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。     

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。     

地中海沿岸沙丘土壤种子库的异质性

应用自然萌发法和物理筛选法相结合的方法,调查了地中海沿岸沙丘三种微生境土壤总种子库和永久种子库特征,用功能群的方法分析了微生境之间的土壤总种子库和永久土壤种子库的组成和结构差异,也分析了主要物种土壤种子库的微生境分布格局,分析了种子大小和土壤种子库中的种子永久性关系。发现地中海沿岸沙丘土壤种子库具有明显的空间异质性,即使在相同的微生境内,土壤种子库的分布也不是均匀的,甚至具有很大的差异;微生境对总的土壤种子库和各功能群的土壤种子库的分布格局具有显著的影响,开阔地区域具有最大的种子密度,而灌丛下和路径具有较小的种子密度;在永久土壤种子库中,豆科类植物种子在休眠种子中占有最大的比例,约为76％,而一年生和多年生禾草未发现休眠种子,豆类、伞形科类、多年生阔草、菊科类、一年生阔叶草和十字花科类等种子在土壤中的永久性比例依次下降,分别为50％、46％、41％、6％、6％和1％,微生境影响各功能群种子在土壤中的永久性。微生境显著影响大部分主要物种的土壤种子库分布;种子大小与其在土壤中的永久性为正相关,即大种子具有较高的永久性,小种子具有较低的永久性。     

地中海沿岸沙丘土壤种子库的异质性

应用自然萌发法和物理筛选法相结合的方法,调查了地中海沿岸沙丘三种微生境土壤总种子库和永久种子库特征,用功能群的方法分析了微生境之间的土壤总种子库和永久土壤种子库的组成和结构差异,也分析了主要物种土壤种子库的微生境分布格局,分析了种子大小和土壤种子库中的种子永久性关系.发现地中海沿岸沙丘土壤种子库具有明显的空间异质性,即使在相同的微生境内,土壤种子库的分布也不是均匀的,甚至具有很大的差异;微生境对总的土壤种子库和各功能群的土壤种子库的分布格局具有显著的影响,开阔地区域具有最大的种子密度,而灌丛下和路径具有较小的种子密度;在永久土壤种子库中,豆科类植物种子在休眠种子中占有最大的比例,约为76%,而一年生和多年生禾草未发现休眠种子,豆类、伞形科类、多年生阔草、菊科类、一年生阔叶草和十字花科类等种子在土壤中的永久性比例依次下降,分别为50%、46%、41%、6%、6%和1%,微生境影响各功能群种子在土壤中的永久性.微生境显著影响大部分主要物种的土壤种子库分布;种子大小与其在土壤中的永久性为正相关,即大种子具有较高的永久性,小种子具有较低的永久性.     

黔西北喀斯特土壤种子库季节动态及种子库对策

采用野外样线取样与温室萌发相结合的方法,研究了贵州省西北部喀斯特区域处于不同演替阶段群落的土壤种子库季节动态与种子库对策.实验共检测出130个物种,种子库密度变动于541～11180粒·m-2,草本种子的密度和物种数远大于木本种子.采样时间和地点对土壤种子库平均物种数和密度有显著影响.各群落类型的土壤种子库平均物种数都在4月达到最高,除草地外在12月下降到最低,草地在8月下降到最低.各群落类型土壤种子库密度都在4月达到最高,8月、12月以及次年5月的密度差异不显著.至少两种种子仅存在于1年中某些时段的短暂性土壤种子库类型和两种种子在全年的土壤种子库中都存在的持久性土壤种子库类型.植物的种子库对策是物种本身固有的生活史对策,但某些物种的种子库对策可能受干扰历史及微环境因素的影响,使其在种子数量上表现出不同的季节动态.     

