片段化生境中种子雨和土壤种子库及其影响因子

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种子生产、散落(种子雨)和在土壤中的储存(土壤种子库)是种子植物生活史的重要过程。这些过程是森林种群和群落更新的关键因素,并受到生境片段化的影响。目前,中国的生境片段化问题较为严重,而千岛湖正是研究生境片段化效应的理想平台。因此,探究片段化生境中种子雨和土壤种子库及其影响因子,对了解生境片段化中植物群落的更新机制具有十分重要的意义。本研究以千岛湖库区的29个样岛为平台,进行种子雨和土壤种子库研究。首先,利用2015-2020年收集到的种子雨数据,分析母树、岛屿面积、隔离度和边缘梯度对木本植物种子雨的影响,同时进一步探究岛屿面积、隔离度和气候因子(0℃以上积温、降水量)对木本植物种子雨时间动态的影响。其次,利用2015年冬-2018年春3年间6次取样的土壤种子库数据,分析土壤种子库的时间动态;探究岛屿面积、隔离度和边缘梯度对土壤种子库物种组成和多样性影响;最后,比较土壤种子库、种子雨与木本植物群落三者之间的物种组成相似性。主要结果如下:(1)6年间,29个样岛上240个收集器共收集到877178粒木本植物的成熟种子,属于26科40属52种。收集到种子数量最多的3个物种分别为毛果南烛(Lyonia ovalifoliavar.hebecarpa)、短尾越橘(Vaccinium carlesii)和 格药柃(Eurya muricata)。动物传播为千岛湖地区木本植物主要的传播方式。(2)气候因子和片段化生境中岛屿面积、隔离度和影响了木本植物种子雨的时间动态。木本植物种子雨的年密度与岛屿面积和年积温呈显著正相关,与年降水量呈显著负相关。自主传播物种的种子雨月密度与距最近岛屿的距离呈显著正相关,而动物传播物种的种子雨月密度与距大陆的距离呈显著正相关,风力传播物种的种子雨月密度与月积温呈极显著正相关。(3)3年间对29个样岛进行6次土壤种子库取样,80个样方共收到3083粒萌发的植物种子,属于39科、64属、64种,格药柃萌发的种子数量最多。土壤种子库存在明显的垂直分布和季节变化:土壤种子库上层(0-2cm)种子数量极显著高于下层(2-5cm),下层春季土壤中种子数量极显著低于下层冬季的种子数量。(4)土壤种子库的组成受到隔离度和边缘梯度的影响,土壤种子库种子的数量与距最近岛屿距离呈极显著正相关,土壤种子库中木本植物的种子数量随着边缘梯度的增加而增加。(5)种子雨与木本植物群落物种组成为中等相似水平,而土壤种子库与种子雨、木本植物群落的物种组成极不相似,表明种子的扩散是千岛湖地区植物群落更新的重要途径,并推测千岛湖岛上的土壤种子库对植物群落的更新起到较小的作用。总之,生境片段化对种子雨和土壤种子库产生影响,从而影响种子传播、植物更新等生态过程。本研究有助于更好地理解生境片段化对森林群落更新机制的影响,为对片段化森林的保护和生态恢复提供了科学依据。
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