子午岭辽东栎天然林土壤种子库研究

结合野外调查与室内试验对子午岭辽东栎天然林的种群生长状况,枯落层种子库.不同坡位土壤种子库物种组成、数量特征、生活型及其与地上植被的相似性进行了较为系统的研究.结果表明:(1)试验萌发鉴定出的幼苗共有24种,隶属于16科.其中多年生草本和落叶灌木物种比例最高,分别占种子库物种总数的58.33%和12.5%;(2)整个子午岭天然辽东栎林土壤种子库总密度为1 2 761.44粒/m2,种子主要分布在枯枝落叶层和0-2.5 cm土层中,其中.辽东栎种子密度为752.5粒/m2,占整个样地土壤种子库总密度的5.89%,表明辽东栎种子萌发能力很差.该林分群落天然更新缓慢.(3)子午岭天然辽东栎林的下坡位物种多样性指数较其它坡位高,但各个样地物种多样性指数均高于对照;(4)天然辽东栎纯林的种群生长状况良好.树龄均为成年树种;(5)方差分析表明:辽东栎的胸径、地径在不同坡位之间均具有显著性差异(P>0.05);(6)相关分析表明:枯枝落叶层厚度,重量与土壤种子库密度之间具无显著相关性(P<0.05).     

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。     

子午岭人工油松林土壤种子库特征研究

采用野外调查取样和室内观测试验相结合的方法,研究了子午岭人工油松林土壤种子库的物种组成、密度、垂直分布等特征.结果表明:(1)土壤种子库储量密度平均为5 711粒/m~2,最大密度是9 537粒/m~2,最小密度是3563粒/m2.(2)土壤种子库的种子的垂直分布主要集中在0-2.5 cm,2.5-5 cm和5-7.5 cm这3个层次,占75.38%～79.32%,枯枝落叶层和7.5-10 cm层分布较少,占20.68%～24.62%.(3)土壤种子库物种组成主要为灌木和草本两个种类,无乔木植物,多年生草本在物种数和种子数上占据明显优势.     

黄土丘陵沟壑区红砂灌丛土壤种子库及其自然更新潜力评估

[目的]对黄土丘陵沟壑区红砂灌丛植被土壤种子库的特征及红砂灌丛植被自然更新潜力进行分析和评估,以说明红砂灌丛土壤种子库在植被恢复与重建中的重要作用。[方法]采用土壤种子库"萌发法"(每个地段10个2m×2m样方内分表土层0—2cm和2—5cm土层采集土样)及野外植被调查方法,对黄土丘陵沟壑不同坡位红砂灌丛土壤种子库进行研究。[结果]黄土丘陵沟壑区红砂灌丛植被土壤种子库发芽试验共观察到的4 251株幼苗,分属于9个物种。土壤种子库密度在100~1 000粒/m2,物种数在0.8~1.2种/0.01m2,下坡段的土壤种子库平均种子密度和平均物种数均比上坡段高。3个坡段的2个层次的平均种子密度和平均物种数均随土层加深而减小。3个坡段土壤种子库和地上植被的组成物种多为草本植物和红砂灌丛,地上植被与其土壤种子库的密度及物种数均呈不显著相关;物种组成的Sorensen相似性指数较高,均达到0.60以上,且土壤种子库比地上植被具有更高的物种丰富度。[结论]黄土丘陵沟壑区红砂灌丛具有依靠土壤种子库实现自然更新的潜力,但由于物种组成种类较少,现存灌丛植被一旦遭到破坏,仅靠土壤种子库恢复现存植被是困难的,需要在对自然恢复潜力评估的基础上,积极采取人工保护促进自然恢复的策略。     

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。     

黄土丘陵区撂荒地不同侵蚀带土壤种子库特征

采用野外调查取样和室内实验相结合的方法,研究了黄土丘陵区撂荒地不同侵蚀带土壤种子库的密度、物种组成、物种多样性以及相似性特征。结果表明:各侵蚀带土壤种子库中共发现26个物种,隶属于13科24属,不同侵蚀带物种组成有所差异,菊科与禾本科为主要组成物种;0—10cm土层内土壤种子库密度随着侵蚀带的变化而变化,有明显的先减少再增大而后再急剧减少的趋势;不同侵蚀带土壤种子库物种多样性指数、丰富度指数、均匀度指数和生态优势度存在着差异,但未达到显著相关水平;土壤种子库组成物种相似性系数变化范围为0.40～0.82,相邻侵蚀带之间的土壤种子库物种相似性较高,随着侵蚀带之间距离的增加,其相似性逐渐变小。这说明不同侵蚀带土壤种子库因受坡面径流引起的土壤侵蚀使种子流失、二次迁移和沉积以及植被的拦截而产生再分布。     

