土壤种子库研究进展与展望

土壤种子库是植被生活史过程中的重要生存策略之一,是地上植被种群、群落及生态系统演替过程和发展趋势的重要影响因子。从土壤种子库研究的起源与发展、形成机制、时空分布及其与植被群落的关系以及土壤种子库研究展望等方面展开探讨,分析了土壤种子库研究进展及发展趋势,以为土壤种子库的进一步研究提供借鉴。     

森林经营管理对土壤碳固定的影响研究进展

森林土壤有机碳(SOC)对全球碳循环有着重要的作用,森林SOC积累和分解直接影响陆地生态系统碳存储和全球碳平衡。碳汇的基本策略是把CO2固定于植被体,削减温室气体的排放量。森林经营管理对土壤碳库固定与存储影响明显且持续时期较长。鉴于此,综合分析了森林收获、轮伐期、氮肥施入、树种等营林措施对土壤碳库变化的影响及其不确定性,指出了当前森林土壤有机碳研究面临的一些问题和今后的研究方向。     

天山中部天山云杉林土壤种子库与地上植被的物种相似性

[目的]天山云杉(Picea schrenkiana Fisch.et Mey.)林是天山山地最主要的地带性森林植被,为新疆绿洲生态系统的生命之源,对水源的涵养发挥着不可或缺的重要作用.通过对天山北坡中部头屯河上游海拔1 750～2 750 m高度天山云杉林土壤种子库的采样和地上植被的调查分析,旨在深入了解二者在物种组成上的相似性程度,以期为天山森林生态系统的保育与恢复提供科学依据.[方法]采用土壤种子库采样与地上植被调查一一对应的方法和Jaccard相似性系数.[结果]从天山云杉林土壤种子库中共萌发鉴定出种子植物53种,隶属24科43属,从其地上植被调查中共鉴定出种子植物58种,隶属27科49属,二者共有物种43种.在l 750～2 750 m的10个海拔高度(梯度100 m)上,土壤种子库与地上植被物种组成的Jaccard相似性系数分别为0.35、0.31、0.30、0.29、0.30、0.26、0.23、0.22、0.21、0.18,均值为0.27.[结论]天山云杉林土壤种子库与地上植被的物种组成相似性不高,且随着海拔高度的增加,其相似性呈现减小的趋势.     

西南高山亚高山退化森林生态系统恢复与重建过程研究

本文以西南地区高山亚高山退化森林生态系统作为研究对象,结合森林生态系统的群落结构动态、土壤理化性质与土壤种子库这三大特征,综合梳理了学者们关于西南高山亚高山森林生态系统退化的大致研究情况。然后提出了退化生态系统普遍存在的问题,并针对此提出了切实可行的建议,为西部地区退化生态系统修复与植被恢复提供了科学的参考与借鉴。     

森林土壤呼吸及其主要调控因素研究进展

随着大气CO_2浓度的升高,全球变暖的趋势日益加剧,成为全球高度关注的生态环境问题。土壤是森林生态系统最大的CO_2排放源,了解土壤呼吸的变化特征及影响机制,对于缓解全球变暖具有重要意义。森林土壤呼吸作为一个复杂的生态学过程,受人类活动、森林类型、温度、水分、土壤生物和土壤理化性质等因素的调控,特别是土壤呼吸对温度的敏感性存在时间和空间上的较大变异。综述了国内外森林土壤呼吸研究现状及发展趋势,揭示森林土壤呼吸时空变化特征、温度的敏感性及其主要影响因子(土壤温度、土壤湿度、森林植被覆盖、土壤微生物、pH值、土壤氮素、土壤磷素、施肥、森林砍伐及刀耕火种等),阐明了森林土壤呼吸的生态过程、时空变化规律及其影响机制,有助于完整、准确地理解森林在地区和全球碳循环中的地位与作用,能够为预测未来全球变化趋势提供理论支撑。     

