元江流域干热河谷典型灌草群落及土壤种子库研究

论文摘要

一个植物群落的土壤种子库可以看作对它过去状况的进化记忆,同时它也反映了群落的现在和将来,在植被更新和恢复、植被演替和扩散过程中起着重要作用。元江干热河谷是我国西南地区干热河谷的典型代表,生态十分脆弱,环境退化严重。本研究选择元江流域上、中、下游地区干热河谷典型灌草群落,采用野外调查和室内实验相结合的方法,对地上植物群落和土壤种子库的物种组成、数量特征、物种丰富度、物种多样性及其之间的相似性等进行了系统性的研究,旨在为充分揭示元江流域干热河谷土壤种子库和地面植物群落演替的关系奠定研究基础,为干热河谷生态环境演变、退化生态系统恢复和生物多样性保护等领域的科学研究和实践提供理论依据,并希望能对人工治理下的生态工程、林业措施提供一定的参考。主要研究结果如下：1、元江流域干热河谷灌草群落中共包含植物种类76种,隶属于25科64属,主要集中在豆科、禾本科、菊科、大戟科。群落结构以多年生草本为主、灌木为辅；群落物种密度在元江流域不同区域的祥云、新平、元江、红河和元阳样地间差异不显著（Chi-Square=1.888;P=0.756）。扭黄茅种群均为草本层的优势种群,灌木层的优势种群和草本层的次优种群在组成上相差较大,随地理位置的改变而不同。群落以高位芽植物为主,一年生植物、地上芽植物和地面芽植物种数接近,无地下芽植物。2、元江流域干热河谷灌草群落各区域样地间Jaccard相似性系数在0.043～0.282之间,Sorensen相似性系数在0.083～0.440之间,处于极不相似水平,但相邻群落样地的相似性较高,间隔群落样地的相似性较低,元江干热河谷存在种群扩散的通道作用,但种群扩散和定居的通道作用亦受扩散距离的影响。3、元江干热河谷灌草群落草本层丰富度指数、Simpson多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数及Peilow均匀度指数自上游到下游呈现先降低后升高的趋势；灌木层丰富度指数、Simpson多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数及Peilow均匀度指数自上游到下游呈现先升高后降低的趋势。4、元江流域干热河谷土壤种子库中共发现33种植物,隶属于15科32属。种子库的植物种类集中在少数科内,优势现象明显,主要以豆科、禾本科、菊科为主。土壤种子库密度在祥云、新平、元江、红河和元阳样地间差异不显著（Chi-Square=12.703; P=0.013）,土壤种子库的密度受经、纬度的影响较小。土壤种子库呈现草本植物占优的局面,多年生草本和一年生草本无论是在物种数还是在种子数方面都占明显优势,灌木植物所占比例很小,对灌木层的更新、演替的贡献甚微。但元江流域干热河谷具有一定的持久土壤种子库,对灌草群落恢复具有一定潜力。5、元江流域干热河谷土壤种子库中种子集中分布于0～5cm土层中,5-10 cm、10～15cm土层中分布的种子较少,即土壤种子库中种子的垂直分布规律为表层土壤种子库比例高,随着土层深度的加深而逐步递减。6、元江流域干热河谷各区域样地的土壤种子库Jaccard相似性系数在0.167～0.467之间,Sorensen相似性系数在0.286～0.636之间,处于中等不相似水平,生境和植被的异质性是导致不同区域内土壤种子库间差异的主要原因。7、元江流域干热河谷土壤种子库物种丰富度指数、多样性指数在祥云样地最高,其他样地从大到小依次为：红河、新平、元阳,元江；Peilow均匀度在红河样地中最高,其次为祥云、新平、元阳和元江。总体而言,研究区域内各样地植物多样性指数相对较低,但由于水分条件、地形和海拔等小区域环境的差异,各个样地物种多样性存在较大的差异。8、元江流域干热河谷土壤种子库与地上植物群落的Jaccard相似性系数在0.083～0.167之间,Sorensen相似性系数在0.154～0.286之间。地上群落与土壤种子库的物种组成差异显著,处于极不相似水平,地上群落对土壤种子库的贡献不大。9、元江流域干热河谷祥云（P=0.396）、新平（P=0.659）、元江（P=0.769）、红河（P=0.884）和元阳（P=0.156）样地的土壤种子库密度与地上群落密度均呈不相关关系,表明元江干热河谷现存植被的种子生产不是持久土壤种子库的主要来源。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 研究背景、目的和意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究目的和意义
• 1.2 土壤种子库研究进展
• 1.2.1 土壤种子库的概念
• 1.2.2 土壤种子库的研究方法
• 1.2.3 地上植被与土壤种子库的关系
• 1.2.4 土壤种子库在生态学中的意义
• 1.2.5 国内外研究进展
• 1.3 研究内容及拟解决的科学问题
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 拟解决的科学问题
• 2 研究区自然概况与研究方法
• 2.1 研究区域自然概况
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 样地设置
• 2.2.2 土壤种子库野外取样
• 2.2.3 土壤种子库萌发实验
• 2.2.4 地上群落调查
• 2.3 数据处理
• 2.3.1 植物密度
• 2.3.2 植物生活型
• 2.3.3 生活型谱
• 2.3.4 重要值与优势度
• 2.3.5 相似性指数
• 2.3.6 α多样性指数
• 2.3.7 均匀性指数
• 2.4 技术路线
• 3 结果与分析
• 3.1 地上植物群落特征
• 3.1.1 数量特征
• 3.1.2 群落种类组成
• 3.1.3 植物生活型谱
• 3.1.4 种群重要值与优势度
• 3.1.5 群落结构特征
• 3.1.6 群落相似性系数
• 3.1.7 群落物种丰富度、多样性及均匀性
• 3.2 土壤种子库
• 3.2.1 密度特征
• 3.2.2 种类组成
• 3.2.3 物种生活型
• 3.2.4 密度的垂直分布规律
• 3.2.5 萌发格局
• 3.2.6 相似性
• 3.2.7 丰富度、多样性及均匀性
• 3.3 土壤种子库与地上群落的关系
• 3.3.1 土壤种子库与地上群落的相似性
• 3.3.2 土壤种子库与地上群落密度的相关性
• 4 讨论
• 4.1 地上植物群落特征
• 4.1.1 群落结构与数量特征
• 4.1.2 植物生活型谱
• 4.1.3 群落物种丰富度、多样性及均匀性
• 4.2 土壤种子库
• 4.2.1 密度特征
• 4.2.2 种类组成和生活型
• 4.2.3 垂直分布规律
• 4.2.4 萌发格局
• 4.2.5 相似性
• 4.2.6 丰富度、多样性及均匀性
• 4.3 与地上植物群落的关系
• 4.3.1 土壤种子库与地上群落的相似性
• 4.3.2 与地上群落密度的相关性
• 5 结论
• 5.1 地上植物群落特征
• 5.2 土壤种子库
• 5.3 土壤种子库与地上植物群落的关系
• 6 值得拓展及完善的内容
• 参考文献
• 在读期间文章发表情况
• 致谢