重度火烧对兴安落叶松林群落物种组成及多样性的影响

[目的]研究重度火烧对兴安落叶松林群落物种组成及多样性的影响,为探索森林生态系统恢复与重建提供依据。[方法]以内蒙古大兴安岭兴安落叶松林重度火烧迹地为研究对象,采用分层取样的方法对群落中植被进行调查,分析比较不同恢复年份后兴安落叶松林群落各层物种组成及多样性的差异。[结果]不同恢复年份后群落各层α多样性指数总表现为:草本层灌木层乔木层的趋势。群落物种总数随着恢复时间的推移呈逐渐增多的趋势,这种变化趋势主要出现在草灌层内。群落草本层物种数除1996S(12种)以外(S表示重度火烧迹地,1996S为1996年重度火烧迹地,下同),其他3个恢复年份2012年(4种)、2009年(7种)、2003年(7种)均小于对照(CK,未过火区)(8种),而群落灌木层物种数除2003年(2种)与对照(2种)相当,其他3个恢复年份2012年(4种)、2009年(7种)、2003年(7种)均大于对照。[结论]总体来看,重度火干扰有利于植被的更新与演替。     

大兴安岭天然针叶林不同强度火干扰10年后土壤有机碳含量变化

在大兴安岭呼中国家级自然保护区2000年的火烧迹地上,按植被组合类型(杜香-兴安落叶松林和草类-兴安落叶松林)和火干扰强度不同选择样区进行采样,对土壤有机碳含量变化进行研究。结果表明:火干扰10年后,各样区有机层的有机碳含量均随深度的增加而减少,不同强度火干扰造成各样区各有机层有机碳含量变化不一;矿质层除了重度火干扰杜香-兴安落叶松植被下土壤以外,土壤有机碳均随深度的增加而减小,表层土壤有机碳含量最高;2种植被类型下,矿质土壤的A层和B层有机碳含量随火烧强度的增强而减小,说明在寒温带针叶林地区不同强度火干扰10年后,土壤有机碳并未恢复到火烧之前水平;不同强度火干扰杜香-兴安落叶松样区的有机层和矿质层的有机碳含量呈现相同的变化趋势,均为重度火干扰样区<轻度火干扰样区,反映了有机层对矿质层有机碳的补给作用;不同强度火干扰草类-兴安落叶松样区的有机层和矿质层的有机碳含量并未呈现规律性变化。     

北川河流域森林冠层结构对林下植被多样性的影响

通过在青海省西宁市大通县宝库林场设置样地,研究5种主要林分森林冠层结构对林下植被的影响。选取沙棘林、白桦林、青海云杉林、华北落叶松林和青海云杉落叶松混交林这5种主要林分,每种林分设置6个样地,在样方4角及中心设置灌木和草本样方,共设置30个乔木样方,150个灌木和草本样方,进行样地调查,并且利用鱼眼镜头相机在样方内对冠层进行拍照,获得冠层结构(林隙分数、叶面积指数、叶倾角)和林下光照(冠下直射光量子通量密度PPFD、冠下散射PPFD、冠下总辐射PPFD)。结果表明:1)各林分灌草层在物种丰富度、多样性、均匀度方面具有一定差异,其中:在物种丰富度方面,5种林分草本层都要高于灌木层,且通过单因素方差分析发现个别林分之间存在极显著差异;在物种多样性方面,除白桦林外,其他几种林分草本层均优于灌木层;在物种均匀度方面,沙棘林灌木层最低,青海云杉林在草本层中最低;青海云杉落叶松混交林在物种多样性各指标方面要高于单纯的青海云杉林和落叶松林。2)通过典型分析发现,冠层结构和林下光照之间有显著性关系,且林隙分数和林下总光照在冠层结构和林下光照2组变量中权重最高;林隙分数与灌木层物种多样性指数和均匀度指数之间呈极显著负相关,与灌木层物种丰富度之间相关关系不显著;林隙分数与草本层各多样性指标均呈不显著负相关;冠下总辐射与草本层各多样性指数之间呈显著性正相关。3)光照对草本层生长发育的作用显著高于冠层结构;而冠层结构特别是林隙分数影响着灌木层的形成,因灌木层对光照的需求低于草本层。     

