土壤种子库研究的热点问题及发展趋向

土壤种子库是指存在于土壤上层凋落物和土壤中全部存活种子的总和。土壤种子库是种群定居、生存、繁衍和扩散的基础,也是植被潜在更新能力的重要组成部分,在植被的更新、演替和恢复过程中起着重要的作用。本文总结提出了土壤种子库研究的几个热点问题以及发展趋向,包括土壤种子库的研究方法,入侵植物的土壤种子库,种子雨、种子库与地上植被的关系,种子库在退化生态系统植被恢复和生物多样性保护中的作用,土壤侵蚀对土壤种子库的影响,全球变化对土壤种子库的影响。同时对这些领域的研究进展进行了综述,旨在为进一步推动今后土壤种子库的研究工作提供参考。     

黄土区采煤排土场生态复垦工程实施成效分析

以复垦20a的平朔露天煤矿排土场生态系统为研究对象,从土壤重构到先锋树种筛选及生态系统恢复不同阶段植被演变、动物定居、微生物、土壤养分变化等方面,系统分析了其生态重建技术的实施效果。结果表明,平朔矿区已形成＂黄土母质直接覆盖表层培肥熟化＂特色复垦技术;筛选出刺槐×油松×柠条,刺槐×油松,刺槐×沙棘,刺槐纯林等多种植被配置模式;随着复垦年限的延长,野生物种大量入侵,土壤种子库逐渐形成,物种多样性增加,植被群落组成趋于稳定,动物、微生物和土壤养分呈现增加趋势,表明矿区生态系统已进入正常的演替过程。但受矿区特殊生境和自然客观条件的限制,演替过程中某些植被出现病虫害、种内或种间的水分竞争等问题已导致部分植被退化,因此植被恢复成功后其生态管理还需进一步研究。     

黄土高原草地土壤种子库与草地更新

土壤种子库是指存在于表层土壤（包括凋落物）中具有生命的种子，是植被天然更新的物质基础。土壤种子库时期是植物种群生活史的一个重要阶段，有人称为潜种群阶段，它能部分的反映群落的历史和现状，对退化草地生态系统的恢复起着重要的作用。土壤种子库中的长命种子不仅具有重要的遗传学意义，而且还被认为是植物种群基因多样性的潜在提供者。所以，土壤种子库在维持种群和群落的物种多样性和遗传多样性方面具有重要的意义。在植物种群生态学研究中，土壤种子库问题一直受到广泛关注，国外近20a来，对土壤种子库的研究一直是植物种群生态学中比较活跃的领域。目前，国内外的报道多集中于森林或湿润半湿润地区土壤种子库的研究，对草地或半干旱区土壤种子库的研究报道较少。     

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。     

塔里木河下游土壤种子库的季节差异分析

以因不合理的水土资源开发而出现严重生态退化的典型区--塔里木河下游为研究区,通过在塔里木河下游开展的土壤种子库实验,分析了塔里木河下游土壤种子库的基本特征和种子库密度、物种组成上的季节差异,并从土壤种子库的角度探讨了塔里木河下游生态恢复的可行性.(1)塔里木河下游土壤种子库的季节差异较大,如果排除放牧的影响,3月份土壤种子库的密度和物种丰富度总体上要小于8月份的土壤种子库;(2)从物种组成上看,3月份物种组成以一年生草本占优势,而胡杨和柽柳的种子基本上都出现在8月份的土壤种子库中;(3)随塔里木河下游地上植被群落退化程度的加重,种子库的密度和物种数均呈现明显的下降趋势;(4)鉴于土壤种子库无论在物种还是密度上均要远丰富于地上植被群落的事实,认为通过激活土壤种子库来实现下游生态的局部恢复在理论上是可行的.考虑到主要建群植物的生态恢复,建议今后的输水时间应该选择在8月到11月之间.     

丛枝菌根生理生态功能及其在生态恢复中的作用

近年来生态系统退化、环境污染等问题日趋严峻,生态恢复成为国内外关注的热点之一。丛枝菌根是陆地生态系统中分布最广泛、最重要的互惠共生体之一,对提高植物抗逆性、植被恢复、保持生态系统稳定与可持续生产力的作用显著。本文重点综述丛枝菌根的生理生态功能,及其在矿区土壤、旱区和盐碱土壤、退化草原等生态重建中的应用潜力,并对未来研究方向进行了探讨,旨在为生态恢复提供一条新途径。     

