[目的]明确新疆野扁桃土壤种子库及幼苗更新特征,探究影响野扁桃种群更新受限因子.[方法]以新疆塔额盆地的野扁桃为对象,通过野外样地调查、土样采集及母株下幼苗数量、级别统计等方法对新疆野扁桃土壤种子库及幼苗更新进行研究.[结果](1)野扁桃土壤种子库种子平均密度为96.45粒/m2,托里居群完整种子密度最大,裕民居群被啃食种子密度最大,虫蛀种子仅在塔城居群出现;(2)野扁桃种子主要分布在枯枝落叶层,占种子总量的56.29％,S2(0-5 cm)土层占29.07％,S3(5-10 cm)土层占14.65％,土壤种子水平扩散距离与野扁桃所处坡度成正比;(3)调查的野扁桃幼苗中未发现实生苗,Ⅰ级苗占幼苗总数的51.12％,母株基部50 cm内的范围是野扁桃幼苗集中分布区域.[结论]野扁桃土壤种子库分布特征表现为近母株及地表,幼苗更新也为近母株分布.自然条件下,被啃食种子、虫蛀种子和生态位缺失是野扁桃实生苗无法萌发、实生更新受限转而进行萌生更新的主要原因.

土壤种子库是植物多样性的潜在储备,对矿区植被重建和生态恢复有着重要影响.本研究通过野外调查和室内实验分析了祁连山自然保护区不同海拔典型煤矿修复区和对照区(未破坏样地)的土壤种子库特征,探讨了土壤种子库物种组成与土壤因子的关系.结果表明:修复区和对照区土壤种子库密度随海拔升高而增加;相同海拔的修复区土壤种子库密度显著小于对照区(P＜0.05);修复区土壤种子库的Margalef丰富度指数、Shannon多样性指数和Simpson多样性指数在海拔2510和2630 m处显著低于对照区(P＜0.05);修复区地上植被与土壤种子库物种组成的Sorenson相似性随海拔升高而降低;冗余分析表明,土壤有机质、全氮、土壤容重和土壤含水量等土壤因子与土壤种子库物种组成呈显著相关(P＜0.001).综合分析表明,祁连山自然保护区煤矿修复区的土壤种子库特征与对照区差异较大,特别是海拔2510和2630 m的样地,需要采取其他措施(如人为添加种子、改良土壤特性等)巩固修复效果.

遗传多样性可提高种群生产力,然而遗传多样性如何综合影响植物的营养生长、有性繁殖和无性繁殖特性及分配策略缺乏充分关注,而植物生长繁殖的响应往往会决定一个种群未来的发展动态.本研究以中国滨海湿地植物海三棱藨草(Scirpus mariqueter)为材料,通过建立1、2、4和8个基因型多样性梯度的同密度实验,测定植物生物量以及营养生长、有性繁殖和无性繁殖相关特性,探究了基因型多样性对种群营养生长和繁殖策略的影响.结果表明,基因型多样性的增加显著提升了海三棱藨草种群的地上、地下生物量和株高.基因型多样性不影响有性繁殖,但显著提高了无性繁殖能力.球茎数、球茎生物量和无性系分株数均随基因型多样性的增加呈显著增加趋势.可见随着基因型多样性的增加,海三棱藨草种群将更多的能量分配给无性繁殖.据此预测,基因型多样性高的海三棱藨草种群在维持种子库规模以进行长距离扩散的同时,可形成更高大且密集的种群斑块,具备更强的原地拓殖能力,继而影响盐沼生态系统过程.本研究结果强调了植物基因型多样性在种群动态中的重要作用,尤其在盐沼湿地等以单优势物种为主的生态系统中,对生态系统的稳定性具有重要作用.

