土壤种子库是存在于土壤表面和土壤中全部存活种子的总和,在种群生存对策、物种进化等方面具有重要的学术价值。研究土壤种子库的组成、动态以及其在植被恢复和演替中的作用将有助于对农田、草原、森林和自然保护区的管理,可以帮助人们在环境治理方面做出合理的决策。本研究采用萌发法对天山中部林区海拔1800～2200m天山云杉林土壤种子库进行了连续两年的实验研究,并结合生态位、物种多样性以及生物统计等理论和方法对其进行了分析和解释。所得结果如下:①在种子库的物种组成方面,天山云杉林土壤种子库以高山羊角芹(Aegopodium alpestre Ldb.)、白花车轴草(Trifolium repens L.)、仰卧早熟禾(Poa supina Schrad.)、天蓝岩苣(Cicerbita azurea (Ldb.) Beauv.)和准噶尔繁缕(Stellaria soongorica Roshev.)等一年生或多年生草本植物为主,作为建群种的天山云杉不足1%,反映出2004年为种子小年。在垂直空间分布上,自上而下种子数量先增加后降低,2～4cm深度的种子数量最多,达到总量的32.2%。②种子库的年际变化主要表现在种子储量和物种多样性上。2004年土壤种子库总储量为404.75±291.11粒/m2,2005年为635.75±478.97粒/m2。以多度为测度指标对土壤种子库进行物种多样性分析发现,两年间5条样线中除2条样线外,其余样线的物种多样性均有不同程度的增加,但优势物种相同,只是所占比例有些变化,并且主要物种的组成也没有发生明显变化。③通过对优势物种的进行生态位分析发现,葶苈(Draba nemorosa L.)在天山云杉林土壤种子库的空间生态位最宽,裂叶毛茛(Ranunculus pedatifidus Sm.)空间生态位最窄。准噶尔繁缕(S. soongorica Roshev.)和镰状卷耳(Cerastium bungeanum Vved.)在土壤种子库中的生态位重叠为最高,平车前(Plantago depressa Willd.)和裂叶毛茛(R. pedatifidus Sm.)之间生态位重叠为最低。同一科属的物种生态位重叠较高,反之较低。表明在一定程度上生态位可以反映种对间亲缘关系的远近。④种子库采样样线的地上植被主要以高山羊角芹(A. alpestre Ldb.)、天蓝岩苣(C. azurea (Ldb.) Beauv.)、紫苞鸢尾(Iris ruthenica Ker-Gawl.)、垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)和准噶尔繁缕(S. soongorica Roshev.)等优势种所构成的草本植物(98.527%)为主,乔木幼苗个体比例在调查中只占到0.216%,灌木、藤本分别占0.212%和1.046%。总体来看,天山云杉林土壤种子库与地上植被之间的相似性在0.2～0.286之间。实施围栏封育的地上植被与种子库的相似性较低,但种子库和地上植被均具有较高的多样性。非围栏区虽然物种数目较少,但地上植被与土壤种子库的相似性反而高于围栏区域。围栏封育区内土壤种子库的物种多样性指数明显高于非围栏封育区,说明干扰降低了种子库的多样性。天山云杉林土壤种子库物种数与苔藓层厚度、根系盘结层厚度、腐殖质层厚度和母树的空间距离呈正比。⑤通过自然条件下天山云杉种子活力衰变试验发现,天山云杉种子在埋入土中半年后活力由74.5%下降为37.58%,一年后仅为6.09%,在种子库中的活力呈急剧下降的态势;不同埋藏深度对于保持天山云杉种子活力没有显著性差异。