风沙黄土区排土场不同恢复类型植物群落与土壤种子库特征

风沙黄土区排土场作为一种人造生态系统,自然条件恶劣,土壤贫瘠,植被恢复困难。为了探明有效的人工促进植被恢复措施,采用植被调查与种子库萌发试验相结合的方法,通过研究不同植被类型地上植物群落与土壤种子库特征及二者的关系,探讨了其植被恢复效益及潜力。结果表明:研究区人工植被恢复下地上植物群落中共47种植物,分属16科40属,土壤种子库共14种植物,分属5科13属,其中均以禾本科、菊科、藜科、豆科占主导地位; 灌木植被的地上植被和土壤种子库的物种多样性均表现为最优; 地上植被与土壤种子库密度的变化范围为88.48～495.47株/m²,74.74～1422.91粒/m²,且均在草地类型下最大。土壤种子库和地上植被的相似性普遍较低,相似性系数仅为0.16～0.23。因此,风沙黄土区排土场的植被恢复与重建需要加强保护与管理,可以考虑构建以草灌配置为主的人工植被恢复模式,保障群落的恢复潜力,并提高群落多样性与稳定性,亦可考虑引入外源种子库提升群落恢复的潜力。     

天津地区湿地土壤种子库及其在受限空间中的植被演替研究

湿地土壤种子库运用对植被恢复的研究具有重要意义。从植被演替的角度出发,设置相对封闭的受限空间,持续监测土壤种子库萌发及其后续植物群落的演替情况,记录物种组成、群落多样性指数和群落覆盖度等参数的变化规律,评估了采用湿地土壤种子库进行植被恢复的效果。并对地面植被、土壤种子库及其演替植被的群落相似性指数进行了对比分析。结果发现:(1)土壤种子库恢复后期的植被与地面植被相似度较低(小于0.25);(2)植被恢复过程中,群落多样性指数呈现先降低后升高的趋势,而恢复3a后的植被群落多样性指数均接近于地面植被;(3)生长期的群落覆盖度高于90%,能够满足天津地区滨海盐碱型湿地植被恢复的要求。     

南方红壤侵蚀区马尾松林下植被恢复限制因子与改造技术

林下植被匮乏是南方红壤丘陵区退化马尾松林生态系统普遍存在的一个突出问题.恢复退化马尾松群落的林下植被对于扭转该地区低效马尾松林的逆向演替,改善当地生态环境具有重要意义.分析了马尾松林下植被匮乏的主要成因,并从土壤养分、土壤物理性状、夏季高温和季节性干旱、土壤酸化和人为干扰等方面综合探讨了林下植被恢复的主要限制性因素.从如何控制林地水土流失,改良退化林地土壤及减少人为干扰3个方面提出了退化马尾松林下植被恢复的对策.总结了到目前为止林下植被恢复较为成功的几种模式,以期为今后南方红壤侵蚀区退化马尾松林的改造和修复提供参考.     

水土流失区植被恢复过程中土壤碳汇的形成机理

研究揭示区域性土壤侵蚀、水土保持与全球气候变化之间的关系,是土壤侵蚀与水土保持学科的重要前沿领域之一,具有重要意义。植被恢复是水土流失区主要的治理手段之一。在总结了植被恢复对土壤碳储量、土壤侵蚀对土壤碳素损失的影响,以及影响水土流失区土壤碳汇吸存的关键因素及其对植被恢复的响应的基础上,指出迫切需要加强对存在土壤侵蚀情况下的植被恢复过程中土壤碳素动态及土壤碳库的吸存机理等相关科学问题的研究。相关研究对科学评价水土保持在应对全球气候变化中的作用、增强土壤碳汇功能与形成机理的认识具有重要的科学意义,同时对加强土壤有机质管理、促进土壤肥力改善和退化生态系统的恢复与可持续发展也具有一定的现实意义。     

植被恢复措施对退化生态系统土壤酶活性及肥力的影响

对于退化生态系统的恢复,首先是植被恢复,植被恢复是充分利用土壤-植物复合系统的功能改善局部环境,促进生物物种多样性的形成。植被恢复的生态效应不但影响林地本身,也影响周围的环境,进而对区域和全球的生态平衡有所贡献,因此,退化生态系统     

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。     

塔里木河下游土壤种子库的空间分布特征分析

以因不合理的水土资源开发而出现严重生态退化的典型区——塔里木河下游为研究区,通过在塔里木河下游开展的两年土壤种子库实验,分析了塔里木河下游土壤种子库密度的空间分布特点。结果显示:(1)塔里木河下游土壤种子库一般在150~2 300粒/m2之间,属一个较低的水平;从种子库密度的空间分布特点看,地表植被群落退化程度的加重,使土壤种子库在顺河道方向和垂直河道方向表现出不同的变化特点;(2)塔里木河下游土壤种子库在分布上具有较高的密集性,表现出类似沙漠地区种子库的分布特征;(3)微生境条件对土壤种子库的分布影响较大。其中河水漫溢区的种子库密度远高于其它区域,而低洼地、柽柳包和有较多枯枝的退化草地均比光板地和胡杨林地有更多的有活力种子;(4)塔里木河下游严重的生态退化导致了本区土壤种子库垂直分布的差异,主要表现是随着地表植被群落生态退化程度的加重,土壤种子库的垂直分布表现为表层种子库占土壤种子库的比重不断升高的趋势。     

