科尔沁沙质草地放牧和围封条件下的土壤种子库

该文研究了科尔沁沙质草地在放牧和围封条件下土壤种子库密度、组成及其与地上植被的关系。结果表明:1)放牧草地植物种数22种,围封草地植物种数30种,围封使土壤种子库植物种数增加了36%;2)放牧草地土壤种子库密度为16 149±1 900有效种子数·m^-2, 围封草地土壤种子库密度为20 657±3 342有效种子数·m^-2,比放牧草地增加了28%。放牧和围封草地种子库组成密度均以一年生植物为主(分别占99%和98%的比例),多年生植物所占的比例很小;3)放牧草地种子库的Shannon-Wiener指数和丰富度指数分别为0.836 3和4.954 9,明显小于围封草地的0.968 2和7.226 0,表明自由放牧导致物种多样性下降;4)放牧和围封草地土壤种子库密度与地上植被密度均存在显著的相关性(p<0.001)。表明了随着土壤种子库密度的增加, 地上植被密度随之增加,放牧草地地上植被密度78%的变异可归结为土壤种子库密度的变异, 而围封草地地上植被密度58%的变异可由土壤种子库密度的变异来解释。     

青藏高原东缘封育和退化高寒草甸种子库差异

采用幼苗萌发法研究了青藏高原东部高寒草甸封育和退化地区土壤种子库的差异.结果表明:(1)两个样地总共有10161株幼苗萌发,分属55个物种,23个科.封育样地多年生植物比例高于退化样地,禾草和单子叶植物比例在两个样地间差异不大.(2)退化样地土壤种子库种子密度((6105±1530) m-2)显著高于封育样地((3883±798) m-2),而物种丰富度差异不显著.所研究区域拥有较为丰富的种子库资源,退化地区资源更丰富,说明恢复不存在种子限制问题,土壤种子库可以成为植被恢复的潜在资源.(3)种子密度和物种丰富度在垂直分层上差异显著,且随着深度的增加而显著减小.(4)用Srensen coefficient指数计算出土壤种子库和地上植被之间的相似性在整体上较低,封育样地(45.3%)略高于退化样地(40.4%),两个样地地上植被之间的相似性为50%,而种子库之间相似性高达84.6%,说明种子库起到一个"缓冲器"的作用.(5)Shannon-Wiener多样性指数分析显示,无论在地上植被或种子库中,物种多样性都是封育样地显著高于退化样地.过度放牧不仅导致地上植被的生物多样性丧失,而且使种子库中的物种多样性降低,而封育管理可以维持地上植被和种子库中的物种多样性.     

荒漠草原区4种植物群落土壤种子库特征及其土壤理化性质

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。以宁夏盐池县荒漠草原区4种植物群落为研究对象,通过对封育16年后植物群落土壤理化性质的变化与其土壤种子库的特征之间的关系的探讨,揭示荒漠草原植物群落的土壤种子库分布特征和演替趋势,以及土壤质量的改变如何影响土壤种子库特征。研究结果表明：（1）不同植物群落土壤种子库物种组成及种子密度不同,同一物种在不同植物群落土壤种子库中出现时种子密度也存在差异;禾本科、菊科、藜科植物种在4种植物群落土壤种子库中出现比例均较高,分别占到26.19%、21.43%和19.05%,占总物种数的66.7%;灰绿藜、冰草、碱蓬在4种植物群落土壤种子库中均有出现。（2）4种植物群落土壤种子库中多年生植物和一年生植物种子居多,灌木、半灌木植物种较少。（3）4种植物群落土壤种子库中物种数和种子密度均表现为：芨芨草群落 > 苦豆子群落 > 油蒿群落 > 盐爪爪群落;且随着土层的加深,4种植物群落土壤种子库中物种数和种子密度均呈递减趋势。（4）4种植物群落土壤种子库中Shannon-Wiener指数、Simpsin指数、Pielou指数和Patrick指数均表现为芨芨草群落 > 苦豆子群落 > 油蒿群落 > 盐爪爪群落。此外,芨芨草群落土壤种子库与油蒿群落土壤种子库相似性最高,油蒿群落与盐爪爪群落的最低。（5）土壤种子库物种多样性特征指数与土壤pH、含水量、碱解氮呈正相关,与土壤电导率呈负相关,其中土壤pH和电导率对种子库物种多样性的影响较大。荒漠草原封育以后,土壤种子库中植物种数、种子密度和物种多样性均呈增加趋势,且以多年生植物和一年生植物种子居多;禾本科和豆科植物的物种数和种子密度大于菊科和藜科,这表明围封后牧草品质改善,植物群落正向演替。     

