基质添加对土壤种子库特征的影响研究

发布时间：2017-06-14 18:04

  本文关键词：基质添加对土壤种子库特征的影响研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：土壤种子库来源于地面植被,是土壤中全部的活性种子及土壤上层掉落物的总和。土壤种子库具有潜在的植被恢复能力,在植被重建及生态恢复中发挥了非常重要的作用。土壤种子库应用于植被恢复的案例多集中于欧洲、澳洲、日本等地区,也有许多典型的成功案例,例如用土壤种子库在日本屋久岛林道坡面的植被恢复、日本箕面国定公园大坝施工造成裸地的植被恢复等。但国内土壤种子库的研究角度多集中于探究土壤种子库的基础特征,主要包括密度、组成、多样性指数、相似性指数等方面,而关于植被恢复的实践工程研究非常少。本研究借鉴日本土壤种子库的实践经验,创新性地探究基质添加对土壤种子库特征的影响。选择的有机基质(草炭土与稻壳炭),无机基质(活性炭、珍珠岩、蛭石),混合基质(草炭土与珍珠岩混合,稻壳炭与蛭石混合),探究不同类型的基质与表土以不同比例混合时,土壤种子库的特征情况,研究结果如下所示：对土壤种子库密度的促进作用上,混合基质)无机基质有机基质。所有的试验组中,混合基质对于种子库萌发数量的促进作用最为明显,这可能是由于混合基质由有机基质和无机基质组成,其中有机基质能够为土壤种子库提供营养物质,而无机基质能够保持一定的水分与空间,有利于植物根系生长。混合基质试验组与单一基质试验组差异性非常显著,但是混合基质(草炭土+珍珠岩及稻壳炭+蛭石)两组之间的差异性并不显著。与表土的混合比例上,30%的混合比例能够很好地增加土壤种子库的密度,而有机：无机的配比上,1：1的混合比例效果最好。在促进土壤种子库的多样性水平上,混合基质也表现出了明显的优势,大部分组能够显著提高多样性水平,有机基质试验组在促进群落多样性水平上的优势不明显。对于Shannon指数,30%是最好的混合比例。而对于Simpson指数和Pielou指数,10%是最好的混合比例。土壤种子库的萌发曲线大致呈现“S”型,经历了萌发平稳期—迅速增长期—稳定期,不同试验组在各个时期所经历的时间不同。萌发曲线最好的仍然是混合基质组,其萌发曲线明显优于单一基质。混合基质组中,草炭+珍珠岩及稻壳炭+蛭石都在30%的混合比例时,萌发效果最好。从混合比例来看,1：1的混合比例最优。通过土壤种子库萌发数量与时间的回归分析,发现三次模型对萌发曲线较好的几个组的模拟效果最佳。同时探究了草炭土+珍珠岩30%1：1以及稻壳炭+蛭石30%1：1的萌发率与时间的关系,发现其萌发格局呈现不规则的抛物形状,并且呈现明显的二峰、三峰格局。对生长势的促进作用则是混合基质优于有机基质优于无机基质,群落的生长势好,既需要有机基质为群落提供营养物质,又需要无机基质来保持土壤水分及为根系生长提供更多的空间。混合基质从比例来看,30%、40%的混合比例都是较优组合,而从有机：无机配比来看,1：2的比例更优。生长势最好的七个组,生长势与时间的回归方程拟合效果都非常好,而且用三次多项式、四次多项式都能够很好地解释植物生长势随着时间的变化规律。通过分析Kendall、Spearman、Pearson指数,发现生长势与密度的相关系数较大,而且都显著相关。但生长势与其它指标之间的关系系数较小,相关关系不明显。通过CCA排序分析,萌发物种呈现出明显的三个聚类。其中第一聚类分布有效钾(K)及有效磷(P)含量较高的地方,而第二聚类则分布在土壤含水率较高的区域,说明该类植物对土壤水分要求比较高,该类植物多喜欢潮湿的环境,第三聚类植物大多数都是一些中性植物,能够广泛地适应各种类型的生境,土壤理化因子中,K、P是重要的环境因子。而排序在水分含量较高区域的多为草炭+珍珠岩混合的试验组,排序在K、P元素较高的地方则为稻壳炭+蛭石混合的试验组。添加基质能够明显促进土壤理化性质的改良,而土壤有机元素对土壤种子库有很明显的影响,尤其是N、P、K等元素对植物群落的密度、生长势都有非常明显的影响,其回归方程为Height=-2.807-0.084 C+2.455 N-0.106P+0.491K; Density=51.712+0.829 C-16.867 N-1.999P-4.568K.
【关键词】：土壤种子库 基质 回归分析 萌发曲线 CCA分析
【学位授予单位】：南开大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S154
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-22
• 第一节 研究背景12-14
• 第二节 国内外土壤种子库研究现状14-18
• 1.2.1 国内研究现状14-16
• 1.2.2 国外研究进程16-18
• 第三节 研究目的与意义18-19
• 第四节 研究内容与技术路线图19-22
• 1.4.1 研究内容19-20
• 1.4.2 技术路线图20-22
• 第二章 研究方法22-29
• 第一节 取样区域介绍22
• 第二节 基质材料介绍22-23
• 第三节 研究方法23-29
• 2.3.1 取样方法23-24
• 2.3.2 试验设计24-26
• 2.3.3 萌发试验26-27
• 2.3.4 数据处理27-29
• 第三章 基质添加对土壤种子库基本特征影响分析29-43
• 第一节 单一基质对土壤种子库密度的影响29-31
• 第二节 混合基质对土壤种子库密度的影响31-34
• 第三节 土壤种子库密度的差异性分析34-37
• 第四节 土壤种子库的多样性分析37-43
• 第四章 基质添加对土壤种子库萌发的影响43-59
• 第一节 萌发数量与基质关系分析43-51
• 第二节 萌发数量与时间关系的回归分析51-59
• 第五章 基质添加对生长势的影响分析59-72
• 第一节 植物群落生长势情况的分析59-66
• 第二节 基质与植物生长势的函数关系66-69
• 第三节 生长势与多样性指数及密度的关系分析69-72
• 第六章 基质添加对土壤理化性质的影响分析72-79
• 第一节 基于土壤理化性质的土壤种子库的排序分析72-76
• 第二节 土壤理化性质与生长势和密度的关系76-79
• 第七章 结论与讨论79-82
• 第一节 研究结论79-80
• 第二节 主要创新点80
• 第三节 需进一步探究的问题80-82
• 参考文献82-87
• 附录87-94
• 致谢94-95
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果95-96

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本文编号：450124