（环境科学专业论文）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.pdf

内蒙古大学硕士学位论文 摘要 6 月底、8 月底和2 0 0 8 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2 0 0 7 年和2 0 0 8 年土壤种子库的密度和s h a n n o n w i e n e r 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 2 0 0 7 年和2 0 0 8 年土壤种子库的比较 因为2 0 0 7 年降水量比2 0 0 8 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、s h a n n o n w i e n e r 指数、旱生植物土壤种子库密度均是2 0 0 7 年大于2 0 0 8 年。2 0 0 7 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。2 0 0 8 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 内蒙古大学硕- t - q 位论文 摘要 以一、二年草本植物为主。2 0 0 7 年4 、6 、8 月和2 0 0 8 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a n o v a 分析，2 0 0 7 年四个样地之间土壤种子库的密度在0 0 0 1 水平 上差异显著( f = 4 7 8 9 0 ，p 0 0 0 1 ，d f = 4 1 ) 。2 0 0 8 年四个样地之间土壤种子库 的密度也在0 0 0 1 水平上差异显著( f = 9 8 8 5 ，p 0 0 0 1 ，d f = 7 1 ) 。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 2 0 0 7 年土壤种子库、2 0 0 8 年土壤种子库与其地上植被的对应关系 样地1 v 2 0 0 7 年8 月土壤种子库和地上植被的相似性最高，样地i i 地上植被 与2 0 0 8 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2 0 0 7 年4 、6 、8 还是2 0 0 8 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2 0 0 7 年4 、6 月和2 0 0 8 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；2 0 0 7 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2 0 0 7 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 r i c o m p a r a t i v es t u d yi nc h a r a c t e r i s t i co fs u c c e s s l 0 n a l s t a g e so fs o i ls e e db a n ki nh u a n g f u c h u a n ，a t e r s h e d i nw a r m t e m p e r a t es t e p p e a b s t r a c t s o i ls e e db a n ki sa l li m p o r t a n tr e s e a r c ha r e ai np l a n te c o l o g y t h es o i ls e e db a n k i sp o t e n t i a lc o m m u n i t y ，w h i c hi st h ei m p o r t a n tm a t e r i a lb a s eo nn a t u r a lv e g e t a t i o n u p d a t e s o i ls e e db a n kh a si m p o r t a n tt h e o r e t i c a lv a l u ea n dp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c ei n e c o l o g i c a ls y s t e m so fr e s t o r a t i o n t h eh u a n g f u c h u a n w a t e r s h e dw a r m g r a s s l a n dh a s g r e a tr e p r e s e n t a t i o ni nt h em o n g o l i a np l a t e a ug r a s s l a n d h u a n g f