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。     

土壤种子库的研究现状与进展综述

土壤种子库是指存在于土壤表层掉落物和土壤中全部活性种子的总和。土壤种子库是现在植物种群生态学研究中不可缺少的一部分。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,是种群的定居、生存、繁衍和扩散的基础。土壤种子库理论作为群落生态学和恢复生态学的基础理论,是退化生态系统重建的重要组成部分,已成为植物生态学研究的热点问题。随着其发生发展,土壤种子库研究方法更加科学准确,研究内容得到了不间断的更新和补充,研究领域涉及了植物学、遗传学、生态学、杂草科学和农学等各科学。至此,土壤种子库已经形成了相对完善的理论框架,主要包括:1.土壤种子库的研究的沿革;2.土壤种子库的特征3.土壤种子库的动态变化4.土壤种子库的分类问题5.土壤种子库的研究方法6.对植物生态学的贡献。     

森林草原过渡带持久土壤种子库沿降水梯度的格局

为了解全球气候变化背景下森林草原过渡带持久土壤种子库对未来降水减少的响应,本研究以呼伦贝尔森林草原过渡带为研究区域,沿降水梯度采集0～10 cm土层的持久土壤种子库样本,研究种子库密度、物种组成、多样性及其与地上植被的关系,并利用结构方程模型研究年降水量对持久土壤种子库的直接影响及其通过地上植被和土壤有效氮、有效磷、土壤pH值产生的间接影响。结果表明: 随着降水量的降低,种子库密度和物种丰富度有增加趋势,森林草原过渡带草地土壤种子库物种多样性高于森林。土壤种子库与地上植被相似性整体较低。结构方程模型结果显示,年降水量对种子库的密度和物种丰富度的总效应为负效应,标准路径系数为-0.051和-0.122。年降水量对种子库的密度和物种丰富度的直接效应为正效应,降水量通过土壤全氮对种子库密度和物种丰富度产生显著的间接正效应,通过土壤pH和土壤有效磷对种子库物种丰富度产生显著的间接负效应,通过土壤pH对种子库密度产生显著的间接负效应。气候变化下降水减少会改变植物应对风险的策略,森林草原过渡带的持久土壤种子库对应对未来可能发生的降水减少具有一定的缓冲作用。     

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.     

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。     

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     

土壤种子库

土壤种子库张志权（中山大学生命科学学院生物系,广州５１０２７５）ＳｏｉｌＳｅｅｄＢａｎｋ．ＺｈａｎｇＺｈｉｑｕａｎ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＢｉｏｌｏｇｙ,ＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅＳｃｈｏｌ,ＺｈｏｎｇｓｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ,Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ...     

中国矿区土壤种子库研究的必要性与挑战

土壤种子库是土壤及其表面凋落物中所有具生命活力的种子,可反映区域特有的生物多样性特征,其多数存在于表层土壤.作为植被恢复生长的基础和潜在的绿化材料,表土和土壤种子库是矿区不可再生的有限资源.土壤种子库研究是我国矿区土地复垦与生态重建领域的热点之一.由于矿业生产的特殊性,矿区土壤种子库研究不能仅仅关注土壤种子库中种子类型、数量及其与地表植被相互关系等常规静态内容,还需要借鉴特殊生境下土壤种子库的研究成果,并结合矿区土地利用特征,在研究体系和思路上寻求突破.本文总结了矿区土壤种子库研究的特殊性及相关研究进展,综述了特殊生境下土壤种子库的研究进展及启示,并提出了我国矿区土壤种子库研究所面临的挑战,为强化我国矿区土壤种子库研究、提高我国矿区土地复垦中表土及土壤种子库利用效率、加快植被恢复进程提供参考.     

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。     

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。     

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.     

南洞庭湖杨树清理迹地恢复初期土壤种子库特征及其与土壤因子的关系

本文研究了杨树清理1、2年后迹地的土壤种子库结构、多样性及其与地上植被和土壤因子的关系,并以未清理杨树洲滩为对照,探讨洞庭湖杨树清理迹地土壤种子库在植被自然恢复中的潜力。结果表明: 研究样地土壤种子库萌发出的植物种子分属23科59属65种,各样地土壤种子库密度和物种数大小为:1年迹地(11810粒·m^-2,49种)＞2年迹地(9686粒·m^-2,44种)＞对照(6735粒·m^-2,29种)。与未清理洲滩相比,清理迹地土壤种子库与地上植被多年生中生和湿生植物物种多样性和相似性系数增加,土壤含水率和养分含量升高,pH值降低。土壤含水率和有机质与水蓼等湿生植物分布的关系密切,全钾和全磷对虉草等多年生植物分布的影响较大。在杨树清理迹地自然恢复过程中,随着土壤理化性质的变化,土壤种子库的物种数目和密度显著增加,以致地上植被物种多样性升高,因此,土壤种子库成为迹地湿地植被恢复的重要繁殖体来源。     

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。     

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。