黄土丘陵沟壑区红砂灌丛土壤水分动态研究

土壤水分是黄土丘陵区植被成活与正常生长的关键因素,对黄土丘陵沟壑区不同坡位红砂灌丛土壤水分动态进行了研究,结果表明:不同坡位土壤容重均随土层深度增加呈先增加后缓慢减小的变化趋势,不同坡位的持水量表现为:上坡下坡中坡。土壤含水量季节变化表现为不明显的"双峰"曲线,6月份第一次达到最大值,8月略有增加。根据红砂土壤水分变化情况和植物根系吸水状况,土壤水分的垂直变化可分为3个层次:土壤水分活跃层、次活跃层和相对稳定层。黄土丘陵沟壑区各月份均存在着不同程度的土壤干层,其中月份4月土壤干层最明显,而各月0—20cm土层土壤干层最严重,因此,在黄土丘陵沟壑区4月进行造林,应进行适当灌溉以满足苗木对水分需求,且在雨季造林时密度不宜过大。     

陕北安塞退耕地持久土壤种子库与地上植被的对应关系

通过研究陕北安塞退耕3~31 a的阴阳坡10个样地的持久土壤种子库特征及其与地上植被的关系,分析持久土壤种子库在植被恢复中的作用。结果表明：调查样地持久土壤种子库由15个科36个物种组成,种子密度在1 908~12 617粒/m2之间,1年生物种占80%,随着退耕演替的进行,种子库中1年生物种比例呈下降趋势,多年生物种比例呈上升趋势,地带性物种在持久种子库中的比例也随退耕时间的延长而增加,物种数和种子库密度均随退耕演替先增大后降低;持久土壤种子库与地上植被的相似性较低,Serensen相似性系数为0.21~0.42;通过对适宜物种的确限度及土壤种子库大小的分析,认为该区退耕地的持久土壤种子库具有一定的植被恢复潜力。     

汶川地震灾区典型区不同植被类型土壤种子库特征——以北川县苏保河、魏家沟流域为例

为了解汶川地震灾区典型区不同植被类型土壤种子库特征及其与灾害受损程度间的关系,采用野外调查取样和室内试验相结合的方法,研究了北川县苏保河与魏家沟流域4种植被类型(未受损林地、受损林地、灾后恢复草地和灾后裸地)土壤种子库的物种组成、种子密度、多样性及其与地上植物群落的关系。结果表明:4种植被类型样地中,土壤种子库密度为212.5~1 758.3个·m-2,每样带(200 m2)平均物种数为4.3~14.7个。4种植被类型土壤种子库的组成物种多为多年生或一年生草本植物,土壤种子库与相应地上植被的物种数仅受损林地与灾后恢复草地中呈显著相关;物种组成的Sorensen相似指数除裸地低于0.250外,其余均高于0.250。基于以上分析结果,在灾区进行植被恢复,需要考虑次生灾害对植被的持续破坏可能性,采用工程措施及人为引种的方式增加成活率和延续性。     

金塔沙漠不同人工植被类型土壤种子库特征

[目的]对甘肃省酒泉市金塔沙漠不同类型人工植被林地的土壤种子库进行调查研究,以揭示干旱条件下沙漠人工植被土壤种子库的分布规律、种子库物种多样性的变化特征以及土壤种子库与地上植被的关系,为河西走廊退化人工林生态系统的恢复与重建提供理论依据。[方法]通过野外植被调查、土壤种子库取样和土样萌发试验进行分析研究。[结果]①土壤种子库中,共统计到植物种有24种,胡杨—假苇拂子茅群落、胡杨+沙枣—柽柳+花棒+柠条—芦苇+黑沙蒿群落、梭梭—河西菊群落、柽柳—花花柴群落土壤种子库物种数依次为18种、18种、14种、3种,土壤种子密度依次为660.71,267.85,29.64,19.29粒/m~2。土壤种子库中一年生、多年生草本的物种和密度占优势,乔木、灌木和半灌木种子所占比例较低。②物种多样性分析表明,乔木林土壤种子库物种的Margalef丰富度指数大于灌木林,土壤种子库物种的Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数、Pielou均匀度指数变化趋势基本一致,均为胡杨+沙枣—柽柳+花棒+柠条—芦苇+黑沙蒿群落柽柳—花花柴群落梭梭—河西菊群落胡杨—假苇拂子茅群落,而生态优势度指数与之相反。③乔木林土壤种子库植物与地上植被的相似程度高于灌木林。[结论]沙漠人工植被林地土壤种子库物种丰富度低,以草本植物为主,沙漠自我恢复度低,人工营造乔木林、灌木林有利于干旱荒漠区生态恢复与重建。     