u c h u a ni nt r a n s i t i o n z o n eb e t w e e nw a r mt e m p e r a t ea n dm i d t e m p e r a t e ，b e l o n g e ds e m i a r i dg r a s s l a n d i ti s i no r d o sp l a t e a ua n dt h el o e s sp l a t e a u ，d o m i d a t e db yh i l l sa n dd o n g ar a v i n e b e c a u s e o fr e c l a m a t i o na n dh e a v yg r a z i n g ，n a t u r a lv e g e t a t i o nw a sd e s t r o y e d i ti si m p o r t a n ti n t h e o r e t i c a lv a l u ea n dp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c et or e v e a lt h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h es e e d b a n ki nd e g r a d a t e dg r a s s l a n dr e s t o r a t i o np r o c e s s i th a sg r e a tv a l u et oc o n f i g u r a t e s p e c i e sa n ds p e c i e sg r o u pv e g e t a t i o ni nr e s t o r a t i o nw o r k s o ，w ew e r ec o n d u c t i n g e x p e r i m e n t si ns o i la n dw a t e rc o n s e r v a t i o ni nh u a n g f u c h u a n t h y m u ss e r p h y l l u m - - c l e i s t o g e n e ss q u a r r o s ac o m m u n i t ys a m p l e 1w a sc h o s e nb e c a u s eo fd e g r a d a t i o ni n e a s tc o a s to ft h es e c o n dt r i b u t a r yo fh u a n g f u c h u a nw a t e r s h e d o t h e rt h r e es a m p l e s w e r ec h o s e ni nh e ji a w a nw h i c hi si nt h ee a s tc o a s to ft h es e c o n dt r i b u t a r yo ft h e h u a n g f u c h u a n w a t e r s h e d w a r m g r a s s l a n d c l e i s t o g e n e ss q u a r r o s a + l e y m u s c h i n e n s i sc o m m u n i t ys a m p l ei ih a db e e nr e c o v e r e d2 0y e a r s ，l e y m u sc h i n e n s i s + p o a s p h o n d y l o d e sc o m m u n i t ys a m p l ei i ih a db e e nr e c o v e r e d2 5y e a sa n dr e c o v e r e d30 y e a r ss t i p ab u n g e a n ac o m m u n i t ys a m p l e i no r d e rt or e v e a lt h ec h a r a c t e r i s t i c so f s u c c e s s i o n a ls t a g e so fs o i ls e e db a n k sa n dd y n a m i c so fs o i ls e e db a n k ，s o i ls a m p l e s w e r ec o l l e c t e di ne a r l ya p r i l ，l a t ej u n e ，l a t ea u g u s t2 0 0 7a n de a r l ya p r i l ，l a t ej u n e ， l a t ea u g u s t2 0 0 8 s o i ls e e db a n k sc o m p o s i t i o na n ds t