流多发干旱河谷区不同干扰对土壤种子库的影响

 对云南北部的泥石流多发干旱河谷区不同干扰状况下的土壤种子库特征进行子研究。结果表明不同形式的干扰对土壤种子库特征产生不同形式的影响。人工种植合欢(Leucaena glauca)并屏除人和家养动物的影响使土壤种子库的种子密度增大,同时种子组成也由原来的耐旱型为主变为耐荫型为主,马桑(Coriaria sinica)种植并实行年度砍伐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;滑坡与水土流失将很多种子带入其坡积物中,从而降低土壤种子库密度与组成种类;泥石流是破坏地表土壤层和土壤种子库的最主要因素。     

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。     

城市绿地种子库的初步研究

对城市绿地土壤种子库的组成、种群数量、空间分布和物种多样性进行了初步研究,结果表明：城市绿地土壤种子库存中共出现植物42种,其中在第一层中共出现植物1 477株,多样性指数为2.05,均匀度是0.58,最大的物种多样性指数是3.56,第二层的物种多样性指数,均匀度和最大物种多样性指数均比第一层要低,分别为1.94、0.56和3.47,植物种类也要少一些。城市绿地土壤种子库中种的丰富度、种子苗量、多样性指数均不如远郊区山地天然次生林。城市绿地土壤种子库中蕴藏着一些潜在种群,有些植物种可以用于城市绿化建设。     

持久土壤种子库研究综述

土壤种子库是指存在于土壤上层凋落物和土壤中全部存活种子,简单地可分为短暂土壤种子库和持久土壤种子库。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,休眠的种子组成了持久土壤种子库。持久土壤种子库具有在承受了空间或时间上不可预测的干扰的植被中发挥繁殖能力的潜势,因此,其在植被承受干扰后的恢复、管理和重建中常常起关键作用。研究持久土壤种子库能丰富生物多样性的内容,同时,可以为深入了解植被更新提供更多的信息。本文从持久土壤种子库的研究方法、分类方法、指示因子、生态意义,以及持久土壤种子库研究中存在的问题和今后的工作进行综述,试图为将来的工作奠定基础。     

Evidence for physiological seed dormancy cycling in the woody shrub Asterolasia buxifolia and its ecological significance in fire‐prone systems

• Dormancy cycling is a key mechanism that contributes to the maintenance of long‐term persistent soil seed banks, but has not been recorded in long‐lived woody shrub species from fire‐prone environments. Such species rely on seed banks and dormancy break as important processes for post‐fire recruitment and recovery.
• We used germination experiments with smoke treatments on fresh seeds and those buried for 1 year (retrieved in spring) and 1.5 years (retrieved the following late autumn) to investigate whether Asterolasia buxifolia, a shrub from fire‐prone south‐eastern Australia with physiologically dormant seeds, exhibited dormancy cycling.
• All seeds had an obligation for winter seasonal temperatures and smoke to promote germination, even after ageing in the soil. A high proportion of germination was recorded from fresh seeds. but germination after the first retrieval was significantly lower, despite high seed viability. After the second retrieval, germination returned to the initial level. This indicates a pattern of annual dormancy cycling; one of the few observations, to our knowledge, for a perennial species. Additionally, A. buxifolia’s winter temperature and smoke requirements did not change over time, highlighting the potential for seeds to remain conditionally dormant (i.e. restricted to a narrow range of germination conditions) for long periods.
• For physiologically dormant species, such as A. buxifolia, we conclude that dormancy cycling is an important driver of successful regeneration, allowing seed bank persistence, sometimes for decades, during fire‐free periods unsuitable for successful recruitment, while ensuring that a large proportion of seeds are available for recruitment when a fire occurs.

