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。     

吴旗柴沟流域植被物种多样性研究

为了解吴旗县植被自然恢复的基本过程及其物种多样性变化,对该县柴沟流域封禁多年的植物群落进行了研究,结果表明:柴沟流域植物种主要以猪毛蒿、达乌里胡枝子、赖草、铁杆蒿为主,阳坡的植被演替规律为猪毛蒿+狗尾草+华虫实→赖草+猪毛蒿(达乌里胡枝子、铁杆蒿、隐子草)→达乌里胡枝子+赖草(百里香、冷蒿、角蒿、铁杆蒿),阴坡植被恢复的演替规律为猪毛蒿(达乌里胡枝子、赖草)→铁杆蒿(冷蒿)。柴沟流域阴坡群落的物种丰富度、多样性、均匀度都较高,阳坡较低,混交林地的丰富度最大、均匀度最小。     

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。     

安徽沿江农区秋熟田杂草种子库特征

研究了安徽沿江农区作物成熟期秋熟田杂草种子库的物种组成、物种多样性、空间格局,调查了地上部分杂草及相关环境因子,分析了杂草种子库与地上杂草群落和环境因子的关系.结果表明:秋熟田种子库有杂草40科124种,夏熟田杂草为优势杂草,自土壤表层至下层杂革种类数逐渐减少;不同农田类型中,物种多样性指数棉花田高于其他秋熟田,同一农田类型中,物种多样性指数表层中层下层;种子库总密度为289 865粒·m-2,其中秋熟田杂草种子占61.00%,杂草种子集中分布于土壤表层;杂草种子库与地上杂草群落Sorenson相似性指数为0.53,线性拟合表明二者密切相关;CCA分析表明土壤速效氮为影响种子库的最大环境因子.     

不同封育年限宁夏荒漠草原土壤种子库研究

针对宁夏天然草原实施禁牧封育的现状,采用种子萌发法对不同封育年限的荒漠草原土壤种子库进行了研究。结果表明:种子萌发主要集中在0-5 cm土层中,6-10 cm土层种子萌发较少,0-5 cm土层中,随封育年限的增加,一年生草本植物逐渐减少,多年生草本植物增加,半灌木或灌木逐渐增加;在垂直分布上,随土层深度的增加单位面积的种子数量减少;土壤种子库的密度随封育时间的增加而增加;在0-5 cm土层中,封育使土壤种子库的物种多样性和丰富度明显增加;在0-5 cm土层和6-10 cm土层中,土壤种子库和地上植被的相似性都较低,在0-5 cm土层,随封育年限的增加土壤种子库与地上植被的相似性程度逐渐增加。     

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.     

黄土高原典型草原区草地土壤种子库的动态分析

采用野外调查取样和室内试验相结合的方法,研究了黄土高原典型草原区草地土壤种子库的物种组成、密度、时空格局和物种多样性等特征。结果表明,（1）土壤种子库中共统计到37个物种,隶属于16科,其中禾本科、菊科、唇形科、豆科和毛茛科的植物占优势。（2）从返青期到枯黄期,种子库中豆科、禾本科、堇菜科所占比例呈下降趋势,唇形科和菊科所占比例明显提高,种子库的密度也显著提高。（3）种子库中种子数量在垂直分布上呈现出由表层土壤向深层逐层减少的变化规律;在水平分布上的变化规律为：封禁〉放牧;阴坡〉阳坡;下坡〉中坡〉上坡。（4）封禁地土壤种子库中的Margalef丰富度和Shannon--Wienner指数都高于放牧地,Pielou均匀性指数低于放牧地。从返青期到枯黄期,封禁地和放牧地土壤种子库的Margalef丰富度、ShannonWienner指数、Pielou均匀性指数都呈下降趋势。     

侵蚀环境撂荒地植物群落恢复动态研究

以侵蚀环境不同退耕撂荒年限样地为研究对象,采用空间代替时间序列的方法调查植物群落特征,分析植物恢复过程。结果表明：植物群落覆盖度和地上生物量随退耕撂荒年限的增加,恢复演替的推进逐渐增大;群落物种多样性指数与撂荒年限呈正相关,而群落优势度指数与撂荒年限呈负相关;物种多样性指数能极好地反映群落物种丰富度,并能客观表达物种的动态变化,其演变呈升—降—升的趋势,退耕撂荒3、10和25 a左右时为物种多样性指数的高峰。植物群落结构稳定性与物种多样性、群落生物量、覆盖度和优势度关系密切,随着退耕撂荒地植被恢复演替的进展,植被结构稳定性呈阶梯式增强,从而为侵蚀环境生态恢复提供了基础保障。     

石羊河上游干旱草原阴山扁蓿豆群落土壤种子库

土壤种子库是地上植被补充更新的源泉,土壤种子库的研究已成为植物种群生态学研究中相当活跃的领域.在石羊河上游干旱草原选择阴山扁蓿豆草地群落,研究了草地土壤种子库的物种组成、密度、多样性特征以及与地上植被的关系.结果表明,阴山扁蓿豆草地群落土壤种子库共有20个物种,分属12科.随阴山扁蓿豆分盖度减小,土壤种子库密度和种类在水平方向上增加,种子库密度垂直分布呈现0-5cm>10-15 cm>5-10 cm土层,物种数量随深度而减少;在阴山扁蓿豆分盖度>60%的草地群落未发现其种子库的存在.土壤种子库的Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Pielow均匀度指数随阴山扁蓿豆盖度减小呈上升趋势,生态优势度由0.46下降至0.24;各草地群落土壤种子库与地上植被的相似性系数在0.29～0.58之间.     

