暖温型草原不同恢复演替阶段土壤种子库特征的对比研究

【摘要】： 土壤种子库一直是植物生态学研究的一个重要领域,种子库是潜在植物群落,是植被补充和天然更新的重要物质基础,对退化生态系统的恢复重建具有重要的理论价值和实践意义。皇甫川流域暖温型草原在内蒙古高原草原中具有极大的代表性。皇甫川处于暖温带和中温带的过渡带上,属于半干旱草原区,地跨鄂尔多斯高原和黄土高原,属于丘陵沟壑地貌。皇甫川流域天然植被由于开垦和过渡放牧退化严重。对于暖温型草原退化天然草地在恢复演替过程中的土壤种子库特征的揭示具有重要的理论价值和实践意义。特别是对不同恢复演替阶段土壤种子库动态特征的对比研究,对于黄土高原北部沙黄土丘陵沟壑区植被恢复与重建过程中的物种选择、种群配置和群落结构设计具有重要的参考价值。因此,我们以皇甫川流域水土保持试验站为基地,在皇甫川二级支流长川西岸的宁格尔塔选择未治理的退化草地百里香+糙隐子草群落做为样地(Ⅰ);在皇甫川二级支流长川东岸的贺家湾选择了治理后恢复了20年的糙隐子草+羊草群落样地(Ⅱ)、恢复了25年的羊草+硬质早熟禾群落样地(Ⅲ)和恢复了30年的本氏针茅群落样地(Ⅳ)。为了揭示各样地土壤种子库的月动态、年动态和所代表不同演替阶段的土壤种子库特征,分别于2007年4月初、6月底、8月底和2008年4月初、6月底、8月底采用样线法和大样本的小样方法采挖土样,采用萌发法鉴定土壤种子库的组成和结构。研究结论如下: 1.相同年度不同演替系列土壤种子库季节动态 各样地2007年和2008年土壤种子库的密度和Shannon-Wiener指数均是8月最大,6月最小;各样地土壤种子库的物种数不是4月最大,就是8月最大,6月总是最小。两年各样地多年生草本植物种子占土壤种子库密度的比例均是6月最大。两年各样地旱生植物种子占种子库密度的比例均是6月最大;可见,持久土壤种子库是以多年生草本植物为主,并且以旱生植物为主。各样地土壤种子库月份之间的相似性是4月和8月最高,6月和8月最低。在暖温带草原,4月种子库是由上一年8月底种子雨落下形成的,8月是当年种子雨刚落下形成的土壤种子库,8月的种子是最多的,而6月则是种子库输出期,现在的种子是最少的,所以6月和8月的相似性最低。 2.2007年和2008年土壤种子库的比较 因为2007年降水量比2008年的降水量在一年中的分布均匀,所以相同季节不同演替系列土壤种子库的物种数、土壤种子库密度、多年生植物种子占土壤种子库密度的比例、Shannon-Wiener指数、旱生植物土壤种子库密度均是2007年大于2008年。2007年4月四个样地间土壤种子库的相似性处于中等偏上;6月样地间土壤种子库的相似性处于中等水平;8月样地间土壤种子库的相似性处于中等偏下。2008年4、6、8月有相同规律,可见,持久土壤种子库的物种组成比较稳定,而短暂土壤种子库则相反。 3.相同年度相同季节不同演替阶段土壤种子库特征 经过两年的调查和测定显示:演替后期以多年生草本植物为主,演替初期以一、二年草本植物为主。2007年4、6、8月和2008年4、6、8月土壤种子库物种数、土壤种子库密度、多年生草本植物种子占土壤种子库密度的比例、旱生植物土壤种子库密度均随着恢复年限的增加而增加。 通过ANOVA分析,2007年四个样地之间土壤种子库的密度在0.001水平上差异显著(F=47.890,P＜0.001,df.=41)。2008年四个样地之间土壤种子库的密度也在0.001水平上差异显著(F=9.885,P＜0.001,df.=71)。可见,治理过的样地与未治理样地的密度有显著差异,治理过的样地之间也有显著差异。 4.2007年土壤种子库、2008年土壤种子库与其地上植被的对应关系 样地Ⅳ2007年8月土壤种子库和地上植被的相似性最高,样地Ⅱ地上植被与2008年6月土壤种子库的相似性最高,恢复年限越长,土壤种子库与地上植被的相似性越高。 不管是2007年4、6、8还是2008年4、6、8月,植被与种子库的相似性均表现为样地内二者最高。 相同样地2007年4、6月和2008年4、6、8月土壤种子库之间的相似性要大于土壤种子库与地上植被的相似性,土壤种子库比植被更稳定;2007年8月土壤种子库之间的相似性小于土壤种子库与地上植被的相似性,由于2007年采取样较晚,造成了刚落下的种子又一次发芽生长,所以刚落下的种子雨构成的土壤种子库与地上植被有较高的相似性。 【关键词】：暖温型草原 皇甫川流域 土壤种子库 季节动态 年际对比
【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：S812
【目录】：

