【摘要】：林窗和土壤種子庫一直都是森林生態(tài)學(xué)的研究熱點(diǎn),研究林窗環(huán)境下土壤種子庫的種子萌芽機(jī)制對了解林窗形成后促進(jìn)森林恢復(fù)的過程及原理有著重要意義。林窗形成后,林窗微生境的光照、溫度及濕度等都發(fā)生了變化,而土壤種子庫中一部分一直處于休眠或靜止?fàn)顟B(tài)的種子因受到環(huán)境因子變化的刺激而開始萌芽。林窗環(huán)境的變化是如何影響土壤種子庫中這一類型種子的萌芽,哪一種環(huán)境因子的變化起到了決定性的作用,到目前為止,這些問題仍然沒有得到很好地解答。木文以海南霸王嶺熱帶山地雨林的土壤種子庫為研究對象,在群落調(diào)查和萌發(fā)實(shí)驗得到地上植被和土壤種子庫的物種組成和分布特征的基礎(chǔ)上,采用野外模擬林窗單個環(huán)境因子的新方法,選用探照燈、節(jié)能燈和陶瓷加熱燈分別模擬林窗光溫環(huán)境、林窗光照強(qiáng)度和林窗表土溫度,在熱帶山地雨林林下開展光溫分離下的土壤種子庫萌發(fā)實(shí)驗和室內(nèi)的控制性驗證實(shí)驗,研究林窗環(huán)境對土壤種子庫種子萌芽的啟動機(jī)制。主要的研究結(jié)論如下： 1.海南霸王嶺熱帶山地雨林林下土壤種子庫種子儲量高,種子密度為1694粒/m2,先鋒物種在種子數(shù)量占有優(yōu)勢,先鋒物種的幼苗數(shù)量占幼苗總數(shù)的85%。土壤種子庫物種的垂直分布規(guī)律為：0-2cm2-5cm5-10cm,種子數(shù)量的垂直分布規(guī)律為：0-2cm2-5cm5-10cm,在水平分布上分布頻度大物種的其種子密度也相對較高。地上植被物利豐富,主要以喬木為主,草木和藤本較缺乏,物種多樣性與個體高度呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系。土壤種子庫與地上植被的相似性指數(shù)Cs僅為0.05,說明土壤種子庫與地上植被的物種組成差異較大,土壤種子庫與幼苗庫的相似性更小,預(yù)示著土壤種子庫與地上植被的相似性將會隨著群落演替而變小。 2.與100m2左右的實(shí)測林窗相比,探照燈處理下的土壤種子庫微環(huán)境中的光溫值與林窗中的光溫值相似,可以用來模擬了林窗中的光溫環(huán)境。節(jié)能燈處理下的土壤種子庫微環(huán)境中的光照強(qiáng)度與林窗中的光照強(qiáng)度相近,但表層土壤溫度與林下表層土壤的溫度相近,可以用來模擬林窗光照強(qiáng)度。陶瓷加熱燈處理下的表土溫度與林窗中的表土溫度相近,但光照強(qiáng)度與林下光照強(qiáng)度相近,可以用來模擬林窗溫度。 3.光溫分離下的林下土壤種子庫萌發(fā)實(shí)驗及室內(nèi)土壤濕度控制實(shí)驗的結(jié)果顯示：(1)光因子是啟動熱帶山地雨林林下土壤種子庫中大部分植物種子萌芽的關(guān)鍵環(huán)境因子,在節(jié)能燈處理下,光照強(qiáng)度的升高啟動了土壤種子庫中大量種子的萌芽,在9個樣點(diǎn)中共有來自6個物種的119棵幼苗萌出；(2)光溫兩種因了的結(jié)合能啟動土壤種子庫中更多物種種子的萌芽,在探照燈處理下,光照強(qiáng)度和土壤溫度同時升高,9個樣點(diǎn)共有來自12個物種的141棵幼苗萌出；(3)陶瓷加熱燈下萌出的幼苗數(shù)量少也可能與其土壤濕度較低(土壤體積含水量僅為0.097)有關(guān),因此土壤溫度單因子能否啟動土壤種子庫中的種子萌芽還需室內(nèi)實(shí)驗來進(jìn)一步探究。(4)土壤濕度的變化不能啟動土壤種子庫種子的萌芽,但較高的土壤濕度(土壤體積含水量在0.232到0.275之間)有利于土壤種子庫的種子萌芽。 4.人工氣候箱中不同生態(tài)類型物種的種子萌發(fā)實(shí)驗顯示：(1)林窗環(huán)境中的光因子是啟動草本先鋒種粽葉蘆和灌木先鋒種毛稔種子萌芽的關(guān)鍵因子,溫度單因子不能啟動它們的種子萌發(fā),溫度和溫度變化幅度的升高能降低粽葉蘆和毛稔種子萌發(fā)所需要的光照強(qiáng)度。(2)山黃麻種子為溫控型,只有高的變溫幅度才能啟動山黃麻種子的萌發(fā),高光照強(qiáng)度能降低山黃麻種子對高變溫幅度的需求,過高的土壤濕度也會抑制山黃麻種子的萌芽。(3)非先鋒種厚殼桂的種子萌芽則不受林窗環(huán)境因子的調(diào)控,在林下、林窗環(huán)境中均能萌芽,過高的土壤濕度會抑制厚殼桂種子的萌芽。 5.野外試驗和室內(nèi)驗證試驗的綜合結(jié)果表明,在林窗環(huán)境因子中,光因子的單獨(dú)作用能啟動土壤種子庫中部分物種的種子萌芽,溫度單因子能啟動土壤種子庫中山黃麻種子種子的萌芽,土壤濕度不能調(diào)控土壤種子庫的種子萌芽,但適宜的土壤濕度(0.140至0.275之間)有利于土壤種子庫中的種子萌芽。因此在海南霸王嶺的熱帶山地雨林內(nèi),是林窗環(huán)境中的光溫兩因子以及光溫的綜合作用共同啟動了土壤種子庫中的種子萌芽。
【學(xué)位授予單位】：海南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：S714.3
【圖文】：