风沙黄土区排土场不同恢复类型植物群落与土壤种子库特征

风沙黄土区排土场作为一种人造生态系统,自然条件恶劣,土壤贫瘠,植被恢复困难。为了探明有效的人工促进植被恢复措施,采用植被调查与种子库萌发试验相结合的方法,通过研究不同植被类型地上植物群落与土壤种子库特征及二者的关系,探讨了其植被恢复效益及潜力。结果表明:研究区人工植被恢复下地上植物群落中共47种植物,分属16科40属,土壤种子库共14种植物,分属5科13属,其中均以禾本科、菊科、藜科、豆科占主导地位; 灌木植被的地上植被和土壤种子库的物种多样性均表现为最优; 地上植被与土壤种子库密度的变化范围为88.48～495.47株/m²,74.74～1422.91粒/m²,且均在草地类型下最大。土壤种子库和地上植被的相似性普遍较低,相似性系数仅为0.16～0.23。因此,风沙黄土区排土场的植被恢复与重建需要加强保护与管理,可以考虑构建以草灌配置为主的人工植被恢复模式,保障群落的恢复潜力,并提高群落多样性与稳定性,亦可考虑引入外源种子库提升群落恢复的潜力。     

坝上草原退耕地植被不同恢复处理土壤种子库研究

采用野外调查取样和室内实验相结合的方法,研究坝上草原退耕地土壤种子库的物种组成、密度和物种多样性等特征.结果表明:自然恢复、浅耕处理和深耕处理3种不同恢复措施下,土壤种子库物种丰富度(种)大小为浅耕处理(18)>自然恢复(15)>深耕处理(14);自然恢复处理、浅耕处理和深耕处理土壤种子库密度分别为23 949粒·m-2、15746粒·m-2和10600粒·m-2,浅耕处理和深耕处理分别比自然恢复处理减少34.3%和55.7%;不同恢复方式下土壤种子库与地上植被的物种密度的对应关系可用三次曲线来表示.土壤种子库间有较高的相似系数,但随着干扰程度的增加而减少.     

子午岭天然柴松林土壤种子库

采取子午岭天然柴松林地3个坡位与1个对照区共4个大样地54个小样方的土壤样品,通过室内种子萌发和地上植被调查相结合的方法对其种子库进行研究,以揭示其土壤种子库特征及与地上植被的关系。结果显示：1）土壤种子密度平均为1 496.7粒/m^2,最小为1 240.0粒/m^2,最大为1 785.0粒/m^2,荒山对照区为510.0粒/m^2;2）种子库的垂直分布格局显示,近90%的种子储存于枯枝落叶层和0-7.5 cm土层中;3）研究中共统计到植物种32种,分属于20科,其中多年生草本和常绿灌木种子比例最高,分别占种子库种子总数的48.3%和41.9%;4）不同坡位的物种丰富度指数介于2.523-3.082之间,而物种多样性指数介于1.458-1.781之间,其中中坡物种丰富度指数最大而多样性指数最小,上坡多样性指数和均匀度指数都最大;5）各坡位地上植被主要建群植物种中,除白颖苔草、大披针苔草、胡枝子、唐松草在对应坡位的土壤种子库中出现且分别占该坡位种子库的19.7%、2.1%和0.8%、1.7%和3.1%0、.4%外,其他建群种如榛子、子、地榆等在种子库中均未出现,种子库不能很好地反映地上植被组成,部分未出现物种与其自身萌发性质有关;6）土壤种子库中柴松种子所占比例约为0.6%（地上植被调查发现）,柴松林下有更新幼苗,约5-7粒/m^2,说明种子库具有潜在萌发能力,森林具备一定的自我更新能力。     

