CN113820444B - 一种检测不同火烧强度对地下土壤种子库影响的方法 - Google Patents

一种检测不同火烧强度对地下土壤种子库影响的方法 Download PDF

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Abstract

一种检测不同火烧强度对地下土壤种子库影响的方法，该方法通过简单的操作，精确控制火烧强度，为检测火烧强度对土壤种子库的影响提供基础数据。检测方法：一、采用土芯法进行土壤种子库取样；二、切割钢管；三、钢管封底及埋置；四、装填培养基质；五、将温度探头铺设在所述钢管内培养基质的上表面，然后将步骤一土壤种子库取样平铺在培养基质和温度探头之上；六、在所述钢管周围埋置隔离框；七、火烧处理；八、干草燃烧后在所述隔离框上覆盖尼龙网；九、进行常规浇水管理，定期除草，记录幼苗个数及物种类型，并测定植株高度和生物量，进而比较不同火烧强度对土壤种子库物种组成和生长情况的影响。

Description

一种检测不同火烧强度对地下土壤种子库影响的方法
技术领域
本发明涉及一种火烧对地下土壤种子库影响的方法。
背景技术
土壤种子库是指存在于土壤上层凋落物和土壤中全部活的种子，具有记忆植被历史、影响植被恢复能力的双重功能，是植被更新、繁衍源物质提供者。土壤种子库能够保持短期环境变化或干扰下种群动态的平衡，并决定植被演替方向，可以有效进行植被恢复与重建，促进区域生态系统健康，提高生物多样性。2016年第五届国际种子生态学大会将土壤种子库动态的环境控制因子作为专门的议题。2019年第六届国际种子生态学大会将种子传播、种子萌发、种子持久性的机制和过程作为重要议题。
火是草原生态系统的重要生态因子之一，具有积极或消极的作用，已成为草原生态系统发展、演替及消亡过程中的重要驱动因子。火塑造了全球生物群系的分布，维持了群落的结构和功能，推动了全球范围内的植被动态变化。火驱动了物种的进化，在火烧的生态系统中，芽生、种子受热和烟刺激后萌发等现象被认为是植物对于火作为一种生态进化力量的响应。目前，国内外关于草原火的研究主要集中在火烧对土壤温度、土壤微生物和生物量、植物多样性及生产力和土壤呼吸等方面，而火烧强度对地下土壤种子库的影响研究不足。
发明内容
本发明提供了一种检测不同火烧强度对地下土壤种子库影响的方法，该方法能够通过简单的操作，精确控制火烧强度，为检测火烧强度对土壤种子库的影响提供基础数据。
本发明检测不同火烧强度对地下土壤种子库影响的方法：
一、采用土芯法进行土壤种子库取样；
二、切割钢管；
三、钢管封底及埋置：在步骤二所述切割后的钢管底部套上尼龙网，然后放入沟槽中，沟槽内钢管之间的间距为10cm以上，之后用土将沟槽与钢管、钢管与钢管之间的缝隙填满；
四、装填培养基质：培养基质过1cm筛，再用水洗净，然后放置在100℃烘箱中烘48h，之后将烘干的培养基质装入步骤三沟槽内的钢管中并装填平整，装填后培养基质上表面距钢管顶部为5～10cm；
五、将温度探头铺设在所述钢管内培养基质的上表面，然后将步骤一土壤种子库取样平铺在培养基质和温度探头之上，钢管内土壤种子库取样铺设厚度为2±0.2cm；
六、在所述钢管周围埋置隔离框，隔离框地面高度为40cm以上；
七、火烧处理：精确称取干草重量放在所述钢管内土壤种子库取样上方点燃燃烧，并记录不同重量干草的燃烧时间及燃烧温度；
八、干草燃烧后在所述隔离框上覆盖尼龙网，并将尼龙网固定在隔离框上；
九、进行常规浇水管理，对隔离框中钢管外部的土壤进行定期除草，培养2～5个月，上述钢管中土壤种子库连续两周没有新增出苗，便记录幼苗个数及物种类型，并测定植株高度和生物量，进而比较不同火烧强度对土壤种子库物种组成和生长情况的影响；
其中，步骤二切割的钢管高度比沟槽深度长5～10cm。
本发明能够精确控制实验火烧强度，实验真实的反应了不同火烧强度引起的温度和水分变化，全面充分的考虑到生物质燃烧产生的烟含有大量挥发性的有机物等影响因素对种子活力、休眠、萌发和生长产生的影响，进而影响种子库的持久性和植被组成。本发明方法能够加深草原生态系统植被空间格局和时间演变机制的认识，有利于加强植被恢复技术和完善草原生态系统管理方式。
附图说明
图1是本发明方法中温度探头铺设示意图；
图2是本发明方法中土壤种子库在所述钢管中的布设示意图；
图3是本发明方法中隔离框及所述钢管的位置示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
具体实施方式一：本实施方式检测不同火烧强度对地下土壤种子库影响的方法：
一、采用土芯法进行土壤种子库取样；
二、切割钢管；
三、钢管封底及埋置：在步骤二所述切割后的钢管底部套上尼龙网，然后放入沟槽中，沟槽内钢管之间的间距为10cm以上，之后用土将沟槽与钢管、钢管与钢管之间的缝隙填满；
四、装填培养基质：培养基质过1cm筛，再用水洗净，然后放置在100℃烘箱中烘48h，之后将烘干的培养基质装入步骤三沟槽内的钢管中并装填平整，装填后培养基质上表面距钢管顶部为5～10cm；
五、将温度探头铺设在所述钢管内培养基质的上表面，然后将步骤一土壤种子库取样平铺在培养基质和温度探头之上，钢管内土壤种子库取样铺设厚度为2±0.2cm；
六、在所述钢管周围埋置隔离框，隔离框地面高度为40cm以上；
七、火烧处理：精确称取干草重量放在所述钢管内土壤种子库取样上方点燃燃烧，并记录不同重量干草的燃烧时间及燃烧温度；
八、干草燃烧后在所述隔离框上覆盖尼龙网，并将尼龙网固定在隔离框上；
九、进行常规浇水管理，对隔离框中钢管外部的土壤进行定期除草，培养2～5个月，上述钢管中土壤种子库连续两周没有新增出苗，便记录幼苗个数及物种类型，并测定植株高度和生物量，进而比较不同火烧强度对土壤种子库物种组成和生长情况的影响；
其中，步骤二切割的钢管高度比沟槽深度长5～10cm。
