增水对伊犁绢蒿荒漠草地土壤种子库种子萌发特征的影响

为探明土壤种子库种子萌发对未来降水变化的适应机制,研究不同降水量[对照(CK)、增加5% (W₅)、增加10% (W₁₀)、增加15% (W₁₅)、增加20% (W₂₀)、增加25% (W₂₅)]对伊犁绢蒿荒漠0~5 cm、5~10 cm土层土壤种子库种子萌发物种组成、萌发动态及密度的影响,并对土壤种子萌发库与地上植被的相似性进行分析。结果表明:随降水量的增加,伊犁绢蒿荒漠0~5 cm 土层土壤种子库萌发的物种数及其萌发总密度呈增加趋势,与对照(3种,146.5粒·m^-2)相比,增水20% 及25% 处理土壤种子库萌发的物种数依次显著增加3.7、4.3倍,萌发的总密度显著增加65.2%、195.6%,且土壤种子库平均萌发总量仅占种子储存量(7.2×10³粒·m^-2) 的2.8%,而5~10 cm土层也呈现相同的变化趋势,萌发数仅占土壤种子库种子储存量(1.2×10³粒·m^-2) 的6.2%。从萌发物种看,增水显著促进串珠老鹳草、木地肤、荒漠蒲公英的萌发。随降水量的增加,伊犁绢蒿土壤种子库萌发物种与地上植被相似性呈逐渐增加趋势,相似性系数最高达0.81,且各增水处理间相似性系数也逐渐升高。总之,增水促进了伊犁绢蒿荒漠土壤种子库种子的萌发数量,提高了萌发物种数,增加其与地上植被的相似性,利于退化草地的演替与恢复。     

蒿类荒漠草地土壤种子库特征及其萌发植物多样性对降水增加的响应

为揭示土壤种子库种子萌发对降水增加的适应规律,采用人工模拟降水方法,对不同降水量[对照(CK)、增加5%(W_5)、增加10%(W_(10))、增加15%(W_(15))、增加20%(W_(20))、增加25%(W_(25))]下中度退化伊犁绢蒿荒漠土壤可萌发种子库种子萌发数量及其多样性进行了调测。结果表明:0～5 cm土层土壤种子库萌发物种数及其萌发总密度随降水量增加呈上升趋势,且W_(20)、W_(25)下萌发密度显著高于其他处理(P0.05),萌发物种数较对照(7种)依次增加2.6、2.0倍;5～10 cm土层也呈现相同的变化趋势。无论降水增加与否,0～10 cm土层伊犁绢蒿、木地肤、毛梗顶冰花均有萌发,且降水增加显著促进伊犁绢蒿、木地肤、串珠老鹳草、毛梗顶冰花的萌发。随降水量增加,0～5 cm土层伊犁绢蒿可萌发土壤种子库与地上植被Sorensen相似性总体呈先增后降趋势,且降水增加≥20%处理相似性高于降水增加≤15%处理。降水增加后伊犁绢蒿荒漠土壤种子萌发物种的Shannon-Wiener指数、Pielou指数、Patrick指数总体呈增加趋势,且0～5 cm土层较5～10 cm土层增加明显。土壤种子库可萌发种子密度具明显的空间异质性,且受空间取样位置及降水的交互影响。综上所述,降水增加促进了伊犁绢蒿荒漠草地土壤种子库可萌发植物种数、种子萌发密度、植物多样性指数的增加,导致其与地上植被的相似性增加,有利于退化蒿类荒漠草地的恢复。     

