当前,我国草原退化形势仍很严峻,迄今退化草原面积占90%以上。草地退化不仅使物种多样性降低、生产力下降,而且其自然的无性营养繁殖和种子繁殖混合繁殖的模式和过程均受到扰乱,几乎无法通过营养繁殖的方式进行自然恢复。因此,如何发挥退化草原土壤种子库的有性繁殖更新潜力,是草地恢复生态学的一个热点课题。

山西农业大学草业学院侯向阳教授团队研究发现,天然草地土壤中含有大量可萌发的植物种子,在植物种群、群落恢复与演替中发挥着重要作用。进一步研究表明,土壤种子库的物种组成和大小具有高度的时间和空间变异性,在空间上具有水平分布和垂直分布格局,在时间上具有季节动态和年季动态。

那么,什么是土壤种子库呢?每一种植物母体成熟之后都会孕育出很多种子,种子个体经由风吹、鸟衔等扩散过程散落到地表,最终进入土壤,形成土壤种子库。进入到土壤中的种子由于各种原因并不能全部发芽,要经历一个休眠阶段,由于物种种类和环境条件的差异,种子的休眠时间从几天到很多年不等,所以某一区域内土壤种子库的物种组成、结构,是对它过去植被状况的“进化记忆”,同时也能反映出该区域植物群落的将来。

能否利用遗留下来的土壤种子库进行退化或受损植被的恢复?侯向阳教授团队经过持续调查研究发现,土壤种子库可以简单地分为瞬时土壤种子库和持久土壤种子库,即使给予理想的萌发条件如季节、温度、湿度等,土壤种子库中也仍有部分种子保持休眠状态,休眠的种子组成了土壤持久种子库的成分。同时,在土壤种子库中真正起作用的是具有活力的种子,不同类型、不同程度、不同时段的退化草地土壤中,遗留的植物种子在种类和数量等特征方面存在较大差异。

由于土壤种子库对外界干扰的反应滞后于地上植被,所以辨别某一区域土壤中种子的种类和数量,并分析该区域土壤种子库在植物群落更新和退化植被恢复中的作用,是利用残存的持久土壤种子库作为退化草地自然恢复种源的前提。

比如,原生植物群落已经丧失的退化草地,如果土壤中仍含有这些植物的种子,那么其植被自然恢复的潜力巨大,需要通过改善土壤环境等措施来促进其萌发和生长,引导退化草地重新进行组织,通过自我调节使其逐渐恢复到原生状态;若原生植被在地表上不存在、土壤中也没有种子,这类退化草地自然恢复,就要补种或进行植被人工重建。

土壤种子库通过地上的植被来输入种子,因此,我们在今后的草地管理中应该抓住种子的潜植被特征,熟悉植物的生长特性和减少人为的干扰,对目标物种、种群进行合理保护,最大程度地保证种子的繁殖,同时也要利用好种子的遗产规律,选择优质的繁殖基因,保证植被的生命力。(任国华)