黄土高原半干旱草地封育后土壤碳氮矿化特征

土壤有机碳和全氮的分布与矿化是退化草地封育后土壤生态效应研究的重要内容和指标。结合野外调查和室内培养实验,研究了半干旱黄土区不同封育年限草地土壤有机碳和全氮的含量变化及其矿化特征。结果表明,封育对半干旱黄土区退化草地土壤有机碳和全氮的影响主要体现在0-40 cm土层封育超过17a后,封育年限的影响逐渐减弱。封育显著增加了土壤有机碳矿化速率和C_(min)/C_0封育对有机碳矿化速率的影响与封育年限和土层深度无关,而对C_(min)/C_0的影响则与封育年限和土层深度有关。封育显著提高了0-40 cm土层土壤氮素矿化速率,但是降低了40-80 cm土层土壤氮矿化速率,并且降低了080 cm土层N_(min)/N_0。碳氮矿化速率与有机碳和全氮之间显著相关,而与碳氮比之间的相关性较小。这些结果表明,退化草地封育后土壤碳氮元素的转化主要受土层深度、封育年限以及土壤碳氮含量的影响。     

重牧退化草地的植被、土壤及其耦合特征

重牧退化的肃南高山草原和环县典型草原,群落的α多样性,Cody指数描述的β多样性,营养功能群多样性和生活型功能群多样性随牧压下降呈上洚趋势,固N功能群多样性和高山草原Bray-Curtis指数描述的β多样性呈相反变化趋势,2种草地0-40cm土壤全N,速效N,有机质含量和高山草原土壤速效P含量与牧压呈负相关,高山草原土壤全P含量与牧压呈正相关。典型草原土壤全N,速效N和速效P含量以及速效P/全P和C/N比值低于高山草原,但速效N/全N比值和全P含量高于后者,重牧草地土壤要素与群落活根生物量的垂直分布格局之间的灰色关联系数与牧压呈正相关,土壤要素与毒杂草和劣质牧草的关系密切,草地退化不仅是植被与土壤的衰退,也是2个子系统耦合关系的丧失和系统相悖的发展,可用耦合度与相悖度定量,综合分析,环县草原退化较肃南严重。     

内蒙古克氏针茅草原土壤种子库对刈割和放牧干扰的响应

种子库是潜在的植物群落并在一定程度上预示着群落的演替方向。草原牧区自退牧还草政策实施以来,草原利用方式由自由放牧为主逐步转向以围封割草为主。为研究割草和放牧对土壤种子库密度、植物功能群和种类组成的影响及其与地上植被的相似性关系,在内蒙古克氏针茅(Stipa krylovii)典型草原区设置3个不同强度的刈割处理,即无刈割对照(CK)和分别留茬15 cm(M15)、5 cm(M5)的处理,以及一个自由放牧处理(GR),土壤种子库采用环刀法多点取样结合四唑染色法测定种子活力,计数所有被检测有生命力的种子,并计算土壤种子库与地上植被在物种组成方面的相似性。结果表明:不同处理的土壤种子库密度范围为6245.0±1351.9~8155.9±909.1粒·m-2,无刈割对照的土壤种子库密度显著高于M15;从种子库的功能群组成来看,多年生杂类草种子密度最大,占种子库总量的55%~60%,1年生杂类草占36%~43%,GR与M15有显著差异;从物种组成来看,只有克氏针茅、砂韭的种子数量在刈割和放牧处理下显著低于对照。采用Sorensen指数计算土壤种子库与地上植被的物种相似性,CK、GR、M5、M15相似系数分别为0.55、0.58、0.48和0.60;研究预示,内蒙古典型草原土壤种子库对割草和自由放牧有很强的敏感性,刈割和自由放牧均降低土壤种子库密度,将降低退化克氏针茅草原的自然恢复能力。     

塔里木河下游不同退化区地表植被和土壤种子库特征

对塔里木河下游不同退化程度的4个典型断面进行了植被和土壤种子库的取样调查,采用种子萌发试验研究了不同退化区植被和土壤种子库的特征,结果表明:(1)塔里木河下游地表植被表现为严重的逆行演替,具体体现为胡杨林都为过熟林,几乎没有胸径在10cm以下的幼林;植被盖度、密度和多样性指数均维持在一个较低的水平上;随退化程度不断加重,地表植被中草本植物的相对密度、相对盖度和相对频度逐渐降低,而灌木和乔木的相对密度、相对盖度和相对频度逐渐增加;(2)研究区土壤种子库的基本特征是:土壤种子库种类贫乏、密度低、多样性指数和相似性系数不高;(3) 随退化程度的加重,土壤种子库物种数不断减少、密度明显下降、优势种组成趋于单一、表层种子库比例升高、1年生草本植物占优势逐渐向多年生草本植物和灌木植物转变及土壤种子库物种组成与地上植被物种组成上差异显著.     

