湘潭锰矿废弃地土壤种子库特征及萌发影响因素的研究

论文摘要

矿山废弃地是一类极端的生态系统,具有重金属含量高、土壤肥力低等特点,植被恢复困难。土壤种子库技术是矿区植被恢复的较好方法。本研究以湘潭锰矿废弃地为研究对象,通过种子库萌发试验、盆栽试验和种子萌发试验的方法,弄清矿区4种主要次生植被类型(构树(Broussonetia papyrifera)灌丛、黄花草(Cleome viscosa)草丛、复羽叶栾树(Koelreuteria paniculata)林、狗牙根(Cynodon dactylon)草地)土壤种子库特征的基础上,探究土壤种子库主要植物种子萌发特征以及土壤基质和施肥对土壤种子库幼苗生长的影响。主要研究结果如下:(1)种子库萌发试验结果显示,与对照群落构树灌丛相比,锰矿恢复各群落(黄花草草丛、复羽叶栾树林、狗牙根草地)土壤种子库的物种数(35 vs.27、16、3)、物种多样性指数(H’:2.57 vs.1.90、1.92、0.05;D:0.90 vs.0.74、0.74、0.02)均较对照群落构树灌丛低。各群落土壤种子库与地上植被的相似性指数在0.23～0.48之间。(2)种子萌发试验结果显示,矿区种源的17种植物植株高度、地上生物量及种子百粒重均比非矿区种源的低。在无锰胁迫条件下,矿区与非矿区种源的17种植物的萌发率均在40%～60%的物种最多,分别占总物种数的47.06%和64.71%;在锰浓度为15000 μmol/L时,矿区种源的17种植物萌发率在40%～60%的物种最多(8种),占总物种数的47.06%。非矿区生境中的17种植物萌发率在20%～40%的物种最多(9种),占总物种数的52.94%。在锰浓度为15000 μmol/L时,矿区和非矿区种源的17种植物的果实类型、扩散方式以及植株地上生物量对萌发率、萌发指数及萌发持续时间影响不显著(P>0.05);矿区17种植物的种子大小与萌发率、总生物量呈显著的正相关(P<0.05),种子大小与萌发指数、萌发持续时间、根冠比关系不显著(P>0.05);非矿区17种植物的种子大小与总生物量呈显著的正相关(P<0.05),种子大小与萌发率、萌发指数、萌发持续时间、根冠比关系不显著(P>0.05)。(3)矿区与非矿区土壤种子库盆栽试验结果显示,氮素添加对矿区土壤种子库物种多样性无显著影响(P>0.05),而显著增加了非矿区土壤种子库物种多样性(P<0.05);在未进行氮素添加的条件下,矿区与非矿区土壤种子库的物种多样性均是以非矿区土壤为基质的>混合土壤为基质>矿区土壤为基质。(4)盆栽试验结果显示,氮肥添加显著增加了矿区与非矿区土壤种子库群落总生物量、双子叶和单子叶植物的总生物量、地上生物量、地下生物量及优势种生物量(P<0.05)。在不同土壤基质的条件下,土壤种子库种群总生物量、双子叶植物的总生物量和优势种生物量均是以非矿区土壤基质>混合土壤基质>矿区土壤基质。研究表明,通过施肥可以增加矿区土壤种子库植物的生物量,对矿区植物生长具有促进作用,而对物种多样性影响不显著;施肥可以增加非矿区植物的物种多样性和生物量。以非矿区土壤为基质的土壤种子库均显著增加了植物的生物量。因此可以通过施肥和改良土壤基质的方法来改善矿区生态环境,促进矿区植物的生长。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略词
• 1 绪论
•   1.1 矿区土壤种子库的特征
•     1.1.1 种类与储量
•     1.1.2 垂直分布
•     1.1.3 优势种组成
•   1.2 土壤种子库与地上植被关系
•     1.2.1 土壤种子库与地上植被的物种多样性
•     1.2.2 土壤种子库与地上植被的物种相似性
•   1.3 锰胁迫对种子萌发及幼苗生长的影响
•   1.4 土壤基质对土壤种子库种子萌发及幼苗生长的影响
•   1.5 施肥对土壤种子库种子萌发及幼苗生长的影响
•   1.6 研究目的和意义
•   1.7 技术路线
• 2 材料与方法
•   2.1 研究区概况
•   2.2 植被调查与试验样地设置
•     2.2.1 地上植被调查
•     2.2.2 土壤种子库取样
•     2.2.3 施肥及基质条件下盆栽试验取样
•     2.2.4 种子萌发试验取样
•   2.3 试验方法
•     2.3.1 种子库萌发试验
•     2.3.2 施肥及基质条件下盆栽试验
•     2.3.3 种子萌发试验
•   2.4 数据分析
• 3 结果与分析
•   3.1 矿区土壤种子库的特征
•     3.1.1 种类与储量
•     3.1.2 土壤种子库的垂直分布特征
•     3.1.3 生活型组成
•     3.1.4 优势种
•   3.2 地上植被与土壤种子库关系
•     3.2.1 地上植被与土壤种子库的物种多样性
•     3.2.2 地上植被与土壤种子库的物种相似性
•   3.3 锰胁迫对植物种子萌发及幼苗生长的影响
•     3.3.1 矿区、非矿区植株大小比较
•     3.3.2 植物种实特征
•     3.3.3 萌发特性
•     3.3.4 种子大小与萌发之间的关系
•     3.3.5 锰胁迫对植物幼苗生长的影响
•   3.4 氮肥和土壤基质对土壤种子库种子萌发及幼苗生物量的影响
•     3.4.1 氮肥和不同土壤基质对矿区和非矿区土壤种子库植物物种多样性的影响
•     3.4.2 氮肥和不同土壤基质对矿区和非矿区土壤种子库幼苗生物量的影响
• 4 讨论
•   4.1 土壤种子库特征
•   4.2 锰胁迫对植物种子萌发及幼苗生长的影响
•   4.3 氮肥和土壤基质对土壤种子库种子萌发及幼苗生物量的影响
•     4.3.1 土壤种子库幼苗物种多样性对氮肥和不同土壤基质的响应
•     4.3.2 幼苗生物量对氮肥和不同土壤基质的响应
• 5 结论
•   5.1 矿区土壤种子库特征
•   5.2 锰胁迫对植物种子萌发及幼苗生长的影响
•   5.3 氮肥和土壤基质对土壤种子库种子萌发及幼苗生物量的影响
• 6 创新点及有待研究的问题
•   6.1 创新点
•   6.2 有待研究的问题
• 参考文献
• 附录A 地上植被的物种组成名录
• 附录B 土壤种子库的物种组成名录
• 附录C 锰胁迫对种子萌发的影响表
• 附录D 锰胁迫对幼苗生长的影响表
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 吴耀文

导师: 刘文胜

关键词: 土壤种子库,土壤基质,施肥,萌发,幼苗生长

来源: 中南林业科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,环境科学与资源利用

单位: 中南林业科技大学

分类号: X171.4;Q948

总页数: 120

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