r u c t u r ew e r ei d e n t i f i e du s i n g i v 内蒙古大学硕士学位论文 a b s t r a c t g e r m i n a t i o nm e t h o d t h em e t h o do ft a k i n gs a m p l e s w a sl i n e i n t e r c e p tm e t h o da n di n l a r g eq u a n t i t y o u rr e s u l t sa r ed e s c r i b e da sf o l l o w s ： 1 s e a s o n a ld y n a m i co ft h es o i ls e e db a n ki ne a c hs a m p l ei ns a m ey e a r s p e c i e s ，d e n s i t ya n ds h a n n o n w i e n e ri n d e xo fs o i ls e e db a n ko fe a c hs a m p l e w e r em a x i m u mi na u g u s t2 0 0 7a n da u g u s t2 0 0 8 ，m i n i m u mi nj u n e p r o p r o t i o no f p e r e n n i a lh e r bs o i ls e e db a n kw a sh i g h e s ti nj u n e2 0 0 7a n dj u n e2 0 0 8 x e r o p h i ls o i l s e e db a n kw a sh i g h e s ti nj u n e2 0 0 7a n dj u n e2 0 0 8 s i m i l a r i t yo fs o i ls e e db a n ko f s a m p l eia n ds a m p l ei vb e t w e e na p r i la n da u g u s t2 0 0 8w a sh i g h e s t ，l o w e s tb e t w e e n j u n ea n da u g u s t s i m i l a r i t yo fs o i ls e e db a n ko fs a m p l ei ia n ds a m p l eh ib e t w e e n a p r i la n dj u n e2 0 0 8w a sh i g h e s t ，l o w e s tb e t w e e nj u n ea n da u g u s t s i m i l a r i t yo f s o i l s e e db a n kw a sl o w e s tb e t w e e nj u n ea n da u g u s t 2 。c o m p a r i s i o no fc h a r a c t e r i s t i c so ft h es o i ls e e db a n kb e t w e e ni n2 0 0 7a n d 2 0 0 8 s i m i l a r i t yo fs o i ls e e db a n ko fe a c hs a m p l eb e t w e e na p r i l2 0 0 7a n da p r i l2 0 0 8 w a sa b o v ea v e r a g e ，l o wi nj u n e2 0 0 7a n dj u n e2 0 0 8 ，l o wi na u g u s t2 0 0 7a n da u g u s t 2 0 0 8 s o ，p e r s i s t e n ts o i ls e e db a n ki ss t a b l et h a nt e m p o r a r y s o i ls e e db a n k 3 c h a r a c t e r i s t i c so ft h es o i ls e e db a n ko fe a c hs a m p l ea ts a m et i m e a f t e ri n v e s t i g a t i o nt w oy e a r sd i s p l a y ：w i t ht h es u c c e s s i o ns p e c i e sa n dd e n s i t yo f s o i ls e e db a n ki n c r e a s e di na p r i l ，j u n ea n da u g u s t2 0 0 7a n da p r i l ，j u n ea n da u g u s t 2 0 0 8 ，d e n s i t yo fp e r e n n i a lh e r bs o i ls e e db a n ka n dd e n s i t yo