元謀干熱河谷土壤種子庫與地上植被研究.pdf

1、土壤種子庫是指存在于土壤上層凋落物和土壤中全部存活種子的總和，是一定體積土壤中有活性的、休眠及未休眠種子的集合體。土壤種子庫時期是植物種群生活史的潛種群階段。土壤種子庫可維持基因的可變性，緩解種群的滅絕過程，保存群落中植物種的表現(xiàn)特征，是植被天然更新的物質(zhì)基礎(chǔ)。本研究對元謀干熱河谷區(qū)種子庫的種類組成、種子數(shù)量和物種多樣性以及它與地上植被的關(guān)系進(jìn)行了比較分析，把地上植被與土壤種子庫聯(lián)系起來進(jìn)行綜合研究，并將植被恢復(fù)區(qū)的土壤種子庫和地上植被

2、與天然次生林區(qū)的土壤種子庫和地上植被進(jìn)行對比研究，以期更全面更系統(tǒng)地理解干熱河谷地區(qū)地上植被的形成、演替動態(tài)、生物多樣性，掌握植被與土壤種子庫的受損過程及其變化模式，為干熱河谷地區(qū)生物多樣性的保護(hù)和退化植被的修復(fù)和重建提供科學(xué)依據(jù)。 研究要達(dá)到的主要任務(wù)是：(i)探索植被恢復(fù)區(qū)和天然次生林區(qū)土壤種子庫及地上植被的密度大小、組成、物種豐富度和物種多樣性；(ii)研究各物種的重要值及生物量；(iii)描述土壤種子庫、地上植被和環(huán)境因

3、子之間的關(guān)系；(iv)檢驗研究所采取的恢復(fù)措施是否并且在多大程度上優(yōu)化了群落的結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)力及土壤水分和營養(yǎng)狀況；(v)檢驗天然次生林區(qū)不同類型群落結(jié)構(gòu)是否存在差異。研究預(yù)期得出以下結(jié)果：(i)在植被恢復(fù)區(qū)，不同類型樣地上土壤種子庫和地上植被的密度均不相同，在植被恢復(fù)較好的地帶，土壤種子庫和地上植被的密度要大些；(ii)不耐陰草本的種子占土壤種子庫的絕大部分，而耐陰性草本和喬、灌木的種子相對較少；(iii)植被恢復(fù)區(qū)的群落結(jié)構(gòu)比未恢復(fù)區(qū)復(fù)

4、雜，有較高的物種豐富度、物種多樣性、物種均勻度和生物量；(iv)土壤種子庫和地上植被有較高的相似性，不同類型樣地上相似系數(shù)差異顯著；(v)植被恢復(fù)較好的地帶有較高的土壤水分含量。 通過研究，得出以下結(jié)論：放牧地(植被未恢復(fù)地段)的土壤種子庫和地上植被的結(jié)構(gòu)和組成十分單一，其物種豐富度、物種多樣性和物種均勻度指數(shù)也很低，地上植被的生物量也很小。造成這種狀況的主要原因是由于過度放牧，同時不利于植物生長和植被恢復(fù)的干熱氣候條件(尤其是

5、缺乏水分供應(yīng))以及缺乏土壤種子庫的有力補給加劇了這一惡化過程。然而，和放牧地相比，試驗區(qū)的植被恢復(fù)地段(溝底、自然坡面和水平溝)代表了相對較高的生物量、較高的物種豐富度、物種多樣性和物種均勻度。這與植被恢復(fù)地段有利于植被建立和植物生長的充足的水分條件密不可分。這也從另一個側(cè)面反映了整個項目所采取的保護(hù)措施和恢復(fù)措施(主要是整地等工程措施)確實有助于植被營造和恢復(fù)，有助于植被朝更高的生物多樣性方向發(fā)展。 植被恢復(fù)地段不同年份地上植

6、被的生產(chǎn)力和土壤種子庫的數(shù)量差別較大。地上植被和土壤種子庫第二年的各項特征均優(yōu)于第一年。尤其是代表高度恢復(fù)地段的水平溝的優(yōu)化程度更高。相比之下，植被未恢復(fù)地段由于未受到保護(hù)和隨著干擾(動物放牧和人類干擾)的加劇，第二年地上植被的生產(chǎn)力和多樣性水平顯著下降。此外，干擾還影響了土壤的種子庫動態(tài)，降低了土壤種子庫的密度，改變了土壤種子庫的物種組成，降低土壤種子庫的物種多樣性。由于土壤種子庫是植被更新的基礎(chǔ)，土壤種子庫受到破壞后，植被恢復(fù)更困難

7、。而植被恢復(fù)地段的保護(hù)和恢復(fù)措施提高了土壤種子庫的密度，改善了土壤種子庫的物種組成和多樣性狀況，從根本上確立了植被營造和發(fā)展更新的基礎(chǔ)。 所采取的植被恢復(fù)措施對還土壤水分有很大的改善作用，這對土壤種子庫和地上植被的優(yōu)化至關(guān)重要。土壤種子庫數(shù)量、地上植被數(shù)量和生物量均與土壤水分有很高的正相關(guān)性。土壤種子庫和地上植被各項特征值的增加均直接或間接與土壤水分含量有很大的關(guān)系。水平溝的土壤種子庫和地上植被的各項特征相對較好，這與水平溝充足

8、的水分條件密不可分。從根本上說，恢復(fù)措施改善土壤水分條件，從而改善土壤種子庫和地上植被狀況。 植被恢復(fù)地段地上草本和灌木植被的生產(chǎn)力大于天然次生林區(qū)，但植被恢復(fù)地段灌的物種多樣性不及天然次生林區(qū)，尤其是灌木層僅有毛葉合歡一種，組成十分單一。植被恢復(fù)措施對種子庫的植被多樣性確實有一定的改善作用，但改善效果不如對生產(chǎn)力的改善效果那么明顯；這種效果并不是一、兩年就能體現(xiàn)出來的，而是帶有一定的長期性和滯后性。 總之，通過近三年對