刀耕火种对山黄麻林土壤种子库的影响

山黄麻为热带地区常见的先锋树种。在西双版纳地区,它常常在丢荒的刀火种地上形成单优种群,在次生演替的卢着重要的作用。本文采用的萌发实验法探讨了刀耕火种对一４龄山黄麻林的土壤种子库的影响。研究表明刀耕火种过程使土壤种子库的储量从林地的６５３５５粒／ｍ＾２降为烧后的１０７０粒／ｍ＾２,种子种类从林地６０种下降为２９种,改变了土壤种子库的结构,提高了土壤种子库中耐火烧类种子的比例,使在其后的恢复过程中有较     

土壤种子库研究综述

土壤种子库是指存在于土壤表面和土壤中全部存活种子的总和。土壤种子库研究是植物生态学研究的一个重要领域。研究土壤种子库是对生物多样性研究的一个重要补充 ,有助于对植被更新和植被演替动态的了解 ,对于植被重建与恢复具有指导意义 ,有利于指导我们的生产实践。本文从土壤种子库研究的取样方法、研究内容及进展等方面进行一个较系统的总结 ,为将来的研究提供一些有益的途径。     

土壤种子库的分类系统和种子在土壤中的持久性

对国际上已经发表的10个土壤种子库分类系统的内容进行了总结和阐述,并对土壤种子库分类系统进行了评述,其中Thompson ＆ Grime在1979年提出的把土壤种子库分为短暂土壤种子库（Transient soil seed bank）和持久土壤种子库（Persistent seed bank）的二元分类系统以及Thompson等人提出的把土壤种子库分为（1）短暂土壤种子库,（2）短期持久土壤种子库（Short term persistent seed bank）,（3）长期土壤种子库（Long termp ersistent seed bank）的三元分类系统在生态学文献中已被广泛采用。在此分类的基础上产生了植物种子在土壤中的持久性（Persistence）概念,持久性是指植物的一种特性,是指植物的种子在土壤中能够存活超过1a的特性;植物种子的持久性被认为是一种对环境的进化适应,它可以在多个生长季节萌发从而分担环境震荡的风险,持久土壤种子库不仅在不稳定的环境里占有优势;即使在稳定的环境里,也被认为能够减少种内和种间的竞争;造成持久性的原因可分为环境因子和种子本身的特性比如休眠等两个方面,持久土壤种子库的出现使得土壤种子库的研究与进化生物学结合起来,使得土壤种子库的研究进入一个新的领域,更易激发人们的兴趣。关于种子的大小、形状及持久性的关系问题已经引起了相当的争论,基本上有4种格局：一是种子大小和形状与种子在土壤中的持久性有关,小而圆或扁的种子在土壤易存活持久;二是种子大小与种子在土壤中的持久性有关,小种子在土壤中易存活持久,但种子形状与持久性无关;三是种子大小、形状与种子在土壤中的持久性无关;四为较大的种子在土壤易存活持久,而种子形状与种子在土壤中的持久性无关。影响种子在土壤中的持久性因子比较复杂,总结过去的文献发现主要有以下几个因子：①种子的散布方式,②捕食,③植被的物种组成,④风,⑤土壤基质,⑥火,⑦干扰等。通过比较分析和研究,提出影响种子大小和在土壤中的持久性关系格局的关键因子是气候,特别是生态系统所在地的雨量;湿润气候下容易产生前两种格局,而干旱环境下的生境容易产生后两种格局。     

天然东北红豆杉土壤种子库研究

在黑龙江省穆棱东北红豆杉自然保护区内,对10株天然东北红豆杉结实母树冠下的土壤种子库进行了调查分析.结果表明:东北红豆杉土壤种子库中的种子数量在垂直方向和水平方向上都表现出明显的规律性.在不同深度土层中的种子数量差异显著(p＜0.05).枯枝落叶层及0～5cm土层集中了最大量的种子,占总量的84%,随土层深度的增加,种子数量逐渐减少,15cm以下极少有种子出现.土壤种子库中具有活力的种子数量极少,不到总量的1%.种子丧失活力的首要原因是被昆虫和啮齿类动物啃食,占损失量的52%,其次是腐烂,占29%.在水平方向上,东北红豆杉种子具有近母株分布的特点,且在不同方向上种子数量差异极显著(p＜0.01).当年下落到地面的东北红豆杉种子,按远离母株的顺序,种子数量逐渐减少;在围绕母株的八个方向上,东向的种子数量最多,其次是东北、北和东南方向,西面的种子数量最少.当年下落的3%的完好种子补充到土壤种子库中.自然条件下,东北红豆杉以种子繁殖,土壤种子库是其自然更新及种群恢复的重要基础,本研究结果对于东北红豆杉濒危机制的探索及种群恢复具有重要的理论意义.     