fx e r o p h y t es o i ls e e d b a n kw e r ea l s o a n o v a a n a l y s i ss u g g e s t e dd e n s i t yo fs o i ls e e db a n ko ff o u rs a m p l e si n2 0 0 7 h a ds i g n i f i c a n td i f f e r e n c e ( f = 4 7 8 9 0 ，p 0 0 0 1 ，a f = 4 1 ) a n o v aa n a l y s i ss u g g e s t e d d e n s i t yo fs o i ls e e db a n ko ff o u rs a m p l e si n2 0 0 8h a ds i g n i f i c a n td i f f e r e n c e ( f = 9 8 8 5 ， p o 0 0 1 ，d f = 7 1 ) s o ，d e n s i t yo fs o i ls e e db a n ko fm a n a g e ds a m p l e sh a ds i g i n i f i c a n t d i f f e r e n c ew i t hn o n - m a n a g e ds a m p l e ，a n dm a n a g e ds a m p l e sh a ds i g n i f i c a n t d i f f e r e n c ew i t he a c ho t h e r 4 r e l a t i o nb e t w e e nc h a r a c t e r i s t i c so ft h es o i ls e e db a n ki n2 0 0 7a n d2 0 0 8a n d s t a n d i n gv e g e t a t i o no fs a m p l e s s i m i l a r i t yb e t w e e ns o i ls e e db a n ko fs a m p l ei v i na u g u s t2 0 0 7a n di t s v 燮塑董兰查堂塑主堂堡垒叁 丝兰! 坠曼! s t a n d i n gv e g e t a t i o nw a sh i g h e s t s i m i l a r i t yb e t w e e ns o i ls e e db a n ko fs a m p l e i ii n j u n e2 0 0 8a n di t s s t a n d i n gv e g e t a t i o nw a sh i g h e s t i td e m o s t r a e dt h a ts i m i l a r i t y b e t w e e ns o i ls e e db a n ka n ds t a n d i n gv e g e t a t i o ne m e r g e di nr e s t o r e dl o n gs a m p l e r e g a r d l e s so f2 0 0 7o r2 0 0 8 ，s i m i l a r i t yb e t w e e ns o i ls e e db a n ka n di t ss t a n d i n g v e g e t a t i o nw a sh i g h e s ti ns a m p l e s i na p r i l ，j u n e2 0 0 7a n da p r i l ，j u n ea n da u g u s t2 0 0 8 ，s i m i l a r i t yb e t w e e ns o i l s e e db a n ko fs a m es a m p l ew a sh i g h e rt h a ns i m i l a r i t yb e t w e e ns o i ls e e db a n ka n di t s s t a n d i n gv e g e t a t i o n i td e m o s t r a e dt h a t s e e db a n kw a sm o r es t a b l et h a ns t a n d i n g v e g e t a t i o n s i m i l a r i t yb e t w e e ns o i ls e e db a n ko fs a m es a m p l ei na u g u s t2 0 0 7w a s l o w e rt h a ns i m i l a r i t yb e t w e e ns o i ls e e db a n ka n ds t a n d i n gv e g e t a t i o n b e c a u s eo f l a t l ys a m p l i n g ，s e e d sj u s tf e l la n dd i d n tg e r m i n a t e ，s os i m i l a r i t yb e t w e e ns o i ls e e d b a n ka n ds t a n d i n gv e g e t a t i o nw a sh i g h e rt h a ns i m i l a r i t yb e t w e e ns o i ls e e db a n ko f s a m es a m p l e k e y w o r d s ：w a r m - t e m p e r a t eg r a s s l a n d ；h u a n g f u c h u a nw a t e r s h e d ；s o i ls e e db a n k ； s e a s o n a ld y n a m i c s ；i n t e r - a n n u a ld y n a m i c s v i 内蒙古大学硕士学位论文 附录植物拉丁学名对照表 植物拉丁学名对照表 科名种名拉丁名科名种名拉丁名 短花针茅 s t i p ab r e v i f l o r a达乌里胡枝子 l e s p e d e z ad a v u r i c a 本氏针茅s t i p ab u n g e a n a糙叶黄芪 a s t r a g a l u ss c a b e r r i m u s 大针茅 s t i p ag n a n d i s 紫花苜蓿 m e d i c a g os a t i v a 糙隐子草 c l e i s t o g e n e ss q u a r r o s a 草术樨状黄芪 a s t r a g a l u sm e l i l o t o i d e s 豆科 禾本科硬质早熟禾 p o as p h o n d y l o d e s 狭叶米口袋g u e l d e n s t a e d t i as t e n o p h y l l a 狗尾草s e t a r i av i r i d i s 柠条锦鸡儿 c a r a g a n ak o r s h i n s k i i 羊草l e y m u sc h i n e n s i s砂珍棘豆 o x y t r o p i sg r a c i l i m a 白草 p e n n i s e t u m f l a c c i d u m 直立黄芪 a s t r a g a l u sa d s u r g e n sp a l l 锋芒草 t r a g u sr a c e m o s u s 地锦草p a r t h e n o c i s s u st r i c u s p i d a t a 大戟科 黄蒿a r t e m i s i as c o p a r i a乳浆大戟 e u p h o r b i ae s u l a 变蒿 a r t e m i s i ap u b e s c e n s 刺穗藜 c h e n o p o d i u ma r i s t a t u m 铁秆蒿 a r t e m i s i as a c r o r u m 灰绿藜 c h e n o p o d i u mg l a u c u m 藜科 南牡蒿 a r t e m i s i ae r i o p o d a 猪毛菜 s a i s o l ac o l l i n a 菊科冷蒿 a r t e m i s i a f r i g i d a 毛果绳虫实 c o r i s p e r m u md u c l i n a t u m 山苦荬l x e r i sc h i n e n s i s紫草科鹤虱 l a p p u l am y o s o t i s 丝叶苦荬菜l x e r i sd e n t i c u l a t a 沙茴香 f e r u l ab u n g e a n ak i t a g e 伞形科 阿尔泰狗娃花 h e t e r o p a p p u sa l t a i c u s 防风s a p o s h n i k o v i ad i v a r i c at e 艾蒿 a r t e m i s i aa r g r i 萝蓐科地稍瓜 c y n a n c h u mt h e s i o i d e s 百里香 t h y m u ss e r p h y l l u m 胡颓子科沙棘 h i p p o p h a er h a m n o i d e s 唇型科 香青兰 d r a c o c e p h a l u mm o l d a v i c a 毛莨科芹叶铁线莲c l e m a t i sa e t h u s i f o l i a 蒙古韭 a l l i u mp l u r i f o l i a t u m 车前草科车前草 p l a n t a g od e p r e s s a 百合科细叶葱 a i l i u mt e n u i s s i m u m 蔷薇科鹅绒委陵菜 p o t e n t i l l aa n s e r i n a 野韭么l l i u mr a m o s u m栊牛儿苗科拢牛儿苗e r o d i u ms t e p h a n i a n u m 远志科细叶远志 p o l y g a l at e n u i f o l i a 玄参科达乌里芯芭 c y m b a r i ad a h u r i c a 原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。