基于土壤种子库的林业生态修复技术

　　土壤种子库是指在某一生境的土壤、凋落物中具有活力的全部种子。这一生物种质储存系统承担着植物群落更新扩散的核心功能，是维持生态系统稳定性的结构性要素。作为植物种子的地下储存库与潜在群落载体，其不仅承载着植被演替的历史印记，更表征着物种的自我修复潜力：一方面通过补充种子资源降低物种区域性消亡风险，另一方面通过地下-地上群落组成的差异性特征（包括物种多样性差异与功能群配比差异），为建立生物多样性动态监测体系与生态风险预警机制提供了关键性诊断指标。

　　1项目研究概况

　　淮北市处于安徽省北部，东经116°24′~117°03′、北纬 33°16′~34°10′，地理位置处在江苏、山东、安徽地区的三省交接地带，淮北市长时间以来以煤炭资源为主要发展动力，导致大量塌陷区和石质山地长期闲置、生态环境质量、市民生存面临压力。在习近平生态文明思想指引下，淮北市逐步加大采煤沉陷区以及废弃地治理力度，荒山复绿工程正在紧锣密鼓的开展。

　　本研究在选择样地时，考虑了不同类型的受损林地，包括不同土壤类型、植被类型和受损程度，选择具有代表性的样地能够更准确地反映研究区域的生态修复状态和问题，以便在研究中对比不同修复效果和策略的差异，确保研究结果的广泛适用性，并提供对不同环境条件下生态修复效果的比较和评估。最终根据实际立地条件情况选择了待修复地。同时选择了自然环境较好的相山国家森林公园来获取用于修复的土壤种子库，见（图1）。

　　

　　

　　图1样地选择

　　

　　2利用土壤种子库的生态修复方法概述

　　土壤种子库进行植被恢复的关键在于对待修复区域内土壤种子库的评估：既要系统解析待修复区域的种子库存量特征，还需验证目标植物种能否在本土或邻近生态系统中实现有效富集。修复实践的主要实施路径在于：基于原生种库活化的原位修复法与依赖外源补给的异位修复法。当目标区呈现种子库有效物种成分匮乏（如目标种密度低于5%），需启动异位修复模式，通过人工补种构建种质资源库。相较局限于本土种质激活的原位修复策略，异位修复具备更显著的普适优势：依托种子富集技术提升萌发效率，结合优势种密度调控及群落结构优化，可以有效加速植被正向演替进程。

　　3利用土壤种子库进行生态修复的相关操作

　　3.1土壤种子库的调查和分析

　　根据需求，科学合理地选择样地，设置样方，进行地表植被调查和土壤采样，获取用于后期的优质土壤种子库。样地的选择上可选种子库条件较好的临近地块取土原位恢复或地域环境类似的条件较好地块进行异位恢复，取样主要的方法包括：

　　（1）大数量的小样方采样法；

　　（2）小数量的大样方采样法；

　　（3）大样方内随机再分小样方采样法；

　　（4）多样线-随机样方采样法。

　　单次采集土样应多于100g，此外，在一个样方内提取多个较小体积的土壤样本进行混合，能够有效的减小取样的误差。目前针对采样的深度和层数没有统一标准，已有研究表明，0~10cm的表层土壤内种子含量占比相对较大，通常认为最大取样深度不宜超过20cm。

　　在植被生长旺盛期对选定监测区域的地表植物群落展开系统调查。乔木层、灌木层调查采用标准样方法，划定20m×20m的大样方；草本层分别在乔木样地内依据五点取样法布设1m×1m小样方。通过该分层抽样体系，系统记录各维管束植物的种类组成、种群数量、形态特征（含株高和冠幅）、物候发育阶段等生态参数。同步运用GPS对各级样区进行地理坐标标定，所形成的空间定位数据与对应区域的土壤样本采集编码建立严格对应关系，确保多源环境数据的空间匹配性。

　　3.2种子萌发和幼苗生长实验

　　在选定样区完成土样采集后，首先对样本进行粒径筛选处理，使用5mm孔径网筛去除碎石、植物凋落物及根系，同时将筛上物中粒径超限的种子重新归入待测土样。将均质化处理的土样按标准厚度2cm均匀铺置于育苗容器内。容器底部设置双层过滤结构：先铺设蛭石作为排水层，再覆盖滤纸防止土样从底部泄水孔流失。布置完成后执行水分管控方案，每日定量喷淋维持基质湿润状态。当萌发幼苗进入可辨识阶段时启动物种鉴定流程：已明确分类的幼苗及时移除以避免资源竞争，暂未识别的个体则移植至独立培育区继续观测，直至完成物种确认。

　　本项目样本采集于2024年3~5月在淮北市相山国家森林公园完成，累计采集45kg土壤样本用于土壤种子库萌发实验（图2）；采集30kg样本用于土壤改良和栽培技术研究实验。后续本实验在安徽农业大学合肥城市生态站和安徽农业大学农萃园开展（图3），于2024年5月~2025年3月记录实验数据。

　　

　　

　　图2土壤样本采集

　　

　　

　　图3种子库萌发实验

　　

　　3.3利用土壤种子库生态修复

　　通过前期对于目标土壤种子库的调查，评估土壤种子库的密度、多样性、可利用性等，如可利用性较好可以选择对目标地的土壤种子库进行取土，同时完成前期准备，清除入侵植物（如机械拔除+覆盖黑色地膜2周抑制再生），移除地表杂物（石块、垃圾），翻松表土（深度5cm）以增加种子接触面，保留原生土壤表层（0~5cm），移除大块硬化土层，再针对待修复区域进行覆土（厚度为土壤种子库萌发实验的厚度，2~3cm）、种子库浓缩喷播等方式进行生态修复（图4）；若可利用性较差，可进行异位修复，采用相似植物群落生态系统的土壤种子库进行取土，完成客土覆盖或种子库浓缩喷播等，此时需要严格控制外来物种入侵等问题。

　　

　　

　　图4土壤种子库应用实践

　　

　　3.4恢复效果评估

　　在利用土壤种子库进行生态修复后，确定监测指标，进行定期监测和数据采集，选取土壤种子库规模、物种组成、多样性以及与地上植被的相似性等作为构建土壤种子库植被恢复潜力评价体系的指标，评价指标可根据具体情况进行调整；对监测结果进行数据分析,评估恢复效果，同时对比分析实验室和室外的种子生长差异，探究其敏感影响因素。

　　4土壤种子库的工程实践应用及潜力

　　当前我国土壤种子库研究体系仍存在显著的研究纵深不足与工程应用断层，其作为地表植被遗传记忆载体的生态价值尚未完全释放。该领域研究亟待突破机理探索层面，通过解构种子库动态响应机制（如种子活力维持、萌发抑制解除等关键过程），系统性建立从本底调查到工程应用的转化路径。实践层面需重点突破种源活化调控技术，将理论认知转化为适应性管理策略，以此增强修复林分的生态韧性：既提升系统应对极端气候的缓冲能力，又形成低维护成本的可持续演替模式，最终实现生态效益与资源利用的优化平衡。

　　

　　撰稿黄晓驰、朱紫睿（安徽农业大学）；项照清（淮北市林业局林业站）

　　上线日期2025年7月22日

　　

原文链接：https://lyj.ah.gov.cn/xwzx/kjdt/40758231.html
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