喀斯特环境移民迁出区植物多样性研究

本文运用“空间代替时间”的方法,对移民迁出区的植物多样性进行了调查研究,结果表明：不同植物群落演替阶段草本层物种多样性指数相对较为稳定,而均匀度指数与丰富度指数相对变化较大;各样地灌木层物种多样性指数总体上有缓慢递增趋势;乔木样地乔木层的物种多样性指数基本无变化,但是物种丰富度呈现递增趋势,而均匀度先缓慢上升转而迅速下降;同一群落内物种多样性比较基本上是灌木层〉草本层;乔木林的分层多样性比较表现出灌木层〉乔木层〉草本层的规律。从整个群落总变化趋势看,随着恢复年限的增加和演替阶段的提高,整个群落的物种多样性指数呈明显的阶段跳跃性增长,出现多样性指数乔木林〉灌丛〉草丛的规律。实施环境移民工程10年来,植被群落各演替阶段的物种丰富度与多样性稳步增加,封育后植被恢复效果明显,生态环境得到了极大改善。     

不同治理措施对流动沙地天然植被恢复效果的影响

流动沙地采取不同治理措施7 a后,天然植被恢复效果不同。①生态垫阻断了天然植被的正常演替规律,植被盖度和物种丰富度只有4.31%和3种。同期营造的人工林中,小叶锦鸡儿和侧柏林地的植被盖度和物种丰富度最高,均大大超过同期封育的流动沙地,新疆杨和欧美杨84林地的植被盖度和物种丰富度最低,沙枣和榆树林地居于中间位置。②新疆杨和欧美杨84林地植被一年生草本占绝对优势,榆树和沙枣林地多年生草本和灌木数量有所增加,侧柏和小叶锦鸡儿林地物种生活型结构已趋于多样化。③集沙观测表明,生态垫、侧柏和小叶锦鸡儿林地均无风蚀现象,欧美杨84和新疆杨林地风蚀较为严重,榆树和沙枣林地风蚀较轻。     

卧龙自然保护区山体滑坡区域自然恢复早期植物群落组成研究

山体滑坡是卧龙自然保护区常见自然灾害,多由山区大雨或地震灾害引起。利用样方法对11个卧龙自然保护区滑坡山体自然恢复5 a后的植被进行调查,并选取一个人工恢复样地为对照,研究滑坡区域次生群落的物种组成、区系成分和先锋物种。调查区域内分布有植物44科103属119种,其中灌木29种,草本90种,包括卧龙植物普查未发现的新记录植物18种。被子植物在科、属、种数均占绝对优势。区系成分分析显示植被自然恢复早期的39科种子植物分属5种地理成分,以世界广布的科数量最多;同时对作为区系地理分类依据“属”的分析显示,98属种子植物可划分为11种分布类型,其中温带分布类型的属占非世界分布属数的90.91%,说明调查区域植被具有温带性质。自然恢复样地的群落结构和物种丰富度明显优于人工恢复样地,通过重要值计算确定不同自然恢复边坡灌木层和草本层优势先锋物种,为卧龙未来滑坡山体人工植被恢复的本地物种选择提供科学依据。     

大兴安岭火烧迹地植被恢复后物种多样性及其与土壤环境的关联分析

以大兴安岭1987年"5.6"大火后火烧迹地经过植被恢复后的4种林分类型为对象,利用灰色关联分析法分析了植物多样性与土壤环境因子的关系。研究结果表明,群落物种多样性指数由大到小依次为:樟子松林>兴安落叶松林>山杨林>白桦林。物种多样性在垂直层次上的变化差异较大。土壤理化性质存在一定差异,其中樟子松的土壤理化性质较其他3种林分类型差。4林分类型群落物种多样性与土壤环境因子之间的关联度均大于0.5,但关联程度不同。樟子松林和山杨林的Shannon-Wiener多样性指数、物种均匀度指数、物种丰富度指数与土壤容重的关联程度最大,兴安落叶松林和白桦林的3个多样性指数与非毛管孔隙度的关联程度最大。樟子松林、兴安落叶松林和白桦林的Shannon-Wiener多样性指数、物种均匀度指数、物种丰富度指数与有效磷的关联程度最大,而山杨林的3个多样性指数与有效磷的关联程度最小。     

喀斯特不同植被恢复阶段土壤AMF组成及多样性研究

选择贵州花江、织金、花溪3个典型喀斯特地段的不同恢复阶段(乔木、灌木和草本)土壤丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)为研究对象,基于AMF孢子的形态鉴定,计算AMF孢子密度、分离频度、物种丰度、重要值、物种均匀度指数及Shannon-Wiener多样性指数,研究喀斯特不同恢复阶段土壤AMF物种组成及多样性。结果表明:3个采样地段共分离AMF菌种4目8科10属68种,其中球囊霉属(Glomus)数量最大达35种,其次是无梗囊霉属(Acaulospora)为17种,巨孢囊霉属(Gigspora)、类球囊霉属(Paraglomus)及原囊霉属(Archaeospora)各1种;不同采样地段各植被恢复阶段的优势种不同,所有样地中层状球囊霉Glomus lamellosum具有最大的相对丰度、分离频度和重要值;AMF种分类水平上,花江样地不同恢复阶段AMF丰度表现为乔木灌木草本,织金样地为灌木草本乔木,花溪样地为灌木乔木草本;不同植被恢复阶段土壤AMF均匀度指数和香农多样性指数在花江和织金多表现为乔木灌木草本,花溪样地Shannon-Wineer指数则是灌木显著高于乔木和灌木阶段。研究表明,喀斯特土壤中因异质生境条件的差异AMF菌种组成和物种多样性具有较大的差异。     

