干旱草原星毛委陵菜群落种子库与植被功能群结构的关系

以石羊河上游星毛委陵菜(Potentilla aclaulis)群落为研究对象,采取现场植物测定与土壤采样分析相结合的方法,对地上植被、种子库功能群结构组成及相互关系进行分析,探讨了植被演替过程中功能群的响应和群落稳定性的维持机理.结果表明:(1)不同植被梯度下多年生禾草和多年生杂草在植被群落中占据优势地位,优势度比例变化较小,而一、二年生杂草及豆科植物地位不突出,优势度比例较小.(2) 土壤种子库中,水平方向上,在植被梯度下多年生杂草优势度所占比例较高,变幅较小;多年生禾草、豆科植物则表现出由低到高再降低的变化过程,而一、二年生杂草的变化规律与之相反.垂直方向上,0-5 cm与0-15 cm层在植被梯度下,不同功能群优势度比例大小呈显著正相关,5-10 cm与10-15 cm层变化规律不明显.(3) 种子库具有比植被丰富的物种,系统稳定性较高,针对于扰,群落表现出明显的生存策略.     

直立型扁蓿豆对干旱胁迫和复水的响应及适应策略

以直立型扁蓿豆[Medicago ruthenica（L.）Sojak.cv.Zhilixing]为材料,于苗期连续干旱处理12 d后复水4 d,研究直立型扁蓿豆幼苗形态结构特征、生理代谢及生物量分配对干旱胁迫及复水的响应,揭示直立型扁蓿豆对干旱胁迫及复水的适应策略。结果表明：随着干旱胁迫时间延长,直立型扁蓿豆叶片气孔开放率逐渐降低,处理9 d后气孔及表皮细胞密度比正常浇水处理（CK）分别增加48.5%和36.6%,形成小而密的表皮细胞和气孔。生理上,除MDA含量随胁迫时间的延长逐渐增加外,其余指标均先升高后降低,干旱胁迫9 d时达最高,SOD、POD、叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白及脯氨酸分别较CK提高88.9%、111.2%、86.7%、140.5%、147.8%和124.6%。同时,生物量随胁迫时间的延长先增大后减小,于干旱胁迫9 d达最大值,比CK增加16.4%,总的分配格局表现出地上生物量投资高于地下,地下生物量投资比例随胁迫时间的延长逐渐增加,而地上生物量变化与其相反。复水后各指标均能恢复至CK水平或超过CK,表现出极强的复水敏感性和潜在恢复能力。该品种扁蓿豆对干旱胁迫及复水的适应主要分为3个时期：主动适应期,其生理参数的可塑性指数为形态参数的1.33倍,主要通过抗氧化及渗透调节来减少水分散失增加水分吸收、缓解氧化伤害以适应干旱逆境;被动适应期,其形态参数的可塑性指数为生理参数的1.31倍,主要采用牺牲生物量的生存策略以及降低色素含量减少光吸收的光保护机制来提高逆境下的生存能力;复水恢复期,根冠比、气孔开放率、气孔及表皮细胞密度比CK分别增加25.9%、29.7%、24.2%和16.3%,其较高的根冠比和叶片较高的气孔开放率及小而密的气孔及表皮细胞特征,保证了直立型扁蓿豆吸水能力以及水分运输效率的迅速恢复。综上,直立型扁蓿豆抗旱能力较强,能够通过形态生理的改变以及调整不同器官的生物量分配来应对与适应干旱逆境及复水,且在不同处理阶段采取不同的适应策略以达到生存目的。     

围封沙化草地土壤种子库动态研究

以未围封沙化草地作对照,研究了围封1年、4年和9年的沙化草地土壤种子库特征的变化,获得如下结论:(1)对沙化草地实施围栏封育,可显著提高土壤种子库的植物种数.(2)围封过程中的沙化草地,土壤种子库群落组成中,1、2年生植物所占比例逐渐减小,多年生植物所占比例均逐渐增加.(3)围封过程中的沙化草地,土壤种子库群落组成的相似性,相临阶段较高,随围封年限差异的增加,相似性逐渐减小,表明土壤种子库的变化是一个连续的过程.(4)围封不同年限的沙化草地之间,土壤种子库密度存在极显著性差异,随围封年限的增加而增加,且与地上植被密度具有较高的相关性,其间可用二次曲线进行描述.     