人工生物质结皮对黄土边坡微生态环境及植被恢复的影响

针对黄土干旱阳坡植被恢复问题,以山西省方山县黄土弃土边坡为研究地,在2012年4月26日和7月20日分别布设人工生物质结皮进行试验,并于11月30日结束全部试验。通过2次试验研究人工生物质结皮在黄土边坡植被恢复过程中对土壤微生态环境的改善及对植被生长的影响。结果表明:1)人工生物质结皮可提高浅层土壤温度,最高达1.9℃;2)人工生物质结皮可增加土壤含水量,10 cm土层土壤含水量比对照区高35.8%;3)人工生物质结皮对边坡侵蚀具有防护作用,结皮区降雨形成的水蚀细沟体积小于对照区的1/2;4)氮源肥料和碳源生物高分子同时施用时边坡植物生物量超过二者单独使用时的4倍;5)人工生物质结皮可促进土壤种子库植物的萌发,其中土壤种子库植物占结皮区植物生物量的83.06%;6)人工生物质结皮区植被盖度超过90%,远高于裸露黄土对照区和自然坡面的30%和35%的覆盖率,植物鲜质量生物量达1.65 t/hm2,分别为自然坡面和对照区生物量的10.50和20.48倍;7)利用人工生物质结皮可以在一个生长季内在黄土边坡形成高盖度植被,这种方法适用于水土流失严重的黄土丘陵沟壑区的边坡植被快速恢复。     

汶川地震不同次生地质灾害类型区土壤种子库特征

为了解地震后次生地质灾害土壤种子库特征及其植被恢复特点,在四川省北川县采用野外取样和在当地自然环境下萌发相结合的办法,研究了5种不同灾害类型(包括滑坡、崩塌、泥石流、落石及堰塞湖)土壤种子库大小、物种组成及其与地上植被之间的关系。研究结果表明,不同灾害类型土壤种子库密度介于30133.33±6776.03~93383.33±26499.81粒/m2方差分析显示,只有落石损毁类型种子库密度与其它几种灾害类型差异显著,各灾害类型土壤种子库种子密度在0-5cm和5-10cm土层之间无明显分层区别。土壤种子库中一年生和多年生草本所占比例为90.48%,灌木所占比例为9.52%,没有观察到乔木种。各土壤种子库之间Sorensen相似性指数较高,为0.529~0.714土壤种子库与相应样地地上植物之间相似性不高,相关性也不密切,其相似性指数介于0.167~0.292。建议灾害损毁地植被恢复以自然恢复为主,若采取简易的水土保持措施和适量客土措施,将会促进种子的萌发和植被的更新种子库中缺乏乔木种,快速乔木化需要人工输入种子雨。     

塔里木河下游土壤种子库的季节差异分析

以因不合理的水土资源开发而出现严重生态退化的典型区--塔里木河下游为研究区,通过在塔里木河下游开展的土壤种子库实验,分析了塔里木河下游土壤种子库的基本特征和种子库密度、物种组成上的季节差异,并从土壤种子库的角度探讨了塔里木河下游生态恢复的可行性.(1)塔里木河下游土壤种子库的季节差异较大,如果排除放牧的影响,3月份土壤种子库的密度和物种丰富度总体上要小于8月份的土壤种子库;(2)从物种组成上看,3月份物种组成以一年生草本占优势,而胡杨和柽柳的种子基本上都出现在8月份的土壤种子库中;(3)随塔里木河下游地上植被群落退化程度的加重,种子库的密度和物种数均呈现明显的下降趋势;(4)鉴于土壤种子库无论在物种还是密度上均要远丰富于地上植被群落的事实,认为通过激活土壤种子库来实现下游生态的局部恢复在理论上是可行的.考虑到主要建群植物的生态恢复,建议今后的输水时间应该选择在8月到11月之间.     

安塞黄土丘陵沟壑区退耕地的土壤种子库特征

 采用野外调查取样和室内实验相结合的方法,研究安塞黄土丘陵沟壑区退耕地土壤种子库的物种组成、密度特征、物种多样性以及相似性特征。结果表明:阴、阳坡12个样地的土样中,共萌发了28种2442株幼苗,隶属于11科23属;05 cm土层的土壤种子库密度变动于（900.1±351.3）6 466.8±1 708.4粒.m-2之间,510cm土层的值变动于（116.7±61.4）2466.7±914.4粒.m-2之间;随着退耕年限的增加,土壤种子库的总密度都呈明显的递减趋势;阳坡的土壤种子库密度为阴坡的2.23.4倍;猪毛蒿和臭蒿是退耕地阳坡样地土壤种子库的优势物种,阴坡样地的优势物种是猪毛蒿;随着退耕年限的增加,土壤种子库的均匀度与退耕年限呈显著正相关,丰富度和多样性基本上呈上升趋势,生态优势度则呈下降趋势,说明随着退耕年限的增加,优势种趋向不明显;样地种子库组成成分的相似性分析表明,退耕演替的过程基本上也是土壤种子库空间异质性加大的过程。     

SOIL SEED BANK CHARACTERISTICS BENEATH AN AGE SEQUENCE OF CARAGANA MICROPHYLLA SHRUBS IN THE HORQIN SANDY LAND REGION OF NORTHEASTERN CHINA