Fig.2-1 Location diagram of Bawangling Mountain and experiment plot霸王嶺自然保護(hù)區(qū)位于海南中西部，位于昌江縣和白沙縣的交界處（圖2-1),保護(hù)區(qū)總面積約 72000hm2,地理坐標(biāo)為 18。50'-19。05凡 109。05'-109。25'E，海拔 10{M654m，地形復(fù)雜，以山地為主。屬熱帶季風(fēng)氣候，干濕季明顯，5-10月為雨季，11月至次年4月為旱季，年平均氣溫23.6 °C,年平均降水量1500-2000mm(劉萬德等.2009),隨著海拔增加，植被依次為熱帶低地雨林和季雨林、熱帶山地雨林、熱帶山地常綠林和熱帶ill頂矮林。土壤以磚紅壤為代表類型，隨著海拔增加逐漸過渡為山地紅壤、山地黃壤和山地草甸土 (胡玉佳和李玉杏1992)。熱帶低地雨林和熱帶季雨林分布于海拔700m以下

1 i圖3-1 土壤種子庫植物種組及種子相對數(shù)量M為中期種，P為先鋒種Fig. 3-1 Relative quantity of plant species group and seeds in seed banks對土壤種了庫的組成種類及數(shù)量特征進(jìn)行分析后得出（表3-1)，土壤種子庫記錄到的物種中有先鋒物種12種，占總種數(shù)43%，巾期種16種，占總種數(shù)57%。種子相對數(shù)量5%以上的4個種粽葉}^ T. maxima^多花野牡丹M. affme、毛穩(wěn)M sanguineutn、山黃麻T tomentosa均為先鋒物種，這4個物種的種子數(shù)量占到了總種子數(shù)量的80.91%。對土壤種子庫的生態(tài)種組組成和各生態(tài)種組的種子數(shù)量的對比分析可以看出（圖3-1)，先鋒種在喬木、灌木和草本種組中的優(yōu)勢明顯

對合并萌發(fā)的9個采樣點(diǎn)不同土層中種子萌發(fā)的種類和數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計分析，結(jié)果見表3-2和圖3-2所示。從9個樣點(diǎn)各層土壤的萌出幼苗種類和數(shù)量可以看出，各個樣點(diǎn)差異較大。0-2cm土層種子數(shù)量最多的是樣點(diǎn)東北1，有55棵幼苗萌出

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