除本文已经注明引用的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也 不包含为获得内墓直太堂及其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同 志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：童尘堑 日 期：跫虫笙b 趣旦 指导教师签名：遂幺墨童l 日期：墨型艺呸印 在学期间研究成果使用承诺书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：内蒙古大学有权将 学位论文的全部内容或部分保留并向国家有关机构、部门送交学位论文的复印件和磁盘，允 许编入有关数据库进行检索，也可以采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编学位论文。 为保护学院和导师的知识产权，作者在学期间取得的研究成果属于内蒙古大学。作者今后 使用涉及在学期问主要研究内容或研究成果，须征得内蒙古大学就读期间导师的同意；若用 于发表论文，版权单位必须署名为内蒙古大学方可投稿或公开发表。 学位论文作者签名： 童塑塞一 日 期：塑3 笙鱼b 望日 指导教师签名：重垄至笪 日 期：2 鲤2 里：丝 内蒙古大学硕士学位论文 引言 引言 1 研究背景 土壤种子库是指存在于土壤表面和土壤中全部存活种子的总和【1 1 。土壤种子库的分类采 取t h o m p s o n 分类，包括瞬时土壤种子库和持久土壤种子库。t h o m p s o n 2 】等指出，瞬时土壤种 子库( t r a n s i e n ts o i ls e e db a n k ) 能利用植被中由季节性可预测的破坏和死亡所造成的植被空隙， 而持久土壤种子库( p e r s i s t e n ts o i ls e e db a n k ) 能在承受了空间或时间上不可预测的干扰的植被 中发挥繁殖能力。土壤种子库的大小是指单位面积土壤内所含有活力的种子数量【3 】。土壤种 子库研究内容主要集中在：1 ) 土壤种子库的研究方法，2 ) 土壤种子库的分类，3 ) 土壤种子库 的种类组成、规模、空间结构、季节和年际对比、土壤种子库与地上植被的相似性，以及土 壤种子库对原有植被恢复与重建的贡献等问题。 关于土壤种子库的研究，历来是植物生态学和植被科学研究的一个重要方向。种子库与 植被群落的动态密切相关，是潜在植物群落，对退化生态系统的恢复至关重要【4 1 。土壤种子 库是植被补充和天然更新的重要物质基础。种子库阶段可以看作是植物种群生活史的一个阶 段，h a r p e r i s l 将它称为潜种群阶段。在高等植物占据多数的生境中，土壤中植物个体的种子数 量远远超过地上植株的数量【6 l 。土壤种子库不仅提供植被的物质基础，而且影响植被演替动 态过程。埋藏的种子弥补植被的生长，成为决定植被组成的决定因素。 目前，因不合理利用，退化草地面积不断扩大，因草场植被盖度减少引起沙化，生态 环境进一步恶化。草原植被保护和恢复重建迫在眉睫。皇甫川流域地处黄土高原北部，晋 陕蒙交界处，以灌丛化的草原植被为地带性植被，由于该流域的独特的自然地理特征和不 合理的生产利用方式所导致原生植被严重破坏，水土流失严重，生态环境的恶化不仅影响 着本地区生态与经济的可持续发展，而且对黄河流域乃至全国的生态安全构成严重威胁。 1 9 8 3 年被列为全国8 大片水上流失重点治理区之一。既是重点治理区，又是破坏最严重的 地区，甚至许多地方治理速度赶不上破坏的速度。 皇甫川流域的生态恢复一直没能取得突破性进展，主要表现在工程管理与自然规律的 背离，恶劣环境条件与过高的期望，工程的高投入、高风险与低效的矛盾等。从8 0 年代开 始，水土保持工作进入新阶段，即以小流域为单元，集中、连续地开展综合治理、预防、 管护、治理三结合，防治走上了稳步发展的轨道。采取坡梁治理措施和沟道治理措施，做 壁塑壁垒塞鲎塑主鲎垡垒墨! ! 宣 到工程干预下的自然恢复，有效促进了皇甫川流域的植被恢复。 2 研究内容 本文进行以下三个方面的研究： 同一年度土壤种子库的季节动态； 土壤种子库的年际对比； 同一年度同一季节不同样地之间的比较： 地上植被与土壤种子库的关系 3 本研究的目的和意义 本文从土壤种子库的物种组成、土壤种子库密度分析、种子库物种多样性、生活型、 水分生态类型方面分析研究皇甫川流域不同恢复演替阶段土壤种子库的特征和动态，初步 揭示皇甫川流域暖温型草原在工程干预下的植被自然恢复规律和土壤种子库在植被恢复过 程中的积极作用，为皇甫川流域生态环境恢复和可持续管理提供决策支持。 