科尔沁沙地植被恢复演替进程中群落土壤种子库研究

研究了科尔沁沙地植被恢复演替进程中各群落土壤种子库种类组成、密度以及物种多样性等特征.主要结论是:①科尔沁沙地植被退化后的恢复演替是一种次生的中途恢复演替.演替各阶段土壤种子库密度为流动沙丘＜半流动沙丘＜固定沙丘,从流动到半流动沙丘阶段,土壤种子库密度平均增加了709%;从半流动到固定沙丘阶段,土壤种子库密度平均增加了393%.从流动到半流动沙丘阶段是土壤种子库密度的快速增长期.②植被恢复演替过程中,土壤种子库组成均以1年生草本植物为主(优势度为60.40%～91.83%),到演替中后期阶段,多年生草本植物的种类有所增加,但其所占比例仍很小.③演替各阶段群落种子库物种多样性指数分别为0.6616、0.7736、0.7281、1.0939、1.0648和0.9682,可见种子库物种多样性最高的群落并非是演替历史最大的群落.④恢复演替系列各阶段土壤种子库间的相似性系数都较大,在0.368～1.000范围之内,任一群落总是与其下一阶段最邻近的群落具有最高的相似性系数.

科尔沁沙地围封沙质草甸土壤种子库特征的研究

科尔沁沙地沙质草甸围封 5年后土壤种子库中植物种类有 38种 ,其中一、二年生草本植物 2 4种 ,多年生草本植物 9种 ,灌木 5种。土壤种子库密度为 (1385 5± 16 5 1)粒·m-2 ,其中 ,一、二年生草本植物所占的比例最大为 96 5 8% ,前 5种一、二年生草本植物黄蒿、灰绿藜、猪毛菜、狗尾草和画眉草占总数的 87 2 0 % ,而多年生草本植物和灌木类种子库密度分别占0 94 %和 2 4 8%。若以单子叶和双子叶植物统计 ,单子叶植物种子数占 13 13% ,双子叶植物的种子数占 86 87% ,其中豆科植物仅占 2 83%。土壤种子库中所有植物种的密度与其相对应的地面植物种的密度呈显著非完全相关性 ,其关系可用三次曲线来表示。从种子库组成分析 ,已围封 5年的沙质草甸植被仍处在黄蒿 -杂类草混合植被阶段。

封育对科尔沁沙地植被恢复和土壤特性的影响

过度放牧是科尔沁地区土地沙化的主要原因之一,围栏封育可以有效的抑制牲畜对植被的破坏,促进沙地植被恢复,从而改善区域的生态环境。本研究以科尔沁沙地主要固沙植被——小叶锦鸡儿群落为对象,采用空间序列代替时间序列的方法,分析不同封育年限和自然放牧条件下小叶锦鸡儿群落的土壤种子库和地上植被特征、土壤理化性质和土壤水分动态,较系统地探讨了封育措施对沙地植被和土壤特性的影响。结果表明:①封育措施促使固沙植被区土壤种子库密度显著增加(P<0.05),封育2 a、6 a和12 a的土壤种子库密度分别提高了15.7%、482.5%和728.1%;土壤种子库的物种多样性和均匀度随着封育年限的增加而降低。②封育措施对沙地植被恢复具有显著的促进作用(P<0.05),封育6 a和12 a后植被密度分别提高了108.0%和239.3%,植物盖度分别提高了261.6%和271.6%;适度的封育年限(<6 a)可以提高群落的物种多样性,过长的封育年限(11 a)反而使物种多样性下降。③封育措施促使土壤表层(0-10 cm)的养分(有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷、速效钾)含量有所提高,土壤含水量无显著变化(P>0.05)。

科尔沁沙地生物结皮的土壤种子库特征

通过野外取样和室内分析,初步研究了科尔沁沙地两种生物结皮在干、湿两种处理下土壤种子库种类组成、密度以及物种多样性等特征。结果表明:①科尔沁沙地藻结皮和苔藓结皮土壤种子库的总密度为干旱藻结皮<湿润藻结皮<干旱苔藓结皮<湿润苔藓结皮。两种结皮上种子库的数量存在显著差异,对于干、湿处理的两种结皮,苔藓结皮上种子库的总密度均大于藻结皮上种子库的总密度;②两种生物结皮在干旱、湿润两种处理中共出现了6科、15种植物,种子库的组成以一年生草本植物、中生植物为主,二者百分比均超过76%;③在干旱藻结皮、湿润藻结皮、干旱苔藓结皮和湿润苔藓结皮上,种子库物种多样性表现出湿润处理下的结皮高于干旱处理的结皮。由此表明,在半干旱的科尔沁沙地,水分是限制结皮土壤种子库中种子萌发的主要因子,而生物结皮则通过对水分入渗与再分配的调控作用影响结皮种子库中种子的萌发。

围封沙质草甸土壤种子库与幼苗库的特征

采用野外定点取样和萌发实验相结合的方法,研究了科尔沁沙地围封沙质草甸土壤种子库和幼苗库的特征.结果表明:土壤种子库总密度为13854±1651有效种子数/m2,而幼苗库的总密度为808±164株/m2,仅为土壤种子库总密度的6%,土壤种子库与幼苗库总密度之间存在显著的差异 F=36.0,n=219,P<0.001 .土壤种子库与幼苗库的植物种数分别为37和44,其中一、二年生草本植物分别占种子库与幼苗库植物种数的62%和50%,而多年生草本植物所占的比例分别为24%和41%,灌木所占的比例很小,分别为14%和9%.土壤种子库与幼苗库种类组成上的相似性系数为0.667,表现出较小的异质性.土壤种子库密度与幼苗库密度之间存在显著的相关性,其间关系可用三次曲线来描述.

