土壤種子庫特征及與地上植被的關(guān)系——以福建省三明市杉木人工林為例

朱晨曦,劉志剛,王昌輝,王大洋,郭 思,王正寧,劉 博

土壤種子庫特征及與地上植被的關(guān)系——以福建省三明市杉木人工林為例

朱晨曦1,2,劉志剛1,2,王昌輝1,2,王大洋1,2,郭 思1,2,王正寧1,2,劉 博1,2*

(1.福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院,福建 福州 350002；2.國家林業(yè)和草原局杉木工程技術(shù)研究中心,福建 福州 350002)

以杉闊混交林和杉木人工純林為研究對象,采用野外調(diào)查?取樣和室內(nèi)種子萌發(fā)法,研究土壤種子庫的物種組成?密度?垂直分布特征及其與地上植被的關(guān)系.結(jié)果表明:混交林土壤種子庫由24科30屬的30種植物組成,純林由20科24屬的24種植物組成,種子密度分別為656.94±89.59 粒/m2和486.11±77.66粒/m2,物種組成均以草本植物為主.兩林分土壤種子庫中的種子主要集中于0~2cm和2~5cm土層,占69.0%~75.2%.喬木種子主要分布于凋落物層中,灌木?草本和藤本植物的種子主要分布于0~2cm土壤層中.混交林和純林土壤種子庫與各自地上植被的相似性指數(shù)分別為0.40和0.33,整體相似程度較低.總體而言,杉木純林和杉闊混交林林內(nèi)種源充足,可滿足林下植被更新的需求,混交林林下草本植被的更新潛力大于純林.杉木種源不是其更新障礙的主要因素,林內(nèi)較厚的凋落物以及林下較弱的光照可能是主要障礙因素,但尚需進(jìn)一步研究.

土壤種子庫；混交林；純林；天然更新

森林天然更新是生態(tài)系統(tǒng)中森林資源再生產(chǎn)的一個(gè)自然生物學(xué)過程,是森林生態(tài)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自我繁衍和恢復(fù)的重要手段,是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)經(jīng)營的根本途徑[1].成功的森林天然落種更新(有性繁殖)必須具備充足且有活力的種源,適合種子萌發(fā)、幼苗存活生長和幼樹建植的環(huán)境條件,其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會使森林天然更新發(fā)生障礙[2-3].充足而有活力的種源是森林天然更新的物質(zhì)基礎(chǔ)和保障,而一個(gè)物種的種源數(shù)量取決于種子生產(chǎn)、種子雨密度和土壤種子庫動態(tài).其中,土壤種子庫指存在于土壤表層枯枝落葉層及土壤基質(zhì)中所有具有活力的種子總和[4-5].由于種子庫中累積了不同時(shí)期和環(huán)境條件下地上植被產(chǎn)生的種子,在一定程度上反映了過去的植被狀況,同時(shí)也可預(yù)測未來植被結(jié)構(gòu)及更新演替動態(tài)[6].研究種子庫特征可以確定森林生態(tài)系統(tǒng)的種源儲備是否充足,并為準(zhǔn)確?有效地判斷森林生態(tài)系統(tǒng)更新潛力和植被演替進(jìn)程和方向提供重要依據(jù)[7-8].因此,土壤種子庫在森林生態(tài)系統(tǒng)天然更新中具有不可或缺的地位,其研究日益受到重視,已成為森林生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)之一.