2 第一章研究区概况及研究方法 1 1 研究区域概况 皇甫川流域是黄河中游右岸的一级支流，发源于鄂尔多斯高原与沙黄土高原的过渡地 带，在陕西省境内流入黄河。 1 1 1 气候 皇甫川流域正处于暖温带和中温带的过渡带上，属于半干旱草原区。皇甫门i 流域的气 温自西北向东南递增，年平均气温约6 2 , - - , 7 2 ，1 0 积温约2 9 0 0 3 5 0 0 。光能资源丰 富，日照时数约为2 9 0 0 - 3 1 0 0 小时。年平均降水量约为3 7 9 - - 一4 2 0 m m ，集中在夏季。冬春 季风力强盛且频繁，年平均风速2 - - - 3 m s ，大风日数l o d - - 3 0 d 。 1 1 2 地貌特征 皇甫川地跨鄂尔多斯高原和沙黄土高原，地质、地貌的过渡特征十分明显。地质构造属 于鄂尔多斯地台拗陷盆地的边缘部分，地层主要由二叠系、三叠系、侏罗系杂色碎屑沉积岩 类的泥岩、砂岩互层组成( 当地俗称砒砂岩) 。第三纪红土零星侧面于流域东部和南部。第四 纪沙黄土分布于流域南部和东西，厚度由西北的数米增至东南的1 0 米以上。风积沙以条带或 片状广泛分布于露积岩和沙黄土。皇甫川水系发育在鄂尔多斯高原的东坡，河源海拔高度约 1 3 5 0 m 。较大的地势高差和较强的侵蚀暴雨使流域水系十分发育，加上现代加速的水土流失， 将流域切割塑造成梁峁窄小，沟壑密布、地形破碎的丘陵沟壑地貌，水土流失严重，这样就 影响到该流域生态环境的农牧业生产。 1 1 3 土壤类型 皇甫川流域地处温带半干旱草原栗钙土地带，地带性土壤为以砒砂岩为母质的栗钙土。 该流域大部分栗钙土具质地较粗、土壤贫瘠、养分含量低等特点。因受黄土母质的影响，还 有大面积的沙黄土分布，其性质具有黄土母质的许多特征，如质地均一、疏松、多空隙等。 此外，还广泛分布着风沙土及小面积分布的冲击土等非地带性土壤。 1 1 4 植被 皇甫川流域在植被分区上属于温带草原区域暖温型草原地带鄂尔多斯中东部典型草原植 被区准格尔沙黄土丘陵植被小区。坡面植被是以本氏针茅、大针茅、短花针茅和百里香草原 3 燮塑鲎鲎叁堂塑主堂堡垒叁 茎二皇堕壅垦塑堡垄竺窒查鲨 的广泛分布为特征，研究区地带性草原植被为本氏针茅草原。在人类活动显著影响之前，该 流域的植被为片状分布的灌丛化草原和典型草原。由于气候的变化、历史上的砍伐以及自清 末以来的农垦，使得天然林分及草原植被所剩无几，被人工植被和次生草原植被所代替【刀。 1 9 7 8 年流域综合治理以后，在丘陵坡地上结合大规格水平沟和鱼鳞坑营造了大面积油松和杨 树水保乔木林及沙棘、锦鸡儿、沙柳和羊柴等灌木林，并建成了沙打旺、紫花苜蓿等人工草 地。 1 1 5 治理情况 皇甫川流域水土流失治理工作可分为三个阶段，从解放初到1 9 7 5 年、1 9 7 6 到1 9 8 0 年、 1 9 8 1 到1 9 9 0 年。但是从建国以来一直存在着边治理边破坏，而且有些时段破坏大于治理。 这种状况一直延续到7 0 年代末才得到改善。从8 0 年代开始，水土保持工作进入新阶段，即 以小流域为单元，集中、连续地开展综合治理、预防、管护三结合，防治走上了稳步发展的 轨道。皇甫川流域林地以人工林为主，但随不同治理程度而有所差异。在已治理的流域内， 人工林比重可达9 7 以上，而未开展治理的小流域人工林比例不足8 0 。治理程度较高的小 流域以坡地人工乔木林为主，占人工乔木林面积的近3 4 ；而未治理小流域及一般治理的小流 域坡地人工乔木林比重只有1 4 - - 1 3 ；已开展治理的小流域内坡地人工灌木林的比重明显高 于未治理小流域，达8 5 以上，而未治理小流域仅为6 3 0 8 。此外，还有2 9 8 2 是沟坡人 工灌木林。全流域的人工灌木林以坡地人工灌木林为主，其中有8 8 6 6 分布在已开展治理的 小流域内。综合治理措施体系包括坡梁治理措施和沟道治理措旌体系，本文选择坡梁治理措 施中的林地措施进行研究。 1 2 样地概况 为了研究不同演替阶段土壤种子库的特征和动态，选取以下4 个样地，现介绍如下： ( 1 ) 未治理样地( 样地i ) 该样地位于皇甫川流域宁格尔塔坡地阴面，植被群落为百里香+ 糙隐子草群落，属于羊 草十本氏针茅草原的严重退化变体，群落面积大约为5 0 x 4 0m 2 ，土壤类型为以砒砂岩为母 质的粟钙土。 ( 2 ) 治理2 0 年样地( 样地i i ) 1 9 8 8 年在皇甫) , 1 - - 级支流长川东岸贺家湾栽种杨树。该样地设置在杨树林的空隙地， 曾实施水平阶+ 水平沟+ 鱼鳞坑的治理措施，植被群落为糙隐子草+ 羊草群落，群落面积大 约为5 0 0 4 0 0m 2 ，土壤类型为沙黄土。 4 鱼内蒙古大学硕士学位论文 第一章研究区概况及研究方法 ( 3 ) 治理2 5 年样地( 样地) 1 9 8 3 年在皇甫川二级支流长川东岸贺家湾载种油松林。