土壤种子库的结构与动态

土壤种子库的结构与动态班勇（中国林业科学院林业研究所,北京１０００９１）ＳｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＤｙｎａｍｉｃｓｏｆＳｅｅｄｓＢａｎｋｓｉｎＳｏｉｌ．￥ＢａｎＹｏｎｇ（ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙ,ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍ...     

土壤种子库与矿业废弃地植被恢复研究I.Leonard瓶-罐装置在土壤种子库检测中的应用

１前言土壤种子库的组成和动态的检测主要有两种方法,其一是把土壤样品铺在垫有沙子（经消毒除去沙子内可能有的种子）的花盆或其它发芽框上,给予合适条件使土样中的种子萌发,记录幼苗数及种类［１～５］;另一种是用物理方法分离土样直接得到种子,检测种子活力和统计...     

Soil Seed Bank as an Input of Seed Source in Revegetation of Lead / Zinc Mine Tailings

The goal of the present study was to assess a soil seed bank as an input seed source for revegetating lead/zinc (Pb/Zn) mine tailings. The seed bank source was abandoned farmland, whose top 10‐cm layer of topsoil contained 6,850 ± 377 seeds/m² from 41 species. The seeds in the soil were principally distributed in the upper 0–2 cm, which held 75.8% of total seeds and 92.7% of species composition. The top 2‐cm layer of topsoil may be sufficient to serve the purpose of providing a seed source for revegetation on derelict lands, including mined lands. Four different thicknesses of topsoil (1, 2, 4, and 8 cm, redistributed from the total 0–10‐cm layer from the farmland) were field‐tested on the Pb/Zn mine tailings. There was no significant difference in seedling density among the 4 thickness treatments. Many seeds in the treatments with more than 1‐cm of topsoil were unable to emerge from the deeper layer. Seedlings in plots with topsoil of 1‐, 2‐ and 4‐cm failed to establish within 1 year due to the extremely high acidity (pH 2.39 to 2.76). A shallow layer of topsoil cannot neutralize the sulfuric acid generated from oxidation of pyrites in the tailings. For establishment of seedlings on metalliferous lands, an insulating layer such as subsoil, building rubble, or domestic refuse is necessary before covering with valuable topsoil. The woody legume Leucaena leucocephala grown on the tailings with a topsoil cover of 8‐cm was the most dominant species. Lead was accumulated in root, branch, stem bark, and xylem, which accounted for more than 80% of the total metal concentration in the plant. This portion of Pb will reside in the plant for a long period, while the smaller portion of Pb in the leaf (about 15%) could be returned to the environment as litter during growth. Woody plants may have an advantage in metal‐phyto‐remediation over herbaceous plants.     

香果树(Emmenopterys henryi)种群种子雨、种子库及 实生苗数量的海拔梯度变化

香果树为我国Ⅱ级野生保护植物,由于原生境中香果树种群的数量迅速减少,目前已濒临灭绝,种群亟待恢复。研究了武夷山不同海拔的香果树种群种子雨、种子库及其幼苗存活现状,目的是阐明不同海拔地区的香果树种群自然更新的动态过程,寻找其更新脆弱的环节及其影响因素,为香果树自然种群的恢复提供理论依据。以分布于不同海拔高度（819、980、1 140及1 301 m）的香果树母树为中心,在其周围（东、南、西、北四个方位）布设种子雨收集框和土壤种子库样方,连续观测种子雨和种子库的动态,并对不同地表覆盖物中种子萌发及幼苗数量进行观测和记录。结果表明,武夷山香果树种群种子雨持续时间近2个月,尤其是11月底至12月中旬为种子雨高峰期;随着海拔的上升,香果树种子总密度以及虫蛀种子密度均显著降低,但千粒重以及饱满种子密度则有所增加;香果树土壤种子库为瞬时种子库,其水平分布以母树南侧和西侧种子密度较大,母树北侧种子密度最小。香果树种子的垂直分布主要集中于枯落物和苔藓层;3月时香果树土壤种子库中存留的饱满种子仅占种子散布后1.80%,而1年实生苗存活率为6.18%,土壤种子库的损耗是其种群自然更新困难的主要原因;不同地表覆盖物对香果树幼苗的存活产生显著影响,枯落物及苔藓层的幼苗死亡率显著高于土壤表面。建议清理林内枯落物及苔藓,增加林内裸露土壤的面积,减小地上草本的盖度,以减少种子霉烂、虫蛀的几率,增加香果树实生苗胚根与土壤接触的几率以及改善光照条件,促进香果树自然更新。     