氢氧稳定同位素在森林雾水研究中的应用及展望

雾水是森林生态系统中水平降水的重要组成之一,利用灵敏度高且可定量化测定的稳定同位素技术,分析雾水在森林生态系统水循环中的作用,是目前森林水文研究的热点。从林冠截留雾水、森林对雾水的利用情况以及雾水对森林土壤水、地下水的补给等方面进行综述,以期为运用氢氧稳定同位素技术研究多雾山地生态系统和海滨生态系统中的森林生态水文效应提供参考。     

森林土壤黑碳:功能、储量和测定方法

土壤黑碳化学性质稳定,不易分解,在长期时间尺度上具有重要的固碳作用.由于每年都有大面积的天然森林火灾和人为用火的发生,在全球森林生态系统中,形成了大量的土壤黑碳.相对于大气、农业土壤黑碳研究,森林土壤黑碳的研究工作起步晚,个案研究数据较少,影响着我们在区域和全球尺度上对森林碳汇功能的准确评价,也影响着对森林土壤黑碳生态功能的了解.在综述相关文献的基础上,本文介绍了目前世界上森林土壤黑碳的主要研究结果,研究方法以及在我国的研究现状,以便促进我国森林土壤黑碳领域工作的深入开展.     

大同矿区煤矸石山土壤种子库及其与地上植被的关系

采用野外调查取样与实验室分析相结合的方法,对大同矿区煤矸石山土壤种子库与地上植被的物种组成、数量特征、物种多样性、相似性以及相互之间的关系进行研究。结果表明:种子萌发试验共记录9科24种植物,共446株,土壤种子库密度为835~2 873粒/m2;0~5 cm土层种子密度大于其他土层,种子在土壤剖面上具有垂直递减的分布特征;种子库密度随着时间演替不断增大;黄花蒿和虎尾草的种子密度最大,是矸石山土壤种子库的先锋物种和优势种。地上植被调查共记录到植物18科39种,物种数是土壤种子库的1.63倍;土壤种子库与地上植被的相似性普遍较低(0.28~0.49),无论是同一地域还是不同地域之间的变异性都较高;随着演替的推进,土壤种子库与地上植被之间的相似性逐渐增大,说明土壤种子库为植被的恢复演替提供了种源基础。随着演替的进行,土壤种子库对矸石山地表植被恢复的影响越来越大。     

亚热带不同演替阶段森林土壤可溶性有机氮与酶活性特征

森林演替中的土壤氮素转化是生态系统的关键过程,其相互关系的研究正受到愈来愈多的重视,探讨土壤可溶性有机氮(SON)和酶活性对维持森林生态系统氮循环及植被恢复、森林生态系统管理有重要的意义。在湖南省长沙县大山冲森林公园不同演替阶段三种林地(针叶林、落叶阔叶林和常绿阔叶林)的1 hm~2长期观测样地,采集表层土壤样品,测定SON和葡糖胺糖苷酶、葡萄糖苷酶和木糖苷酶酶活性,分析亚热带常绿阔叶林演替序列森林土壤SON和酶活性特征,探讨其特征及其与土壤理化性质的关系。结果表明:森林土壤SON表现为常绿阔叶林落叶阔叶林针叶林,且针叶林的铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)、微生物生物量氮(MBN)、总氮(TN)均低于常绿阔叶林和落叶阔叶林(P0.05);阔叶林土壤葡糖胺糖苷酶、葡萄糖苷酶和木糖苷酶明显高于针叶林,常绿阔叶林土壤与三种酶底物的亲和力最强,而落叶阔叶林土壤酶活性最高;冗余分析显示SON与三种酶活性均存在显著正相关关系,葡糖胺糖苷酶活性和亲和力与土壤TN、NH_4~+-N和MBN呈显著正相关。研究表明,亚热带不同演替阶段森林土壤SON和酶活性差异明显;SON随植被正向演替而增加,SON转化相关的酶活性亦随植被正向演替而增强。亚热带森林植被正向演替伴随着土壤氮素养分快速循环过程。     

