森林土壤种子库与天然更新

论述了森林土壤种子库的特点：（1）森林土壤种子库密度小于耕作土壤和草地,并且受森林类型和年龄的影响,变化幅度很大;（2）森林土壤种库的种类组成在森林的不同演替阶段,受其地上植被影响的程度不同;（3）森林土壤种子库的动态变化是周期化因数和随机性因数的结合,并从土壤种子库的时间动态和空间分布角度,分析了土壤种子库对天然更新的影响,森林土壤种子库是天然更新的物质基础,种子库的结构和功能影响天然更新能力的方向,因此能影响土壤种子库格局变化的各种因子或措施,均能显著地促进或妨碍森林的天然更新,根据森林土训种子库的时空格局特点及影响更新的障碍因子,可以采用人工的辅助措施促进更新,同时,对于森林土壤种子库的研究应着眼于应用干扰生态学的基本理论,以退化生态系统的重建和群落交错区的演替为主要内容,研究方法应以长期定位观测为宜。     

西双版纳热带森林土壤种子库的季节变化

通过萌发实验法对西双版纳地区的一类热带季节雨林 (番龙眼、千果榄仁 )和 2类次生林(白背桐林、中平树林 )的土壤种子库的季节变化进行了探讨。结果表明 :该地区的土壤种子库动态具有明显的季节性。季节雨林的土壤种子库储量相对稳定 ,土壤上层 ( 0～ 2 cm )的种子储量在雨季末期较大。2类次生林土壤种子库的变化则相反 ,土壤种子库中的种子种类在旱季末期较雨季末期多 ,土壤上层的种子储量在旱季末期较大。各样地均有一些种类只出现在旱季末期或雨季末期。种子在土壤种子库的动态与植物的繁殖物候和所处的环境紧密相关 ,不同种类植物的土壤种子库由于植物本身的生物学特性、传播方式和所处环境的影响而表现出不同的动态模式     

五种温带森林土壤微生物生物量碳氮的时空格局

土壤微生物是森林生态系统中的重要分解者,在碳和氮循环中起着重要作用,同时也是对环境变化的敏感指示者。采用氯仿熏蒸浸提法测定了我国东北地区5种温带森林土壤微生物生物量碳(Cmic)和氮(Nmic)的季节动态及其在土壤中的垂直变化。结果表明:林型之间Cmic和Nmic差异显著(P0.01)。落叶松林、红松林、蒙古栎林、杨桦林、硬阔叶林的Cmic的变化范围依次为:278937mgkg-1、2181020mgkg-1、313891mgkg-1、5101092mgkg-1、4401911mgkg-1;其Nmic的变化范围依次为:1872mgkg-1、18103mgkg-1、2495mgkg-1、43125mgkg-1、40208mgkg-1。所有林型的Cmic和Nmic均随土壤深度的增加而下降。Cmic和Nmic基本上呈现出生长季开始之前下降、生长季结束时上升、其中出现12个峰值的季节变化格局,但峰值大小和出现时间随林型和土壤层次而变。010cm土层的Cmic和Nmic季节变化较大。Cmic和Nmic与凋落叶量、土壤有机碳含量和土壤总氮含量呈显著正相关。Cmic与土壤含水量呈正相关,而与土壤温度呈负相关。不同林型凋落物数量和组成、土壤理化性质的差异是导致其土壤微生物生物量时空格局差异的主要因素。     

淡水湿地种子库的小尺度空间格局

以长江中下游淡水湿地湖里沼泽为对象,研究了种子库在小尺度空间范围的水平分布格局。在沼泽中选择地表植被分布比较均一的16m×4m大小的方形区域,按1m间隔获取64个内径7·8cm、深5cm的圆柱状土样,通过幼苗萌发法鉴定每个土样的种子库组成。采用2个格局指数(离散系数和Lloyd平均拥挤指数)以及Moran空间自相关系数分析了种子库中优势种的空间分布格局。结果显示种子库由17个物种组成,多年生的锐棱荸荠(Eleocharisacutangula)和龙师草(E·tetraqueter)是种子库中密度最大的物种。两个格局指数显示7个分布频率大于10%的物种的种子全部为聚集分布。MoransI统计分析显示其中只有3个物种为显著的正的空间自相关,表明这3个物种的种子斑块大小超过了目前的两个取样单位之间的距离(1m),而其它4个物种的种子斑块则小于这个尺度。     

