江河源区退化高寒草地土壤种子库及其植被更新

论文摘要

在全球气候较剧烈变化和人为过度干扰胁迫下,青藏高原江河源区高寒草地植被的正常发展和演替发生了畸变,即高寒草地在大范围和多模式下发生退化。“黑土滩”是全球草地退化行为在青藏高原的特有体现形式。首次将从高寒草甸到“黑土滩”的不同退化阶段为研究对象,采用通用土壤种子库、植被种子雨调查方法,植被更新分析方法,结合数量生态学模型、非线性统计等方法对四个样地（未退化高寒地、轻度退化高寒草地、中度退化高寒草地和重度退化高寒草地-“黑土滩”次生毒杂草植被）的土壤种子库、植被种子雨、地上幼苗的规模、多样性、空间格局进行分析,并对土壤种子库、植被种子雨、地上幼苗、地上植被四者相互关系、相互转化率等进行分析。以期揭示江河源区高寒草甸退化,并形成“黑土滩”过程的植被更新行为作用机制,研究不同退化高寒草地利用植被繁殖体库进行生态恢复的理论和模式。结果如下:退化高寒草地系统土壤种子库内种子的大小集中于在0.25～2 mm之间。0.25 mm孔径大小的土壤筛可作为浓缩大量高寒草地土壤种子库土样的工具。土壤种子库种子幼苗出现的数量变化曲线符合单峰格局（p<0.01）,可以用二次曲线拟合。土壤种子库种子萌发的数量在小时间尺度内变化较大,萌发数量的时间异质性较大。高寒草地植被种子雨散布结束后季节（2004年11月）土壤种子库中,未退化草地的种子密度为2662.40±444.50 seeds/m2,轻度退化草地为2790.40±439.75 seeds/m2,中度退化草地为5849.60±1550.76 seeds/m2,重度退化草地为8025.60±793.56 seeds/m2。种子萌发季节（2005年4月）土壤种子库中,未退化草地的种子密度为3974.40±957.06 seeds/m2,轻度退化草地为3744.00±576.73 seeds/m2;中度退化草地为6739.20±1959.09 seeds/m2,重度退化草地为9772.80±1790.99 seeds/m2。2005年4月份可萌发土壤种子库数量比2004年11月份土壤种子库数量多,但差异不显著（p>0.05）。大部分植物在种子雨输入后经历了漫长冬季其土壤种子库发生损失,少数物种种子在种子萌发季节（春季）产生了集体萌发行为,导致可萌发的种子数量在2005年4月份较大。2005年4月份土壤种子库密度空间变异大于2004年11月份土壤种子库空间变异。退化高寒草地系统土壤种子库高度空间异质性和时间上的复杂性与高寒草地植被存在大量长久性土壤种子库有关。土壤种子库中存在地上植被中没有的植物物种,且其土壤种子库数量较大。四个样地土壤种子库物种集中于菊科、豆科、禾本科、毛茛科、莎草科等植物。土壤种子库中杂类草的种子库最多、其次是一二年生植物,缺乏乔木、灌木植物种子库。土壤种子库中地面芽植物的物种和种子密度较大,与高寒草地植物群落植物生活型的构成一致。土壤种子库植物区系成份具有明显的北温带性质,并具明显的高原高山植物区系特色。通过比较发现,我们提出的比较不同退化草地间土壤种子库的

