我国弃耕地植被的恢复与重建研究概述

退耕地草地植被恢复与重建的理论是目前我国进行“退耕还草”、“天然草地保护”和“退牧还草”等工程的重要科技支撑,是我国进行草原地区生态环境治理与改善的理论基础和实践保障。文章主要涉及弃耕地草地植被恢复与重建的理论基础及实践措施,详细论述了弃耕地草地植被恢复过程中自然恢复的演替过程、土壤种子库的重要作用、土壤有机质的变化规律、草地植被盖度的变化规律,并根据草地生态系统理论,采取一些促进植被快速恢复的措施,如采用人工配置的植物群落组合代替自然恢复的缓慢演替过程,采用除草剂、灌溉、施肥及耕作等措施;综述比较了众多学者对弃耕地研究的成果,对于不同类型弃耕地草地植被的恢复与重建具有指导意义。     

我国弃耕地植被的恢复与重建研究概述

退耕地草地植被恢复与重建的理论是目前我国进行"退耕还草"、"天然草地保护"和"退牧还草"等工程的重要科技支撑,是我国进行草原地区生态环境治理与改善的理论基础和实践保障.文章主要涉及弃耕地草地植被恢复与重建的理论基础及实践措施,详细论述了弃耕地草地植被恢复过程中自然恢复的演替过程、土壤种子库的重要作用、土壤有机质的变化规律、草地植被盖度的变化规律,并根据草地生态系统理论,采取一些促进植被快速恢复的措施,如采用人工配置的植物群落组合代替自然恢复的缓慢演替过程,采用除草剂、灌溉、施肥及耕作等措施;综述比较了众多学者对弃耕地研究的成果,对于不同类型弃耕地草地植被的恢复与重建具有指导意义.     

土壤种子库研究综述——植被系统中的作用及功能

土壤种子库的功能对植被系统的存在、发展和变化具有重要意义。土壤种子库拥有重要记忆功能,通过研究其记忆能力可以反映植被发展历史,特别是在追源植被演化过程中具有重要指示作用。土壤种子库的重要作用主要体现在受损植被系统的恢复上,其强大的植被恢复功能一直受生态工作者的重视、并得到广泛应用。正常的植被更新在很大程度上依赖于土壤种子库的潜在植被能力,在干扰作用下土壤种子库决定着植被的演替趋势。在退化植被系统恢复中,重视土壤种子库“捐赠”理论和技术的研究,是发挥和重新构建土壤种子库功能的重要基础。     

沙化和人工植被重建对高寒草地土壤细菌群落特征的影响

土壤微生物群落特征指示着草地的质量和健康状况。本研究以青海省贵南县的天然草地（NG）、沙化草地（DG）、草本人工恢复草地（AG）和灌木人工恢复草地（AS）4种草地类型为研究对象,采用qPCR和Illumina MiSeq高通量扩增子测序技术研究了土壤细菌群落生物量、多样性及其结构的变化,结合植被和土壤属性剖析了高寒草地土壤细菌群落演变的关键影响因子及其贡献。结果表明：草地沙化显著（P<0.05）降低了土壤细菌群落的生物量和α多样性,人工植被重建则促进了土壤细菌群落生物量和α多样性的恢复,22年后基本达到未退化前的水平。草地沙化显著（P<0.05）增加了芽单胞菌门（Gemmatimonadota）的相对丰度,而变形菌门（Proteobacteria）和浮霉菌门（Planctomycetota）的相对丰度则显著降低（P<0.05）;人工植被重建促进了优势细菌门逐渐向NG方向演变,22年后绝大部分优势细菌的相对丰度基本恢复到未退化之前的状态。然而,DG、AG和AS与NG的土壤细菌群落结构相似性不高,而AG和AS的群落结构则高度相似。土壤细菌群落结构与绝大多数植被和土壤理化指标显著 （P<0.05）正相关,植被属性对其群落结构变化的解释度（10.0%）比土壤物理属性（6.3%）和化学属性（1.9%）更高,植被与土壤所有指标共解释了72.0%的土壤细菌群落结构的变化,表明植被和土壤通过相互作用共同决定了高寒草地土壤细菌群落结构的演变。因此,加强对植被和土壤的保护,防止草地退化,并对沙化草地进行人工植被重建,对于保护和恢复青藏高原高寒草地土壤细菌群落具有重要的生态意义,而选择利用灌木或草本进行人工植被重建对表层土壤细菌群落的影响区别不大。     