增水对伊犁绢蒿荒漠草地土壤种子库种子萌发特征的影响

为探明土壤种子库种子萌发对未来降水变化的适应机制,研究不同降水量[对照(CK)、增加5%(W_5)、增加10%(W_(10))、增加15%(W_(15))、增加20%(W_(20))、增加25%(W_(25))]对伊犁绢蒿荒漠0~5cm、5~10cm土层土壤种子库种子萌发物种组成、萌发动态及密度的影响,并对土壤种子萌发库与地上植被的相似性进行分析。结果表明:随降水量的增加,伊犁绢蒿荒漠0~5cm土层土壤种子库萌发的物种数及其萌发总密度呈增加趋势,与对照(3种,146.5粒·m~(-2))相比,增水20%及25%处理土壤种子库萌发的物种数依次显著增加3.7、4.3倍,萌发的总密度显著增加65.2%、195.6%,且土壤种子库平均萌发总量仅占种子储存量(7.2×10~3粒·m~(-2))的2.8%,而5~10cm土层也呈现相同的变化趋势,萌发数仅占土壤种子库种子储存量(1.2×10~3粒·m~(-2))的6.2%。从萌发物种看,增水显著促进串珠老鹳草、木地肤、荒漠蒲公英的萌发。随降水量的增加,伊犁绢蒿土壤种子库萌发物种与地上植被相似性呈逐渐增加趋势,相似性系数最高达0.81,且各增水处理间相似性系数也逐渐升高。总之,增水促进了伊犁绢蒿荒漠土壤种子库种子的萌发数量,提高了萌发物种数,增加其与地上植被的相似性,利于退化草地的演替与恢复。     

模拟增温增水对蒿类荒漠草地土壤种子库种子萌发的影响

为探讨水热交互作用对土壤种子库种子萌发的影响，采用双因素试验设计，通过模拟温度(对照，增温2、4、6℃，依次用T₀、T₂、T₄、T₆表示)、模拟增水(对照，增水5%、10%、15%、20%，依次用W₀、W₅、W₁₀、W₁₅、W₂₀表示)研究伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)荒漠草地0-10 cm土层中的土壤种子库种子萌发植物种类、数量及其植物多样性。结果表明：伊犁绢蒿荒漠草地0-10 cm土层可萌发土壤种子库的种子萌发密度和植物多样性随降水增加而增加，随温度增加而先增后降，但温度和降水的交互作用对其影响不显著(P> 0.05)。T₂W₂₀处理下萌发密度最大，为350.3粒·m^-2，较T0W0增加了119%;T6W0最小，为95.5粒·m^-2，较T0W0下降40%。T2W20...     

增温对蒿类荒漠草地可萌发土壤种子库及其多样性的影响

为探讨草地土壤种子库种子萌发对全球气候变暖的适应机制,本研究采用常规方法对模拟温度增加[对照（CK）、增加2℃（T2）、增加4℃（T4）、增加6℃（T6）]下中度退化蒿类荒漠草地可萌发土壤种子库数量及其多样性进行了观测。结果表明：0~5,5~10 cm土层土壤种子库萌发的物种数及其幼苗总密度随温度增加呈下降趋势,且T6处理0~5（5~10）cm萌发物种数及萌发密度依次较对照降低57.1%（33.3%）,70.4%（75.0%）。随温度增加,0~5,5~10 cm土层蒿类荒漠可萌发土壤种子库物种组成与地上植被物种组成相似性总体呈下降趋势,且T6处理相似性最低。温度增加后蒿类荒漠土壤萌发物种的Shannon-Wiener指数、Pielou指数、Patrick指数总体呈下降趋势,且0~5 cm土层较5~10 cm土层下降明显。综上,增温抑制了土壤种子库种子的萌发,可能不利于退化蒿类荒漠草地的恢复。     

伊犁绢蒿荒漠不同退化阶段草地土壤种子库分析

采用萌发试验研究了伊犁绢蒿(Seriphidium transillense)荒漠不同退化阶段草地土壤种子库的变化特征,以期为干旱、半干旱地区退化草地生态系统恢复提供参考依据。结果表明:伊犁绢蒿荒漠土壤种子库共有14个物种,分属8个科;从未退化阶段到重度退化阶段种子库密度由684粒·m^-2下降到443粒·m^-2,而在极度退化阶段种子库密度却升高至758粒·m^-2;种子库在空间垂直分布上表现为随土壤深度的增加而减少,有67%的种子集中在土壤表层。种子库物种丰富度和多样性指数在不同退化阶段之间变化不大,但均匀度指数呈现先上升后下降的趋势;不同退化阶段种子库间的相似性表现为随退化程度相差距离越远其土壤种子库相似性越低,土壤种子库与地上植被的Jaccard相似性指数介于0.11~0.21之间,处于极不相似水平。     