天然次生林中水曲柳种子库的空间格局与过程

 研究土壤种子库的空间格局与过程是认识林木更新的基础。应用地统计学方法定量分析了东北林业大学帽儿山实验林场天然次生林中土壤种子库水曲柳（Fraxinus mandshurica）种子的统计特征、空间格局、尺度和格局的变化过程。结果表明,落种后水曲柳种子库的平均密度有很大变幅（5.8～105个·m-2）,平均年削减率为91.6%～92.7%,5～8月的削减率高达98%以上。变异函数分析及理论模型拟合显示,一年之内种子库的空间格局强度及尺度变化非常明显。种子雨可形成较强的异质性格局,空间自相关尺度较大,为36.     

浙江天童山鼠类对栲树种子的捕食和扩散

在浙江天童山国家森林公园,研究了鼠类在常绿阔叶林、马尾松林和灌丛几种生境内对栲树（Castanopsis fargesii）种子的捕食和扩散的影响.结果表明,社鼠（Niviventer confucianus）和针毛鼠（N.fulvescens）是栲树种子的主要捕食者.种子在刚布下后的几天内消失的最快,随后其日消失率便逐渐降低,在不同生境中,其日消失率也有所不同,在灌丛中日消失率最高（7.54%）,其次是马尾松林（7.29%）,而常绿阔叶林中3条样带的日消失率较低.在损失的种子中,各种种子命运所占比例在样带中存在着差异,灌丛中失踪的种子比例最高,占97.77%,而样带2的则最低,只占8.91%.这与不同样带中的植被组成密切相关.同时,鼠类对栲树种子扩散的距离比较近,观察到的最远扩散距离为12.7 m.     

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.     

四种温带森林土壤氮矿化与硝化时空格局

利用PVC管原位培养连续取样法测定了东北地区4种具有代表性的森林生态系统(硬阔叶林、蒙古栎林、红松林、落叶松林)土壤氮素矿化、硝化的时间动态及氮矿化的空间分布格局.结果表明:4种森林土壤氮素矿化存在明显的时空变异.蒙古栎和红松林土壤在6月份表现出强烈的氮矿化和硝化作用,而硬阔叶林及落叶松林7月份氮素矿化强烈.4种森林生态系统上层土壤的氮净矿(硝)化率显著高于下层土壤.4种林型土壤的硝化过程在氮矿化过程中占有重要地位,其NO-3-N在无机氮中的比例分别为:79.9%～91.1%(硬阔叶林)、50.7%～80.5%(蒙古栎林)、54.1%～92.0%(红松林)、63.7%～86.5%(落叶松林).生态系统构成决定了土壤氮素的矿化能力.阔叶林和针阔混交林生态系统矿化率大于纯针叶林生态系统.硬阔叶林、红松林、蒙古栎林、落叶松林的平均净矿化率分别为:(0.58±0.01) mg · kg-1 · d-1、(0.47±0.19) mg · kg-1 · d-1、(0.39±0.11) mg · kg-1 · d-1和(0.23±0.06) mg · kg-1 · d-1.4种林型氮素矿化作用与地下5 cm温度呈正相关,并受土壤表层 (0～10 cm)水分显著影响.土壤微生物量氮与土壤氮矿化呈显著正相关.     

沙坡头人工固沙区的种子库动态

沙坡头人工固沙区的土壤种子库中共有４６种植物的种子,属于１７个科。其中菊科植物最多,达１１种;其次为藜科,７种;禾本科７种;豆科４种。既是现有植被组分种,其种子又存在于种子库中的,占总种数的３３．３％ 。油蒿（Ａｒｔｅｍ ｉｓｉａ ｏｒｄｏｓｉｃａ）、花棒（Ｈｅｄｙｓａｒｕｍ ｓｃｏｐａｒｉｕｍ ）和柠条（Ｃａｒａｇａｎａ ｋｏｒｓｈｉｎｓｋｉｉ）的种子产量为５４５±６７６．７３粒／ｍ ２、６．６７±１３．７４粒／ｍ ２、０．０３２±２．４３×１０－ ３粒／ｍ ２。油蒿在植株上成熟时不受虫害,而花棒、柠条的种子受害比例分别为３１．９２％ 和８３．２９％ 。在最适埋藏深度下,油蒿、柠条、花棒种子的累积发芽率分别可达７８．３％ 、８５．０％ 和６６．７％ ;萌发速度：油蒿＞ 柠条＞ 花棒。根据种子库动态分析和植被调查结果可初步预测：沙坡头人工固沙植被的演替趋向将是灌木以油蒿为主,草本以雾冰藜（Ｂａｓｓｉａ ｄａｓｙｐｈｙｌｌａ）、小画眉草（Ｅｒａｇｒｏｓｔｉｓｐｏａｅｏｉｄｅｓ）为主的群落     

