基于捐赠土壤种子库的植被近自然恢复技术研究

摘要

冀北山地沙化程度日益严重，其生态系统功能的发挥受到严重制约，植被自然恢复是提高其生态系统功能的有效途径。然而，由于该地区土壤养分和水分含量低、土壤种子库中种子数量少、物种单一，采用人工造林或封育措施很难实现植被的自然恢复。　　基于捐赠土壤种子库的植被近自然恢复技术，是以捐赠土壤种子库为基础，以提高土壤种子库种子发芽、生长能力为目的，以天然种子库种子收集、种子发芽与生长基质配比技术，以及发芽保护等系列技术构成。该技术能够更大程度的利用相似临近地域的天然种子库，使植被的更新演替得到有效保证，又可以实现植被的近自然恢复，确保物种遗传多样性。由此可见，该技术可以克服沙化山地土壤种子库中种子数量少、水分、养分不足的缺点，从而实现对沙化山地的近自然植被恢复，与人工造林或利用封育措施自然恢复技术相比，具有明显的优越性，应用前景广阔。　　因此，本文以冀北沙化山地为研究对象，在了解和掌握植被恢复前沙化山地和捐赠土壤种子库林地土壤种子库特征、土壤理化性质及地上植被状况的基础上，通过比较土壤种子库土壤不同收集方式的效率和成本，研究种子发芽基质中添加木本植物种子种类和比例、保水剂和土壤粘合剂的施用量及防寒措施的必要性，总结土壤种子库收集技术、种子发芽基质配比技术和种子发芽保护技术，并利用此技术对沙化山地进行植被恢复后的效益进行分析，为今后退化山地的植被近自然恢复提供参考和技术支持，主要研究结果如下：　　1．相对于人工收集方式，机械收集土壤种子库的效率高、成本低，对林地土层破坏性小。机械收集土壤种子库的效率为人工收集的8倍，而成本要比人工收集方式低4.8倍。　　2．添加保水剂后植被生物量和木本植物的数量均明显高于未添加保水剂处理，随着保水剂施用量的增加，植被生物量和木本植物的幼苗数量显著增加。当保水剂施用量达到250 kg /m3吸足水的保水剂时，植被生物量和木本植物幼苗的数量最多，但与施用200 kg/m3保水剂的处理间差异不显著。表明每m3母土中加入200 Kg吸足水的保水剂就能满足植物种子萌发和生长的需要。　　3．未经任何防寒措施处理的幼苗成活率仅为9.6%，经过覆土的木本植物幼苗成活率为89%，是无防护措施的9倍。由此可以说明覆土防寒措施的必要性。　　4．植被恢复后的造林地土壤种子库物种数量比恢复前的沙荒地增加11种，以多年生草本植物居多；土壤种子库间相似性系数表现为恢复后造林地与恢复前沙荒地相似性系数为0.32，与捐赠土壤种子库林地相似性系数增加到 0.44，相似性有所增加。　　5．恢复后的地上植被中出现2种常绿乔木及多种灌木树种，并增加了豆科植物，多年生草本以及一二年生草本物种数量增加明显；地上植被间相似性系数表现为恢复后造林地与恢复前沙荒地相似性系数为0.30，与捐赠土壤种子库林地相似性系数增加到0.54。　　6．恢复后的土壤容重达到良好水平，持水量增加，pH值接近中性，有机质、全N、全P、有效K、碱解N及速效P含量变化趋势基本一致，都是在0-10cm土壤深度时含量较高，随着土层深度增加含量有所减少，恢复后造林地较恢复前沙荒地土壤各种养分含量均显著提高。

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