乌兰布和沙漠降水量对典型灌木群落结构及多样性的影响

[目的]分析降水量对乌兰布和沙漠植被群落结构特征及多样性变化的影响,为乌兰布和沙漠植被保护与植物资源持续利用提供理论依据。[方法]应用2011—2013年固定样方调查数据和同期降水量资料,对乌兰布和沙漠典型灌木群落结构及物种多样性与年降水量的变化相关性进行分析。[结果]降水量对3个典型灌木群落物种数及分科有显著影响。降水量增加,驼绒藜群落物种数增加了5种(新增加2个科别),霸王群落物种数增加了12种(新增加2个科别),四合木群落物种数增加了12种(新增加6个科别);降水量对驼绒藜群落、霸王群落、四合木群落中1年生草本与多年生草本影响最大,对灌木与半灌木影响不大;降水量的增加提高了3个典型灌木群落物种丰富度与物种多样性,有效增加了四合木群落与驼绒藜群落的相似性,减小了两个群落之间的生境差异;降水量与3个典型灌木群落物种数、盖度、丰富度指数(R)、均匀度指数(E)、多样性指数均呈正相关关系,且相关系数均大于0.600 0。[结论]研究区内降水量对3个典型灌木群落物种数、盖度、丰富度指数、均匀度指数和多样性指数均具有显著影响。     

陕西省淳化县人工刺槐林林分结构及林下植物多样性研究

采用标准样地调查的方法,分析了林地的总体多样性、林下植物群落多样性及物种多样性。研究了陕西省淳化县刺槐林径阶、平均树高同密度的关系。结果表明,人工刺槐林在自然恢复下,共发现灌木12种,分属于7科10属;草本46种,分属于17科37属。林下植物种类丰富度和多样性指数也增加,灌木层、草本层分层较为明显,草本层在植物多样性和重要值等指数上显示高于灌木层。研究表明,1 000～1 500株/hm2的中等密度刺槐林,坡度小于35°的斜缓坡、阳坡、坡下部更有利于林下植物生长。林分径阶随林龄的增长而增大,随密度的增大而减小。林分密度小于1 500株/hm2时,平均树高随密度的增大而增高。     

黄河源区人工草地植被群落和土壤养分变化

[目的]研究黄河源区不同年限人工草地植被群落特征和土壤养分的动态变化,揭示高寒地区人工草地稳定机制与演替规律,为退化高寒草甸(湿地)的近自然恢复和缩短退化草地恢复时间提供理论依据。[方法]选择黄河源区青海省玛沁县3,11,17 a单播垂穗披碱草人工草地,对植被与土壤养分特征进行调查。[结果]随着种植年限增加,人工草地优势种垂穗披碱草盖度降低,植物总盖度、生物结皮盖度、杂类草盖度以及生殖枝数量呈倒"V"型变化,而原生植被莎草科植物盖度、物种多样性逐渐增加,17 a人工草地中莎草科植物的盖度是3,11 a的10倍;人工草地土壤养分中全氮、全钾、速效氮、速效钾以及有机质随年限增加呈现积累趋势,土壤pH值逐渐趋于中性。土壤全氮含量在不同恢复年限之间差异最大,平均准确率降低度为25.71,有机质含量次之,其平均准确率降低度为18.55,而全钾含量及均匀度指数最小,平均准确率降低度均小于5。[结论]高寒地区人工草地群落结构和土壤营养随着建植时间的延长在逐渐恢复,建植17 a的人工草地土壤全氮、有机质含量仅是原生高寒草甸土壤的50%左右,因此,17 a人工草地土壤养分完全恢复还需要较长时间。     