• 摘要5-8
• ABSTRACT8-11
• 目录11-13
• 引言13-15
• 1 研究背景13-14
• 2 研究内容14
• 3 本研究的目的和意义14-15
• 第一章 研究区概况及研究方法15-19
• 1.1 研究区域概况15-16
• 1.1.1 气候15
• 1.1.2 地貌特征15
• 1.1.3 土壤类型15
• 1.1.4 植被15-16
• 1.1.5 治理情况16
• 1.2 样地概况16-17
• 1.3 研究方法17-18
• 1.3.1 地上植被调查17
• 1.3.2 土壤种子库的取样17
• 1.3.3 种类鉴定17-18
• 1.4 数据分析18-19
• 第二章 各样地土壤种子库的季节动态19-34
• 2.1 各样地同一年度不同季节土壤种子库之间的比较19-33
• 2.1.1 2007年土壤种子库的季节动态19-26
• 2.1.2 2008年土壤种子库的季节动态26-33
• 2.2 小结33-34
• 第三章 各样地相同季节不同年度之间土壤种子库的比较34-43
• 3.1 各样地同一季节不同年度之间土壤种子库的比较34-40
• 3.1.1 各样地土壤种子库2007年4月和2008年4月之间的比较34-36
• 3.1.2 各样地土壤种子库2007年6月和2008年6月之间的比较36-38
• 3.1.3 各样地土壤种子库2007年8月和2008年8月之间的比较38-40
• 3.2 各样地同一季节不同年度土壤种子库的相似性40-41
• 3.3 2007年和2008年土壤种子库与气象数据的关系41-42
• 3.4 小结42-43
• 第四章 同一年度同一季节不同样地之间土壤种子库的特征43-56
• 4.1 2007年相同季节不同样地土壤种子库之间的比较43-50
• 4.1.1 2007年不同演替系列土壤种子库物种组成及密度分析43-49
• 4.1.2 2007年不同演替系列土壤种子库之间的差异性分析49-50
• 4.2 2008年不同演替系列土壤种子库之间的比较50-55
• 4.2.1 2008年不同演替系列土壤种子库的物种组成及密度分析50-54
• 4.2.2 2008年不同演替系列土壤种子库之间的差异性分析54-55
• 4.3 小结55-56
• 第五章 土壤种子库与地上植被的对应关系56-62
• 5.1 土壤种子库与地上植被的对应关系56-60
• 5.1.1 2007年土壤种子库与地上植被对应关系56-58
• 5.1.1.1 2007年地上植被的物种组成56
• 5.1.1.2 2007年地上植物群落多样性56-57
• 5.1.1.3 2007年样地土壤种子库与地上植被的关系57-58
• 5.1.2 2008年土壤种子库与地上植被对应关系58-60
• 5.1.2.1 2008年地上植被对应物种组成58-59
• 5.1.2.2 2008年地上植物群落多样性59
• 5.1.2.3 2008年样地土壤种子库与地上植被的关系59-60
• 5.2 小结60-62
• 第六章 结论与讨论62-68
• 6.1 主要结论62
• 6.2 讨论62-67
• 6.3 存在问题67-68
• 参考文献68-70
• 植物拉丁学名对照表70-71
• 文献综述71-79
• 1.1 土壤种子库研究综述71-76
• 1.1.1 土壤种子库概念71
• 1.1.2 土壤种子库研究热点及研究现状71-74
• 1.1.2.1 土壤种子库的类型72
• 1.1.2.2 土壤种子库的大小72-73
• 1.1.2.3 土壤种子库的动态73
• 1.1.2.4 土壤种子库在草地植被恢复与重建中的作用73-74
• 1.1.3 研究展望74-76
• 文献综述的参考文献76-79
• 致谢79

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