青藏高原东部高寒草甸的土壤种子库研究

论文摘要

土壤种子库时期是植物种群生活史的潜种群阶段，反映了植被的演化进程，是植物群落的进化记忆。同时又是植被经历干扰后恢复的主要资源，在重塑和维持物种多样性以及退化生态系统的恢复与重建方面扮演着重要角色。目前，种子库的研究已成为植物生态学研究不可缺少的一部分。然而，对青藏高原高寒草甸种子库的研究处于空白状态，我们通过研究该地区种子库大小，物种组成，以及与地上植被间的关系，了解该地区土壤种子库分布格局，探讨种子库对地上植物群落构建中的作用，此外，本研究还可以对高寒草甸的管理，高寒地区退化生态系统的恢复与重建提供理论依据。我们得出以下主要结果：1)青藏高原东部高寒草甸拥有丰富的种子库资源，可萌发的种子库密度为674 seeds．m-2-9779 seeds．m-2。2)种子库种子密度随着干扰强度的增加而显著升高，而物种丰富度没有差异。种子密度和物种丰富度随着土壤深度的增加而减小。在种子库和地上植被中，多年生物种的比例随着干扰的增加而减小。在干扰地区大部分物种都具有持久性种子，说明这是对当前干扰的一种适应性对策。3) DCA结果显示，重度干扰地区的种子库与其地上植被物种组成相似性很高，说明种子库对地上植物群落构建中起到重要作用。此外，在重度干扰地区的种子密度高达6105 seeds．m-2，其植被恢复不存在种子限制问题，所以种子库很有潜力成为地上植被恢复的资源。然而，在封育，对照，轻度干扰地区的种子库与其地上植被物种组成相似性低，说明种子库对地上植被的贡献较低，我们推测地上植物群落的更新很有可能依赖于种子扩散和克隆生长。4)随着演替年龄的增大，种子库种子密度显著降低（符合假说）；种子库物种丰富度和物种多样性显著增加（与假说相反）；种子库与地上植被之间的相似性逐渐降低。地上植被与土壤表层种子库的相似性最高，随着土壤深度的增加而逐渐减小。演替初期物种产出大量长寿命的种子，在土壤中保持活力超过20年。不同演替阶段种子库一直被演替初期的物种所占据，演替后期物种对种子库贡献较小。5) NMDS分析结果表明，地上植被的物种组成表现出明显的演替趋势，而种子库物种组成变化很小。在演替初期，种子库对地上植物群落构建起到很大的作用，随着演替的进程，种子库作用逐渐减小，随着多年生克隆物种的增加，我们推测，在演替的后期，地上植物群落的更新主要依靠克隆生长和种子扩散。6)随着海拔的升高，不论是在整体还是各个分层上，瞬时种子库还是持久种子库中，种子库种子密度和物种丰富度显著降低。多年生物种比例随着海拔的升高在地上植被中逐渐增加，而在种子库中差异不大。高海拔地区拥有更高的种子库种子消耗率。7)大部分物种在不同的海拔上都具有持久种子库。23．6％的物种的种子库对策随不同的环境而改变。我们的结果不支持假说“种子库对策是物种的固有特征”。8)基于在三个海拔水平上的结果，发现青藏高原东部高寒草甸持久种子库趋向于拥有更小的种子。种子大小和频度之间呈负相关关系，随着海拔的升高，负相关趋势有所增加，但不显著。说明种子库在更高海拔地区趋向于拥有更小的种子。种子大小和种子频度随着土壤深度的增加没有呈现出统一的规律。因此，我们认为种子大小的分布和土壤深度没有关系。9) Sorensen相似性分析结果显示，种子库与地上植被之间的相似性随着海拔的升高而降低。NMDS分析结果显示，在整体上，种子库与其地上植被的物种组成相似性低，随着海拔的增高，其相似性逐渐降低，说明在更高的海拔地区，种子库对其地上植被的贡献减小。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 土壤种子库研究的生态学意义
• 1.2.土壤种子库的分类
• 1.3.种子库时空格局及分布
• 1.4.种子库大小和组成的主要影响因素
• 1.5.种子库的研究方法
• 1.6.高寒地区种子库研究进展
• 1.6.1 高寒地区种子库物种组成,种子密度
• 1.6.2 高寒地区的植被更新
• 1.6.3 种子库与地上植被的相似性
• 1.6.4 在高寒环境中选择推迟萌发
• 1.6.5 高寒地区种子库动态和持久性
• 1.7.本项研究的目的和意义
• 第二章 高寒草甸土壤种子库在干扰梯度上的作用
• 2.1 引言
• 2.2 材料和方法
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 地上植被群落组成变化
• 2.3.2 种子库物种组成变化
• 2.3.3 种子库与地上植被之间的关系
• 2.4 讨论
• 2.4.1 种子库物种组成在干扰梯度和不同分层上的变化
• 2.4.2 种子库与地上植被的关系,以及对草地恢复中的作用
• 第三章 亚高寒草甸土壤种子库在植被演替过程中的作用
• 3.1 引言
• 3.2 材料和方法
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 地上植被群落变化
• 3.3.2 种子库物种组成在演替梯度上的变化
• 3.3.3 种子库与地上植被间的相似性
• 3.4 讨论
• 3.4.1 地上植被群落变化
• 3.4.2 种子库物种组成在演替梯度上的变化
• 3.4.3 种子库物种丰富度和物种多样性是否随着演替而降低
• 3.4.4 种子密度是否随着演替而减小
• 3.4.5 种子库与地上植被间的关系
• 第四章 高寒草甸种子库随着海拔梯度的动态研究
• 4.1 引言
• 4.2 材料和方法
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 地上植被变化
• 4.3.2 种子库变化
• 4.3.3 种子库与地上植被之间的关系
• 4.3.4 种子库对策
• 4.3.5 持久种子库与瞬时种子库物种种子大小之间的差异
• 4.3.6 种子大小与不同海拔种子库种子频度之间的关系
• 4.3.7 种子库垂直结构上物种分布与种子大小的关系
• 4.4 讨论
• 4.4.1 种子库物种组成和种子密度变化
• 4.4.2 种子库与地上植被之间的关系
• 4.4.3 种子库对策
• 4.4.4 在不同季节的各海拔水平,土壤分层中种子库种子频度和种子大小的关系
• 第五章 结论
• 参考文献
• 在学期间研究成果
• 致谢