土壤種子庫與地上植被有著密切的關(guān)系.地上植被種子雨是土壤種子庫的直接來源,地上植物的種子產(chǎn)量直接影響著土壤種子庫的數(shù)量動態(tài);另外,土壤種子庫的種子通過天然更新,又影響著植被組成及物種多樣性的維持[9].在土壤種子庫的研究中,通常將其與地上植被的物種組成進(jìn)行比較,兩者間的關(guān)系也成為目前學(xué)者們重點(diǎn)關(guān)注的生態(tài)學(xué)問題[10].Whipple[11]認(rèn)為土壤種子庫與地上植被存在為4種類型的關(guān)系: 1)有種子,也有植株; 2)沒有種子,也沒有植株; 3)有植株,但土壤中未發(fā)現(xiàn)種子的存在; 4)有種子,但地上植被中未發(fā)現(xiàn)植株.Thompson等[12]研究表明,土壤種子庫與地表植被之間不存在必然聯(lián)系,在成熟的森林中尤其如此.黃忠良等[13]在廣東鼎湖山的調(diào)查結(jié)果表明,土壤種子庫與其地上植被種類組成之間存在顯著差異,但演替后期階段兩者的差異比演替初期更加顯著.土壤種子庫與地上植被的關(guān)系有3種情況,包括相似性高?相似性低和不具有相似性,但這兩者之間的關(guān)系又受到環(huán)境等因素的影響[14],很難下結(jié)論.這些研究工作已經(jīng)取得的研究成果,可為土壤種子庫研究提供一定的借鑒.然而,過去的研究主要集中在草地、濕地、廢棄礦地、荒漠等生境類型方面,結(jié)合土壤種子庫與地上植被探究人工林退化機(jī)制的研究仍較為薄弱.

杉木[(Lamb.) Hook; Taxodiaceae]是我國南方重要的速生造林樹種之一[15].目前杉木人工林面積為17×106hm2,占中國人工林面積的24%和全球人工林面積的6.1%[16-17].大部分的杉木人工林都是在皆伐闊葉林跡地上營造[18].但目前在杉木人工林經(jīng)營過程中,由于單純強(qiáng)調(diào)速生豐產(chǎn),推崇純林化和集約化經(jīng)營,導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)樹種單一、地力衰退、抗逆性差、生態(tài)服務(wù)功能低下、植被更新差等系列問題[19-20],直接威脅杉木人工林的可持續(xù)經(jīng)營.近年來,隨著人工林經(jīng)營從過去單純強(qiáng)調(diào)木材生產(chǎn)轉(zhuǎn)向人工林生態(tài)功能的發(fā)揮,人工林天然更新等方面的研究愈發(fā)引起重視,而人工林是否具備潛在的天然更新能力是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)經(jīng)營的關(guān)鍵[21].本課題組前期的調(diào)查發(fā)現(xiàn),杉木人工林林下幾乎未發(fā)現(xiàn)落種更新的實(shí)生幼苗,存在天然更新障礙.這是因?yàn)橥寥婪N子庫中缺乏具有活力的種源還是林下不具備幼苗出土和后期生長環(huán)境因子,目前尚不清楚.同時(shí),在人工林生態(tài)系統(tǒng),把地上植被與土壤種子庫進(jìn)行耦合研究尚鮮見.

因此,本研究試圖從土壤種子庫及其與地上植被的關(guān)系入手,以杉木人工純林和杉闊混交林為研究對象,通過調(diào)查土壤種子庫及地上植被,旨在研究:1)杉木人工林土壤種子庫大小、組成特征,2)土壤種子庫的垂直變化,3)土壤種子庫與地上植被的關(guān)系,探討杉木人工林內(nèi)是否具有充足的活力種子,以及不同林分類型對土壤種子庫的影響,從而為杉木人工林的可持續(xù)性經(jīng)營與發(fā)展提供理論依據(jù).

1 研究區(qū)概況

研究地點(diǎn)位于福建三明莘口教學(xué)林場(26°07′N,117°24′E),海拔250~500m,地處武夷山東伸支脈地帶.該地年平均降水量1510mm,其中3~8月為雨季,降水量占全年的74%,年平均蒸發(fā)量1585mm,年平均相對濕度76%,年平均氣溫19.3℃,屬亞熱帶濕潤季風(fēng)性氣候.土壤類型以土層深厚的暗紅壤為主,腐殖質(zhì)豐富且水肥條件適宜.群落物種多樣,林分結(jié)構(gòu)復(fù)雜.喬木層主要有杉木?吊皮錐()?木荷()?野漆()?米櫧()等.林下灌木層有華山姜()?杜莖山()?山血丹()?貓兒刺()等.草本層主要有黑莎草()?扇葉鐵線蕨()?江南短腸蕨()?狗脊()?顯齒蛇葡萄()等.