放牧对草地群落与土壤特征的影响

针对放牧干扰对草地生态系统的影响,采用回归分析和典型对应分析(CCA)方法,研究放牧对草地植物群落物种多样性与生产力、土壤碳氮含量与生物量关系的影响。结果表明:(1)与休牧草地相比,放牧草地的地上生物量降低31.63%,凋落物生物量降低134.29%;放牧草地的禾草类生物量提高19.77%,而杂草类生物量和豆科类生物量分别降低31.09%和23.42%。(2)当物种多样性指数小于1.3时,休牧草地的生产力明显高于放牧草地;当物种多样性指数大于1.3时,放牧草地的生产力高于休牧草地。(3)CCA分析显示,家畜主要通过影响群落地上生物量、凋落物质量和土壤容重进而影响土壤的碳氮含量。(4)当群落地上生物量小于100g·m-2时,休牧草地的土壤有机碳和全氮含量高于放牧草地,当群落地上生物量大于100g·m-2时,放牧草地则略高于休牧草地。(5)当群落地下生物量小于1 200g·m-2时,放牧草地土壤有机碳、全氮含量高于休牧草地;当地下生物量大于1 200g·m-2时,放牧草地则略低于休牧草地。     

松嫩草原中度退化草地不同植被恢复方式下土壤跳虫群落特征比较

依据 2005 年 5－10 月在松嫩草原中度退化草地不同植被恢复处理条件下采集的土壤跳虫群落数据,应用类群数、个体密度和多样性指数等多个群落参数,研究了不同植被恢复方式下松嫩草原中度退化草地土壤跳虫群落特征的差异。本研究共捕获跳虫 1 156只,隶属于 9 科 19 属。结果显示：与过度放牧相比,围栏封育和种植苜蓿都能改善土壤理化性质,且拥有较高的跳虫类群数、个体密度和群落多样性。围栏封育和种植苜蓿都能达到恢复与重建中度退化草地土壤跳虫群落的目的, 只是与围栏封育相比,种植苜蓿能够更显著地提高跳虫个体密度。此外,与过度放牧相比,围栏封育和种植苜蓿主要提高了跳虫群落等节跳虫科（Isotomidae）、长角跳虫科（ Entomobryidae）和圆跳虫科（Sminthuridae）个体密度和类群数,其中围栏封育样地拥有更高的长角跳虫科和圆跳虫科个体密度,其分别是过度放牧样地相应跳虫科的 5.14倍和 2.38倍;而种植苜蓿样地等节跳虫科个体密度最大,其大小是过度放牧样地等节跳虫科的 3.33倍。     

退化草地物种种内和种间功能性状变异对放牧的响应

研究草地植物功能性状变异对放牧干扰的响应机制,有助于解析草地生态系统群落构建和功能多样性维持机制及植物对环境的适应及权衡策略。以科尔沁沙地退化草地为对象,研究围封和放牧草地物种多种功能性状(植株高度、根系长度、叶面积、根面积、叶片干物质含量、地上干物质含量、根系干物质含量、比叶面积、比根长和根冠比)变异特征及其对放牧干扰的响应机制。结果表明: 退化草地物种种间性状变异明显高于种内变异,种间性状变异对总体变异的贡献率占比高达70.2%～95.1%,而种内变异仅为4.9%～29.8%,但群落构建中物种的种内变异仍不可忽视。放牧草地物种种间性状变异低于围封草地,且放牧草地种内变异增加而种间变异减小。放牧导致不耐牧的优良禾本科牧草叶面积和叶片干物质含量下降而比根长增加,但耐牧的杂类草则通过增加叶面积和叶片干物质含量并降低比根长来提高在群落中的优势地位。退化草地对放牧响应较为敏感的功能性状有叶面积、叶片干物质含量、比根长和比叶面积。植物叶片性状和根系性状自身及彼此间均呈显著正相关,但放牧会增强根系性状的协同效应而减弱叶片性状的协同效应。说明放牧会驱动植物个体和种群功能性状权衡策略发生改变,进而起到调控植物群落结构和功能的作用。     

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。     

Burning and Grazing Management in a California Grassland: Effect on Bunchgrass Seed Viability

Prescribed fire is an important management tool for reducing the dominance of non‐native species in annual grasslands; both annual and perennial native species show strong vegetative responses in the subsequent growing season. However, although the post‐fire contribution of native species to the seed bank is assumed to be larger than in pretreatment years, the effects on seed quality, particularly viability and longevity, are not well understood. In this study, I germinated Nassella pulchra (purple needlegrass) seed that had been stored for 10 years after collection from target plants receiving treatment combinations of summer burning and grazing by sheep. Seeds from burned plants were larger and had higher germinability than seed from unburned plants. Seeds from plants that were both burned and grazed had the highest germination. The strong relationship between long‐term viability and seed size suggests greater maternal provisioning and increased seed quality subsequent to burning and grazing. I conclude that managing for seed quality may be a useful approach for conservation of native species in California's critically endangered grassland habitats.     