青海省森林土壤磷储量及其分布格局

磷(P)是地球生态系统中重要的生命元素。全球变化背景下, 科学地探究森林土壤磷储量现状及其影响因子, 对陆地生态系统的稳定以及磷的可持续利用具有重要意义。因此, 该研究利用青海省240个森林标准样地土壤实测数据, 并结合青海省森林资源清查资料估算出了青海省森林土壤磷储量, 揭示了其分布格局, 并讨论了土壤磷储量与环境因子的关系。结果表明: (1)青海省森林土壤磷储量为1.74 Tg, 全省1 m深土壤平均磷密度为4.65 Mg·hm ^-2, 土壤磷密度总体上呈地带性分布。(2)土壤磷密度在中低海拔(2 200-3 000 m)区域随海拔的升高显著减小, 在高海拔(3 300-3 900 m)区域随海拔高度的增加而显著变大。山地灰褐色森林土的磷密度最大且显著大于山地棕色暗针叶林土和山地暗褐土。(3)土壤磷含量随海拔升高显著减小, 山地棕色暗针叶林土各土层磷含量相对较大, 山地暗褐土的磷含量最小, 且土壤磷含量随着土层的加深而减小。(4)海拔、温度、土壤类型以及土壤含水量均对土壤磷含量有直接影响, 且影响较大, 其中海拔和温度是影响土壤磷含量变化的关键因子; 土壤磷密度对土壤容重、土壤磷含量、土壤含水量、海拔、土壤类型的变化响应较为明显, 而土壤容重可能是限制土壤磷密度变化的主导因素。     

桂西南峰丛洼地退化植被土壤种子库的初步研究

采用野外取样和盆栽试验观察相结合的方法,对桂西南不同演替阶段退化植被的土壤种子库进行初步研究。通过统计分析,其结果:(1)厚度为20cm的表层土壤的种子库密度,其值变动于0~1125粒·m-2;(2)在物种丰富度和数量上占优势的种类均是草本植物,其中又以禾亚科、菊科的植物为主,灌木种类和数量较少,无乔木种类出现;(3)种子多集中在上层或接近上层,并且自上而下递减明显;(4)11月份采样的各演替阶段的种子库的物种丰富度和密度普遍比5月份相应演替阶段的高;(5)任两演替阶段的土壤种子库相似性较低,但出现在相邻的两个演替阶段相似性系数比相邻较远的两个演替阶段的相似性系数要高;(6)地上植被与土壤种子库的相关性不管在早期阶段还是中后期阶段都不紧密,而且从草丛阶段向乔灌林阶段演替,两者之间的相关性有降低的趋势。结果表明:对桂西南峰丛洼地退化植被,有必要开展人工诱导促进封山育林区植被恢复,从而构筑具有较高生态效益的生态防护林体系。     