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 樣地設(shè)置

研究區(qū)內(nèi)分別選取兩塊立地因子(海拔?坡度?坡向)等條件基本相同,同一林齡的杉木-木荷混交林(簡稱混交林,針闊比例6:4)和杉木人工純林(簡稱純林).兩林分類型均于1957年格氏栲天然林皆伐后營造.混交林和杉木純林的初始密度均為3000株/hm2,2016年調(diào)查混交林和純林的林分密度分別為1375株/hm2和1427 株/hm2.每木檢尺,并記錄樣地的海拔?坡位?坡向?坡度和郁閉度.樣地立地情況見表1.

表1 杉木人工林生態(tài)因子

2.2 地上植被調(diào)查

于2016年7月進(jìn)行植被調(diào)查,分別在每塊樣地的中間位置按照坡位(上、中、下)選取3塊20m×20m的毗鄰樣方.調(diào)查每個(gè)樣方內(nèi)喬木層的種類、株數(shù)、胸徑、樹高、冠幅和枝下高.按照對角線法,在每個(gè)樣方左上角和右下角共設(shè)置2個(gè)5m× 5m灌木樣方,測定灌木層的種類、株數(shù)、高度、基徑;在每個(gè)樣方四個(gè)頂角和中心共選取5個(gè)1m×1m草本樣方,調(diào)查草本層植被的種類、株數(shù)、平均高度、蓋度.

2.3 土壤種子庫采樣設(shè)計(jì)

于2016年春季采用樣線法[22-23]進(jìn)行土壤種子庫取樣.在上述3個(gè)樣方內(nèi),依順坡方向選擇兩條間隔10m,長度為60m的樣線,分別在各樣方內(nèi)沿每條樣線均勻采集3個(gè)樣品.種子庫取樣面積為20cm× 20cm,分凋落物層(I)、0~2cm土壤層(II)、2~5cm土壤層(III)和5~10cm土壤層(IV)四層取樣.

2.4 土壤種子庫物種及種子數(shù)量鑒定

土壤種子庫物種及種子數(shù)鑒定采用萌發(fā)法[24].種子萌發(fā)試驗(yàn)在福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院溫室大棚內(nèi)進(jìn)行.將采集的土壤種子庫土樣分別放入規(guī)格為50cm×37cm×12cm的鋪墊4cm厚珍珠巖塑料盆中,并使土層厚度保持0.5cm左右(盡量使深層的種子也能萌發(fā)).定時(shí)灑水,使土壤保持適宜的濕度.試驗(yàn)期間,每天觀察?標(biāo)記出苗,待鑒定后拔除.對暫時(shí)無法鑒定的幼苗,移栽直到能鑒定為止.連續(xù)兩周無幼苗萌發(fā)后結(jié)束試驗(yàn).

2.5 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Excel 2003和SPSS 20.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理.采用單因子方差分析(one-way AVOVA)和最小顯著差異法(LSD)對比數(shù)據(jù)之間的差異顯著性(=0.05),表中種子密度數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤.土壤種子庫密度用單位面積土壤中含有的全部有效種子數(shù)表示[25-26],即將取樣面積(20cm×20cm)的萌發(fā)種子數(shù)換算為1m2的種子數(shù)量,單位為粒/m2.

采用Sorensen的相似性指數(shù)(Sorensen similarity index, SI)測度杉木人工林土壤種子庫與地上植被之間的相似性[27],計(jì)算公式如下:

SI = 2/ (+)

式中:和分別為土壤種子庫或地上植被中出現(xiàn)的物種數(shù);為土壤種子庫與其地上植被的共有物種數(shù).