干旱矿区废弃地重金属生境土壤种子库时空动态

通过不同季节野外调查取样和室外萌发试验,分析了干旱矿区重金属生境土壤种子库的时空动态。研究结果表明,该区域土壤种子库储量随季节变化存在差异。土壤种子库储量10月最高,5月份减小至最低。土壤种子库物种种类随时间的变化与土壤种子库储量相似;土壤中种子主要分布在0-5 m土层中,该层种子比例平均占种子库全部种子数量的76.5%。随着土层深度的增加,种子数量逐渐减少。5-10 cm土层中种子比例平均只占种子库全部种子数量的23.5%。10 cm以下土层几乎没有种子分布。     

环青海湖区退化芨芨草群落的土壤碳密度特征

通过对环青海湖区退化芨芨草群落的土壤容重和有机碳含量的测定分析,确定了退化芨芨草群落的土壤碳密度特征。结果显示,重度退化芨芨草群落的土壤容重显著大于中度退化芨芨草群落的土壤容重。重度退化芨芨草群落土壤有机碳含量普遍低于中度退化芨芨草群落,特别是两者表层土壤有机碳含量差异极为显著(p0.001)。在0—100cm剖面上,中度退化芨芨草群落土壤有机碳含量总体呈减少趋势,重度退化的则呈现减少和先增加后减小的两种变化趋势。芨芨草群落土壤有机碳密度跟有机碳含量变化趋势一致;芨芨草群落土壤有机碳主要集中在0—30cm土层,中度和重度退化下该深度土壤有机碳密度分别为7.35和2.92kg/m2,占整个剖面有机碳密度的57.45%和63.06%;环青海湖区中度和重度退化芨芨草群落剖面土壤有机碳密度为12.79和4.63kg/m2。     

不同林龄刺槐和栓皮栎群落土壤种子库研究

为揭示土壤种子库在植被恢复中的作用,以太行山低山丘陵区的刺槐和栓皮栎2种乔木群落为研究对象,研究不同林龄刺槐、栓皮栎群落土壤种子库的组成、多样性特征以及种子库物种与地上植被的关系。结果表明:1)各群落草本层的共有科为菊科和禾本科,且所占比例较大;刺槐(30 a)群落地上物种的科数和种数最多,栓皮栎(20 a)最少,物种科数和种数随生长年限的增加而提高;多年生草本是刺槐(10、20、30 a)和栓皮栎(20、30、40 a)6个群落的主要生活型,群落间相似性系数为0～1.0。2)芸香科和禾本科在各群落土壤种子库中占有较大比例;种子库密度随林龄的增加而提高。刺槐群落土壤种子库的多样性随林龄增加而升高,而栓皮栎则呈现降低的趋势。3)土壤种子库中植物的科数和物种数都低于地上,且与地上物种类型不尽相同;土壤种子库对地上植被更新和演替贡献不大。     

围封草地"种子岛"效应对周围沙化草地土壤种子库的影响

在浑善达克沙地南缘，以围封7年的沙化草地以及围栏外周围不同地段作为研究对象．通过对比分析围栏外不同地段沙化草地土壤种子库特征，并以围栏内草地作对照，就围封草地的“种子岛”效应对周围沙化草地土壤种子库的影响进行了尝试性研究。结果表明：围封草地“种子岛”效应对围栏外近距离处沙化草地土壤种子库具有显著性影响．它能够以围封草地为中心，呈辐射状促进周围沙化草地土壤种子库恢复，且随着距围栏距离的增加。作用逐渐减小．并约在围栏500m外逐渐消失。     

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.     

石羊河中下游不同生境柽柳群落物种多样性及土壤水分、盐分关系

为了给石羊河流域柽柳群落植被恢复与保护提供参考依据,以石羊河流域4种类生境型柽柳群落为研究对象,测定了群落物种组成、数量特征及土壤水分、盐分,分析了不同生境群落特征及其与土壤水分之间的关系。结果表明:(1)柽柳群落中共有植物22种,分属9科20属,其中灌木植物最多,为8种(5科6属),其次是多年生草本,为7种(4科7属),一年生草本为7种(3科7属),分别占总物种数的36.36%,31.82%,31.82%。(2)柽柳群落中,固定盐碱沙地密度最大,盐碱地和退耕湿地次之,丘间低地最低; 平均密度差异不显著(p>0.05); 盖度差异显著(p<0.05),以固定盐碱沙地最大,为73.33%,盐碱地和丘间低地次之,均为61.67%,退耕湿地最小,为47.00%。(3)不同生境类型柽柳群落在物种组成及多样性方面存在差异,从Margalef丰富度指数、Shanon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数和Alatulo均匀度指数看,丘间低地>盐碱地>固定盐碱沙地>退耕湿地(p<0.05),丘间低地群落优势度指数低于盐碱地和固定盐碱沙地、退耕湿地,群落结构相对稳定; 丘间低地Pielou均匀度指数明显高于其他3种类型。(4)在0—10 cm,10—20 cm,20—30 cm,30—40 cm,40—60 cm,60—80 cm土层范围内,盐减地和固定盐碱沙地土壤含水率最高,其次是退耕湿地和丘间低地,总体呈现出先升高然后逐渐下降的趋势。物种多样性与土壤水分均呈正相关关系,但均未达到显著水平(p<0.05),综上所述,不同生境柽柳群落组成物种稀少,结构简单,种群物种平均密度差异不显著。群落组成物种中,灌木种类最多,多年生和一年生草本种类相同。丘间低地多样性指数高于其他生境类型,退耕地最低,而生态优势度指数则相反,物种多样性与土壤水分表现出非显著的正相关关系。     