湿地种子库研究中的几个问题探讨

湿地种子库研究对于生物多样性保护、湿地恢复和管理具有重要意义。国内外开展了大量湿地种子库以及利用种子库进行湿地植被恢复的研究,但是也存在一些问题。在分析了国内外湿地种子库研究的基础上,指出无性繁殖在湿地生态系统中广泛存在,而且很多优势物种以无性繁殖为主要的繁殖方式,因此,在湿地种子库研究中,采用广义种子库的概念更为科学。此外,干扰因素,尤其是水文条件变化对湿地种子库的影响非常大。水位的高低,洪水的强度、持续时间和频率都会显著影响种子库的物种组成和种子萌发格局,进而对地表植物群落产生影响。研究事实证明,在利用种子库进行湿地恢复时,也必须考虑干扰等因素的影响,否则很难实现群落结构和物种多样性的恢复。     

天山中部天山云杉林土壤种子库海拔梯度分布格局

[目的]通过对天山北坡中部海拔1 450～2750m高度天山云杉林土壤种子库的采样与分析,深入了解天山云杉林土壤种子库的海拔梯度分布格局,以期为天山森林生态系统的保育恢复与可持续管理提供科学依据.[方法]采用野外土壤种子库采样与室内萌发相结合的方法,对土壤种子库物种组成及种子数量进行鉴定.[结果]从天山云杉林土壤种子库中共萌发鉴定出种子植物49种,隶属23科38属.随着海拔高度上升,天山云杉林土壤种子库的物种组成数量总体上呈现波动中下降的趋势,最大值出现在海拔2000 m(1 950 ～2 050 m),达到30种;相邻海拔梯度之间共有物种数量呈现先增加后下降,最后趋于平稳;土壤种子库种子密度呈现单峰分布格局,密度最大值(1 813.8±154.0粒/m2)出现在海拔2000m(1950～2050m);土壤种子库中天山云杉种子密度也呈现单峰分布格局,密度最大值(190.0±16.8粒/m2)出现在海拔1800m(1 750～1 850 m).[结论]随着海拔高度上升,天山云杉林土壤种子库的物种组成数量总体上呈现波动中下降的趋势.天山云杉林土壤种子库种子密度和土壤种子库中天山云杉种子密度随着海拔高度上升均呈现单峰分布格局,但二者在海拔垂直空间分布上不具有同步性.     

西藏林芝高山松土壤种子库空间分布特征研究

通过研究西藏林芝高山松土壤种子库的空间分布特征,可以深入了解当地高山松林地土壤中种子数量的分布情况,以及高山松种子的质量状况,有助于高山松林的可持续发展。选取林芝附近有大面积高山松林分布的东久乡东久桥样地、林芝镇林芝桥样地以及八一镇比日神山样地为研究对象,采用野外采样、室内试验和数据分析相结合的方法,探讨高山松土壤种子库的空间分布格局。结果表明,高山松土壤种子库中的种子数量在水平方向上的差异不显著,种子数量随着与母树距离的增加而逐渐减少,表现出近母树分布的趋向。在不同土层深度中,高山松土壤种子库中的种子数量差异显著(P=0.01),随土层深度的增加而逐渐减少,并且单因素分析发现海拔对高山松土壤种子库中种子数量的变化影响不大。土壤种子库中有活力种子仅占种子总量的1.05%,其中72.44%的有活力种子集中在枯落物层;虫蛀种子所占比例最高,占总量的47.41%,败育种子占种子总量的12.32%,腐败种子所占比例最小,为3.02%,可见种子丧失活力的首要原因是被啮齿类动物或鸟类的取食。地表枯落物层是种子进入土壤的一大阻碍,及时扰动地表枯落物有助于高山松种子进入土壤和萌发。     