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤種子庫物種組成和密度

由表2可知,混交林土壤種子庫總密度為(656.94±89.59)粒/m2,共有30種植物,分屬于24科30屬,其中喬木7種,種子密度占土壤種子庫總密度的18.0%;灌木7種,占33.0%;草本12種,占37.4%;藤本僅4種,占11.6%.其中,菊科植物種子密度最大,占其土壤種子庫總密度的14.8%.在30種植物中,廣東杜鵑()為優(yōu)勢種,種子密度最大為93.06粒/m2,占土壤種子庫總密度的14.2%;其次是山黃麻()、海金沙()、杉木,種子密度各占土壤種子庫總密度的9.9%、9.5%和8.2%.

純林土壤種子庫總密度為(486.11±77.66)粒/m2,共有24種植物,分屬于20科24屬,其中喬木8種,種子密度占其土壤種子庫總密度的19.7%;灌木5種,占32.0%;草本9種,占46.0%;藤本僅2種,占2.3%.菊科植物種子密度也最大,占其土壤種子庫總密度的9.4%.在24種植物中,廣東杜鵑為優(yōu)勢種,種子密度最大為112.50粒/m2,占土壤種子庫總密度的23.1%;其次是香附子()、烏蕨()、小果山龍眼(),各占土壤種子庫總密度的12.9%、8.0%和7.4%;杉木種子密度較小,僅占0.6%.

由表2可見,兩林分總物種數(shù)為31種,其中共有物種為23種,種子密度總和1109.72粒/m2,占兩林分土壤種子庫總密度的97.1%.非共有物種包括米櫧?銹毛莓()、山雞椒()、求米草()、旱稗()、鐵線蕨()、秤鉤風(fēng)()和顯齒蛇葡萄共8種.

表2 杉木人工林土壤種子庫物種組成及密度(粒/m2)

注: 括號內(nèi)為該種子占土壤種子庫總密度的比例;*代表該植物為兩林分土壤種子庫共有物種;不同小寫字母表示樣地內(nèi)種子密度在土層間差異顯著(<0.05).

3.2 土壤種子庫的垂直格局

從表2可見,混交林土壤種子庫I、II、III、IV層中分別有4?21?17?18種植物,種子密度占其土壤種子庫總密度的比例分別為9.1%、43.6%、25.4%、22.0%;純林土壤種子庫I、II、III、IV層中分別有3、20、18、15種植物,種子密度占其土壤種子庫總密度的比例分別為4.0%、42.6%、32.6%、20.9%.不同土層種子密度的方差分析表明,混交林和純林的I、IV層都與II層差異顯著(<0.05),純林的I和III層也有顯著差異(<0.05).混交林中,I層種子密度最大的是喬木(55.56粒/m2),II層為草本(130.56粒/m2),III層為灌木(76.39粒/m2),IV層為草本(51.39粒/m2);純林中,I層種子密度最大的是喬木(19.44粒/m2),II、III和IV層均為草本,種子密度分別為93.06、77.78、52.78粒/m2.

3.3 土壤種子庫與地上植被的關(guān)系

如表3所示,杉木人工林土壤種子庫的物種數(shù)均低于各自地上植被物種數(shù).純林地上植被的物種數(shù)雖高于混交林,但混交林土壤種子庫物種數(shù)和共有物種數(shù)上均高于純林,且混交林土壤種子庫與其地上植被相似性指數(shù)較大(0.40),高于純林(0.33).在混交林中,共有物種數(shù)為20種,占土壤種子庫物種數(shù)的66.7%,占地上植被物種數(shù)的29.0%;在純林中,共有物種數(shù)16種,占土壤種子庫物種數(shù)的66.7%,占地上植被物種數(shù)的21.6%.

表3 杉木人工林土壤種子庫與地上植被之間的相似性

由圖1可以看出,混交林和純林土壤種子庫和地上植被總物種數(shù)分別為79和82種,兩林分不同物種組成占總物種數(shù)的比例大小依次為:地上植被獨(dú)有>兩者共有>土壤種子庫獨(dú)有.混交林和純林地上植被獨(dú)有物種數(shù)分別是土壤種子庫獨(dú)有物種數(shù)的4.90倍和7.25倍,兩者共有物種數(shù)占總物種數(shù)的比例為混交林(25.3%)>純林(19.5%).