To understand how shrub cover affects the spatiotemporal patterns of the soil seed bank and to assess the role of vegetation in the restoration of desertified land in a semi‐arid region of China, we investigated the species composition and seed density of the soil seed bank under and outside the canopies over two seasons for an age sequence of Caragana microphylla shrubs in the Horqin Sandy Land region, Inner Mongolia. The results showed that a total of 24 plant species seeds were present in the soil seed bank, of which 20 were annuals or biennials. The seed densities in the soil seed bank were in the range of 830 – 13882·5 seeds m⁻² at 10 cm depth. Species richness in the soil seed bank did not increase as the shrubs aged, whereas the seed densities increased significantly. Five annual species: Setaria viridis, Eragrostis pilosa, Chenopodium acuminatum, Chenopodium glaucum and Corispermum acuminatum, contributed above 90 per cent of the seeds to the soil seed bank. On the basis of seed characteristics and seed reduction amount during the growing season, we concluded that it represents a mixture of persistent and transient seeds in different proportions. More seeds accumulated under the canopies than outside the mature shrub cover, but no significant difference was found the younger cover. These results suggest that shrub size and age had an important role in augmenting seed abundance of the soil seed bank but not the species richness. We confirmed the important effects of shrub cover on seed accumulation and vegetation recovery, especially the value of more mature age vegetation for countering land degradation. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

土壤水分胁迫对红砂幼苗生长和渗透调节物质的影响

[目的]探讨干旱与半干旱区受损红砂种群幼苗适宜生长的土壤水分条件,为红砂植被保护、恢复、重建提供理论依据。[方法]采用盆栽试验研究不同土壤水分条件下红砂幼苗生长及渗透调节物质差异。[结果]随土壤水分胁迫程度的加剧,红砂幼苗茎叶总生物量呈明显的减少趋势,其株高呈逐渐降低的变化趋势,而根冠比、根长和根表面积均呈逐步增大的变化趋势,根系生物量呈先增加后减少的变化趋势。随土壤水分胁迫程度的加剧,红砂幼苗茎叶、根组织中脯氨酸含量均表现出明显的增加趋势,而可溶性糖和可溶性蛋白含量的变化相对不明显。[结论]土壤水分胁迫下红砂幼苗可通过调整自身生长和生物量分配来加大根冠比以及通过积累脯氨酸来适应干旱胁迫,维持植株正常生长。     

汶川地震生态治理区土壤种子库及其与地上植被的关系

为了比较地震灾区不同气候类型植被恢复区土壤种子库时空分布特征,采用野外调查取样和室内试验相结合的方法,研究了四川省汶川县威州镇和绵竹市汉旺镇4类生态治理区[干旱干暖河谷受损治理区(DHD)、干旱干暖河谷未受损区(DHU)、亚热带湿润季风气候受损治理区(HMD)、亚热带湿润季风气候未受损区(HMU)]土壤种子库的萌发动态、数量特征、物种组成、多样性特征及其与地上植被之间的关系。结果表明:未受损区具有2个萌发高峰期,受损治理区只有1个萌发高峰期,不同气候类型治理区土壤种子库在不同土壤深度表现出不同的萌发潜力;4类治理区土壤种子库平均密度为192~1 544粒·m?2,表层密度和平均密度均为未受损区受损治理区,干旱干暖河谷气候区亚热带湿润季风气候区;4类治理区共有50种植物萌发,草本植物占显著优势;HMU、HMD、DHU、DHD地上植被与土壤种子库物种组成的S?rensen相似性系数分别为26.23%、44.9%、30.77%、16.00%,Jaccard相似性系数分别为15.09%、28.95%、18.18%、9.09%;不同类型样地土壤种子库特有种和共有物种均表现出不同的生活型格局。基于以上分析结果,在灾区进行植被恢复时,应该考虑治理区的气候环境,因地制宜的进行人工引种和制定恢复措施。     

The feasibility of using soil seed bank for natural regeneration of degraded sandy grasslands