采石场废弃地的早期植被与土壤种子库

调查了广州市白云山地区一个弃置 2 a的大型采石场的排土场、采石坑以及原用作破碎加工石料和成品贮运的平台等的土壤种子库和自然植被。这些废弃地的基质毫无结构 ,质地亦极端 ,排土场 60 %的颗粒直径小于 1 mm,碎石平台则主要由散落的碎石、石粉组成 ,粒径大于 5 mm占 5 0 %以上。3种类型废弃地的养分元素含量都很低 ,水溶性氮和磷含量分别为 0 .74～ 1 .43mg· kg- 1和 0 .0 32～ 0 .0 5 3mg· kg- 1。 3种废弃地在植被自然发生的程度及土壤种子库种子含量上也差异很大。排土场表面极不稳定 ,大大小小水蚀沟分布其上 ,水蚀和水土流失严重 ,基本上没有植物定居 ,土壤种子库接近零 (所有样品只检测到两种植物各 1株幼苗 ,换算成种子库的大小约当 33粒· m- 2 ) ;采石坑废弃地的自然植被较好 ,发展成以湿生植物为主的郁闭草地 ,边坡较为干旱而以禾草类为主 ,盖度亦达 1 0 0 % ,水环境的多样性促进了植物种类的多样性 ,计有 1 3科 30属 31种植物 ,土壤种子库的种子含量为 1 93± 46粒·m- 2 ,有 6个种 ;碎石贮运平台废弃地由于经车辆的反复辗压 ,表面异常坚实 ,废弃后早期只有在周边较疏松处及偶然出现的裂缝中有植物生长 ,总植被盖度小于 1 0 % ,种类也较少 ,只有 4科 9属 9种 ,然而其土壤种子库却是最     

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。     

华北山地典型天然次生林群落的树种空间分布格局及其关联性

关帝山华北落叶松、云杉、杨桦天然次生林植被类型是华北高海拔地带代表性的森林类型。以该地区上述3种典型的天然次生林群落为例,运用点格局分析中的单变量O-ring统计方法,分析各群落主要树种的种群空间分布格局;用双变量O-ring统计方法,分析各群落中树种间的空间关联性;并对同一树种在不同森林群落类型中种群空间分布格局和种间关联性的变化进行比较,以探讨华北山地次生林群落空间格局形成和种群维持与动态机制。研究结果表明,(1)各种群在相对小的尺度上聚集分布特征明显,随尺度增加树木种群的聚集性减弱并逐渐表现出随机分布的格局特征;(2)同一树种在不同森林群落类型中空间分布格局差异很大。红桦、白桦和山杨在阔叶林中呈明显的小尺度聚集分布格局,而在针叶林群落呈随机分布。在阔叶次生林中混生的小龄级华北落叶松呈现聚集性空间分布格局。在华北落叶松为优势树种的针叶林中,大龄级的华北落叶松表现出小尺度上均匀分布和较大尺度上随机分布的格局特征;(3)各群落中树种间的空间关联性主要表现在小尺度范围,随尺度加大空间关联性逐渐不明显;(4)在阔叶树占优势的次生林,小龄级华北落叶松与桦木的分布有较明显的空间正关联性,而在华北落叶松为优势树种的针叶林,桦与华北落叶松并未表现明显的空间关联性。种群分布格局和种群间的空间关联性随群落结构、空间尺度和龄级结构不同而有较大变化。     

Recovery of rain forest soil seed banks under different reforestation pathways in eastern Australia

Summary Seed availability is a major factor limiting the recruitment of rain forest to cleared land, but little is known about the composition of the soil seed bank under different reforestation pathways. We quantified changes in the viable soil seed bank following rain forest clearing and pasture establishment and subsequent reforestation in subtropical eastern Australia. Major reforestation pathways in the region include planting of a diverse suite of native trees for ecological restoration purposes, autogenic regrowth dominated by the non‐native tree Camphor Laurel (Cinnamomum camphora) and management of this regrowth to accelerate the development of a native tree community. These pathways differ considerably in cost: restoration plantings are expensive, autogenic regrowth is free, whilst managing regrowth generally costs much less than restoration plantings. We surveyed five sites within each of three reforestation pathways as well as reference sites in remnant rain forest and pasture. The composition of the seed bank was determined by germinating plants from soil samples collected from each site. Germinants were classified into several functional groups according to life form, origin, dispersal mode and successional stage. The majority of functional groups varied significantly in abundance or richness between rain forest and pasture sites. Most of the functional groups that varied between rain forest and pasture were restored to values similar to rain forest by at least one of the three reforestation pathways examined. The species richness of native woody plants in the soil seed bank was slightly higher in restoration plantings than in autogenic or managed regrowth; nevertheless, the species richness and abundance of native woody plants and vines were higher in the seed bank of autogenic regrowth than pasture, and both attributes were enhanced by the management of regrowth sites. The results of this study show that autogenic regrowth can make an important contribution to rain forest restoration at a landscape scale. The optimal reforestation approach or mix of approaches will depend on the desired rate of recovery and the resources available for restoration.     

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。