A:混交林;B:純林;括號內(nèi)為各項(xiàng)所對應(yīng)的物種數(shù)

4 討論

4.1 土壤種子庫的物種組成及密度特征

土壤種子庫儲量是表征土壤種子庫組成特征的一個(gè)重要指標(biāo),其大小能夠顯著影響森林植被的更新能力[28].根據(jù)張志權(quán)[29]的研究,森林土壤種子庫的含量一般在100~1000粒/m2.本研究表明,混交林土壤種子庫種子數(shù)量和植物種類豐富,種子密度為656.94±89.59粒/m2,顯著高于種子密度為486.11± 77.66粒/m2的純林(表2),可知該區(qū)杉木人工林種源情況較好.兩林分土壤種子庫的植物組成相似性程度較高,相似性指數(shù)達(dá)0.85,而在非共有物種中,混交林的物種數(shù)及種子密度均占有較高比重.菊科植物種子在兩樣地內(nèi)均有最多數(shù)量分布,這與其由風(fēng)媒散布有直接關(guān)系.兩林分土壤種子庫物種數(shù)量和密度均以草本植物占決定優(yōu)勢,喬木?灌木及藤本物種組成和數(shù)量則相對較少,這與子午嶺人工油松林[26]?不同類型桉樹人工林[30]等樹種[31-32]的研究結(jié)果相似.可能由于研究地為杉木人工林的關(guān)系,群落內(nèi)的喬木、灌木以及土壤種子庫都會受到人為干預(yù)行為不同程度的破壞;再加上草本植物種子體積較小,繁殖能力強(qiáng)同時(shí)持久性種子相對較多的特點(diǎn),因而有大量活力草本種子存在于土壤種子庫中[33].而喬木和灌木大多屬于暫時(shí)性的種子,土壤種子庫中活力種子較少.本研究中杉木種子主要集中分布于凋落物層中,土壤層中并沒有杉木種子萌發(fā).這一特征與遼東山區(qū)長白落葉松[34]、川西米亞羅亞高山云杉林[35]等樹種的研究結(jié)果相吻合,同時(shí)也與課題組前期踏查發(fā)現(xiàn),研究區(qū)杉木人工林林下實(shí)生杉木幼苗缺乏的現(xiàn)狀相吻合.造成這種現(xiàn)象可能是由于杉木種子形狀偏扁平狀,易被凋落物所截獲,難以穿過凋落物層與植物根系盤結(jié)層形成的厚隔離帶[35].

杉闊混交林的土壤種子庫儲量和物種豐富度均高于純林,主要是由混交林內(nèi)草本植物的種子密度大于純林造成的(表2).究其原因,純林內(nèi)郁閉度較大,通風(fēng)強(qiáng)度,光照及溫度條件均較混交林差,導(dǎo)致混交林林下草本植物比純林內(nèi)發(fā)育的好,其豐富度和多樣性高于純林.