准噶尔盆地梭梭土壤种子库基本特征

土壤种子库是种子的安全岛,是干旱荒漠区植被更新与恢复的基础。以梭梭为主的荒漠植被是准噶尔盆地绿洲区重要的生态屏障,但是,对于与梭梭种群自然更新紧密联系的土壤种子库特征的研究却相对缺乏。本研究通过野外采样、物理筛分并结合室内实验分析,对准噶尔盆地梭梭土壤种子库基本特征进行了研究。结果表明：（1）梭梭种群平均土壤种子库密度从71~696 粒·m^-2,局部小环境甚至达到7 534 粒·m^-2;（2）变异系数分析表明,各种群土壤种子库密度变异系数均大于1,说明梭梭土壤种子库的数量分布是非常不均匀的;（3）梭梭种群土壤种子库中种子萌发率从2.08%到47.62%不等,平均约18%;（4）变异函数分析表明,梭梭土壤种子库中种子分布的空间变异较大。综上,准噶尔盆地梭梭土壤种子库密度大且种子萌发能力强,同时其时空分布差异明显,这些特征均将影响梭梭种群的分布格局和种群更新。     

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。     

青藏高原矮嵩草草甸种子库的初步研究

青藏高原矮嵩草草甸种子库的初步研究邓自发周兴民王启基（中国科学院西北高原生物研究所,西宁８１０００１）ＴｈｅＳｔｕｄｉｅｓｏｆＳｅｅｄＢａｎｋｏｆＫｏｂｒｅｓｉａｈｕｉｌｉｓＭｅａｄｏｗｉｎＱｉｎｇ＿ＺａｎｇＰｌａｔｅａｕ．ＤｅｎｇＺｉｆａ,Ｚｈｏｕ...     

浙江天童灌丛植被的土壤种子库与幼苗库特征

采用野外样点取样和萌发实验相结合的办法,研究浙江天童灌丛植被的幼苗库和种子库。结果表明：种子库中优势种类主要是淡竹叶、芒、苔草等草本植物,其次为山矾、Ji木、白栎等灌木种类。在厚度为10cm的表层土壤中,枯枝落叶层、0．2cm层、2－4cm、4－10cm层的种子密度分别为125．0粒／m^2、134．3粒／m^2、84．6粒／m^2、62．7粒/m^2。幼苗库的优势种类不太集中,数量较多的种类有苦槠、紫金牛、淡竹叶等。     

陕西洋县药用植物群落土壤种子库特性研究

采用种子萌发法对洋县药用植物群落土壤种子库物种组成、单位面积种子密度、物种丰富度及与地上群落结构的关系进行了研究。结果显示,研究区内共有种子植物50种(包括药用植物21种),隶属于28科47属,其中草本植物45种、乔木5种;不同药用植物群落间土壤种子库种子密度差异显著,从大到小依次为:2年生凹叶厚朴(Magnolia officinalis Rehd.et Wils.subsp.biloba(Rehd.et Wils.)Law)4年生凹叶厚朴7年生凹叶厚朴11年生凹叶厚朴杜仲-凹叶厚朴(Eucommia ulmoides Oliver-Magnolia officinalis Rehd.et Wils.subsp.biloba(Rehd.et Wils.)Law)7年生厚朴(Magnolia officinalis Rehd.et Wils.)杜仲山茱萸(Cornus officinalis Sieb.et Zucc.)山茱萸-凹叶厚朴;土壤种子库具有表聚性,土层深度与种子数量成负相关;药用植物群落土壤种子库与地上群落结构相似性普遍较低。低林龄群落的土壤种子库密度大于高林龄群落,因此低林龄群落有利于天然更新,它们在植被恢复和生物多样性保护中的潜在价值更大。本研究结果可为洋县药用植物群落天然更新提供理论指导。