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).     

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。     

Management effects on the vegetation and soil seed bank of calcareous grasslands: An 11-year experiment

Calcareous grasslands, most of which are man made and therefore depend on some kind of human interference for their maintenance, are among the most species-rich communities on Earth at a small scale. For many centuries, most of these grasslands have been used as extensive pasture. However, after 1900, and particularly from 1940 onwards, livestock grazing has declined throughout Europe leading to the abandonment of low intensity grasslands over large areas. To conserve the remaining grasslands or to restore recently abandoned grasslands, better insights about the effects of grassland management on above and belowground species diversity are needed. Here, we describe the results of an 11-year experiment to investigate the role of grassland management (grazing, mowing and abandonment) in determining species composition and diversity both in the aboveground vegetation and the seed bank of a calcareous grassland in Belgium. Species diversity declined by about 60% 11 years after abandonment, from 29 species m⁻² to as few as 12 species m⁻². Plots that were grazed remained constant in species richness, whereas mown sites lost about 20% of their original species. Abandoned plots were largely dominated by a few grass species, in particular Festuca rubra. Concomitant with changes in the aboveground vegetation, both the number of species found in the seed bank and seed density (number of seeds m⁻²) had changed significantly 11 years after abandonment. Species diversity and seed density were significantly lower in abandoned plots than in grazed or mown plots. We conclude that abandonment of calcareous grasslands may lead to rapid decline of plant species diversity both in the aboveground vegetation and in the seed bank. As a result, seed banks probably have a limited role to play in the restoration of recently abandoned grasslands.     

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。     

陕北黄土区山杏林下草本层植物群落特征研究

根据陕西省吴起县不同立地类型25龄以上山杏人工纯林和山杏沙棘混交林林下草本层植被调查数据,采用时空互代的方法,探讨了在不同立地山杏林下草本层植物群落演替方向及其生态恢复效果.结果表明,阴向缓坡、阴向陡坡和阳向缓坡山杏纯林下草本层由铁杆蒿、达乌里胡枝子群落演替到大披针苔草或铁杆蒿、大披针苔草群落,群落整体由旱生型向中生型转变,盖度和生物量增大,多样性略有降低,呈正向演替;且山杏-沙棘混交林下草本层上述指标均优于纯林.而在阳向缓坡山杏林下由星毛委陵菜、铁杆蒿群落演替到甘草、大披针苔草群落,群落整体向旱生型转变,多样性、盖度、生物量均随林龄增加显著降低,呈逆行演替.建议在阴向缓坡、阴向陡坡及阳向缓坡配置山杏这类低耗水,生长慢乔木树种,其中与沙棘等乡土灌木树种混交的模式更优;在阳向陡坡以营造生长速度适中的灌木林或自然恢复草地植被为宜.     

Aboveground biomass response to increasing nitrogen deposition on grassland on the northern Loess Plateau of China

Abstract

The fragile ecosystem of China's Loess Plateau is being exposed to increasing atmospheric nitrogen deposition but little information about the response of the region's natural vegetation is currently available. We studied the responses of aboveground biomass (AGB) to simulated nitrogen deposition in a field experiment conducted on natural grassland on sunny and shady slopes. Three levels of simulated nitrogen deposition were applied, and two treatments with phosphorus were included to test for secondary phosphorus limitation. For the same level of nitrogen deposition, grass generally grew better on the shady slope than on the sunny slope. Compared to a control treatment with no additional nitrogen, we found: (1) the 2.5 g N m^?2 yr^?1 treatment significantly increased biomass only on the sunny slope; (2) the total AGB increased significantly in the 5 g N m^?2 yr^?1 treatment on both the shady slope (by 31%) and the sunny slope (by 25%); and (3) for 10 g N m^?2 yr^?1, AGB was also significantly increased, however, phosphorus limitation became more apparent, and soil nitrate N levels increased significantly, suggesting nitrogen saturation and the potential for nitrate pollution. The AGB of Stipa bungeana (the dominant grass) was significantly increased by nitrogen, but not by phosphorus. The biomass of the second dominant species Lespedeza davurica Schindl., was not affected by increased nitrogen but addition of phosphorus had some positive impact. Therefore, nitrogen deposition was proven to have effects on plant growth in our study area on the Loess Plateau of China, but high level of nitrogen deposition would result in P limitation. Furthermore, increasing nitrogen deposition is likely to induce diversity change.     