Desertification in degraded grasslands is manifested through the development of bare sandy patches, which eventually lead to habitat fragmentation. The ability of these bare sandy patches to regenerate naturally through in-situ soil seed banks is not well understood. To fill this knowledge gap, we randomly selected 24 bare sandy patches with areas ranging from 19 to 898 m² in a desertified grassland of the Horqin sandy land, Northern China to determine whether soil seed bank can be used for natural regeneration of bare sandy patches. Species composition and density of soil seed bank as well as aboveground vegetation composition, abundance and coverage were investigated. We then determined their relationships with in-situ habitat characteristics. Our observations showed that the studied area had low soil seed bank density and species richness, as well as depauperate soil seed bank communities. Consequently, local soil seed bank was not able to provide sufficient seed source for natural regeneration. This was indicated by the relationships between aboveground vegetation, soil seed bank and the in-situ habitat characteristics. For bare patches with an area between 300 m² and 900 m², increase the soil seed bank density and species richness should be the main restoration measures. For bare patches with a small area of less than 50 m², restoration of vegetation density should be the main measure. Our data highlighted that different extents of desertification, indicated by different bare patches, are requiring distinct restoration measures.     

刺萼龙葵土壤种子库特征及其对替代控制的响应

土壤种子库在退化生态系统植被的恢复和演替中起重要作用,为明确外来入侵植物刺萼龙葵（Solanum rostratum Dunal.）土壤种子库特征,评价植物替代控制刺萼龙葵的效果,调查了河滩及农田边缘两个典型生境中的刺萼龙葵土壤种子库特征,分析了刺萼龙葵种子在土壤中的垂直分布与季节变化动态,并利用多种多年生禾本科与豆科牧草对刺萼龙葵进行替代控制研究,以期为刺萼龙葵生态调控提供理论依据。结果表明：1）两个生境中共鉴定出23种植物,禾本科和菊科为优势科;河滩及农田边缘刺萼龙葵种子总储量分别达347粒·m^-2和2 600粒·m^-2,占整个种子库的2.46%及35.16%。2）河滩生境中刺萼龙葵种子多集中于表层（0~2 cm）土壤,占种子总量的64.3%,且随土层深度的增加而减少;而农田边缘生境0~2 cm、2~5 cm和5~10 cm 3层种子数量差异不大（P>0.05）,分别占种子总量的32.7%、38.2%及29.1%。3）两个生境中刺萼龙葵种子主要集中于4月份采集的土样中,分别为273粒·m^-2（河滩）和1 970粒·m^-2（农田边缘）,显著高于6月份与8月份采集的土样种子数（P<0.05）;4）从替代控制第2年起,刺萼龙葵的密度、生物量及土壤种子储量即被控制在较低水平,均显著低于同期对照（P<0.05）,沙打旺+苇状羊茅+冰草+羊草组合对刺萼龙葵控制效果最佳,同时还可获得牧草鲜重20 396.1 kg·hm^-2,干重7 710.6 kg·hm^-2（2017年）,经济效益可观。5）刺萼龙葵种子库与刺萼龙葵密度（P<0.01）、生物量（P<0.05）呈正相关,牧草产量与刺萼龙葵种子库储量、密度、生物量均呈负相关,但相关性不显著（P>0.05）;降雨显著影响刺萼龙葵种子库储量（P<0.05）,可用幂函数模型y=2.619x^0.001（R²=0.822,F=18.486,P=0.013）描述二者之间的关系。     

六盘山森林土壤种子库与植被演替过程

以六盘山森林植被为研究对象,通过20多年的森林土壤种子库变化与植被演替过程的试验研究,分析了8种森林群落类型的不同生长年限、生长坡位、枯枝落叶层和土壤深度对土壤种子库形成过程的影响。结果表明:六盘山森林群落不同生长坡位,土壤种子库的储量坡中部>坡下部>坡上部;不同层次土壤种子库,枯枝落叶层远高于0-15 cm深土层,8种森林群落类型排序为华北落叶松林>油松林>华山松林>辽东栎林>山杨林>白桦林>灌丛>草地;土壤种子库储量高峰期,不同群落有显著差异,华山松林和油松林在林龄的30~40年,华北落叶松林在20年,辽东栎林、山杨林、白桦林在15~20年,灌丛和草地在10~20年,其森林群落生长年限与土壤种子库储量变化趋势呈拟合曲线,符合指数方程,相关性极为显著;土壤种子库物种组成丰富,草本和灌木植物远高于乔木树种,乔木树种仅有3~5种,但多数为外来入侵种,而在每一类型中出现频率最高的草地植物多为蒿类,灌木植物为柔毛绣线菊和沙棘,乔木为辽东栎树种。因此,在六盘山林区植被自然更新与合理演替的驱动种和先锋种草地植物为蒿类,灌木植物为柔毛绣线菊和沙棘,乔木为辽东栎,其次是华北落叶松、油松和华山松。