黄河源区退化草地水土流失规律

为了阐明高寒草甸退化草地水土流失的规律,以黄河源区河南县退化草地为研究对象,采用野外现场原位人工模拟降雨试验方法,对不同降雨条件下土壤径流量、冲刷量随坡度、退化程度、降雨历时和降雨强度的变化规律进行了试验和分析。结果表明:天然退化草甸的含水量及密度均随坡度和退化程度呈递减趋势(P0.05);同等条件下径流量与植被覆盖度呈幂函数负相关关系(y=140.69x~(-0.4667),R~2=0.988 2),与降雨强度呈指数函数正相关关系(y=40.35e~(0.0252x),R~2=0.970 8);泥沙量与植被覆盖度呈指数函数的负相关关系(y=4294.3e~(-0.0418x),R~2=0.990 7),与降雨强度呈指数函数正相关关系(y=62.657e~(0.0201x),R~2=0.968 8);坡度为30°的小区径流量较10°和20°的坡度小区分别增加了3.6倍和1.7倍,泥沙量分别增加了16倍和1.4倍,表明径流量、泥沙量随坡度的增加而急剧增大;植被覆盖度40%以下的区域其径流和泥沙含量变化幅度较大;降雨开始30min内的地表径流量相对稳定,降雨时间30min后地表径流量开始缓慢上升,坡面泥沙流失量主要集中在降雨后的5~15min内,而降雨55~60min后泥沙量急剧降低,因此试验认为降雨历时1h为土壤颗粒流失的敏感期;天然边坡径流产生后坡面出现汇流冲蚀现象,是退化草地水土流失加剧的重要原因。     

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.     

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。     

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。     

北京山区不同质地类型自然边坡土壤种子库特征

为了解北京山区土质边坡和土石边坡土壤种子库特征,在北京市鹫峰、百花山和云蒙山采用野外调查和室内萌发试验相结合的办法,研究这3个区域中土质边坡和土石边坡土壤种子库大小、物种组成及其与地上植被之间的关系。各个研究区的土壤种子库共包含54种植物,隶属于26科53属,其中有30种灌木,23种草本,1种蕨类,未观察到乔木种;土壤种子库密度介于(16 166.67±2 165.16)~(20 612.50±2 717.32)粒/m~2;各个试验地0—5cm土壤层与5—10cm土壤层种子库的种子数量垂直分布有一致的规律性,0—5cm土壤层种子库密度略高于5—10cm土壤层;土壤种子库与相应样地地上植被之间相似性指数介于0.390~0.492。通过研究发现,所选地区土壤种子库中包含大量植物种子,在合适的环境条件下,可以顺利萌发,能够满足一般情况下的生态修复要求,可以考虑作为客土在北京山区的环境修复中发挥作用。     

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。     

塔里木河下游土壤种子库分布格局及其与环境因子的关系

在塔里木河下游选择20个样地,进行土壤种子库萌发试验,并应用典范对应分析(CCA)方法研究了该地区土壤种子库分布格局及其与环境因子的关系.结果表明,塔里木河下游土壤种子库中共有物种16种,分属于7科,并且以旱生耐盐物种为主,多数样地物种出现频次较低;种子库密度不高.CCA排序表明,地下水埋深、土壤含水量、电导、pH值和植被盖度等5个环境因子对土壤种子库分布格局有一定的影响.CCA第一排序轴与地下水位、地表植被盖度和土壤含水量关系显著,反应了水分因子的作用;CCA第二排序轴与土壤电导率关系显著,反映了盐分因子的作用.根据5个环境因子的特征,CCA排序可将土壤种子库中的16种植物分为4个组,对应于不同的环境变化梯度.     

京西百花山区植物群落凋落物对土壤种子库的影响

采用种子萌发法对京西百花山区9种植物群落(以草本和灌木植物种子为主)土壤种子库进行了研究.结果显示,不同植物群落土壤种子库储量为97～1 224 粒/m2,物种数目为9～24种,Simpson指数为0.74～0.93,Margalef指数为1.13～4.42,Shannon-Wiener指数为0.69～0.94.凋落物对土壤种子库的影响体现在两方面.(1)凋落物对土壤种子库的截留,截留率为30.8%～77.3%.通过线性相关分析得出,凋落物对土壤种子库的截留率与凋落物的厚度成正相关.(2)凋落物对土壤种子库萌发幼苗生长的影响(试验中采用种子出苗3个月内死亡率来衡量).凋落物层较厚的森林群落中,凋落物层幼苗的死亡率高于土层,凋落物层中幼苗的死亡率为11.9%～20.3%,土层中幼苗的死亡率为4.8%～8.3%;而凋落物层较薄的灌木和草本群落中,凋落物层幼苗的死亡率低于土层,凋落物层中幼苗的死亡率为2.6%～4.4%,土层中幼苗的死亡率3.2%～5.1%.凋落物层中幼苗的死亡率与凋落物厚度成正相关.