4.2 土壤種子庫的垂直分布特征

杉木人工林土壤種子庫中的植物在各層中分布并不均勻,存在明顯的垂直分布(表2):0~2cm>2~ 5cm>5~10cm>凋落物層,這與其他研究中土壤種子庫的垂直分布特征相似[36-38].本研究中土壤種子庫密度在0~2cm土層(為腐殖質(zhì)層,通氣性較好,濕度適宜)均為最大,表明該層對于種子的貯存效果較好.凋落物層雖為最上層但種子密度反而最低,這與下列因素有關(guān):1)筆者前期野外調(diào)查發(fā)現(xiàn),該群落凋落物層較疏松(厚度約3cm),且杉木人工林土壤種子庫中多數(shù)為草本植物,種子較小所以下滲阻力不大,容易因土壤縫隙的存在和動物活動、雨水沖刷等外力作用下滲至土壤中,以致于被攔截在此層的種子不多[25];2)被攔截在該層的種子易遭受病害腐爛以致喪失活力,也易被動物取食[36-37].兩林分種子密度在土壤種子庫中的垂直分布格局基本相似,除凋落物層外,均是隨土壤深度的加深而逐漸減小,69.0%~75.2%的種子分布在II~III的土壤層(0~5cm)中,5~10cm土層種子密度相對較小.這是由于從種子雨散落到形成土壤種子庫的過程中,進(jìn)入土壤中的種子僅通過自身重力的作用難以克服土層的層層阻隔下滲到土壤深層,只有受到外力作用才能到達(dá)一定土層深度,這在一定程度上限制了杉木人工林土壤種子庫的垂直分布且影響了深層土壤的種子數(shù)量.但是深層土壤自身環(huán)境較為穩(wěn)定,種子能夠長期保持活力狀態(tài),對于構(gòu)成杉木人工林種群的天然基因庫?維持物種多樣性及稀有樹種保護(hù)等具有重要影響[23,26].因此,筆者建議可采用適時(shí)整地的方法使土壤保持疏松,使種子有條件進(jìn)入深層土壤,以有效提高種子及幼苗存活數(shù)量.杉木人工林土壤種子庫中,凋落物層種子密度最大的均為喬木,土壤層除混交林2~5cm土層種子密度最大為灌木外,兩林分其余各土層均為草本.由此可知,喬木植物所產(chǎn)生的種子主要分布于凋落物層中,草本植物所產(chǎn)生的種子主要分布于各土壤層中,這一特征與劉濟(jì)明等[39]在梵凈山栲樹群落、尹華軍等[35]在川西米亞羅亞高山云杉(Mast.)林及Argaw等[40]在埃塞俄比亞大裂谷林地封閉生境中的研究結(jié)果相似.本研究結(jié)果可能是由于喬木植物(如木荷、米櫧)的種子較大,僅靠自身重力難以下滲同時(shí)它們壽命短暫,需較長一段時(shí)間進(jìn)入到土壤層時(shí)已喪失活力;而草本植物(如菊科、禾本科)的種子都相對較小,容易下滲且壽命較長,進(jìn)入到土壤層時(shí)仍能保持活力狀態(tài).同時(shí),杉木種子幾乎全截留在凋落物層,凋落物阻礙了杉木種子與土壤間的接觸,降低了種子萌發(fā)和幼苗定居的機(jī)會,這在一定程度上可以解釋杉木人工林林內(nèi)杉木天然更新障礙形成的原因.建議應(yīng)采取人工措施,如定期合理清理林下凋落物和適當(dāng)間伐,促進(jìn)林下植被更新.

4.3 土壤種子庫與地上植被的關(guān)系

土壤種子庫與地上植被的關(guān)系對于評估土壤種子庫對植被潛在更新能力具有重要價(jià)值.本研究中,土壤種子庫與地上植被的相似性指數(shù)整體范圍處于0.33~ 0.40,均值為0.37(表3).可以看出,杉木人工林土壤種子庫與地上植被在物種組成方面的相似程度處于較低水平,且兩林分差異不顯著.本研究中的杉木人工林目前處于植被演替的后期階段,大量研究表明這一階段的土壤種子庫與地上植物組成之間往往存在顯著差異[41-42].不過一些研究則發(fā)現(xiàn)土壤種子庫能夠較好的反映地上植被的組成[43].這些研究結(jié)果之間的差異,可能與不同物種種子產(chǎn)量、種子在土壤中的壽命以及萌發(fā)所需條件的限制等種子特性有關(guān)[44];也可能是由于所處生境和物種生物學(xué)特征的不同造成的.共有物種能夠反映土壤種子庫與地上植被的協(xié)調(diào)演替能力,從共有物種數(shù)占總物種數(shù)的比例來看(圖1),混交林土壤種子庫中保存了較多的共有物種.其原因可能是混交林中各樹種共同生存在一個(gè)較為穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)中,在生長過程通過中對水分、光照及土壤等條件的種間競爭,達(dá)到促進(jìn)林木生長和繁殖的作用;此外,混交林能改變一些昆蟲所需的繁殖條件,減少部分來源于病蟲害的種子損失,為地上植物所生產(chǎn)的種子提供了更安全的儲存環(huán)境[45].由此可見,混交林土壤種子庫對于地上植被物種組成的貢獻(xiàn)較純林更大,這對維持當(dāng)?shù)氐闹脖环€(wěn)定及物種多樣性起到了一定作用.Bakker等[46]研究結(jié)果表明,雖然土壤種子庫與地上植被的相似性及共有物種數(shù)相對較低,物種組成差別較大,但土壤種子庫對于退化植被的恢復(fù)和重建仍具有一定潛力.同時(shí)本研究結(jié)果還表明,混交林對于退化植被的恢復(fù)能力要優(yōu)于純林,但是需對混交林加以必要的人工輔助措施,才能使受損的杉木人工林植被達(dá)到較好的恢復(fù)效果.