为了解桉树人工林土壤种子库特征,对不同林龄尾巨桉(Eucalyptus urophylla×E.grandis)人工林种子库的储量、垂直分布特征及与林下植被的相似度进行了分析.结果表明,土壤活力种子储量最高的为1～2 a生桉林,显著高于其他林型;其次为3～4 a生桉林和马尾松(Pinus massoniana)林;最低的为杉木(Cunninghamia lanceolata)林,显著低于其他林型.随林龄增加,尾巨桉林土壤种子库储量快速下降.土壤种子库中植物种类最为丰富的是杂木林和马尾松林,显著大于其他林型.随林龄增加,尾巨桉林土壤种子库植物种类先增后降.所有林型中,0～5 cm土壤种子库的密度均显著高于5～10 cm土层.杂木林种子库和林下植被共存植物种类最多,其次是马尾松林,杉木林最少.尾巨桉人工林随林龄的增加,共存植物种数呈先升高后下降趋势,土壤种子库Jaccard(CJ)和Sorensens(CS)相似系数也呈先升后降的趋势.因此,在速生桉人工林经营中适当间种(保留)乡土树种,可增加森林生态系统的生物多样性和生态功能的稳定性.

研究黄河三角洲滨海湿地不同贮存年限盐地碱蓬种子的萌发及植株生长特征,以期为利用土壤种子库进行滨海湿地盐地碱蓬群落的恢复提供科学数据.种子萌发实验结果显示:随着种子贮存年限的增加,盐地碱蓬种子活力呈明显下降趋势(P＜0.05),表现为种子发芽率和发芽速度的下降;在同一盐度条件下,盐地碱蓬种子发芽率、发芽速度随贮存年限增加呈线性下降趋势;同一年限的种子随盐度的增加,发芽率呈线性下降趋势.植株生长实验结果显示:贮存时间短的种子出苗率高于贮存时间久的种子;随着贮存时间的增加,盐地碱蓬植株的密度呈下降趋势,但植株高度、含水量及单株鲜重及干重无明显差异,而单位面积生物总量差异显著(P＜0.05).在未来滨海湿地盐地碱蓬群落的修复过程中,应该根据滨海湿地的退化时间制定盐地碱蓬群落的恢复方案.研究结果可为滨海湿地生态恢复提供理论支持和科学参考,以实现滨海湿地恢复过程中降低恢复成本、提高恢复效率、加快恢复进程的目标.

采用野外随机取样和室内萌发试验相结合的方法,对沙坡头人工植被区的藓类结皮、地衣结皮和裸沙覆盖区土壤种子库的组成及垂直分布特征进行了研究.结果表明:1)人工植被区土壤种子库的物种组成简单,以1年生草本为主,相较于裸沙,两种生物结皮的存在显著增加了土壤种子库的密度(P＜0.01),但降低了土壤种子库的物种多样性及其与地上植被的相似性;2)两种生物结皮覆盖区土壤种子库的总密度虽无显著差异,但在0-2 cm土层中,地衣结皮土壤种子库的密度显著高于藓类结皮(P＜0.05),而在2-5 cm和5-10 cm土层中,藓类结皮土壤种子库的密度高于地衣结皮,但差异不显著;3)不同生物结皮覆盖区土壤种子库的垂直分布特征存在差异,藓类结皮覆盖土壤中有活力的种子主要分布在0-5 cm土层中,而地衣结皮和裸沙覆盖土壤中有活力的种子主要分布在0-2 cm土层中,且随着深度的增加,土壤中有活力的种子急剧减少.该研究表明,相较于裸沙,生物结皮的存在不仅增加了土壤种子库的大小,还改变了土壤种子库的垂直分布格局.生物结皮层下仍有相当比例有活力的小种子,这些种子欠缺萌发条件,对地上植被的贡献作用较小,但它们的存在对荒漠生态系统健康及可持续发展具有重要意义.

对重庆市仙女山昆明山海棠从种子雨及土壤种子库动态进行J研究.结果表明,昆明山海棠的成熟种子年内分布数量以10月最多,种子雨散落从9月下旬到11上旬,散落高峰期集中在10月份,千粒重最重期、生活力最高期也出现在10月份.土壤种子库以距灌丛中心2～5m分布最多,主要集中在1.5～3.5 m.土壤种子库主要分布枯枝落叶层,种子寿命较短.昆明山海棠种子以风为外力进行传播,其传播能力较强,但在自然繁衍过程,成熟饱满种子率较低、土壤种子库种子种子寿命不长等因素严重影响昆明山海棠种群更新.