荒漠草原土壤种子库对灌丛引入和降水梯度的响应特征

为了揭示宁夏荒漠草原土壤种子库对灌丛引入过程及降水的响应特征,采用室内萌发法和野外水分激发法,对宁夏荒漠草原封育草地、放牧地、不同年限(3、12、22 yr)和间距(40、6、2 m)柠条灌丛地开展草地-放牧-灌丛引入过程的土壤种子库萌发及其对不同降水梯度(-60%,-40%,-20%,0,20%,40%)响应特征进行了研究。结果如下:不同年限、间距引入灌丛地0~200 cm年平均土壤水分含量显著低于封育草地和放牧地(P<0.05),随着灌丛年限和密度增加,加剧深层土壤水分的消耗,土壤旱化加重,使得灌丛地无明显春季返潮期,土壤水分仅为8.14%、8.83%,分别显著低于同期封育草地和放牧地16.00%、13.00%,在这样的水土条件下不同年限、间距灌丛地室内萌发下的0~10 cm土壤种子库密度分别为6186和5831 粒· m^-2,分别高于封育草地、放牧地2965、2065粒·m^-2(P<0.05)。各样地主要集中于0~5 cm土层,占萌发总数70.04%,且均以一年生猪毛蒿萌发为主,高达87.12%~96.55%,并随灌丛年限和密度的增大而增加,而多年生草本萌发种类仅为5种;不同降水梯度野外激发下的不同年限、间距灌丛地种子萌发平均数量为855和640粒·m^-2,以降水量+20%时所激发土壤种子库萌发密度最高,分别为2266和1600粒·m^-2,一年生与多年生草本种子库萌发密度和种类均随降水量升高而增加,且均在降水梯度最大时(+40%)呈下降趋势,而且相较于多年生草本,一年生草本在不同灌丛地萌发率高达90.58%~100.00%,显著高于放牧地或封育地(P<0.05),在灌丛引入过程中对土壤干旱和降水变化表现得更为敏感和适应。     

封育对荒漠草原两种植物群落土壤种子库的影响

土壤种子库作为植被的潜在种源,对荒漠草原植被恢复、群落演替具有重要的指示意义。以宁夏盐池县荒漠草原苦豆子群落和芨芨草群落为研究对象,在2种群落封育和未封育的草地上,选取地势相对平坦、环境条件较为一致的25 m×30 m 的4个大的样方进行群落调查;并在4个大的样方内取0~2 cm、2~5 cm和5~10 cm土层的土样,采取种子过筛直接辨认和种子萌发试验来进行土壤种子库的鉴定。分析了两种植物群落封育前后土壤种子库物种组成、种子密度、多样性及相似性等特征。结果表明:封育可提高两种植物群落土壤种子库中物种数目;而对两种植物群落土壤种子库种子密度的影响不同,苦豆子群落种子密度封育内外差异较小,芨芨草群落封育内种子密度显著提高。随着土层的加深,两种植物群落封育内外土壤种子库物种数和种子密度均呈递减趋势,封育后两种植物群落不同土层物种数均有增加,但封育对两种植物群落土壤种子库中种子密度的垂直分布影响不同。封育可提高两种植物群落土壤种子库的多样性、均匀度和丰富度,但两种植物群落土壤种子库的多样性特征对封育的响应不同,芨芨草群落在荒漠草原的稳定性更高。两种植物群落封育内外土壤种子库相似性相对较高,苦豆子群落封育后有向芨芨草群落演替的趋势。     

