一种干旱区通过人工漂种快速补充退化生态系统种源的方法

1.本发明属于生态环境恢复技术领域，具体涉及一种干旱区通过人工漂种快速补充退化生态系统种源的方法。


背景技术：

2.干旱区指属于干旱气候的地区，地球上干旱区约占陆地面积的30％，干旱区具有下列共同的特征：降水量少而变率大，气候干燥，日照和蒸发作用强烈，地表径流稀缺，水资源贫乏，生态环境极其脆弱。干旱区生态系统由于具有脆弱性和低稳定性，成为对气候变化和人类活动最敏感的地球陆地生态系统之一。干旱区是全球约40％的人口的家园，拥有全球约1/3的生物多样性热点，为28％的濒危物种提供了栖息地。干旱区的生物多样性保护与可持续发展在全球生态建设中举足轻重。
3.近几十年来，在全球气候变化的背景下，干旱区的干旱程度加剧，干旱区生态系统正面临着严重退化的风险。生物多样性与生态系统功能，尤其是多功能性之间的内在关系及其调控机制，以及干旱区生态系统如何长期有效维持功能多样性并为人类社会提供支持，是全世界生态学者一直力求攻克的重大科学问题。
4.干旱区生态退化的过程往往伴随物种多样性的下降和自然植被群落更新的抑制，并导致生物群落物种丢失和关键植被物种种源短缺。并且，受地表水文过程改变和洪泛环境缺失等非生物因素控制，这些退化的植物群落缺乏正常的繁育条件，群落更新难以自然发生。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种干旱区通过人工漂种快速补充退化生态系统种源的方法。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
7.本发明提供了一种干旱区通过人工漂种快速补充退化生态系统种源的方法，包括以下步骤：
8.(1)种子采集和处理：根据退化植物群落物种构成和参考生态系统物种构成，采集待恢复区退化植物群落本土优势建群种物种的种子并检测种子活力，选取活力达标的种子备用；
9.(2)生境改善：对待恢复区进行漫灌补水，激活土壤种子库，改善优势建群种物种的繁育生境；
10.(3)种源补充：对待恢复区进行灌溉补水时通过水流顺水飘撒步骤(1)处理得到的待恢复区退化植物群落本土优势建群种物种的种子，令种子随水飘播以实现种源补充。
11.进一步地，步骤(1)中，所述检测种子活力的方法为抽样检测，具体采用ttc染色法或萌发法，抽样检测种子活力后，避光、0～5℃保存。
12.进一步地，所述ttc染色法具体为：随机采取3～5份待检测的种子，每份50-100粒
种子，浸水，待种皮柔软后剥去种皮，用浓度为2wt％的ttc溶液染色，染色后以清水漂洗，检查染色情况，若呈红色证明种子活力良好，如果有部位没有变红证明种子已经死亡，计算各份种子的活力良好率，活力良好率达到60％以上的种子为所述活力达标的种子。
13.进一步地，所述浸水时间为1～2天，所述染色时间为15～30min。
14.进一步地，所述活力良好率＝活力良好的种子数/检测的种子总数*100％。
15.进一步地，所述萌发法具体为：将种子置于容器中，衬垫滤纸、脱脂棉或清洁河沙，添加清水，将种子均匀地摆布其上，每天检查1次，记录可发芽种子数；每次使用50～100粒种子进行检测，重复3～5次，计算平均发芽率，判断种子的活力，平均发芽率为60％以上的种子为所述活力达标的种子。
16.进一步地，判断是否为可发芽种子的方法为：长出正常幼根、幼芽的种子为可发芽种子；幼根幼芽畸形、残缺、中间细、根尖发褐停止生长的，为不发芽种子；所述发芽率＝可发芽种子数/种子总数*100％。
17.进一步地，所述添加清水至以手压衬垫物不出水为度，萌发过程中保持温度为20～25℃，萌发过程中以滴管滴水的方式向容器中添加水分，避免冲动种子。
18.进一步地，所述待恢复区退化植物群落本土优势建群种物种包括胡杨、柽柳、甘草、骆驼刺、花花柴和猪毛菜中的一种或多种。
19.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
20.本发明通过科学地选择待恢复区人工漂种补充种源的物种，并借助人工生态输水的契机，结合有控制(具体的控制方法包括工程控制，如生态闸)的人工漫溢和小范围洪泛生境创造，进行人工漂种种源补充，采用简易可操作的人工辅助措施改善退化植被群落繁育生境，促进和加速其生态恢复。
21.采用本发明的方法使干旱的待恢复区的草本植物和灌木物种增加，群落盖度和群落密度显著提高，对干旱区生态系统具有良好的改善效果。
具体实施方式
22.现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。
23.另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
24.除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
25.在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实
施方式对技术人员而言是显而易见的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
26.关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
