昭通南方草山退化及人工改造对土壤种子库的影响

土壤种子库在退化生态系统的恢复中发挥着重要作用。本研究选取了昭通南方草山的4类草地,采集土样后通过萌发实验揭示其土壤种子库特征。结果表明：4类样地的土壤样品中共萌发出45种植物,隶属于20科39属,种子库储量为3 087～18 553粒·m^-2,种子库密度随土层加深均在逐渐降低。与轻度放牧草地相比,过度放牧草地的土壤种子库密度下降,但物种数量和多样性增加;严重退化的稀草裸斑土地种子库密度则显著降低（P<0.05）,物种数量和多样性减少;而人工改造后的草地种子库密度显著增高（P<0.05）、物种数量和多样性也达到最高。昭通南方草山种子库与地上植被的总相似性系数为0.22～0.45,过度放牧草地、稀草裸斑土地和人工改造草地种子库与地上植被的相似系数均高于轻度放牧草地。总之,昭通南方草山退化和人工改造对土壤种子库产生巨大影响,上述结果可为后期退化草地治理提供理论依据。     

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。     

华北农牧交错带退化草地土壤种子库动态变化

对华北农牧交错带不同退化演替阶段土壤种子库的数量和物种组成及与地上植被的关系进行了初步的研究,结果表明:农牧交错带草地在刈割和放牧等干扰下,发生逆行演替,土壤种子库中植物种类及种子数量呈递减的趋势,轻度退化类型土壤种子库物种组成最高,有23种植物,种子数量最多,有4 303粒,禾本科所占比例较大,为32.3%;而极度退化草地物种组成最低,有14种植物,种子数量仅有1 156粒,禾本科只占8.4%.草地逆行演替过程中植被与土壤种子库在物种组成上存在一定差别,中度退化阶段差别最大,有18种植物未在种子库中出现,极度退化阶段差别最小,有2种未在种子库中出现.     

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。     

封育对干热河谷稀树灌草丛退化草地土壤种子库和植物多样性的影响

于2004年对金沙江干热河谷地区典型稀树灌草丛退化草地进行了围栏封育。在封育后第1年和第2年,以未围栏封育退化草地为对照,对草地土壤种子库和植被的物种组成、密度变化、多样性变化及土壤种子库与植被群落的相似性进行了调查和分析。结果表明,随着围栏封育年限的增加,土壤种子库密度和植物密度增加极显著（P〈0．001）,其物种组成主要以一年生草本为主。在围栏封育过程中,土壤种子库和物种丰富度明显下降,物种多样性降低,植被均匀性下降。随着封育年限增加,土壤种子库物种组成相似性指数和植被物种组成相似性指数均降低。     

典型草原封育过程中土壤种子库的变化特征

研究内蒙古巴林右旗退化草原围封不同阶段土壤种子库的数量和物种组成以及其与地上植被的关系。结果表明:随着封育年限增加,土壤种子库中物种数目呈增加趋势,一年生植物种类逐渐减少,多年生植物种类逐渐增加,至封育6年时一年生植物在典型草原群落中基本消失;土壤种子库密度随着围封年限增加而逐渐增加,表现为围封1年时草地土壤种子库密度平均为1192粒·m^-2,而围封10年时草地土壤种子库密度达到2544粒·m^-2,较围封1年的群落增涨53.1%。     

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。     

高原鼠兔对西藏邦杰塘高寒草甸的影响

高原鼠兔是西藏高寒草甸的优势物种之一,其摄食和掘穴活动加快了邦杰塘高寒草甸退化速度,制约着当地草牧业的可持续发展。鉴于此,以林芝市工布江达县松多三村的冬季牧场作为试验地,以高原鼠兔活动为主要影响因素,初步探索高原鼠兔活动对不同退化程度的高寒草甸的影响。以期为邦杰塘天然草地的高原鼠兔防控和草地管理提供科学依据。研究表明,围栏外(A样地)的平均高原鼠兔鼠总洞数和有效鼠洞数均大于围栏内(B样地),A样地鼠兔掘穴土丘占地面积、洞口面积和草地占地面积也均大于B样地。高原鼠兔对植被有显著影响,表现为草地生物量减少,地上生物量干湿比增大,植物Gleason丰富度指数增加。在样地植物密度和种类基本一致的情况下,高原鼠兔的活动致使土壤种子库密度减少,尤以根茎型植物为最;地上地下植被Sorensen相似性指数减小,降低了草地根茎型植被更新潜力;其中A样地鼠区土壤种子密度仅为3 929.3粒·m^-2,显著低于B样地鼠区;同时鼠区土壤种子库中的根茎型牧草物种数占保护区的40%。说明高原鼠兔对两种不同退化程度的高寒草甸的影响不同,对轻微退化高寒草甸地表特征、植被特征和土壤种子库的影响小于对重度退化高寒草甸的影响。     

不同放牧强度对高寒草甸土壤种子库的影响

以青海省贵南县高寒草甸为研究对象,采用地上植被调查和室内萌发试验相结合的方法,对不同放牧强度下土壤种子库的特征及其与地上植被的关系进行研究,并探讨放牧条件下地上植被、土壤种子库和土壤理化性质三者的联系,拟为高寒地区的植被恢复和草地管理提供科学参考。结果表明：1)随放牧强度的增加,土壤种子库密度呈现出“单驼峰”型趋势。2)无论是禁牧还是放牧样地,种子主要集中于0-5 cm表层土壤,且随土层的加深而减少。3)高寒草甸土壤种子库与地上植被的相似性整体较低,在中度放牧样地中杂类草占主导地位,群落物种多样性增加,相似性相对较高;在禁牧样地中种群趋于平衡且枯落层较厚,相似性最低。4)放牧干扰后,植物群落高度整体降低,地上植被盖度增加,种子库的密度增大;且较低的磷含量有利于种子的储存。综上,高寒草甸适度的放牧干扰有利于维持草地群落的物种多样性,提高种子库种子的储存,从而促进地上植被的更新建植,进而维持草地生态系统稳定。     