不同降水条件对干旱矿区土壤表层种子库的激活效应

近年来,随着国家煤炭开发产业逐渐西移,干旱荒漠矿区的生态恢复工作愈发受到重视。然而在干旱矿区水资源稀缺的背景下,针对土壤种子库(特别是持久土壤种子库)在天然降水条件下激活情况的研究依然匮乏。本研究以内蒙古乌海市新星露天煤矿周边0-5 cm表层土壤种子库为研究对象,采用人工模拟降水条件下种子库中种子短期萌发试验的方法,对矿区周边持久土壤种子库在不同降水量处理下的萌发进程以及不同日降水量、年降水量对土壤种子库的激活效应进行研究。结果表明：1)不同日降水量对土壤种子库的激活效应存在差异,随着日降水量的增加,激活的土壤种子库物种数和种子萌发数均呈先增加后降低趋势,其中5 mm日降水萌发的种子数最多,10 mm日降水萌发的物种数最多;2)不同植物种子对不同日降水量的响应状态不同,种子萌发数量最多的小画眉草(Eragrostis minor)、冷蒿(Artemisia frigida)在3～20 mm日降水均能被激活,而红砂(Reaumuria songarica)、猫头刺(Oxytropis aciphylla)等灌木种子需在10 mm以上降水量才能被激活;3)在50～150 mm年降水量范围,...     

荒漠草原土壤种子库对灌丛引入和降水梯度的响应特征

为了揭示宁夏荒漠草原土壤种子库对灌丛引入过程及降水的响应特征,采用室内萌发法和野外水分激发法,对宁夏荒漠草原封育草地、放牧地、不同年限(3、12、22 yr)和间距(40、6、2 m)柠条灌丛地开展草地-放牧-灌丛引入过程的土壤种子库萌发及其对不同降水梯度(-60%,-40%,-20%,0,20%,40%)响应特征进行了研究。结果如下:不同年限、间距引入灌丛地0～200 cm年平均土壤水分含量显著低于封育草地和放牧地(P0.05),随着灌丛年限和密度增加,加剧深层土壤水分的消耗,土壤旱化加重,使得灌丛地无明显春季返潮期,土壤水分仅为8.14%、8.83%,分别显著低于同期封育草地和放牧地16.00%、13.00%,在这样的水土条件下不同年限、间距灌丛地室内萌发下的0～10 cm土壤种子库密度分别为6186和5831粒·m~(-2),分别高于封育草地、放牧地2965、2065粒·m~(-2)(P0.05)。各样地主要集中于0～5 cm土层,占萌发总数70.04%,且均以一年生猪毛蒿萌发为主,高达87.12%～96.55%,并随灌丛年限和密度的增大而增加,而多年生草本萌发种类仅为5种;不同降水梯度野外激发下的不同年限、间距灌丛地种子萌发平均数量为855和640粒·m~(-2),以降水量+20%时所激发土壤种子库萌发密度最高,分别为2266和1600粒·m~(-2),一年生与多年生草本种子库萌发密度和种类均随降水量升高而增加,且均在降水梯度最大时(+40%)呈下降趋势,而且相较于多年生草本,一年生草本在不同灌丛地萌发率高达90.58%～100.00%,显著高于放牧地或封育地(P0.05),在灌丛引入过程中对土壤干旱和降水变化表现得更为敏感和适应。     

黄土高原亚高山草地退化对土壤种子库的影响

本试验对黄土高原亚高山草地不同退化程度下土壤种子库的物种组成、种子密度、分布特征以及影响因素进行了研究。结果表明,研究区地上植物有31种,分属于14科、25属;种子库植物有32种,分属于14科、31属;种子库的83.45%都分布于浅层土壤中（0~5 cm）。随着草地退化程度的加重,地上植被和地下种子库中多年生植物的比例减少,种子库密度与丰富度都显著下降（P<0.001）;极度退化样地的地上一年生植物增多,物种组成与地下种子库相似;轻度和中度干扰的样地中,地上植物与种子库的物种的组成具有显著差异（P<0.01）。总之,亚高山草地退化对土壤种子库产生了较大的影响,其中土壤pH与水分是影响种子库密度与丰富度主要的环境因素。极度退化草地种子库密度极低,地上植被靠自然更新很难恢复,需人工辅助。     