黄河分洪对乌兰布和沙漠局地种子库特征影响

乌兰布和沙漠东北缘固定-半固定-流动沙地被黄河分洪区划分为:消落带水淹区段和未淹区段以及原生植被(对照)样带,通过萌发法对3个区段实地采样的土壤种子库物种组成、数量和分布特征进行分析,以探讨黄河分洪区消落带内土壤种子库对地上植被形成的保障能力和未来植物群落结构演替趋势,为黄河分洪区地表植被的恢复与重建提供理论依据。结果表明:(1)3个区段土壤种子库储量存在显著差异,种子库密度未淹区段(733粒·m~(-2))对照样带(609粒·m~(-2))水淹区段(176粒·m~(-2))。(2)随着土层深度的增加,土壤种子库密度呈现下降趋势;随着水淹干扰强度、水淹时间和水淹频率的增加,表层0～5cm土壤种子库密度呈减小的趋势。(3)水淹区段土壤种子库物种分属4科10属10种,未淹区段分属5科14属14种,对照样带分属5科15属15种;其中藜科、禾本科为优势科,且3个区段土壤种子库均以一年生、多年生草本植物为主,表明种子库对地表植物群落的灌木层片的繁衍、更新和演替的贡献率很小。(4)与对照样带相比,水淹区段土壤种子库的Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数和Pielou均匀度指数均显著降低,但未淹区段表现出了升高的趋势,且水淹区段和未淹区段相似性指数最大。     

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...     

放牧对荒漠草原克氏针茅种群和土壤生态化学计量特征的影响

该研究选取内蒙古荒漠草原,设计无牧区(NG)、中度放牧(MG)、重度放牧(HG)3个处理,测定分析不同放牧强度处理5年后,优势植物克氏针茅以及土壤的C、N、P营养元素的化学计量特征及其协同关系,以揭示放牧生态系统养分循环的影响机制,为区域草地的利用以及修复提供理论依据。结果表明:(1)轻度放牧下荒漠草原的物种多样性均显著高于中度和重度放牧条件(P<0.05)。(2)土壤中C、N含量以及C∶N、N∶P、C∶P,均随着放牧强度的增加呈先升高后降低的变化趋势,土壤P含量随放牧强度的增加而升高。(3)随放牧强度增加,克氏针茅地上部分C含量降低,N、P含量以及N∶P先升高后降低,C∶P则先减少后升高;克氏针茅地下部分的C、N含量以及N∶P一直呈增加的趋势,P含量先减少后升高,而C∶N、C∶P则是与P含量规律相反。(4)与地上部分各元素含量相比,克氏针茅地下部分各元素含量及其比值与土壤中各元素含量的相关性更高,说明放牧条件下荒漠草原优势植物的根系与其所处的土壤环境具有一定的协同变化能力。     

The Role of Soil Seed Banks in Natural Restoration of the Degraded Hunshandak Sandlands, Northern China

The density of seeds in soil seed banks and the species composition of both seed banks and aboveground vegetation were examined in naturally restored sites (NRS) and aerially seeded sites (ASS) in the Hunshandak sandlands of northern China. Five sites were naturally restored 1, 2, 4, 8, and 15 years ago and four sites were aerially seeded 1, 2, 5, and 7 years ago. In total, 36 species were recorded in the seed bank and 41 species in the aboveground vegetation for all NRS, whereas the numbers were 17 and 19, respectively, for ASS, indicating that the NRS can support higher diversity of species than the ASS. During the initial 2 years of restoration, introduced alien shrubs by aerial seeding dominated the vegetation of ASS, although there were indigenous pioneer species in the seed bank which failed to establish in the community. In contrast, indigenous species were dominant components in both the seed bank and the vegetation at the NRS. These findings suggest that the establishment of introduced species might have restricted the germination of certain indigenous pioneer species. Seed bank density of NRS significantly increased with time from 459 ± 76 seeds m⁻² at NRS2 to 3,351 ± 694 seeds m⁻² at NRS15, showing that the seed bank in degraded grassland is large enough to allow natural restoration. It is not always necessary to actively introduce seeds to enhance vegetation diversity.     

轮牧时间对荒漠草原土壤种子库特性的影响

探讨季节性放牧下土壤种子库的特性对荒漠草原合理利用具有重要作用.以宁夏荒漠草原为对象,通过封育(FY)、传统时间轮牧(FG)、延迟开始轮牧(YG)、提前结束轮牧(TG)、延迟开始并提前结束轮牧(YT)和自由放牧(ZY)处理,研究了0～5、5～10、10～15 cm土层土壤种子库物种组成、种子库密度、垂直分布、多样性及其...     

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。