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2008年5月12日,四川省汶川县发生8.0级大地震,地震及其所诱发的次生灾害对灾区生态系统造成了严重破坏,加剧了生态恢复和治理工作的复杂性与艰巨性。土壤种子库是植被恢复的基础,能够揭示受损植被-土壤系统的恢复潜力和演替方向,为了了解地震、次生灾害影响下不同气候类型区受损生态系统治理过程中土壤种子库特点及其与地上植被和土壤环境的关系,进一步评价受损生态系统的恢复潜力,于汶川地震重灾区四川省汶川、北川、茂县、绵竹的生态恢复示范区内设置典型样地,采用野外取样调查、室内模拟萌发及实验室分析测定相结合的办法,研究了2个气候类型区(半干旱干热河谷气候区、亚热带湿润季风气候区)内受损治理区和未受损区土壤种子库及其地上植被群落和土壤环境特征。主要结论如下:(1)不同气候区土壤种子库萌发动态与数量空间分布特征在土壤种子库萌发过程中未受损区和受损治理区都会出现一个明显的萌发高峰,而未受损区的萌发高峰持续时间更长,作用更为强烈。一年四季之中,土壤种子库密度最高值出现在2～3月,9月份取样所得土壤种子库密度表现为亚热带湿润季风气候区未受损区>亚热带湿润季风气候区受损治理区>半干旱干热河谷气候区受损治理区>半干旱干热河谷气候区未受损区的规律,而3月份取样所得土壤种子库密度表现为未受损区>受损治理区,治理区不同气候类型土壤种子库密度表现为半干旱干热河谷气候区>亚热带湿润季风气候区。总体而言,土壤种子库垂直分布的“表聚性”特征明显。(2)不同气候区土壤种子库物种组成与生活型分布未受损区、受损治理区共计7个大样地63个土壤种子库样本,共观察到36科、57属、61种植物。分布较多的物种主要由菊科、禾本科和豆科植物组成,分别占26.2%、16.4%、6.6%,萌发率较高的物种主要由菊科、禾本科和藜科组成,分别占42.95%、24.19%、5.47%,土壤种子库优势物种以先锋物种为主。其中未受损区土壤种子库物种分布最多的是菊科,受损治理区土壤种子库分布最多为禾本科。小叶堇菜普遍在治理区土壤种子库中存在,不同气候类型的不同类型样地均有独有物种出现,各样地土壤种子库生活型均以草本植物为主。不同类型样地土壤种子库物种多样性差异不显著,在同一气候类型区simpson多样性指数、香农多样性指数、丰富度指数表现为未受损区>受损治理区,而均一度指数相差不大。(3)土壤种子库物种空间分布的土壤环境解释土壤种子库与土壤环境因子的典范对应分析(CCA)表明,受损治理区中对土壤种子库物种分布影响最大的是TK、Ca、OM和TN;未受损区中土壤种子库物种空间分布与土壤OM、TN等肥力因子相关性不大,但与TK、Ca以及粘粒含量等因子相关性较为密切。(4)土壤种子库密度预测模型的构建应用多元线性回归技术和主成分回归技术建立土壤种子库密度与各环境因子间的拟合模型:y1k=0.14(Z11X1k+ Z21X2k+...Zi1Xik+...Z201X20k)-0.26(Z14X1k+Z24X2k+...Zi4Xik+.Z204X20k)+3.03Zij为第i个指标对应第j个主成分的得分系数值,i取值1～20,j取值1～5,Xik表示第k个样地第j个的指标原始数据,k取值1～N(N为样地个数)。(5)不同气候区地上植物群落特征地上植物群落共有51科100属120个物种,其中汶川未受损区包含29种,汶川治理区包含14种,擂鼓未受损区包含36种,擂鼓治理区包含36种,汉旺未受损区包含42种,汉旺治理区包含33种,茂县未受损区包含23种。各样地地上植物种类差别明显,独有种比重表现为未受损区>受损治理区。优势较为明显的物种多分布在菊科、蔷薇科、禾本科和豆科,累计占物种总数的41.67%。除了半干旱干热河谷气候区未受损区外其它样地地上植物群落均以草本型植物为主。灌木群落比重为未受损区>受损治理区;多年生草本和二年生草本群落具体表现为未受损区>受损治理区;一年生草本型群落表现为受损治理区>未受损区。半干旱干热河谷气候区未受损区地上植被群落的辛普森多样性指数、香农多样性指数、丰富度指数、优势度指数的值高于受损治理区,而均一度指数差异性较小;亚热带湿润季风气候区表现出的规律与半干旱干热河谷气候区相似。(6)不同气候区土壤种子库与地上植物群落的关系不同样地土壤种子库与地上植物群落表现出的相似性程度差异较大,基本处于中等水平;半干旱干热河谷气候区土壤种子库与地上植物的相似性指数普遍较低;未受损区的相似性指数高于受损治理区。半干旱干热河谷气候区土壤种子库独有种(SBES)>土壤种子库与地上植被群落的共有种(SAVS),而亚热带湿润季风气候区为SBES≤SAVS;未受损区SBES、SAVS普遍高于受损治理区。生活型组成中,SBES一年生和一、二年生草本的累计比例为受损治理区>未受损区,而多年生草本和藤灌木植物的累计比例则为未受损区>受损治理区;SAVS则与之相反。(7)地震灾区生态恢复效应综合评价生态恢复效应综合评价表明,综合得分由高到低依次为茂县未受损区(6.95)>汶川未受损区(6.74)>汉旺未受损区(6.01)>擂鼓未受损区(5.86)>擂鼓治理区(5.59)>汶川治理区5.43)>汉旺治理区(5.41)。