黄土丘陵沟壑区退耕地植物群落优势种对显著影响因子的响应

根据在黄土高原丘陵沟壑区具有代表性的安塞县退耕地植被样方的调查资料,利用TWINSPAN对退耕地植物群落的类型及其优势种进行了确定,即退耕地植物群落主要有猪毛蒿(Artemisia scoparia)为优势种的群落、达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)和长芒草(Stipa bungeana)为优势种的群落、铁杆蒿(Artemisia gmelinii)为优势种的群落和白羊草(Bothriochloa ischaemum)为优势种的群落。典范对应分析(Canonical Correspondence Analysis)得出:显著影响黄土高原丘陵沟壑区退耕地物种变化的主要因子为退耕年限、全磷、速效磷和土壤水分。结合物种生活型特征,认为白羊草和达乌里胡枝子在黄土高原丘陵沟壑区具有较强的适应性,可作为退耕地的适宜引种物种,以调控和加速植物群落演替,控制土壤侵蚀。     

冀北山区沙地界面层水热因子分布规律研究

 为研究地形变化对水热状况的影响规律,分别于2004年和2005年的5—9月,定位观测河北省小坝子乡不同地形条件下的水热因子。结果表明:地形对水热因子的动态变化影响不显著,但对水热因子的空间分布影响显著。在生长季中,太阳直接辐射的空间分布规律为山顶>阳坡>阴坡;气温、≥0℃和≥10℃积温、地温(5、10和20cm)、≥0℃和≥10℃土壤积温的空间分布规律均为阳坡>山顶>阴坡;空气湿度的空间分布规律为阴坡>阳坡>山顶;土壤水分的空间分布规律为山顶>阴坡>阳坡。上述水热因子的空间分布规律可为该地区的植被恢复和重建提供重要参考。     

渭北旱塬区不同坡向土地利用类型对土壤性质的影响

为了研究不同坡向土地利用类型对土壤性质的影响,以渭北旱塬区5种土地利用类型(不同坡向)为研究对象,系统分析该区不同坡向土地利用类型剖面土壤物理、化学和生物性质的差异。结果表明:(1)除土壤pH和土壤颗粒组成外,5种土地利用类型土壤含水量、总孔隙度、有机质、全氮、微生物量碳和氮含量总体随土层加深呈下降趋势,土壤容重则相反。(2)0-30cm土层,阳坡农用地土壤含水量、黏粒含量和pH最高,粉粒和全氮含量最低;人工草地砂粒和全氮含量最高,黏粒含量最低;人工林地土壤总孔隙度、土壤有机质、微生物量碳和氮含量最高,土壤含水量、土壤容重和pH最低;天然草地土壤容重和粉粒含量最高,总孔隙度和砂粒含量最低;退耕地有机质、微生物量碳和氮含量最低。阴坡农用地土壤含水量、粉粒含量和pH最高,黏粒和全氮含量最低;人工草地土壤容重、黏粒和微生物量氮含量最高,土壤总孔隙度、粉粒、砂粒和有机质含量最低;人工林地有机质含量和微生物量碳含量最高;天然草地土壤总孔隙度、砂粒和全氮含量最高,土壤容重和pH最低;退耕地土壤含水量、微生物量碳和氮含量最低。(3)5种土地利用类型中,土壤容重、细黏粒、粗黏粒、细粉粒、粗砂粒、土壤pH和有机质(退耕地除外)表现为阳坡阴坡,土壤含水量(退耕地和农用地除外)、总孔隙度、粗粉粒、细砂粒、土壤质地粗化度、全氮(人工草地除外)、土壤微生物量碳和氮含量则为阴坡阳坡。     

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.     

黄土丘陵区侵蚀环境不同坡面及坡位土壤理化特征研究

研究了黄土丘陵区纸坊沟流域阴阳坡面及不同坡位土壤水分、物理和养分特征,结果表明,与坡顶距离越远,表层土壤含水量由小变大。阴坡蒸发量小,土壤含水量较大。容重阴坡〈阳坡,距坡顶越远,土壤容重、非活性孔度越小,孔隙比、活性孔度越大,同一坡向阳坡随土层加深土壤容重增大,阴坡表层土壤容重增加幅度较下层小,容重在剖面趋于均化。阴坡对土壤的改善优于阳坡,有利于植被生长。表层土壤全氮含量阴坡〉阳坡,且随土层加深而减少。全氮和有机质在坡中下部累积。全磷在不同坡向和坡位变化不明显。速效钾在各坡位变化幅度较小且阴坡〉阳坡。阴阳坡土壤各养分有向表层富集的趋势。坡面土壤容重与土壤孔隙比、活性孔度、毛管含水量和有机质呈极显著负相关,与土壤非活性孔度和表层土壤含水量呈显著正相关,土壤有机质和土壤全氮、速效钾呈极显著正相关。在对坡面进行植被恢复时,需结合坡面土壤变化规律,因地制宜,合理利用和开发土地资源,促进植被恢复演替。