长白山区阔叶红松林采伐林隙种子库研究

土壤种子库是森林植物种群动态和森林更新的一个重要环节,为森林植被恢复提供了重要的物质基础。该文通过对凋落物层和腐殖质层（0～10 cm）种子库取样并用物理挑选法进行分类,对长白山区阔叶红松林不同面积和年龄的采伐林隙内土壤种子库的特征进行研究。结果表明:阔叶红松林不同面积林隙内种子库的丰富度和种子密度存在较大差异;不同年龄林隙内种子库的丰富度差异不大,但种子密度差异显著;林隙内不同部位间种子库的丰富度和种子密度差异较大,且丰富度和种子密度分别主要由腐殖质层和凋落物层决定;红松和色木槭在林隙内外种子库中均占据主导地位,显示出红松有良好的更新潜力;随林隙形成时间的延长呈现出多样性增加但优势度下降的趋势;非林隙林分内土壤种子库的多样性和种子密度高于林隙,但优势度低于林隙;与非林隙相比,林隙内土壤种子库的物种组成与更新幼苗的相似性较低,且随着林隙形成时间的延长,种子库物种组成与幼苗的相似性越来越低。      

天目山老龄柳杉林土壤种子库状态与更新

采用典型样线法对浙江天目山老龄柳杉Cryptomeria fortunei林的土壤种子库状态及更新特征展开研究,以此解译柳杉种子库的基本特征,为柳杉株天然更新机制研究奠定基础。结果表明：天目山老龄柳杉林土壤种子库属于短暂性土壤种子库,而且产生的种子活力低下,发育不完善的种子占60％～70％,霉烂种子占30％～40％。种子活力低下,枯落物层过厚,缺乏光照及化感作用等因素导致林下幼苗更新存在障碍,需进行人为更新才能实现其可持续生长。     

天山中部天山云杉林土壤种子库年际变化

通过定点采样,采用萌发法对天山中部天山云杉(Picea schrenkiana Fisch.et Mey.)近熟林(101-120a)和成熟林(121-160a)2004-2011年(8a)土壤种子库物种组成、种子密度的年际变化和不同间隔年限土壤种子库物种组成的相似性进行了分析。结果表明:(1)土壤种子库中共萌发鉴定出种子植物87种,隶属29科70属,其中乔木种子植物2种,灌木种子植物2种,草本种子植物83种,土壤种子库中草本植物种子密度远远大于木本植物种子密度;8个采样年份土壤种子库恒有种仅有6种;(2)土壤种子库种子密度及其中天山云杉种子密度存在巨大的年际变动,且不具有同步性;土壤种子库种子密度最大(2009年)值为(953.75±66.12)粒/m²,最小(2008年)值为(186.50±20.37)粒/m²,其中天山云杉种子密度最高(2006年)达到(584.50±53.58)粒/m²,最低(2005年)仅有(0.25±0.26)粒/m²;(3)天山云杉林土壤种子库年际间物种组成的相似性不高,Czekanowski相似系数均值仅为0.344,并随间隔年限的增加呈现减小-增大-减小的变化趋势。天山云杉林土壤种子库物种组成和种子密度稳定性差,年际间相差悬殊,物种组成的相似性不高,种子库中天山云杉种子密度主要受其种子库采样前一年天山云杉结实丰歉的影响,属间断型。土壤种子库年际变化特征可为天山森林的更新恢复和可持续经营提供科学依据。     

不同林分下小蓬竹的群落土壤种子库

[目的]探讨不同林分下小蓬竹的群落土壤种子库。[方法]采集喀斯特地区小蓬竹保存完好的天然林和人工林的土壤进行萌发试验,研究小蓬竹群落的土壤种子库。[结果]天然林种子库中种子种类有18种,人工林有8种。草本植物是两种不同林分下小蓬竹群落种子库物种组成和个体数量的主要组成部分。天然林种子库中活力种子储量为27 733.33粒/m2,人工林为4 566.67粒/m2。种子库的垂直分布规律是种子数量随土壤深度的增加而降低,且受人为干扰。种子库中现存植物6种,群落演替前期各阶段产生的种子15种。[结论]贵州小蓬竹群落土壤种子库中活力种子数量丰富,天然林种子库的物种种数及储量都大于人工林。     