本发明土壤种子库取样取样时间为每年4月份(持久种子库)或者每年10月份(瞬时种子库)。
本实施方式同一隔离框内采用相同的火烧处理进行实验，实验效果更为准确。
本实施方式隔离框上覆盖尼龙网能够防止环境中植物种子进入试验用所述钢管内，进而避免环境中植物种子影响实验结果。
本实施方式在钢管底部套上尼龙网，是为了防止钢管底部原土种子萌发影响实验结果。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点在于：步骤一中在每个样方中随机取10±5个土芯，土芯深度为5±0.5cm。其他步骤及参数与具体实施方式一相同。
本实施方式土芯可采集不同土壤深度的土壤种子库，例如采集土壤深度为0至5cm的土芯、土壤深度为5至10cm的土芯、土壤深度为10至15cm的土芯、土壤深度为15至20cm层次的土芯。将采自同一样方、深度相同的土芯混匀后剔除土壤中的杂物和大颗粒石子作为测试样品。
本实施方式可检测不同深度的土壤种子库对于火烧情势的响应，并可以纵向对比不同深度土壤对相同火烧情势的响应。
本实施方式在步骤一土芯取样过程中剔除土芯中土壤内的杂物和大颗粒石子。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二的不同点在于：其特征在于步骤一中土芯法取样土钻直径为5cm。其他步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一的不同点在于：步骤二所述钢管内径为10cm～20cm；钢管切割后的钢管高度(长度)为15～20cm。其他步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一的不同点在于：步骤三中所述尼龙网为100～200目；步骤八所述尼龙网为100～200目。其他步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一的不同点在于：步骤四中所述用水洗净：先用自来水冲洗7～9遍，然后用蒸馏水洗两遍。其他步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一的不同点在于：步骤六中所述隔离框为PVC材质；隔离框长度为100cm，宽度为50cm。其他步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一的不同点在于：步骤七中称取的干草重量为3～12g。其他步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一的不同点在于：步骤四中所述培养基质为河沙与蛭石的混合物或河沙；培养基质为河沙与蛭石混合物，其中河沙与蛭石的质量比为1:1。其他步骤及参数与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一的不同点在于：步骤三中沟槽宽度为10cm～20cm，长度为100cm。其他步骤及参数与具体实施方式一至九之一相同。
实施例1
一、采用土芯法进行土壤种子库取样；
2021年4月份在大安碱地生态试验站选取碱蓬群落，在碱蓬群落中随机选择10个样方，在选定的样方内采用土芯法进行土壤种子库取样，使用直径5cm的土钻在每个样方中随机取10个土芯(直径5cm×深度5cm)，采自同一样方内的土芯混匀后剔除土壤中的杂物和大颗粒石子，作为一次重复，共十次重复；
二、切割钢管；选取内径为10cm的圆柱形钢管进行切割，切割后钢管高度为20cm；
三、钢管封底及埋置：在步骤二所述切割后的钢管底部套上200目尼龙网，然后放入沟槽中，沟槽内钢管之间的间距为10cm，之后用原土将沟槽与钢管、钢管与钢管之间的缝隙填满；所述沟槽深度为15cm，宽度为10cm，长度为100cm；
四、装填培养基质：河沙过1cm筛，再用自来水冲洗7～9遍，而后用蒸馏水洗两遍，然后放置在100℃烘箱中烘48h，之后将烘干的河沙装入步骤三沟槽内的钢管中并装填平整，河沙装填厚度为15cm；
五、将温度探头铺设在所述钢管内河沙的上表面，然后将步骤一土壤种子库取样平铺在河沙和温度探头之上，钢管内土壤种子库取样铺设厚度为2cm；
六、在所述钢管周围埋置PVC板制作的隔离框，隔离框长度为100cm、宽度为50cm、地面高度(高出地面的高度)为40cm；
七、火烧处理：分别称取9g和12g干燥的羊草放在所述钢管内土壤种子库取样上方点燃燃烧，并记录不同重量干草的燃烧时间及燃烧温度；
八、干草燃烧后在所述隔离框上覆盖200目尼龙网，并将尼龙网固定在隔离框上；
九、进行常规浇水管理，对隔离框中钢管外部的土壤进行定期除草，培养3个月，上述钢管中土壤种子库连续两周没有新增出苗，便记录幼苗个数及物种类型，并测定植株高度和生物量，进而比较不同火烧强度对土壤种子库物种组成和生长情况的影响。
实施例1实验结果分析：
碱蓬群落土壤种子库种子萌发对不同火烧强度的响应存在差异。
在没有燃烧干草的对照实验中，碱蓬群落土壤种子库中发现了2个物种，其中狗尾草1株，高度为12.2cm，生物量(干重)为0.03g/m2；碱蓬59株，株高均值为12.9cm，生物量(干重)2.33g/m2。
燃烧9g干草实验组，碱蓬群落土壤种子库中只发现了1个物种—碱蓬，其出苗数为99株，出苗数显著高于对照组，株高均值为13.0cm，与对照组无显著差异，生物量(干重)为2.76g/m2，生物量高于对照组。
燃烧12g干草实验组，碱蓬群落土壤种子库中只发现了碱蓬，碱蓬出苗数为46株，显著低于对照组，碱蓬株高均值为9.8cm，株高低于对照组，生物量(干重)为1.76g/m2，生物量低于对照组。
从以上结果可以看出，燃烧不同重量干草处理下，碱蓬群落土壤种子库中萌发的物种类型，优势种出苗数和植株高度均存在明显差异。

