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土壤种子库是指存在于土壤表面和土壤中的全部存活种子的总和。湿地种子库作为繁殖体的储备库,在植被演替更新、生物多样性维持以及受损湿地恢复中起着十分重要的作用。随着我国对湿地重要性认识的深入,农业活动背景下湿地土壤种子库的变化特征以及利用土壤种子库进行湿地植被恢复技术日益受到关注。本论文通过野外植被调查、温室萌发及控制实验等方法,研究了三江平原天然湿地土壤种子库的基本特征,以及农田开垦、农田退水、农药化肥施用等农业活动对土壤种子库的影响,探讨了利用种子库进行湿地恢复的潜力及湿地恢复方法策略,为湿地资源保护与合理利用,湿地恢复与生物多样性维持提供参考依据。主要结论如下:(1)三江平原天然湿地土壤种子库湿地物种丰富,以多年生草本为主。其中小叶章、菹草等湿地优势物种在土壤种子库中占有较大比重,而苔草类优势物种所占种子密度很低。连续湿地与孤立湿地的多样性差异较小,两者萌发物种相似性系数为46.9%,说明孤立湿地在维持生物多样性方面同样具有重要的作用。湿润条件下湿地种子库的物种和种子规模要显著高于淹水条件,种子库萌发物种以小叶章等挺水草本物种为主,而淹水条件下萌发物种较少,以沉水植物占优势。种子库分层现象明显。天然湿地种子库0-5,5-10cm均能萌发出大量物种,但上层萌发物种及种子数量显著大于下层。(2)农田开垦显著影响种子库的结构和规模。随着开垦年限增加,萌发物种逐渐减少,开垦1年、3年、10年、20年的湿地分别为31种、21种、21种和8种,萌发物种数与种子库规模均表现出极显著差异。种子库密度以开垦1年湿地最大,随着开垦年限增加,种子库规模逐渐减小。小叶章作为该地区优势物种,由最初的1192粒/m2,经过20年开垦后在种子库中消失。(3)农田退水会携带大量的沉积物,导致三江平原湿地沉积速率显著升高(0.3-1.0cm yr-1)。对受农田退水影响的狭叶甜茅、菰、槽鳞扁莎群落的研究表明,群落间种子库萌发差异显著,沉积物输入显著影响了湿地种子库萌发。0.5-0.75cm的沉积物输入显著降低了萌发物种数和幼苗萌发数量,而不同物种对沉积物输入的响应有所不同。随沉积物厚度由0到2cm增加时,槽磷扁莎、三裂慈姑、泽泻等湿地物种幼苗数逐渐降低,而卵穗荸荠等物种在沉积物厚度达到0.5cm时即在种子库中消失。(4)农业生产过程中化肥的大量施用可能导致湿地氮磷养分富集,对湿地土壤种子库产生影响,进而影响地表群落。低氮添加(<10g/m2)并没有对萌发物种数和幼苗数产生显著影响,氮养分在5g/m2时,幼苗生物量达到最高。高氮添加(>20g/m2)会显著降低种子库萌发物种数、幼苗数及幼苗生物量。不同物种对氮肥添加的响应有所不同。高氮添加对卵穗荸荠、小叶章、灯心草等湿地物种种子萌发、幼苗生长及生物量具有显著的消极影响。磷养分输入并没有对小叶章湿地土壤种子库萌发物种数、幼苗数及群落生物量产生显著影响。湿地各物种对磷养分的响应不同。卵穗荸荠幼苗数随着磷养分由低到高而逐渐增加,其中高浓度养分条件下(9.6-19.2g/m2)萌发幼苗数显著高于低养分条件(0-4.8g/m2)。香蒲、小叶章、千屈菜、灯心草等物种在高浓度下萌发幼苗数要显著低于低浓度养分条件。总之,三江平原湿地土壤种子库对氮添加的响应的敏感性要显著高于磷输入。(5)种子库能为湿地恢复提供重要的繁殖体。农田退耕后,随着次生演替恢复的进行,种子库的结构和规模逐渐扩大,地表群落表现出由旱生物种占优势的群落逐渐演变成以小叶章占优势的湿生群落的演替趋势。恢复7年湿地、恢复14年湿地土壤种子库萌发物种数分别为24种、29种,地表植被物种数为21种、25种。不同演替恢复阶段种子库与地表植被相似性维持在30%以下。(6)种子库与环境因子CCA排序表明,上层萌发物种状况与实验室水分条件,取样地水深及恢复年限极显著相关(p<0.005),而与开垦年限,覆盖度等其他环境因子相关性不显著。而下层萌发物种状况只与实验室水分条件显著相关(p<0.005)。种子库物种萌发密度与环境变量具有相关性。泽泻、菹草、竹叶眼子菜、三裂慈姑和苦草主要在淹水条件下萌发,而小叶章等大部分物种主要在湿润条件下萌发。灯芯草、柳属和风毛菊的萌发主要与恢复年限有关,而荠菜等中旱生杂草与开垦年限显著相关。(7)利用种子库进行湿地恢复与重建工程至少需要弄清土壤种子库的物种组成。湿地的恢复需要注意待恢复地点的选择,优先选择靠近天然沼泽湿地的待恢复地进行湿地恢复。利用残存的种子库进行开垦农田的湿地恢复时,特别需要注意开垦年限对土壤种子库的影响。开垦年限越短,种子库恢复能力越强。恢复过程中,需要保证恢复地环境条件(地形、水文水位条件、养分、光照、温度等)的适宜性。保证恢复地水文条件的适宜性对群落的类型和恢复成败具有决定作用。通过繁殖体移植法或幼苗种植移栽法来进行本地湿地典型物种(尤其是苔草属物种)的再生是决定湿地恢复过程成败的重要环节。