高寒草甸鼠丘土壤种子库结构特征的研究

本研究以青海省河南县高山嵩草高寒草甸高原鼠兔鼠丘土壤种子库为研究对象,采用野外取样和室内镜检、萌发试验,探究了鼠丘土壤种子库的种子数量状况、垂直分布格局及季节动态规律,旨在为鼠丘土壤植被的恢复演替提供科学依据。结果表明：天然草地土壤种子库中的种子数量和种子质量均高于鼠丘土壤种子库,10-11月土壤种子库无论在种子数量上还是质量上均较高;发芽率表现为天然草地土壤种子库 > 新鼠丘 > 旧鼠丘;旧鼠丘土壤种子库种子数量多于新鼠丘;原生植被的土壤种子库呈明显的上层多下层少的垂直分布格局,新、旧鼠丘上下层间无明显的垂直分布规律;鼠丘土壤种子库与天然草地土壤种子库的相似性越高,鼠丘植被向原生植被恢复演替的几率越大。     

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.     

土壤种子库评述

土壤种子库是指存在于土壤表面和土壤中的全部存活种子的总和,在植被恢复过程中起着极其重要的作用。结合种子库在国内外的研究动态,从种子库的类型、规模、动态分析、分布格局、与地上部分的关系、在植被恢复中的作用、种子库的寿命和遗传变异8个方面详细综述了种子库研究的主要内容。并在此基础上,提出种子库研究中急需解决的主要问题。     

黄土丘陵沟壑区退耕地土壤种子库与地上植被的关系

土壤种子库与地上植被的耦合研究对于探索有效的植被恢复方法具有重要意义。通过野外调查和室内试验研究了黄土丘陵沟壑区退耕地土壤种子库与地上植被的关系。结果表明,地上植被的物种数(54种)多于土壤种子库中的物种数(28种),菊科、禾本科和豆科都是它们物种组成的主要植物;土壤种子库和地上植被的丰富度指数、多样性指数、生态优势度与退耕年限的相关性未达到显著水平,只有均匀度指数和退耕年限呈显著正相关关系;土壤种子库和地上植被的相似性比较小,相似性系数(CC)变化范围为0.143~0.414,平均为0.261。黄土丘陵沟壑区退耕地土壤种子库的物种数、丰富度指数和多样性指数均小于地上植被,这从一定程度上说明了该研究区土壤种子库在植被恢复中的潜力还比较小,植被恢复还需要适度的人为干预与调控。     

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。     

土壤种子库研究综述——规模、格局及影响因素

土壤种子库物种构成及数量特征一直是植被科学研究的热点问题,同时土壤种子库数量特征具有空间、时间分布属性,这些问题的研究对揭示土壤种子库的植被生态学机制具有重要意义。影响土壤种子库形成的各种因素干扰着种子库存在状态和输入、输出特征,因此研究土壤种子库外在影响因素具有重要意义,土壤种子库的研究方法对土壤种子库数量结果影响很大,因此综合前人研究,发展适宜研究对象的取样、分析方法能够得到可靠的结果。以后的研究还应集中于所研究植被的土壤种子库容量探查上,明确种子库物种构成,这对植被演替、发展及植被管理有重要指导意义。     

荒漠草原土壤种子库研究方法、内容和展望

荒漠草原土壤种子库是研究荒漠植被演替、更新与恢复的重要基础,主要对荒漠草原土壤种子库的研究方法、研究内容方面进行介绍,并展望了其未来的研究趋势,以期对荒漠草原土壤种子库的研究提供参考。     