该样地设置在油松林的空隙地， 普实施水平阶+ 水平沟+ 鱼鳞坑的治理措施，植被群落为羊草+ 硬质早熟禾，群落面积大 约为5 0 0 x 4 0 0m 2 ，土壤类型为以砒砂岩为母质的粟钙土。 ( 4 ) 治理3 0 年样地( 样地i v ) 1 9 7 8 年在皇甫川流域实施大规模水平阶+ 水平沟+ 鱼鳞坑的治理措施，促使生态恢复。 该样地设置在坡地阴面，植被群落为本氏针茅+ 羊草群落，群落面积大约为2 0 0 x1 0 0 盯， 土壤类型为以砒砂岩为母质的粟钙土。 1 3 研究方法 本研究外业样地选定和样点定位采用g p s 精确定位。 1 3 1 地上植被调查 2 0 0 7 年8 月和2 0 0 8 年8 月对研究样地地上植被进行群落调查，采用样线法在每个样地 依次设置1 0 个l l i n 2 的样方，各样方间距大约为5m ，调查记录样方内的植物种类以及各 物种在样方中的株丛数。 1 3 2 土壤种子库的取样 土样取样方法主要有样线法、随机法、小支撑多样点法等【8 1 。本论文取样采用样线法， 在植物群落调查样方附近进行种子库取样。土壤种子库取样器为特制的1 5 x 1 5 c m x 9 c m 3 的钢制 取样器。在每个样地选一个点，以此为一端每隔大约5 m 选一个点，依次选取1 0 个点，取样深 度为9 c m 。土样取完后放入布袋，带回实验室做萌发实验。取样时间定在2 0 0 7 年4 月初、2 0 0 7 年6 月底、2 0 0 7 年8 月底。4 月初取土样是为了揭示土壤总种子库，6 月底取样主要目的是研究 当年土壤种子库中可萌发( g e r m i n a b l e ) 种子萌发后且尚未得到新种子雨补充之前的土壤种子 库状况，8 月底取样为了揭示土壤种子库的输入量。2 0 0 8 年4 月初、6 月底、8 月底重复取样。 1 3 3 种类鉴定 种类鉴定的方法主要有漂浮浓缩法、网筛分选法和种子萌发法，其中种子萌发法最为常 用。草地生态系统中大部分植物的种子比较小，萌发法可得出更加可靠和有效的估计，且对 种苗的鉴定要比对种子的鉴定容易。萌发法得出的种子库一般为土壤可萌发种子库。本研究 采用种子萌发法，具体做法如下： 取好的土样装入布袋后带回试验室，过筛除去枯落物、草根及一些砂石杂物，将土样均 5 内蒙古大学硕士学位论文 第一章研究区概况及研究方法 匀平摊在发芽盘内，厚度约2 锄，然后将发芽盘置于室中进行种子发芽和幼苗种属判断实验。 在种子发芽实验期间，每天定时向盘内喷洒适量水分，使盘内土壤保持湿润状态。每2 天统 计一次萌发的幼苗数量，每天观测幼苗的萌发情况，一旦能够鉴别出幼苗的种属，将其从盘 中轻轻拔掉。直到识别出所有幼苗。对于那些3 0 天仍没有出苗的土样，将土翻动观察是否有 种子萌发。鉴别幼苗时参考仲延凯老师提供的幼苗图及以往的鉴别经验，如可以通过幼苗的 形态特征、颜色、气味等进行种属的鉴定。 1 4 数据分析 本研究采用的数量指标如下： 1 ) 物种组成：结合数据用统计学方法统计出各样地的物种数和主要物种组成。 2 ) 密度：种子库的密度指单位面积土壤内所含有的有活力的种子数量。在本研究中指由面积 为1 5c l i l x l 5a m 换算为1m 2 种子的数量即为样地土壤种子库的种子密度。 3 ) 生活型：参照中国植被( 1 9 8 0 ) 所采用的生活型系统【9 】，将记录到的植物种分为灌木、 半灌木、多年生草本植物和一、二年生草本植物4 种类型。 4 ) 水分生态类型：将植物种分为旱生植物、早中生植物、中旱生植物、中生植物4 种类型。 5 ) 物种样性指数，本研究采用s h a n n o n w i e n e r 多样性指数，其公式为： 日= 一只l 0 9 2 只 一 f = i 式中：s 为种子库的总种数，r 为物种i 的个体数目占种子库总个体数目的比例。 6 ) 土壤种子库物种组成的相似性用s o r e n s e n 【1 0 】指数计算： c c = 2 ( c ) ( s l 斗岛) 其中，c c 是s o r e n s e n 指数的值；c 是在土壤种子库中都出现的物种数；s l 和& 分别对应于土壤 种子库中出现的物种数目。 数据的预处理采用m i c r o s o f to f f i c ee x c e l2 0 0 3 ，数据的后期处理用s p s s l 3 5 。 6 第二章各样地土壤种子库的季节动态 2 1 各样地同一年度不同季节土壤种子库之间的比较 2 1 。12 0 0 7 年土壤种子库的季节动态 未治理样地2 0 0 7 年4 、6 、8 月土样共萌发幼苗3 6 6 株，分属9 科，2 3 个种，以草本植 物为主( 见表2 1 ) 。治理2 0 年样地2 0 0 7 年4 、6 、8 月土样共萌发幼苗4 7 4 株，分属11 科， 2 4 个种，以草本植物为主( 见表2 2 ) 。治理2 5 年样地2 0 0 7 年4 、6 、8 月土样共萌发幼苗 1 3 0 4 株，分属1 0 科，2 6 个种，以草本植物为主( 见表2 3 ) 。治理3 0 年样地2 0 0 7 年4 、6 、 8 月土样共萌发幼苗1 4 5 2 株，分属1 3 科，3 3 个种，以草本植物为主( 见表2 4 )