京西百花山区植物群落凋落物对土壤种子库的影响

采用种子萌发法对京西百花山区9种植物群落(以草本和灌木植物种子为主)土壤种子库进行了研究.结果显示,不同植物群落土壤种子库储量为97～1 224 粒/m2,物种数目为9～24种,Simpson指数为0.74～0.93,Margalef指数为1.13～4.42,Shannon-Wiener指数为0.69～0.94.凋落物对土壤种子库的影响体现在两方面.(1)凋落物对土壤种子库的截留,截留率为30.8%～77.3%.通过线性相关分析得出,凋落物对土壤种子库的截留率与凋落物的厚度成正相关.(2)凋落物对土壤种子库萌发幼苗生长的影响(试验中采用种子出苗3个月内死亡率来衡量).凋落物层较厚的森林群落中,凋落物层幼苗的死亡率高于土层,凋落物层中幼苗的死亡率为11.9%～20.3%,土层中幼苗的死亡率为4.8%～8.3%;而凋落物层较薄的灌木和草本群落中,凋落物层幼苗的死亡率低于土层,凋落物层中幼苗的死亡率为2.6%～4.4%,土层中幼苗的死亡率3.2%～5.1%.凋落物层中幼苗的死亡率与凋落物厚度成正相关.     

北京山区不同质地类型自然边坡土壤种子库特征

为了解北京山区土质边坡和土石边坡土壤种子库特征,在北京市鹫峰、百花山和云蒙山采用野外调查和室内萌发试验相结合的办法,研究这3个区域中土质边坡和土石边坡土壤种子库大小、物种组成及其与地上植被之间的关系。各个研究区的土壤种子库共包含54种植物,隶属于26科53属,其中有30种灌木,23种草本,1种蕨类,未观察到乔木种;土壤种子库密度介于(16 166.67±2 165.16)~(20 612.50±2 717.32)粒/m~2;各个试验地0—5cm土壤层与5—10cm土壤层种子库的种子数量垂直分布有一致的规律性,0—5cm土壤层种子库密度略高于5—10cm土壤层;土壤种子库与相应样地地上植被之间相似性指数介于0.390~0.492。通过研究发现,所选地区土壤种子库中包含大量植物种子,在合适的环境条件下,可以顺利萌发,能够满足一般情况下的生态修复要求,可以考虑作为客土在北京山区的环境修复中发挥作用。     

干旱矿区废弃地重金属生境土壤种子库时空动态

通过不同季节野外调查取样和室外萌发试验,分析了干旱矿区重金属生境土壤种子库的时空动态。研究结果表明,该区域土壤种子库储量随季节变化存在差异。土壤种子库储量10月最高,5月份减小至最低。土壤种子库物种种类随时间的变化与土壤种子库储量相似;土壤中种子主要分布在0-5 m土层中,该层种子比例平均占种子库全部种子数量的76.5%。随着土层深度的增加,种子数量逐渐减少。5-10 cm土层中种子比例平均只占种子库全部种子数量的23.5%。10 cm以下土层几乎没有种子分布。     

长期有机–无机肥配施对农田杂草土壤种子库的影响

为揭示长期有机-无机肥配施处理下农田杂草土壤种子库的特征变化规律,本研究通过田间长期定位施肥模式试验,运用群落生态学方法研究了小麦-大豆轮作制度下大豆种植季7种施肥处理区杂草土壤种子库的结构及其生物多样性特征。结果表明,土壤样品中共检出杂草种子16种,隶属于10科; 土壤种子库总密度分布在15995~106300 grain/m2范围。长期有机-无机肥配施处理区的杂草土壤种子库优势物种组成较为简单,优势种为12种,配施麦秸处理区主要以栗米草为主,配施粪肥处理区主要以水苋菜为主; 土壤种子库的密度显著降低至15995~41900 grain/m2范围; 物种丰富度降低至7.67~9.33范围,并且将物种多样性和均匀度指数维持在休闲与纯化肥处理区之间（1.5~2.0和0.6~0.8）。长期配施麦秸、 粪肥均显著影响土壤杂草土壤种子库的结构特征,且麦秸与粪肥品种间差异的影响大于麦秸施用量差异的影响。因此,本研究认为有机-无机肥配施既有利于作物的优质高产,也可以通过调整有机肥种类以及与施用量来调控杂草土壤种子库,实现经济效益和生态效益的双赢。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

Selection of Leucaena species for afforestation and amelioration of sodic soils

Performance of three exotic species of Leucaena (L. diversifolia, L. shannonii and L. leucocephala) and one local selection of L. leucocephala was evaluated on sodic soil sites (pH 8.6–10.5) in order to select promising species for biomass production and reclamation of these soils. There were significant differences among three species with respect to their field survival (47.7–95.5 per cent), growth in terms of stem volume (40.8–118.6 m³ ha⁻¹) and biomass production (24–70 Mg ha⁻¹) after eight years of growth. L. leucocephala was rated as the most promising species irrespective of seed source, followed by L. shannonii. L. diversifolia could not perform well on these hostile soils. A definite improvement in physicochemical properties of soil particularly in surface layers (0–5 cm) was observed after eight years of plantations as compared to the same at uncultivated site. The soil pH and sodium content decreased followed by an increase in organic carbon, nitrogen and phosphorus content. However, efficiency of different species varied greatly to ameliorate these soils depending on quantity and quality of organic matter lying on the floor. L. leucocephala, irrespective of seed origin, showed greater promise for afforestation of sodic soils because of its potential to produce higher biomass per unit area and greater efficiency to ameliorate fertility status of these soils. The study revealed that matching of species to soil conditions is very important for a successful plantation programme and sustainable development of degraded soil sites. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.