人工和自然淡水湿地土壤种子库的多样性及人类施肥和利用下的变化

论文摘要

湿地是自然界最富生物多样性的生态系统和人类最重要的生存环境之一，其具有的生态功能和作用是其他任何类型生态系统所不能替代的，加大对湿地的研究有助于为保护湿地提供科学依据和指导。土壤种子库多样性对生态系统的植被恢复与自然演替有着重要的影响，是生物多样性研究领域中的热点。本研究以一个太湖地区长期肥料定位试验水稻田土壤和皖江流域两个天然湿地土壤为对象，通过野外调查、采样和室内显微镜计数分析，研究了湿地土壤种子库的组成，多样性特点以及人为耕垦和施肥下的变化，结果如下：供试太湖地区黄泥土稻田土壤分别采取以下四种不同的施肥方式，即不施肥(NF)、单施化肥(CF)、化肥配施猪粪(CMF)以及化肥配施秸秆(CSF)。四种施肥方式下，水稻季土壤样品共检出杂草种子25种，隶属于13个科；油菜季土壤样品共检出杂草种子20种，隶属于相同的13科。无论水稻种植季还是油菜种植季，与长期不施肥、单施化肥及化肥配施猪粪相比，化肥配施秸秆条件下的田间土壤杂草种子库密度均最低，但其总物种数和多样性较高；同时，这种施肥方式下，水稻与油菜的年平均产量最高，产量年际波动最小。可见，施肥方式的不同会影响杂草种子库的多样性，而多样性的高低与农作物产量高低及稳定性有着一定的相关关系：即均衡的施肥方式有利于维持土壤杂草种子库多样性，提高农作物产量，降低产量年际间的波动性。据此，在本文研究的4种施肥方式中，化肥配施秸秆可以作为提高农田生态系统生产力、稳定性并保持生物多样性的农田施肥管理方式。天然湿地开垦为稻田后，土壤杂草种子库的物种数、密度、丰富度以及多样性显著降低，群落结构发生变化，许多湿地植物种类消失，稻田杂草成为优势种。此外，面积较大的升金湖湿地相对于十八索湿地，拥有较高的土壤杂草种子库物种数、丰富度和多样性，可见维持天然湿地的面积对湿地生态系统的生物多样性的保护有重要的作用；此外，十八索稻田的土壤杂草种子库物种数和丰富度显著高于升金湖稻田，说明人工开垦的时间越长对天然湿地生态系统的破坏程度越大。土壤杂草种子库是地上植被恢复和维持的基础，土壤杂草种子库密度的降低，群落结构以及生物多样性的退化将严重破坏受损湿地的自然恢复能力，在这类受损湿地植被恢复的过程中可以人工提高土壤杂草种子库密度和多样性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1 土壤杂草种子库
• 1.1 土壤杂草种子库的定义
• 1.2 土壤杂草种子库的研究概况
• 1.3 土壤杂草种子库的研究方法
• 1.3.1 取样方法
• 1.3.2 诱萌法
• 1.3.3 淘洗法
• 1.3.4 漂浮法
• 1.3.5 综合法
• 1.4 土壤杂草种子库的研究意义
• 1.4.1 地上杂草与土壤种子库的关系
• 1.4.2 杂草种子库多样性与生态系统结构和功能
• 1.5 杂草种子库多样性研究趋向
• 2 农田生态系统与杂草种子库多样性
• 2.1 农田生态系统的概念、组成及特点
• 2.1.1 农田生态系统的概念
• 2.1.2 农田生态系统的组成
• 2.1.3 农田生态系统的特点
• 2.2 农田生态系统杂草种子库多样性研究概况
• 2.3 农田生态系统杂草种子库多样性研究意义
• 3 湿地生态系统与土壤种子库多样性
• 3.1 湿地的定义及类型
• 3.2 我国湿地资源环境分布
• 3.3 湿地生态系统的特点
• 3.4 湿地生态系统面临的威胁及解决对策
• 3.5 湿地土壤种子库多样性研究概况
• 3.6 湿地土壤种子库多样性对湿地保护的意义
• 参考文献
• 第二章 水稻土土壤杂草种子库及长期不同施肥下的变化
• 1 材料与方法
• 1.1 采样点基本概况
• 1.2 土壤采样
• 1.3 样品处理与种子鉴定
• 1.4 数据处理
• 2 结果
• 2.1 土壤杂草种子库物种组成
• 2.2 土壤杂草种子库密度及其垂直分布
• 2.3 土壤杂草种子库的群落结构特征及相似性
• 2.4 长期不同施肥方式下土壤杂草种子库多样性与作物产量的关系
• 3 讨论
• 3.1 长期不同施肥方式与土壤杂草种子库群落结构变化
• 3.2 土壤杂草种子库多样性与农田生态系统生产力
• 参考文献
• 第三章 天然淡水湿地土壤种子库多样性及其开垦为稻田后的变化
• 1 材料与方法
• 1.1 供试湿地概况
• 1.2 样品与采集方法
• 1.3 样品处理与种子鉴定
• 1.4 数据处理
• 2 结果
• 2.1 土壤种子库物种组成
• 2.2 土壤种子库的密度
• 2.3 土壤种子库的群落结构特征
• 3 土壤种子库的群落结构特征
• 3.1 围湖造田后土壤种子库的密度变化
• 3.2 围湖造田对天然湿地种子库群落结构的影响
• 4 小结
• 参考文献
• 第四章 全文结论
• 1 全文主要结论
• 2 主要创新点
• 3 今后工作设想
• 攻读学位期间发表的论文
• 致谢