河西走廊人工梭梭林植物种子形态在土壤种子库中垂直分布研究

河西走廊人工梭梭林植物种子形态对土壤种子中垂直分布影响摘要：通过对河西走廊中部梭梭人工林中13种荒漠植物种子重量、形态、单位体积重量对土壤种子库的垂直分布的影响进行了分析。结果表明：（1）13种荒漠植物种子重量、形态、单位体积重量差异较大。（2）种子百粒重在0.5-1g的种子在土壤种子库数量和频次占明显的优势。（3）种子总体方差在0.05-0.1之间的种子在土壤种子库中数量和频次都相对占优势，并随土壤加深数量增加，但是对频次影响不大。（4）单位体积繁殖体的重量在2-3g之间的种子比单位体积重量偏大或偏小的种子在数量和频次上占明显的优势，并随土壤种子库深度的加深而减小。荒漠植物种子重量、单位体积适中的种子在土壤种子库中分布的数量和频次上占优势，种子形状越接近圆形，土壤种子库中种子数量越多，频率出现的越高，并且随土层的加深而减小。因此，采用重量适中且形态接近圆形的种子有利于进行人工促进植被恢复，为荒漠植被人工建植物种选择提供了有力的科学依据。

关键词：河西走廊；人工植被；植物种子形态；土壤种子库；垂直分布

Effects of plant seed morphology on the vertical distribution in soil seed bank of haoxylon ammodendron forest in the hexi corridor

Abstract: In order to study the regeneration, development and distribution of artificial vegetation, artificially promote the selection of supplementary plant species for vegetation restoration and improve the desert ecological environment in the Hexi Corridor.The effects of vegetative weight, morphology and weight per unit volume of 13 plant species on the vertical distribution of soil seed bank in the artificial desert of central Hexi Corridor were analyzed. The results indicated that: (1) There were quite different with weight, Shape and weight per unit volume of 13 species of desert plants. (2) Seeds with a 100-grain weight of 0.5-1g had obvious advantages in the number and frequency of soil seed banks.(3) The number and frequency of seeds with total variance between 0.05 and 0.1 in soil seed bank were relatively dominant, and increased with soil depth, but had little effect on frequency. (4) Seeds with a unit volume of propagule weight between 2-3g had a clear advantage in number and frequency than seeds with a larger or smaller unit volume weight, and decreased with the depth of the soil seed bank. [Conclusion]The seeds of desert plants with moderate weight and volume per unit were dominant in the number and frequency of distribution in the soil seed bank, The closer the seed shape was to a circle, The more seeds there were in the soil seed bank, and the higher the frequency was, and the less it was with the deepening of the soil layer. Therefore, the use of seeds of moderate weight and close to round shape is conducive to artificially promote vegetation restoration, and provides a strong scientific basis for the selection of artificial plant species in desert vegetation.

Key words: Hexi Corridor; artificial vegetation; plant seed morphology; soil seed bank; vertical distribution

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植物繁殖体是产生同自己相似的新个体，主要繁殖方式包括无性繁殖、种子繁殖、孢子繁殖等。繁殖体作为植物有性繁殖的最初载体，是植被更新与恢复的基础和关键，在生态系统中占有非常重要的地位[1-2]；繁殖体形态与繁殖体生产、传播、萌发及幼苗建植等植物生活史密切相关，影响着植被的更新、发展及分布，进而影响退化生态系统植被的更新与恢复[3-7]。

繁殖体形态特征及其生态学意义对植物适应性和群落稳定性的影响备受关注，国外关于繁殖体重量进行了专门的比较研究[8]，国内有关繁殖体植物学、群落学性状及生态因子的研究已有不少成果[9]，研究主要集中在荒漠区、高寒草甸区繁殖体重量与形状及其繁殖生活史特征的研究[10-15]，但对繁殖体形态、附属物及其生态功能的研究还是很少报道。土壤种子库中种子的数量、质量、空间分布格局等对植物群落的结构、多样性组成及生产力产生重要的影响[16]。有关土壤种子库萌发及垂直分布的文献已有相关报道，然而有关繁殖体形态对土壤种子库垂直分布的影响研究报道很少，尤其对生态脆弱的河西走廊中部干旱区植物繁殖体形态对土壤种子库垂直分布的影响更是鲜未报道[19]，因此，本研究通过对河西走廊中部人工沙漠中13种植物种子形态对土壤种子库垂直分布的影响分析，为人工植被的更新、发展、分布，促进植被恢复的补播物种选择和改善河西走廊荒漠生态环境提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区甘肃省民勤县位于102°02′-104°02′E，38°05′-39°06′N，地处河西走廊东北部，石羊河流域下游，全县总面积1.42万km2，绿洲面积占总面积的8.9%，东、西、北被腾格里沙漠和巴丹吉林沙漠包围。气候属典型的大陆性荒漠气候，其特点为：气候干燥、降水稀少、蒸发强烈、风大沙多、气候环境十分恶劣；多年平均气温7.6℃，年平均日温差为15.2℃，≥10℃积温为3036.4℃，日照时数为3073.5h，无霜期176d。多年平均降水量115.41mm，主要集中在每年的7-9月，占年均总降水量的60%以上；多年平均蒸发量2664mm，是降水量的24倍之多，多年平均风速2.5m/s，年≥8级大风日数为27.8d。研究区地下水位在12m以下，植物生长和存活完全依靠大气降水。风沙危害是当地主要的自然灾害，全年盛行西北偏西风，是全国浮尘、扬沙、沙尘暴发生最严重地区之一，也是我国沙尘暴的主要策源地之一。为扼制荒漠化的进一步发展，早在20世纪60～70年代，民勤治沙站就在站周边大面积人工种植梭梭、多枝柽柳和沙枣等防护林[20]。但是自70年代末人工治沙以来，早期营造的梭梭

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林生长开始衰败，甚至死亡，防风固沙效能明显减弱，植被大面积退化衰败死亡。天然植被稀疏，群落结构简单，其生态系统脆弱易于破坏，且一旦遭到破坏，短时间恢复困难，且往往是不可逆的。土壤为疏松、贫瘠的沙土，含水率为1.16%。人工植被灌木以梭梭（Haloxylon ammodendron）为优势种（见表1），天然灌木植被有白刺（Nitraria tangutorum Bobr.），天然草本植被以雾冰藜（Bassia dasyphylla (Fisch. et Mey.) O. Kuntze）和白茎盐生草（Halogeton arachnoideus Moq.）等为主。

1.2样地取样及萌发

1.2.1土壤种子库取样

在民勤绿洲边缘的民勤梭梭人工林内分别在2017-2019 年4月、10月进行样地内土壤种子库取样（表1），这个取样时间是在种子萌发之前和种子成熟之后，综合持久种子库和瞬时种子库。取样方法是在样地内沿对角线方向“之”形取样，每1m设置一取样点，每个样地内共设140个样点。在每个取样点取10×10cm小样方，取样时除去样点周围0-10cm的土壤，分别将0-2、2-5和5-10cm 3个土层原状土壤样品，分层装入自封袋，带回实验室。自然风干后去除干草、石块、牲畜粪便等杂物，并将同一样地中每20个样点的同层土样混合均匀后于翌年进行萌发试验。

表1 人工梭梭林调查样地基本情况

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