唐山矿区土壤种子库特征分析——以滦县樱花铁矿为例

张玉芹 李国成 王俊河 徐景贤 潘冬梅 郑艳美

唐山地处冀东主要矿区之一，矿产资源丰富，矿山开采较普遍，樱花铁矿位于河北滦县西部九百户镇，属张庄铁矿区，由九百户所辖，矿区交通便利，是河北有名的铁矿区。土壤种子库是指存在于土壤表层凋落物和土壤中全部活性种子的总和，它具有潜在的植被恢复能力，是进行生态恢复非常重要的手段，也可反映区域特有的生物多样性特征，土壤种子库来源于地面植被，能够反映地面植被的历史情况，对本矿区土壤种子库的调查，将种子库的潜在恢复能力与人为恢复技术有机结合起来，为提供适应矿区发展的、具有发展潜力的植物组合摸索规律。

一、研究区概况

樱花铁矿位于河北滦县西部九百户镇，交通便利，且有专用铁路直通矿区；地形为低山丘陵，西北高，东南低，逐渐开阔形成冲积扇；半干旱大陆性气候，夏季最高气温40℃，冬季最低气温-20℃，年平均气温10.5℃，年平均降雨量718毫米，主要集中在6—9月，日照2600小时，0度以上积温4100℃，无霜期165天；主要为磁铁矿，少量赤铁矿。土壤有机物含量较低，土壤类型主要为褐土，土层贫瘠且含砾石较多，未破坏区内植被丰富，弃矿区砂层覆盖，几乎全部裸露。

二、研究方法

1、调查及取样

土壤种子库的采样于2014年3月、10月进行，选取有代表性的5个样地，在每个样地设置5个最具有代表性的小样方，面积为100厘米×100厘米，样方设置充分考虑海拔、坡向等生境因子的变化，每个小样方内用取土环刀(Φ50.46×50 毫米)取土，分 0—5、5—10、10—15、15—20 四个深度，钻土取样，样品装入塑料袋封口保存，每个样方重复3个共300个样品带回实验室，进行萌发试验，同时，在调查区域内调查并记录其中的植物种类，数量，高度等。

2、萌发实验

用萌发法测定土壤种子种类，萌发实验在温室中进行，为防止其他种子进入试验区域，将试验区域用50×50目纱窗覆盖；河沙土经高温消毒以杀死可能存在的种子，同一样地同一土层土样混合，除去杂物后，与已消毒河沙充分混合，铺成2厘米左右的萌发床，采用自然光照，保持萌发床湿润，当有种子萌发时鉴定种类且计数拔除，对暂不能识别的幼苗移栽至培养池内至能识别为止，连续21天无新幼苗萌发止。

三、结果与分析

1、樱花铁矿种子库组成

观测区萌发物种共计39种，隶属于20科31属共计640株，均为被子植物，以菊科植物最多，包括蒿属、鬼针草属等5属8种，其次为禾本科包括早熟禾属、画眉草属等6属6种，藜科2属3种，豆科2属2种十字花科2属2种，蔷薇科1属2种，苋科1属2种，车前科1属2种，其余均为单属单种，生物多样性匮乏。

种子萌发数量以菊科中华苦卖菜最多145株，占萌发总数的22.66%，其次是酢浆草103株，占萌发总数的16.09%，附地菜71株，反枝苋64株，抱茎苦荬菜32株，共计占总数的64.84%，而种数仅占种总数的12.82%，其余种萌发数多在5-15之间，由此可见该区土壤种子库种的优势明显。

2、土壤种子库的垂直分布特征

通过土壤种子库萌发实验，共计萌发种子640粒，0—5厘米土层萌发498粒，5—10厘米土层108粒、10—15厘米土层萌发25粒、15—20厘米土层2粒，由此可以看出，未破坏土壤种子库密度的垂直分布规律为0—5厘米＞5—10厘米＞10—15厘米＞15—20厘米的土壤种子数量，呈现递减的趋势,这符合国外学者认为的“随着土壤深度的增加，单位面积种子数目下降，甚至土壤7厘米以下土层的少量种子可被认为已从沙漠土壤种子库中消失”，砂层覆盖区各层间无显著差异，土壤种子库密度均极低，仅有7粒萌发。矿区土壤种子库的垂直分布为，在0—5厘米层最高，占萌发总数的77.8%，在取样最底层15—20厘米仅占萌发总数的0.3%，与大多数研究中种子库的垂直分布规律相符合。

四、结论

1、该区萌发物种共计640株，隶属于20科31属39种，主要以草本植物为主，物种多样性低，该区土壤种子库种的优势较为明显，优势种为苦卖菜、酢浆草、附地菜、反枝苋、抱茎苦荬菜。

2、滦县樱花铁矿废弃区及塌陷区试验样方内仅萌发3种共7粒，土壤种子极度缺乏。

3、矿区土壤种子库垂直分布差异较大，土壤种子主要集中在0—5厘米的土层内，种子数量随深度增加明显降低。