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近年来,通过对土壤种子库研究来探讨植被自然恢复潜力成为生态学研究的一个热点。在全球气候变化、人为干扰胁迫下,青藏高原三江源区高寒草地生态系统受到破坏,草地部分区域发生不同程度的退化。土壤种子库作为潜种源储备库,在连接过去、现在和将来的植被群落结构以及动态中具有重要的生态作用。因此,利用土壤种子库进行植被自然恢复已成为退化高寒草地生态系统恢复和重建的主要途径之一。本文选取高寒草甸、高寒草原两类三江源区典型退化草地植被类型对高寒草地土壤种子库特征进行研究,探讨退化草地自然修复能力以及土壤种子库在退化高寒草地植被恢复中的作用,并为退化高寒草地生态系统植被恢复和重建提供科学依据。研究结果如下: 1、高寒草地土壤种子库的物种生活型非常接近,主要以多年生草本植物为主,并以菊科、禾本科的植物占绝对优势。一年生或越年生草本植物较少,无乔木、灌木植物种子出现。在不同的草地植被类型、不同的取样时间,高寒草地土壤种子库物种组成存在较大差异。高寒草甸的物种组成数明显高于高寒草原的物种组成数,并且秋季(10月份)的物种组成数较高于春季(5月份)物种组成数。 2、高寒草地土壤种子库储量大小具有季节变化趋势。高寒草地植被种子雨散布结束后(2007年10月份)的土壤种子库中,高寒草甸土壤种子库种子储量大小明显高于高寒草原土壤种子库储量大小。其中,高寒草甸演替过程中土壤种子库储量大小依次为重度退化高寒草甸(1912.00±198.11粒/m2)>轻度退化高寒草甸(1189.33±230.26粒/m2)>中度退化高寒草甸(1168.00±264.40粒/m2)>未退化高寒草甸(1042.67±288.84粒/m2);高寒草原演替过程中土壤种子库储量大小依次为未退化高寒草原(821.33±152.72粒/m2)>轻度退化高寒草原(682.67±85.23粒/m2)>重度退化高寒草原(490.67±99.46粒/m2)>中度退化高寒草原(442.67±61.92粒/m2);种子萌发季节(2007年5月份)的土壤种子库中,高寒草甸土壤种子库储量大小亦明显高于高寒草原土壤种子库的储量大小。其中,高寒草甸演替过程中土壤种子库储量大小依次为重度退化高寒草甸(2090.67±960.95粒/m2)>中度退化高寒草甸(736.00±226.05粒/m2)>未退化高寒草甸(630.40±103.15粒/m2)>轻度退化高寒草甸(464.00±130.33粒/m2);高寒草原演替过程中土壤种子库储量大小依次为未退化高寒草原(192.00±56.19粒/m2)>重度退化高寒草原(181.33±42.67粒/m2)>轻度退化高寒草原(165.33±14.11粒/m2)>中度退化高寒草原(154.67±66.83粒/m2)。本文所研究高寒草地土壤种子库储量大小(102~104粒/m2)较小于草地土壤种子库种子容量范围(103~106粒/m2)。 3、高寒草地土壤种子库具有垂直递减规律。土壤种子库中的种子主要分布在0~5cm和5~10cm土层中,占土壤种子库全部种子数量的70%~86%,并且种子数量随着土层深度的增加逐渐减少。不同土层深度、不同取样时间土壤种子库储量量变化表明土壤种子库具有时空异质性特征。 4、高寒草地土壤种子库的Sha nno n-Wie ner多样性指数和P ie lo u均匀度指数都较为稳定,且变异系数较小。另外,由于高寒草地土壤种子库中优势种分布的异质性较高,使得高寒草地不同退化程度群落土壤种子库的物种丰富度指数变化较大。整体上讲,退化高寒草地土壤种子库的Shannon-Wie ner多样性、均匀度及物种丰富度仅有趋势性的变化,而无明显的规律性变化。 5、高寒草地土壤种子库与地上植被的相似性系数整体上不高。处于重度退化的高寒草甸土壤种子库与地上植被的相似性较高,即土壤种子库对地上植被的贡献较高,说明演替和干扰(放牧),大大增加了种子萌发机会,使地上植被更新更多依靠土壤种子库所储存的种子;而处于轻度退化的高寒草原其土壤种子库与地上植被具有较高的相似性,说明在演替早期阶段土壤种子库与地上植被之间有直接关系,而在演替后期阶段土壤种子库与地上植被之间的关系不明显。说明随着演替的推移,高寒草甸、高寒草原土壤种子库与地上植被的关系具有不趋同性。另外,由于不同月份中土壤种子库的物种组成变化较大,而不同退化阶段群落组成的变化较小,导致土壤种子库物种组成与现存植被的相似性系数不同。