为了解陆均松(Dacrydium pierrei)的自然更新能力,对海南霸王岭陆均松进行为期3年的种子雨、种子库及幼苗幼树观测,并分析其与环境因子的关系.结果表明,陆均松种子雨和种子库有效种子数量太少并存在季节性差异;其结实存在大小年现象;种子雨的扩散密度随着距母树距离的增加而逐渐减少;土壤种子库种子数量在枯枝落叶层所占比例最大, 但有活力种子数量极少.幼苗幼树适宜生存的海拔范围为800~1400 m,经度、纬度、坡度与幼苗幼树分布有明显相关性.因此, 选择适宜季节采摘种子,提高种源数量和质量,清除林下枯枝落叶,增加种子萌发能力等以减少陆均松更新的限制条件的人工抚育措施应适当考虑.

种子通过水流进行二次传播是消落带植物种子扩散的主要方式.为揭示消落带种子二次传播的规律及其对种子库形成的作用,通过野外取样和实验室萌发实验,对香溪河消落带种子二次传播和土壤种子库的物种组成、多样性和密度特征及其随海拔高度的动态变化进行测定与分析.结果表明,消落带种子二次传播和土壤种子库分别包含42种和50种植物,其种子平均密度分别为1 876.27(±518.87)粒/m2和7 322.18(±678.44)粒/m2.二次传播种子数量占土壤种子库的20.40％.二者的物种生活型组成均以一年生草本和多年生草本为主,其中,二次传播种子的优势种主要为狗牙根和双穗雀稗,而土壤种子库优势种主要为龙葵和齿果酸模等.受反季节水位消涨的影响,土壤种子库和二次传播种子的物种组成和数量呈现出大体相同空间分布特征,但二者有存在一定的差异.土壤种子库物种数量、物种多样性指数和种子密度均以消落带中部最高,上部次之,下部最低;而种子二次传播则以上部最高,中部次之,下部最低.各海拔梯度之间二次传播和土壤种子库种子的物种组成的相似性指数大体上随着海拔梯度的升高不断升高,以消落带底部海拔高度150m处最低,并在消落带顶部海拔高度175m处相似性开始下降,总体上存在较高的相似性,两者的共有物种达37种.上述结果表明种子二次传播是消落带土壤种子库的主要来源,对土壤种子库的形成与空间分布有着重要影响.

水位运行或调节模式是影响水库消落带植被组成与结构的关键因素,三峡水库独特的水位调节形成了具有明显不同出露-淹没特征的梯度性消落带.为了解水位调节对三峡库区消落带植物群落特征的影响,选择在三峡水库高水位运行5年后,在库区腹地3个受人为干扰较小且近自然状态的消落带,开展了不同高程(150 m、160 m和170 m)梯度的消落带植被物种组成、盖度、生物量、生物多样性和优势物种的比较研究.结果显示:消落带植被共有51种植物,多年生和一年生植物分别为25种和26种;随着高程增加,总物种数量越来越高,3个高程分别为8种、22种和45种分布;150 m高程盖度和生物量明显低于160 m和170 m两个高程,而后两者均没有显著差异;不同水位高程优势种明显不同,以白酒草为主的一年生植物多分布在消落带170 m高程,以狗牙根和马唐为主的多年生和一年生植物分布在消落带的160 m高程,以狗牙根为主的多年生植物分布在150 m高程;生物多样性指数随着高程的增加而变大,其中Shannon-Wiener多样性指数在150 m、160 m和170 m高程分别为0.877±0.298、2.137±0.186和3.097±0.407.综上表明,水位调节导致三峡水库消落带植被在30 m高程(145-175 m)范围内形成了不同组成与结构的群落,优势物种间差异可能是消落带植物对三峡水库水位调节模式的一种适应性策略体现;150 m高程出露时间相对较短,其土壤沉积物淤积严重,表层土壤种子库萌发受影响,物种数量、生物多样性、植被盖度和生物量明显低于其他高程,自然恢复能力较差.