坝上地区孤石牧场土壤种子库与地上植被的关系

为探讨退耕地植被恢复过程和植被稳定性,采取土壤采样分析与现场植物测定相结合的方法,研究坝上孤石牧场退耕地和过牧地上植被与种子库的变化特征.结果表明:1)退耕地地上植被与土壤种子库物种多样性高于过牧地,退耕地正处于一年生草本植物向多年生草本恢复演替阶段;2)退耕地地上植被与土壤种子库物种丰富度大于过牧地地上植被与土壤种子库的丰富度;3)地上植被与土壤种子库共有种数在退耕地上较多,在过牧地上较少,从而导致了地上植被与土壤种子库群落组成的相异性增大.     

贺兰山低山区土壤种子库与地上植被关系分析

土壤种子库是地上植被更新的潜在种源,它影响地上植被的自然恢复、植被群落的演替进程和区域生物多样性维持。通过对贺兰山低山区不同海拔高度植物群落进行室内种子萌发试验和野外植被调查,发现5个海拔高度的土壤种子库植物种均以一年生草本居多,而相对应的地上植被群落在5个海拔高度的物种重要值均呈现为一年生草本<灌木或半灌木<多年生草本;土壤种子库和相对应的地上植被的物种多样性指数均在海拔1 200 m处最高;土壤种子库种子密度与相对应的地上植被密度的关系可用对数曲线表示,随着地上植被密度的增加土壤种子库种子密度呈减少趋势。贺兰山低山区5个海拔高度土壤种子库种子密度和物种多样性均较低,无法满足植被自然恢复需求,可通过采取飞播等生态恢复措施来弥补表层土壤种子的不足,从而满足地上植被恢复所需种子数量。     

土壤种子库在黄土高原本氏针茅草地群落长期封禁演替过程中的作用

地上植被与土壤种子库的耦合研究对于探索退化草地在长期封禁过程中的演替过程及其机理具有重要意义。采用除趋势对应分析(DCA)对黄土高原典型草原本氏针茅群落进行地上/地下演替梯度分析;利用非加权组平均(UPGMA)聚类分析对土壤种子库与地上植被的相似性进行数量生态学分析。结果表明,随着封禁年限的延长,本氏针茅群落经历了以下几个演替阶段:杂草群聚生长阶段→本氏针茅大量出现→本氏针茅稳定发展阶段。在整个演替过程中,地上植被有明显的顺向演替趋势,但是土壤种子库之间未能表现出明显差异。地上植被演替阶段影响土壤种子库与地上植被的关系,演替初期地上植被与土壤种子库的相似性高于演替后期的二者相似性,说明土壤种子库在演替初期对地上植被的贡献比较大。因此,推动地上植被演替的内部驱动力不是土壤种子库,而是繁殖体散布和无性繁殖。     

干旱矿区不同干扰强度下土壤种子库特征

土壤种子库是矿区植被恢复的重要因素,其特征在一定程度上反映了区域的植被恢复潜力。本研究通过样地调查和室内萌发法对乌海新星煤矿区3种不同干扰条件下的土壤种子库及与其地表植被之间的关系进行分析。结果表明:1)新星矿区土壤种子库共有18种植物,隶属于7科16属,物种生活型以多年生草本植物为主;2)新星矿区土壤种子库平均储量较小(226.51~739.17粒·m^?2),并且随着土层深度增加而呈递减趋势,其90%以上的种子储藏在0?10 cm的表层土壤;3)研究区土壤种子库植物与地上植被的共有物种数少,土壤种子库与地上植被的植物群落相似性较低;4)随着干扰强度的增大,种子库的植被恢复潜力呈现先增大后减少的趋势:道路周边受到中度干扰的自然植被区朝着有利的方向发展,而采矿周边受重度干扰的自然植被区会受到较大负面影响,其多样性以及与其他分区植物群落的相似性较小,种子密度显著降低(P<0.05)。