5 結(jié)論

5.1 杉木人工純林和杉闊混交林種子庫內(nèi)萌發(fā)物種的種類和豐富度多,為杉木人工林林下植被更新提供了足夠的種源.

5.2 杉闊混交林內(nèi)的草本植物種子庫多樣性和豐富度高于杉木純林,表明混交林能在一定程度上促進(jìn)林下草本植被的發(fā)育.

5.3 盡管杉木種子在兩林分中都具有種子庫的儲備,但是杉木在林下更新依然存在障礙,其原因可能是林下的環(huán)境因子不適合杉木種子萌發(fā)和幼苗存活,如林下較厚的凋落物層,林內(nèi)較低的光照強(qiáng)度等.

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Characteristics of soil seed bank and its relationship with aboveground vegetation -- a case study of Chinese fir plantations in Sanming City, Fujian Province.

ZHU Chen-xi1,2, LIU Zhi-gang1,2, WANG Chang-hui1,2, WANG Da-yang1,2, GUO Si1,2, WANG Zheng-ning1,2, LIU Bo1,2*

(1.College of Forestry, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China；2.Chinese Fir Engineering Technology Research Center of the State Forestry and Grassland Administration, Fuzhou 350002, China)., 2019,39(10)：4416~4423

The mixed Chinese fir-broadleaf plantation and pure Chinese fir plantation were selected to survey the species composition, density, vertical distribution characteristics of soil seed bank and their relationships with the aboveground vegetation by field investigation, sampling and indoor seed germination methods. The results showed that the soil seed banks of the mixed plantation was consisted of 30 plant species belonging to 24 family and 30 genus, and the pure plantation was consisted of 24 plant species belonging to 20 family and 24 genus. The seed density of mixed forest and pure plantation were 656.94±89.59seeds/m2and 486.11±77.66seeds/m2, respectively. The species composition was dominated by herbaceous plants. Most of seeds in the two stands were distributed in 0~2cm and 2~5cm soil layers, accounting for 69.0%~75.2%. The seeds of tree species were mainly distributed in the litter layer, and the seeds of shrubs, herbs and vines were mainly distributed in the 0~2cm soil layer. The similarity indexes (SI) between soil seed bank and aboveground vegetation of mixed forest and pure plantation were 0.40 and 0.33, respectively, and the overall SI were low. In general, soil seed banks in Chinese fir plantations contain a lot of species and seeds for the underforest vegetation regeneration. The regeneration potential of herb under mixed forest was greater than that of pure plantation. The seed source of Chinese fir was not the main factor of its natural regeneration barrier, and a thick litter layer and low light under the forest may be the main obstacles, but further research is needed.

soilseed bank；mixed plantation；pure plantation；natural regeneration

X171,S718.5

A

1000-6923(2019)10-4416-08

朱晨曦(1994-),女,河南周口人,福建農(nóng)林大學(xué)碩士生,主要從事森林生態(tài)研究.發(fā)表論文1篇.

2019-03-26

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(31570448,31670714)

* 責(zé)任作者, 副教授, liubo@fafu.edu.cn