氮添加对内蒙古不同草原生物量及土壤碳氮变化特征的影响

以内蒙古草甸草原、典型草原、荒漠草原3种草原实验区草地植物群落为研究对象, 设置7种氮添加梯度, 分别为CK（0 g N·m^-2·a^-1）、N₁（5 g N·m^-2·a^-1）、N₂（10 g N·m^-2·a^-1）、N₃（15 g N·m^-2·a^-1）、N₄（20 g N·m^-2·a^-1）、N₅（25 g N·m^-2·a^-1）、N₆（30 g N·m^-2·a^-1）,应用单因素方差分析（One-way ANOVA）方法研究不同浓度梯度氮添加下不同草原类型区植被生物量、土壤碳氮差异及其影响因素。结果表明：1）氮添加并未对3种草原类型地下生物量产生显著影响（P>0.05）,但显著提高了草甸草原和荒漠草原地上生物量（P<0.05）,且本研究初步判断在N₃添加时接近饱和阈值, 整体上氮添加使内蒙古草原总生物量平均增加了29.66%,较干旱的荒漠草原对氮添加的响应较为明显。施氮肥使草甸草原的根冠比显著降低（P<0.05）,典型草原根冠比在N₃处理下显著增加（P<0.05）,但对荒漠草原影响不显著（P>0.05）。2）选择不同土层（0~10 cm、10~30 cm）分析氮添加对3种草地类型土壤有机碳、全氮含量的影响, 结果显示氮添加对草甸草原土壤碳氮含量没有显著影响（P>0.05）,对典型草原和荒漠草原土壤碳氮含量存在显著影响（P<0.05）,且0~10 cm土层对施氮的响应更明显。3）施氮条件下地上生物量与土壤C/N、年均降水显著相关（P<0.01）,地下生物量、总生物量均与土壤全氮含量、有机碳含量、土壤C/N、年均温、年均降水显著相关（P<0.01）。总的来说,不同类型的草地生态系统生物量及土壤碳氮含量对施肥的响应存在差异,这意味着草地恢复与管理过程中需要对养分的添加作用进行考虑。     

封育三年对三种高寒草地群落土壤种子库的影响

选择青藏高原黄河源区封育三年的灌丛草地、小嵩草退化草地和黑土滩等3个高寒草地群落为研究对象,利用镜检法,对其土壤种子库的规模、物种组成、空间分布及与地上植被的相关性进行研究。结果表明,1)小嵩草退化草地、黑土滩、灌丛草地围栏内外土壤种子库密度分别为(9 938±1 780)粒/m²和(15 330±1 827)粒/m²、(4 074±459)粒/m²和(3 640±486)粒/m²、(9 879±1 453)粒/m²和(12 899±1 695)粒/m²,且只有小嵩草退化草地围栏内外表现出差异显著。2)3种高寒草地群落围栏内外土壤种子库物种数目差异不显著,但禾本科与莎草科种子在土壤种子库中所占的比例表现为围栏内＞围栏外,草地围栏能提高原生植被土壤种子库比例。3)各样地的土壤种子库的Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数和Pielou均匀度指数有着相同的变化规律:黑土滩＞灌丛草地＞小嵩草退化草地;Margalef丰富度规律为:小嵩草退化草地＞黑土滩＞灌丛草地。3种高寒草地群落土壤种子库与地上植被的Sorensen相似性指数大小范围为0.32～0.64,变化为:黑土滩＞小嵩草退化草地＞灌丛草地,围栏内＞围栏外。4)土壤种子库主要集中在0～5 cm土层中,平均占土壤种子库的比例为88.56%。黑土滩群落围栏内外5～10 cm层土壤种子库种子数所占的比例要显著大于灌丛草地与小嵩草退化草地。围栏封育能够提高退化高寒草地土壤种子库数量,对退化草地的恢复有重要作用。     