塔里木河下游土壤种子库的空间分布特征分析

以因不合理的水土资源开发而出现严重生态退化的典型区——塔里木河下游为研究区,通过在塔里木河下游开展的两年土壤种子库实验,分析了塔里木河下游土壤种子库密度的空间分布特点。结果显示：（1）塔里木河下游土壤种子库一般在150～2 300粒/m^2之间,属一个较低的水平;从种子库密度的空间分布特点看,地表植被群落退化程度的加重,使土壤种子库在顺河道方向和垂直河道方向表现出不同的变化特点;（2）塔里木河下游土壤种子库在分布上具有较高的密集性,表现出类似沙漠地区种子库的分布特征;（3）微生境条件对土壤种子库的分布影响较大。其中河水漫溢区的种子库密度远高于其它区域,而低洼地、柽柳包和有较多枯枝的退化草地均比光板地和胡杨林地有更多的有活力种子;（4）塔里木河下游严重的生态退化导致了本区土壤种子库垂直分布的差异,主要表现是随着地表植被群落生态退化程度的加重,土壤种子库的垂直分布表现为表层种子库占土壤种子库的比重不断升高的趋势。     

封育对退化草原植被恢复及土壤理化性质影响的研究进展

封育是退化草原生态系统恢复的有效措施之一。在梳理现有封育研究成果的基础上,归纳封育对植物多样性、生物量、植被演替、土壤物理与化学性状的影响效应,发现:受地理区域、气候条件及封育前退化程度等本底条件的影响,封育条件下植被多样性呈现出显著增加、基本稳定和明显下降3种结果,生物量则表现为围封初期增加,围封时间过长不利于维持较高生物量的变化趋势;封育使得种群拓殖能力与群落资源冗余,土壤种子库结构改善、密度增长,退化草原呈正向演替,并可能出现3种演替模式。封育消除了土壤紧实层,改善了土壤结构与性状,但对土壤养分的影响效应不一致。基于研究现状,提出今后应深入研究的6个内容与方向,对丰富封育条件下退化草原恢复效应具有指导意义。     

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。     

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.     

退化生态系统土壤动物研究概况

土壤动物在揭示生态系统退化程度和生态恢复中具有重要作用, 退化生态系统土壤动物研究已成为生态学研究的热点之一。生态退化导致土壤动物数量减少、物种多样性降低, 而土壤动物丧失使得生态系统的物质循环和能量流动受阻。通过利用土壤动物群落结构特征的改变来指示生态退化进程和凭借土壤动物强大的修复能力对退化土壤进行治理将是有益的探索。退化生态系统中土壤动物的研究还有待进一步扩展和深入     

植被恢复对昆阳磷矿土壤有机碳储量的影响

植被恢复是既能保持磷矿开采同时又能有效扼制矿区生态环境的退化,并逐步恢复已退化的矿区生态系统最有效的生物措施。为揭示植被恢复对昆阳磷矿土壤有机碳和碳素积累的影响,研究探讨了昆阳磷矿不同恢复林地的土壤有机碳储量变化。结果表明:（1）不同恢复林地的土壤有机碳含量存在显著差异（p < 0.05）,7种不同植被恢复人工林土壤平均有机碳含量分别是废弃地的14.29倍、11.83倍、11.40倍、5.89倍、15.48倍、15.59倍、18.53倍。（2）土壤有机碳在剖面的含量表现出明显的“表聚作用”,均以表土层（0—20 cm）最大,且随土层厚度的增加,呈下降趋势。（3）不同恢复林地的土壤有机碳密度差别较大,变化趋势和土壤有机碳含量的变化趋势一致,且在同一林分土壤中,单位深度土壤各土层平均有机碳密度均以表层最大,随土层的增加而降低。（4）土壤有机碳主要存储于0—20 cm土层中,平均含量为53.60%,随着土层的加深,土壤有机碳所占比重急剧下降,经过植被恢复,7种人工林土壤有机碳储量较废弃地0—20 cm土壤有机碳储量提高了26.53%,20.39%,34.48%,10.81%,28.62%,39.52%,36.71%,说明目前矿区通过植被恢复后的土壤状况显著优于未进行恢复措施的废弃地。     

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。