南洞庭湖杨树清理迹地自然恢复过程土壤种子库变化研究

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土壤种子库是存在于土壤表面与土壤中全部种子的总和,它在湿地植被自然恢复过程中具有重要的作用。本文以南洞庭湖杨树清理1a、2a后的迹地和杨树未清理洲滩(ck)作为研究对象,比较分析不同恢复年份、不同季节土壤种子库物种结构、多样性及其与地上植被和土壤理化因子的关系,探讨南洞庭湖杨树清理迹地土壤种子库在植被自然恢复中的潜力,了解洞庭湖汛期对杨树清理迹地土壤种子库及其地上植被恢复的影响,为研究洞庭湖湿地生态系统对湿地水位变化的响应和后续生态恢复、保护管理提供数据支撑和参考。主要研究结果如下:(1)杨树清理迹地不同恢复年份之间土壤种子库特征差异显著(P<0.05),清理迹地土壤种子库物种数量和密度显著高于未清理杨树洲滩。土壤种子库共萌发植物23科59属65种,土壤种子库密度在2238.58~11810.55粒·m-2之间,且两者均随着土层加深而递减。杨树清理后,土壤种子库物种多样性指数和地上植被相似性系数显著增加,多年生中生和湿生植物比例逐渐提高,群落物种结构趋于多样。(2)杨树清理迹地土壤种子库特征季节变化明显(P<0.05),经过汛期水淹后,秋季不同恢复年份不同土层物种数量和密度较春季均有所减少,土壤种子库物种多样性指数较春季下降,而与地上植被相似性系数增加,种子库与植物种类的变化更为密切。不同恢复年份春秋季土壤种子库和地上植被优势物种所占比例差异较大,秋季一年或二年生的中生物种较春季有所减少,而以无性繁殖为主的芦苇(Phragmites australis)、苔草(Carex spp.)等多年生湿生植物比例增加。(3)清理迹地与未清理洲滩之间土壤理化性质差异显著(P<0.05)。杨树清理后,土壤容重、电导率和pH值随之下降,土壤含水率较清理前增加7.68%。全氮、速效氮、速效磷、总碳含量以及脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性随恢复年限的增加先增后减,全磷、全钾和速效钾含量随恢复年限的增加逐渐增加,土壤肥力显著提高。(4)土壤含水率、全氮等理化性质与土壤种子库密度呈极显著正相关关系,而pH与土壤种子库密度呈显著负相关关系。全钾和全磷对虉草(Phalaris arundinacea)等多年生植物分布影响较大,土壤含水率和有机质与水蓼(Polygonum hydropiper)等湿生植物的关系密切。因此,杨树清理迹地自然恢复过程中,随着土壤理化性质的变化,土壤种子库物种数目和密度显著增加,进而地上植被物种多样性升高,土壤种子库成为迹地湿地植被恢复的重要繁殖体来源。
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