退化草地改建对土壤种子库及其与植被关系的影响

研究分析了"黑土滩"退化草地及改建后的单播和混播栽培草地土壤种子库特征及其与地上植被的关系。结果表明:在栽培草地及对照处理中土壤种子库共由22种植物组成,单播、混播和"黑土滩"退化草地分别由13、12和21种植物组成,其中多年生杂草类占种数的比例分别为61.5%、50%和61.9%;各处理种子库组成较小,单播、混播和"黑土滩"退化草地种子库大小分别为(4 142.8±1 547.6)(、5 057.8±943.3)和(1 591.5±876.9)粒/m2。"黑土滩"退化草地植被及土壤种子库表现为较高的相似性,各处理土壤种子库与地上植被物种相似性较低,各处理间土壤种子库物种组成相似性较高。     

Winter Grazing and Rainfall Synergistically Affect Soil Seed Bank in Semiarid Area

The soil seed bank is an important ecological component of grassland restoration and renewal. In semiarid regions, grassland restoration and renewal are highly affected by annual variations in precipitation and grazing activity because these variations can affect the composition, density, richness, and diversity of seeds in the soil. This study aimed to characterize and compare these parameters of the germinable seed bank under different stocking rates in a winter grazing system in a semiarid area of China in 2015 and 2016 (dry and near-average rainfall condition, respectively). The composition, density, richness, and diversity of seeds were determined by the method of seedling emergence. The results showed that a total of 18 species belonging to nine families germinated from the soil. Drought significantly reduced the density, richness, and diversity of the soil seed bank, but grazing was able to significantly increase the richness and diversity of the soil seed bank by increasing the richness and diversity of the aboveground vegetation. The similarity between the soil seed bank and aboveground vegetation was influenced by the rainfall conditions: in the dry year, it was higher at the lower stocking rates (0 and 0.4 animal unit months [AUM] ha^–1), and in the near-average rainfall condition year, it was higher at the higher stocking rates (0.8 and 1.3 AUM ha^–1).     

不同放牧强度对西藏邦杰塘高寒草甸土壤种子库的影响

通过研究不同放牧强度下地上植被群落的物种组成、植物生活型、土壤种子库物种种类和种子数量等特征,探讨了地上植被与土壤种子库之间的关系及种子库在地上植被群落构建中的作用,拟为高寒草甸的管理,特别是高寒地区退化生态系统的恢复与重建提供参考。结果表明：土壤种子库物种多样性指数和丰富度指数在围栏样地和中牧样地之间差异不显著。重牧样地土壤种子库物种多样性指数和丰富度指数显著低于中牧样地（P<0.05）;围栏样地、重牧样地、中牧样地土壤种子库密度表现为重牧 >围栏 >中牧,其中重牧样地土壤种子库密度显著高于中牧样地（P<0.05）,达4952.7粒·m^-2;中牧样地和围栏样地的种子库和地上植被之间相似性较低,二者的地上植被与土壤种子库Sorensen相似性指数分别为0.48和0.44。重牧样地上嵩草属（Kobresia）植物严重退化,地上植被群落和土壤种子库均以杂类草物种占优势,地上植被与土壤种子库表现出较高的相似性。因此,对于有退化趋势的嵩草草甸,适当的围栏并考虑利用本地多年生优良牧草种子进行补播将是有利的;嵩草高寒草甸土壤种子库种子主要集中在0~5cm,且各样地中种子数量均随着土壤深度的增加而减少。     

短期封育对伊犁绢蒿荒漠草地土壤氮及其粒径组成的影响

为探讨短期封育对荒漠草地土壤特征的影响,以天山北坡玛纳斯县、呼图壁县、奇台县伊犁绢蒿(Seriphidi-um transiliense)荒漠为对象,采用常规方法,测定了封育内外草地土壤全氮、碱解氮及其粒径组成,结果表明:封育后伊犁绢蒿荒漠草地0～50 cm土层全氮含量范围为1.16～1.82 g·kg-1,差异不显著...