植冠种子库在铁路沿线沙区段植被恢复中的生态功能研究

The ecological function of canopy seed bank is playing an important role in the research of vegetation restoration in sand dune areas. We selected some psammophytes along with the DaZheng Railway in eastern Horqin Steppe to investigate seed dispersal dynamic of canopy seed bank, and the influences of canopy seed bank on seed bank pattern, germination and seedling emergence by means of laboratory analysis, manipulative experiments and field investigations. The objective was to explore the ecological functions of canopy seed bank in vegetation restoration along with railway line, and to discuss the importance of the function to plant sand-control of railway construction.

在沙区植被恢复研究中，植冠种子库逐渐体现出它独具特色的生态功能。本项目拟以大郑线铁路沿线处于科尔沁沙地东部的甘旗卡、章古台沙区段的沙生植物为研究对象，采用实验室分析、模拟试验、野外调查等方法，研究：1）铁路沿线不同沙丘断面具有植冠种子库植物的空间分布格局；2）铁路沿线沙生植物植冠种子库中种子的脱落动态；3）在不同尺度（植株个体尺度和景观尺度）上，铁路沿线植冠种子库对土壤种子库时空格局的影响；4）铁路沿线种子库对种子萌发和幼苗出土的调节作用。拟通过对铁路沿线沙区段沙生植物植冠种子库时空格局的长期监测和对比（不同沙丘类型、不同季节和年度）研究，分析植冠种子库在铁路沿线沙区段植被恢复中的生态功能，探讨植冠种子库所体现的生态功能在铁路建设植物防沙措施中的意义和价值。为沙区铁路建设的沙害防治提供科学依据。

在我国铁路沙害防治方法中，植物防沙是最根本和最有效的措施，而植被恢复则是各条铁路线普遍采用的一项行之有效的植物防沙措施。面临在国防、国民经济飞速发展背景下的铁路建设的大高潮，铁路沙害防治研究的持久和创新已成为突出问题，铁路沿线沙区段植物防沙措施尤其是植被恢复研究也面临着很大挑战。植冠种子库在沙区植被恢复中逐渐体现出独具特色的生态功能，本项目以大郑线铁路沿线处于科尔沁沙地东部的甘旗卡、章古台沙区段的沙生植物为研究对象，通过对铁路沿线沙区段沙生植物植冠种子库时空格局的长期监测和对比，从种子脱落动态、植冠种子库对土壤种子库时空格局的影响、种子库对种子萌发和幼苗出土的调节作用等方面探讨了植冠种子库所体现的生态功能在铁路建设植物防沙措施中的意义和价值。研究结果表明：1）在风季即将结束生长季即将开始的时候，铁路沿线沙生植物差巴嘎蒿的植冠种子库存留着最多的瘦果与头状花序，表现出将种子的脱落延迟到风季结束及雨季来临时的特点。随着沙丘流动性的增强，植冠种子库推迟脱落种子的程度逐渐增强；2）植冠种子库对植株周围的土壤种子库起到补充作用，差巴嘎蒿植冠种子库对土壤种子库的最大补充出现在风季结束雨季开始时期，且在此时，差巴嘎蒿植冠储藏种子80%以上具有活力；3）风吹滚动是促成沙米植冠种子库种子脱落的主要因素之一，通过植株滚动传播种子是以沙米为代表的1年生植物植冠种子库传播种子的主要方式之一。浸水加热是促成差巴嘎蒿植冠种子库种子脱落的主要因素之一，通过吸湿开裂传播种子是以差巴嘎蒿为代表的多年生植物植冠种子库传播种子的主要方式之一。沙生植物植冠储藏种子的脱落因所处部位和方向而存在差异，处于植株内层和处于下风向的种子更不易脱落；4）埋藏植冠种子库有利于调节沙生植物种子萌发和幼苗生成的时间；5）不同释放高度对种子扩散距离和飞行时间均有较大影响，不同风速对种子扩散距离有较大影响。本研究丰富了铁路沿线沙区沙生植物植冠种子库基本数据库，为从植冠种子库生态恢复功能角度出发开展铁路建设防沙工作提供了基本理论依据，为沙区铁路建设的沙害防治提供了初步科学依据，为今后铁路建设植物防沙工作的推广奠定了一定基础。