27.本发明实施例中提供了一种干旱区通过人工漂种快速补充退化生态系统种源的方法，包括以下步骤：
28.(1)种子采集和处理：采集待恢复区退化植物群落本土优势建群种物种的种子并检测种子活力，选取活力达标的种子备用；
29.(2)生境改善：对待恢复区进行漫灌补水，激活土壤种子库，改善优势建群种物种的繁育生境；
30.(3)种源补充：对待恢复区进行灌溉补水时通过水流顺水飘撒步骤(1)处理得到的待恢复区退化植物群落本土优势建群种物种的种子，令种子随水飘播以实现种源补充。
31.步骤(1)中，检测种子活力的方法为抽样检测，具体采用ttc染色法或萌发法，抽样检测种子活力后，避光、0～5℃保存。
32.ttc染色法具体操作步骤为：随机采取3～5份待检测的种子，浸水，待种皮柔软后剥去种皮，用浓度为2wt％的ttc溶液染色，染色后以清水漂洗，检查染色情况，若呈红色证明种子活力良好，如果有部位没有变红证明种子已经死亡，计算各份种子的活力良好率，活力良好率达到60％以上的种子为活力达标的种子。
33.在实施例中，种子的活力良好率的计算方法为：活力良好的种子数/检测的种子总数*100％。
34.在实施例中，萌发法具体操作步骤为：将种子置于培养皿或瓦盆中，衬垫滤纸、脱脂棉或清洁河沙，添加清水，将种子均匀地摆布其上，每天检查1次，记录可发芽种子数；每次使用50～100粒种子进行检测，重复3～5次，计算平均发芽率，判断种子的活力，平均发芽率为60％以上的种子为活力达标的种子。
35.其中，判断是否为可发芽种子的方法为：长出正常幼根、幼芽的种子为可发芽种子；幼根幼芽畸形、残缺、中间细、根尖发褐停止生长的，为不发芽种子；发芽率的计算方法为：可发芽种子数/种子总数*100％。
36.在实施例中，添加清水至以手压衬垫物不出水为度，萌发过程中保持温度为20～25℃，萌发过程中以滴管滴水的方式向容器中添加水分，避免冲动种子。
37.在实施例中，待恢复区退化植物群落本土优势建群种物种具体为：胡杨、柽柳、甘草、骆驼刺、花花柴和猪毛菜。
38.实施例1
39.以塔里木河下游为试验区，进行种源补充，该实验区为干旱地区，多年平均降水量在17.4-42.0mm之间，群落盖度为15％，群落密度为0.89株/m2。实验区物种情况表见表1。
40.表1
41.[0042][0043]
(1)种子采集和处理：根据退化植物群落物种构成和参考生态系统物种构成，在7-8月种子成熟时采集恢复区退化植物群落本土优势建群种物种胡杨的种子，采用ttc染色法抽样检测种子活力后，放入深色密封瓶，0～5℃保存。其中，ttc染色法的具体操作步骤为：随机采取5份待检测的种子，每份100粒种子，浸水，待种皮柔软后剥去种皮，用浓度为2wt％的ttc溶液染色，染色后以清水漂洗，检查染色情况，若呈红色证明种子活力良好，如果有部位没有变红证明种子已经死亡，计算各份种子的活力良好率，活力良好率达到60％以上的种子为活力达标的种子。
[0044]
种子的活力良好率的计算方法为：活力良好的种子数/检测的种子总数*100％。
[0045]
(2)生境改善：在4-5月份利用地下微咸水、8月下泄洪峰与农田排水对植被退化荒
漠区进行不定期控制漫灌补水。补水顺地势自然实施，激活土壤种子库的同时，营造胡杨建群种落更新的小生境，促进种子萌发和幼苗生长，改善退化群落丢失物种的繁育生境。
[0046]
(3)种源补充：灌溉补水时，通过水流顺水飘撒步骤(1)处理得到的活力达标的胡杨的种子，令种子随水飘播，借助人工漫溢制造洪泛环境和漂种的手段模拟丢失物种种群的自然落种生繁过程，补充退化生态系统种源条件的同时，促进退化植物群落的恢复。
[0047]
对实验区的植物种类、数目、盖度及物种多样性进行检测，测定过程及方法为：
[0048]
1)植被调查方法：
[0049]
对实施例1中植物生长旺盛的季节(7月或8月)进行样方调查。样地的规格为50m
×
50m，同时样地被分成25m
×
25m的乔、灌木样方4个，然后分别测定小样方中乔木、灌木的数量、种类、盖度、冠幅、株高、胸基径等指标。对于草本植物的测定，分布稀疏的进行单独测量，样方内分布较密的采用梅花型取样布设1m
×
1m的小样方对草本植物进行测定，测定指标为：盖度、种类及数目。
[0050]
2)物种多样性的测定方法：
[0051]
物种丰富度反映群落生境中物种数目的多少主要由patrick指数和margalef指数来反映。物种多样性指数是均匀度和丰富度的综合反映指标，主要由simpson指数，shannon-weiner指数来体现，能较为直接的反映群落状况。
[0052]
按照实施例1方法进行人工漂种后，实验区草本植物新增15种，灌木2种，群落盖度由15％增加到79％，群落密度由0.89株/m2增加到43.64株/m2。patrick指数由2.3增加到18；margalef指数由0.54增加到1.48，simpson指数由0.39增加到0.86；shannon-weiner指数由0.64增加到2.34。实施例1中在漂种后新增的草本植物和灌木主要是由于“生境改善”措施对待恢复区进行漫灌补水，激活了土壤种子库所致。
[0053]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。