封育对退化沙质草地土壤种子库与地上群落结构的影响

对封育和未封育放牧草地土壤种子库、地上幼苗库和定植群落的结构特征进行了比较研究,并探讨了地上植被与土壤种子库密度的关系,主要结论是：1)对退化沙地实施封育措施后显著提高了地上植被与土壤种子库的密度和植物种数,特别是显著增加了地上与土壤种子库群落中优良禾草的种数与密度,草地质量得到很大改善。2)地上植被与土壤种子库对放牧干扰的响应模式不同,放牧对地上植被种丰富度的影响要明显大于土壤种子库,而对土壤种子库密度的影响又明显大于地上植被。3)由于放牧显著降低了地上植被与土壤种子库的共有种数,从而降低了地上植被与土壤种子库组成上的相似性。另外,封育和未封育草地在种子库组成上的相似性要高于地上植被组成上的相似性,提供了放牧更强烈地影响地上植被组成的重要佐证。4)回归分析显示,土壤种子库密度与地上早期幼苗库密度和后期定植群落密度以及幼苗库密度与定植群落密度之间均存在显著的正相关性,早期幼苗库密度的56％的变异可归结为土壤种子库密度的变异,而后期定植群落密度的77％的变异可由早期幼苗库密度的变异来解释.     

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。     

持久种子库在黄土高原植被恢复中的作用

通过对荒漠草原11个植被群落持久种子库特征及其与地上植被、地理位置关系的研究,探讨了持久种子库在植被恢复重建中的作用。结果表明,荒漠草原持久种子库以草本植物为主,密度为31.5～482.3粒·m-2,群落类型和土壤分层对持久土壤种子库密度影响显著（P<0.05）。持久土壤种子库密度与纬度之间呈显著负相关,而与经度的相关性不显著（P>0.05）;经纬度对持久种子库物种丰富度、多样性以及地上植被-土壤种子库的相似性影响不显著;海拔对持久种子库密度影响不显著,但对持久种子库的物种丰富度、多样性以及地上植被-土壤种子库的相似性影响显著,随着海拔的升高,物种丰富度、多样性以及地上植被-土壤种子库的相似性降低。持久种子库与地上植被的相似性较低,依靠持久种子库恢复灌木层植被的潜能很小。     

封育对蒿类荒漠草地植被地上生物量时间稳定性的影响

为明确退化草地恢复过程中草地植被地上生物量时间稳定性变化及影响因素,以天山北坡中段蒿类荒漠草地为对象,采用野外取样和室内分析的方法,测算了封育年限间(2,4,6 a)群落地上生物量时间稳定性及物种异步性等,结果表明：封育2,4,6 a蒿类荒漠草地地上生物量较对照依次提高38.83%,136.26%,87.21%(P<0.05)。封育2 a蒿类荒漠草地群落地上生物量时间稳定性较对照增加38.36%(P<0.05),而封育4,6 a则变化不显著;封育4,6 a蒿类荒漠草地物种丰富度较对照分别降低46.15%,15.93%(P<0.05),物种异步性降低20.13%,17.52%(P<0.05)。物种丰富度与地上生物量时间稳定性无显著相关,但物种异步性及优势种时间稳定性对群落地上生物量时间稳定性有正向促进作用。因此,封育有利于退化蒿类荒漠草地植物地上生物量的恢复,物种异步性和优势物种时间稳定性是驱动群落地上生物量时间稳定性的重要因子。     

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% (W₅)、增加10% (W₁₀)、增加15% (W₁₅)、增加20% (W₂₀)、增加25% (W₂₅)]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W₂₀、W₂₅下萌发密度显著高于其他处理(P<0.05),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。     

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).     

水平沟生态恢复措施下宁夏典型草原土壤种子库特征

开展土壤种子库的研究对草原生态恢复具有重要意义。以宁夏黄土丘陵区典型草原放牧草地(对照F0)、15年封育(F15),水平沟整地1年后(S1)、3年后(S3)、6年后(S6)、10年后(S10)和15年后(S15)的草地为研究对象,分别对其0-5、5-10和10-15cm土壤种子库的物种组成、大小、物种多样性及其与地上植被的相似性进行了研究,对种子库特征与土壤因子进行典范对应分析(CCA)。结果表明,1)植物种类以S1最多,F15次之,F0和S10较少;随着水平沟恢复年限增加,种子库植物种类无明显变化规律,但种子库主要植物由一年生草本向多年生草本转变。2)土壤种子库密度以F15、S3和S15较高,F0最低;土壤种子库密度具有表聚特征;随着水平沟恢复年限的增加,种子库总密度呈现出上升-下降-上升变化。3)土壤种子库丰富度、优势度、多样性和均匀度指数在处理间无明显变化规律;种子库与地上植被的相似性系数为0.38~0.55,相似性总体较低,相对而言,F15年相似性最高、S3次之,S10与S15最低。4)CCA表明,土壤速效钾、全磷和土壤含水率是影响该区土壤种子库分布的主要因子。研究认为,与放牧草地相比,水平沟整地措施能使典型草原土壤种子库物种种类和密度出现一定程度的增加,但作用仍低于草地长期封育。