论文目录

• 中文摘要
• 0 引言
• 1 文献综述及研究意义
• 1.1 土壤种子库概念、目的和意义
• 1.2 土壤种子库容量（大小和构成）空间格局
• 1.3 土壤种子库时间动态特征
• 1.4 土壤种子库分类
• 1.5 土壤种子库取样和分析方法
• 1.6 土壤种子库与地上植被关系
• 1.7 土壤种子库与受损植被恢复
• 1.8 植物群落种子雨研究进展
• 1.9 植被更新研究进展
• 1.10 研究背景及意义
• 2 研究区域和方法
• 2.1 研究区域概况
• 2.1.1 研究区域自然地理概况
• 2.1.2 研究样地植被，土壤环境背景
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 取样、调查和试验分析方法
• 2.2.2 数据分析方法
• 3 结果
• 3.1 土壤筛对高寒草地土壤种子库的处理效果和种子萌发时间特征
• 3.1.1 土壤筛对种子库的分离效果
• 3.1.2 土壤种子库萌发的时间动态特征
• 3.1.3 土壤种子库种子萌发的不同时间段异质性特征
• 3.2 不同退化草地可萌发土壤种子库数量特征
• 3.3 土壤种子库物种多样性特征
• 3.3.1 土壤种子库物种组成及数量
• 3.3.2 土壤种子库物种科、属、种组成
• 3.3.3 不同退化草地单位种子密度下物种丰富度变化
• 3.3.4 土壤种子库种子物种α多样性
• 3.3.5 土壤种子库物种组成β多样性
• 3.3.6 土壤种子库组成的植物功能群物种数及种子密度特征
• 3.4 土壤种子库构成物种的生活型和区系地理特征
• 3.4.1 土壤种子库构成物种的生活型谱
• 3.4.2 土壤种子库构成物种的区系地理特征
• 3.5 不同退化高寒草地植被种子雨数量和多样性
• 3.5.1 植被种子雨数量
• 3.5.2 植被种子雨物种多样性
• 3.5.3 不同退化草地间植被种子雨物种构成相似性
• 3.6 土壤种子库，植被种子雨与地上植被关系
• 3.6.1 土壤种子库与地上植被关系
• 3.6.2 植被种子雨与地上植被关系
• 3.6.3 土壤种子库与植被种子雨关系
• 3.7 不同退化草地地上植物幼苗数量和多样性
• 3.7.1 地上幼苗数量和物种构成特征
• 3.7.2 地上幼苗物种多样性
• 3.7.3 不同退化草地间地上幼苗构成相似性
• 3.7.4 不同退化草地土壤种子库产生幼苗对植被幼苗的贡献
• 3.8 不同退化草地地上幼苗与土壤种子库、地上植被间关系
• 3.8.1 地上幼苗与土壤种子库物种构成关系
• 3.8.2 地上幼苗与地上植被物种构成关系
• 3.9 “黑土滩”退化草地幼苗与地上植被空间格局
• 3.9.1 “黑土滩”地上植被与幼苗空间分布特征
• 3.9.2 基于空间自相关系数的“黑土滩”地上植被与幼苗的空间格局
• 3.9.3 “黑土滩”植被幼苗与地上植被相似性指数的空间尺度特征
• 3.9.4 “黑土滩”植被幼苗与地上植被相关性
• 3.9.5 基于地统计学和分形维数的“黑土滩”植被幼苗与地上植被空间格局
• 3.10 不同退化高寒草地植被更新（循环）模式
• 3.10.1 未退化高寒草地植被更新模式
• 3.10.2 轻度退化高寒草地植被更新模式
• 3.10.3 中度退化高寒草地植被更新模式
• 3.10.4 重度退化（黑土滩）草地植被更新模式
• 4 讨论
• 4.1 土壤种子库研究方法－取得可靠结果的前提
• 4.2 土壤种子库大小、多样性－植被更新库的数量和构成
• 4.3 土壤种子库时空特征－植被管理、动向评估的重要基础
• 4.4 土壤种子库对干扰、种子散布和植被演替的反应－时空异质性形成的驱动力
• 4.5 土壤种子库种子萌发格局－植物种子萌发集体行为的趋同性和趋异性
• 4.6 土壤种子库与地上植被关系－土壤种子库对地上植被多样性维持能力的重要指标
• 4.7 植被种子雨－植被更新源物质之一的直接提供者
• 4.8 植物幼苗－地上植被多样性维持的直接来源
• 4.9 植被更新模式－自然生态生态系统管理决策的重要依据
• 5 主要结论
• 5.1 土壤种子库分析方法
• 5.2 土壤种子库种子萌发动态
• 5.3 土壤种子库规模
• 5.4 土壤种子库多样性
• 5.5 土壤种子库物种生活型和区系地理特征
• 5.6 植被种子雨数量及多样性
• 5.7 地上幼苗数量及多样性
• 5.8 土壤种子库、植被种子雨、地上幼苗及地上植被相互关系
• 5.9 “黑土滩”地上植被与幼苗空间格局
• 5.10 退化高寒草地植被更新数量特征
• 5.11 土壤种子库及植被更新与退化高寒草地恢复
• 6 创新与展望
• 6.1 创新
• 6.2 展望
• Summary
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者简介
• 攻读博士学位期间学术论文情况
• 导师简介