Claims (9)

1.一种检测不同火烧强度对地下土壤种子库影响的方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：
一、采用土芯法进行土壤种子库取样；
二、切割钢管；
三、钢管封底及埋置：在步骤二所述切割后的钢管底部套上尼龙网，然后放入沟槽中，沟槽内钢管之间的间距为10cm以上，之后用土将沟槽与钢管、钢管与钢管之间的缝隙填满；
四、装填培养基质：培养基质过1cm筛，再用水洗净，然后放置在100℃烘箱中烘48h，之后将烘干的培养基质装入步骤三沟槽内的钢管中并装填平整，装填后培养基质上表面距钢管顶部为5～10cm；
五、将温度探头铺设在所述钢管内培养基质的上表面，然后将步骤一土壤种子库取样平铺在培养基质和温度探头之上，钢管内土壤种子库取样铺设厚度为2±0.2cm；
六、在所述钢管周围埋置隔离框，隔离框地面高度为40cm以上；
七、火烧处理：精确称取干草重量放在所述钢管内土壤种子库取样上方点燃燃烧，并记录不同重量干草的燃烧时间及燃烧温度；
八、干草燃烧后在所述隔离框上覆盖尼龙网，并将尼龙网固定在隔离框上；
九、进行常规浇水管理，对隔离框中钢管外部的土壤进行定期除草，培养2～5个月，上述钢管中土壤种子库连续两周没有新增出苗，便记录幼苗个数及物种类型，并测定植株高度和生物量，进而比较不同火烧强度对土壤种子库物种组成和生长情况的影响；
其中，步骤二切割的钢管高度比沟槽深度长5～10cm。
2.根据权利要求1所述的检测不同火烧强度对地下土壤种子库影响的方法，其特征在于步骤一中在每个样方中随机取10±5个土芯，土芯深度为5±0.5cm。
3.根据权利要求1所述的检测不同火烧强度对地下土壤种子库影响的方法，其特征在于步骤二所述钢管内径为10cm～20cm；钢管切割后的钢管高度为15～20cm。
4.根据权利要求1所述的检测不同火烧强度对地下土壤种子库影响的方法，其特征在于步骤三中所述尼龙网为100～200目；步骤八所述尼龙网为100～200目。
5.根据权利要求1所述的检测不同火烧强度对地下土壤种子库影响的方法，其特征在于步骤四中所述用水洗净：先用自来水冲洗7～9遍，然后用蒸馏水洗两遍。
6.根据权利要求1所述的检测不同火烧强度对地下土壤种子库影响的方法，其特征在于步骤六中所述隔离框为PVC材质；隔离框长度为100cm，宽度为50cm。
7.根据权利要求1所述的检测不同火烧强度对地下土壤种子库影响的方法，其特征在于步骤七中称取的干草重量为3～12g。
8.根据权利要求1所述的检测不同火烧强度对地下土壤种子库影响的方法，其特征在于步骤四中所述培养基质为河沙与蛭石的混合物或河沙；培养基质为河沙与蛭石混合物，其中河沙与蛭石的质量比为1:1。
9.根据权利要求1所述的检测不同火烧强度对地下土壤种子库影响的方法，其特征在于步骤三中沟槽宽度为10cm～20cm，长度为100cm。
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