双峰山国家森林公园植被恢复过程中的种子库研究

对湖北双峰山国家森林公园不同类型植物群落土壤种子库的植物种类、密度及优势成分进行了研究,并结合群落植物种类,分析了该森林公园植被在生态恢复中的进程。结果表明,种子库中有植物30种,分属19科,其中绝大多数为草本植物;种子库储量为100～400粒/m2,其中上层土壤(0～5cm)种子数量占种子库总数的58.2%,种子库主要物种为莎草、淡竹叶、苎麻、绊根草、马唐等,地面植物与种子库植物的相似度不高,这表明双峰山国家森林公园植被正处于生态恢复的初级阶段。     

毛乌素沙地东南缘沙柳群落种子库特征研究

土壤种子库是毛乌素沙地生态系统的重要组成部分,对区域植被演替与高质量恢复具有重要意义。采用野外调查与室内种子萌发试验相结合的方法,分析毛乌素沙地东南缘沙柳群落土壤种子库的物种组成、萌发特征及其与地上植被的物种相似性。结果表明:1）沙柳群落种子库拥有13种,11属,7科,其中小画眉草、虫实和早熟禾占比分别为32.20%、24.6%和16.4%。2）沙柳群落种子库物种易萌发,试验发现,土壤种子库萌发时滞1~2 d,萌发历时24~39 d,7 d内50%的种子萌发,14~17 d 90%的种子萌发。多样性高（Margalef丰富度指数D为2.303,Shannon-Wiener多样性指数H′为1.896,Pielou均匀性指数J为0.739,Whittaker β多样性指数为13）。3）土壤种子库Czekanowski 群落相似性系数为0.571,适宜通过土壤种子库来辅助沙柳群落的植被建设。期望为毛乌素沙地植被高质量建设提供科学支撑。     

1个物候期内紫茎泽兰土壤种子库活体动态调查

对1个物候期内紫茎泽兰土壤种子库的活体进行调查,掌握土壤中紫茎泽兰种子活体的动态。结果表明,在紫茎泽兰分布区内的退耕地、桐林地、荒山和马尾松幼林地等均具有紫茎泽兰种子长久性土壤种子库特征;在土壤中的垂直分布方面,种子活体数土壤表层（0～2cm）〉2～5cm土层;紫茎泽兰土壤种子库的种子贮藏量与人为干扰有关,人为干扰较大的退耕地、马尾松幼林地〉荒山〉桐林地。     

子午岭辽东栎林土壤种子库及种子命运研究

基于 6 个典型样地 180 个小样方的调查分析,对子午岭林区辽东栎(Quercus liaotungensis)种群 3 种主要林型土壤种子库及种子命运特征进行研究。结果表明:白桦-辽东栎林、辽东栎纯林和油松-辽东栎林 3 种林型土壤种子库平均储量分别为 60.19 粒/m2、87.58 粒/m2和 72.89 粒/m2;辽东栎林土壤种子密度的季节变异不大,但空间分布变异较大,其中,以油松—辽东栎林空间分布变异最强;辽东栎土壤种子库属瞬时土壤种子库,其种子丧失途径主要有萌发、虫蛀、生理死亡、动物摄食和霉变等,其中萌发是土壤种子库丧失的最主要原因;从种子大小与种子命运关系分析,辽东栎土壤种子库种子生理死亡、萌发后死亡趋向于较大粒径种子,霉变趋向于较小粒径种子,而虫蛀在各粒级种子中均有发生;辽东栎林各林型土壤种子库平均自然发芽率为 43.69 %,但幼苗存活率极低,林下实生幼苗十分匮乏,种群更新主要依赖于萌蘖。