科尔沁沙地围封草地种子库特征

科尔沁沙地自由放牧草地围封７ａ后土壤种子库中植物种类有２５种，其中一、二年生植物 １９种。土壤种子库密度 ３３１４粒· ｍ－２，其中，黄蒿（Ａｒｔｅｍｉｓｉａ ｓｃｏｐａｒｉａ）、狗尾草（Ｓｅｔａｒｉａ ｖｉｒｉｄｉｓ）、三芒草（Ａｒｉｓｔｉｄａ ａｄｓｃｅｎｓｉｎｉｓ）等一年生植物种子占总数的９５．３％，而多年生植物仅占４．７％。若以单子叶和双子叶植物统计，单子叶植物种子数占１４％，双子叶植物的种子数占８６％，其中豆科植物仅占２．４％。土壤种子库植物的种子数与其相应植物在植被中出现频率有明显的相关性。从种子库组成分析，围封７ａ的草地植被维持在黄蒿－杂类草混合植被阶段。围封草地对农牧生产方式转换频繁的科尔沁沙地草地植被恢复起着“种子岛”作用，它们的存在可以缩短周围被干扰草地恢复的时间，应该加强围封草地的管理利用研究。

科尔沁沙地活沙障对土壤种子库的影响

选取科尔沁沙地不同生长年限活沙障,调查并测定了土壤种子库的种类组成、密度以及物种多样性等特征。结果表明:(1)仅有封育措施时,流动沙丘没有物种存在。建活沙障后,7年和5年样地的行间和行下物种种类比生长3年样地多,1年生植物逐年增多。(2)随沙障生长年限延长,土壤种子库中种子密度表现出逐年增多的趋势。(3)在物种多样性和相似性方面,建活沙障的样地变化趋势不明显。封育3年后的流动沙丘无物种多样性,与其他样地相比相似性系数为零。(4)建活沙障后,各样地在物种种类和种子数方面逐年增多,认为建黄柳和羊柴网格状活沙障可以达到治理沙丘的目的。

科尔沁沙地4种生境地土壤种子库特征及其与土壤化学因子的关系

[目的]探究科尔沁沙地4种生境下的土壤种子库特征及其与土壤化学因子的关系。[方法]以科尔沁沙地4种不同演替阶段下的生境(农田地区、弃耕地区、自然草地区、林间草地区)为研究对象,通过野外调查取样及室内种子萌发相结合的方法,研究不同生境下瞬时土壤种子库的组成、空间分布以及与土壤化学因子之间的关系。[结果]4种生境地土壤种子库共计出现11种植物,分为6科11属,种子库组成较为简单,多为一年生植物。不同生境地土壤种子库密度有显著差异(P<0.05),表现为自然草地区>林间草地区>农田地区>弃耕地区,且在相同生境垂直方向上密度均呈递减趋势。4种生境地土壤种子库中Simpson指数、Shannon-Wiener指数变化趋势基本一致,均表现为自然草地区最高,农田地区最低;农田地区和林间草地区的种子库相似性最高,为0.88,自然草地区和弃耕地区相似性最低,为0.46。土壤种子库多样性指数与速效钾、有效磷呈正相关,与有机质、碱解氮呈负相关。[结论]该研究结果为科尔沁沙地植被的恢复与重建提供理论依据。

放牧和封育条件下科尔沁沙地小叶锦鸡儿群落土壤种子库特征

以科尔沁沙地小叶锦鸡儿群落为研究对象,对比分析了放牧干扰和不同封育年限下土壤种子库特征。结果表明：①放牧和封育样地土壤种子库均以一年生植物为主,物种丰富度没有明显差异;②放牧样地土壤种子库密度为（3 475±519）粒/m2,封育6年和封育12年样地土壤种子库密度分别为（20 241±1 714）粒/m2和（28 777±3 946）粒/m2,显著高于放牧样地;③Shannon-W iener多样性指数、S impson多样性指数和P ielou均匀度指数在放牧样地分别为1.36,0.68和0.56,并随着封育年限的增加而降低;④放牧和封育样地土壤种子库主要分布于0～2 cm的土壤表层,封育样地各层的种子库密度均显著高于放牧样地;⑤放牧和封育样地土壤种子库均为聚集分布,但放牧样地种子库的空间异质性高于封育样地。

近丘间低地沙障促进沙丘植被恢复的效应

流动沙丘区的丘间低地的土壤种子库大,种类丰富,但其对流动沙丘植被恢复的作用尚不清楚。以科尔沁沙地为研究对象,在靠近丘间低地的下风向裸沙段设置沙障,研究了其对土壤种子库、幼苗出土与植物定居的效应。结果表明:沙障处土壤种子库物种数和密度都显著大于对照处(P<0.05),5～10cm深度种子密度达到土壤种子库密度的60%,而对照处低于50%;沙障内的沙生植物出土和定居幼苗密度都显著大于对照处(P<0.001),沙障处与对照处的非沙生植物出土幼苗密度低于1株.m-2,建植幼苗密度低至0.1株.m-2;对照处种子数与幼苗出土和定居的相关性相对于沙障处的更强,沙生植物种子数与幼苗出土和定居的相关性相对于非沙生植物的更强;对照处种子库与幼苗出土和定居的物种组成相似性较沙障处大,沙生植物种子库与幼苗出土和定居的相似性较非沙生植物大。可见,沙障截留来自丘间低地的种子增加了流动沙丘的土壤种子库种类和密度,改变了土壤种子库的空间格局;沙障的设立提高了沙生植物幼苗的出土和物种定居的水平,但没有显著提高非沙生植物幼苗的萌发和建植。