     

Fate of the soil seed bank of giant ragweed and its significance in preventing and controlling its invasion in grasslands

Giant ragweed (Ambrosia trifida, L. henceforth referred to as GR), an annual non‐native invasive weed, may cause health problems and can reduce agricultural productivity. Chemical control of GR in grasslands may have irreversible side effects on herbs and livestock. In an attempt to propose a solution to the harmful effects of GR on grasslands, this study explores the fate of its soil seed bank (SSB) and considers the physical control of its SSB reduction. By studying GR distributed in grasslands of the Yili Valley, Xinjiang, China, we measured the spatial and temporal changes in seed density, seed germination, dormancy, and death. We analyzed seed germination, dormancy, and death following different storage periods. The study analyzed population characteristics over time, including seed fate, and examined physical control methods for reducing the SSB density. The SSB of GR occurs in the upper 0–15 cm of soil in grasslands. Seed density in the SSB decreased by 68.1% to 82.01% from the reproductive growth period to the senescence period. More than 98.7% of the seeds were rotten, eaten, germinated, dispersed, or died within one year after being produced. The seed germination rate of the SSB decreased with the number of years after invasion. When stored for 0.5 or 3.5 years, seed germination rates fell by 40%, during which time seed death rate increased by almost 40%. When GR was completely eradicated for two consecutive years, the SSB and population densities decreased by >99%. The vast majority of GR seeds germinated or died within one year; the germination rate decreased significantly if the seeds were stored dry at room temperature for a long time. Newly produced seeds are the main source of seeds in the SSB. Therefore, thoroughly eradicating GR plants for several years before the seeds can mature provides an effective control method in grasslands.     

西南喀斯特山地森林群落土壤种子库研究综述

土壤种子库作为喀斯特山地研究的重要组成部分,其研究成果在深入探讨喀斯特地区植被结构、功能与动态方面具有十分重要而独特的作用.本文系统介绍了该地区种子库的研究方法及主要内容.在对已有成果进行综合分析的基础上,就目前喀斯特土壤种子库研究中亟待解决的一些问题进行了探讨,认为今后应加强森林群落中优势种或建群种土壤种子库动态变化,外来入侵物种土壤种子库动态及其对群落物种多样性的影响机理和土壤种子库在退化植被恢复中的作用与潜力等领域的研究工作,以期为从事西南喀斯特地区土壤种子库研究和该地区植被群落恢复实践提供理论指导.     

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。     

铜尾矿废弃地与相邻生境土壤种子库特征的比较

土壤种子库是植被群落的重要组成部分,其特征决定了群落的演替方向。对铜陵杨山冲尾矿库6个植被群落及相邻两处生境的土壤种子库进行了研究。结果表明,尾矿内各植被群落种子库的种子密度间存在较大差异,变化范围为57—593粒/m2,平均种子密度为370粒/m2,尾矿坝体和周围山体种子库种子密度分别为999和121粒/m2,各样地土壤中种子均主要集中在0—5 cm范围内。尾矿种子库与坝体种子库间的相似性指数大于其与周围山体种子库的相似性指数,但尾矿内各植被群落种子库间的相似性较差,相似性指数的变化范围为0.308—0.636。可见,群落微生境对土壤种子库的种子密度和物种组成产生了较大的影响。尾矿种子库种类与地上植被的平均相似指数为0.355,低于坝体种子库种类与地上植被相似性系数。3处样地土壤种子库的物种多样性、丰富度和均匀度指数均表现为坝体>尾矿>山体。尾矿种子库在农田土壤中萌发并正常生长的幼苗为16科44属53种,而在尾矿基质中仅为9科36属45种,均以禾本科、菊科和豆科植物萌发和生长状况较好,这3科构成了尾矿地上植被的主要类型。尾矿种子库在尾矿基质中萌发成活率为62.2%—91.2%,约为坝体和山体土壤种子库在尾矿基质中萌发成活率的2倍。说明,组成尾矿种子库的种子大部分已经适应了尾矿的极端恶劣环境或者其本身就是耐性极强的植物类型。     

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.