模拟短期降雨量变化对准噶尔荒漠植物群落的影响

开展准噶尔荒漠植物群落对未来降雨量变化的响应机制研究,不仅有助于揭示气候变化对荒漠生态系统的影响,也有助于准确评价荒漠生态系统各项健康指标并预测其演变趋势,对荒漠草地可持续管理具有重要理论与实践意义。以新疆准噶尔盆地东南缘荒漠植被为研究对象,2016—2017年在生长季(4—9月)开展不同梯度的人工增减雨试验(减雨60%、减雨30%、自然对照、增雨30%、增雨60%),分析了群落物种组成、多样性、盖度及生产力对生长季不同降雨量变化的响应。研究表明:减雨样地物种数量偏少,假木贼的优势明显,增雨样地内物种较多,且绢蒿的优势度明显增加;样地内植物群落物种丰富度(特别是一年生植物的物种丰富度)随降雨量增加呈上升趋势,且各处理间差异显著(p0.05);随降雨量增加,灌木盖度、多年生草本植物盖度,以及植物群落总盖度与降雨量呈明显正相关(p0.05),一年生草本植物盖度与降雨量无相关性;总地上生物量随降雨量增加,先增大后减小,当降雨增加30%时,地上生物量达到最大值。其中,多年生草本植物表现出与总地上生物量同样的变化趋势,灌木生物量随降雨量的增加而增加,且在增雨60%时达到最大值,一年生草本植物没有明显变化规律。本研究表明,降雨量减少不利于准噶尔荒漠草地,与极端的60%降雨量增加相比,正常年际30%的降雨量增加更有利于准噶尔荒漠植物群落维持物种多样性的维持和提高群落生产力的提高。     

不同干扰方式对桂西北灌草植被物种多样性和生产力的影响

灌草植被在生态系统功能的维持中发挥着重要作用,不同的干扰方式可能改变退化土地灌草植被的多样性及其分布格局,甚至多样性与生产力的关系。以未受干扰的植被作为对照,研究放牧和火烧两种主要干扰对桂西北灌草植被的物种多样性和生产力的影响,并分析了两者之间的关系。结果表明:放牧和火烧处理均降低了灌木的物种丰富度和Shannon-Wiener多样性指数,但放牧处理的均匀度指数与对照相比无显著差异,火烧处理反而显著增加了其均匀度指数。对草本而言,放牧不影响物种丰富度指数,但显著降低了Shannon-Wiener多样性指数和均匀度指数;火烧显著降低了物种丰富度指数,但不影响Shannon-Wiener多样性指数和均匀度指数。与对照相比,放牧和火烧均降低了灌木的地上和地下部分生物量,但两者对草本的地上和地下生物量却产生了正面影响或无影响。此外,这两种干扰方式对灌木和草本多样性与生产力间关系的影响具有不一致性。     

黄土丘陵区人工与自然植物群落物种多样性研究--以安塞县为例

选取4个物种多样性指数对黄土丘陵区(安塞)主要的天然及人工群落物种多样性进行了研究,试图讨论植被恢复重建途径与物种多样性的关系。结果表明：处于植被自然恢复阶段的群落其物种丰富度指数、多样性指数、均匀度指数均在演替的第三阶段较高;人工灌木群落的多样性指数和丰富度指数都要大于人工草本群落,但是人工草本群落的均匀度指数要比人工灌木群落大;同样．天然植物群落比人工植物群落的均匀度指数小,但其物种丰富度、多样性指数均高于人为干预的人工植物群落。     

火烧迹地不同恢复方式土壤团聚体微生物量碳特征

为探讨不同恢复方式对大兴安岭重度火烧迹地土壤团聚体形成及其团聚体碳循环的影响,以大兴安岭1987年重度火烧后分别经过人工恢复(兴安落叶松、樟子松)和天然恢复的林分为研究对象,分析不同恢复方式下土壤团聚体有机碳、团聚体微生物量碳和团聚体K2SO4浸提碳的分布特征。结果表明:(1)不同林型间土壤团聚体有机碳含量、团聚体微生物量碳含量和团聚体K2SO4浸提碳含量差异显著(P0.05),其大小关系均是兴安落叶松人工林天然次生林樟子松人工林。(2)在不同植被恢复方式下,土壤有机碳含量和微生物量碳含量呈随团聚体粒径增大而增大的趋势,且大团聚体显著高于微团聚体(P0.05),土壤K2SO4浸提碳主要分布于1~0.5mm粒径及其更大粒径团聚体中。(3)土壤团聚体有机碳和团聚体微生物量碳富聚于土壤表层(0—5cm),其含量均随土层深度的增加而减小。除2 mm和2~1mm粒径外,其余粒径团聚体K2SO4浸提碳含量呈随土层深度增加而减小的趋势。(4)土壤微生物量碳与土壤有机碳和K2SO4浸提碳呈极显著正相关(P0.01),说明土壤微生物量碳与有机碳和K2SO4浸提碳之间有密切联系。     

山地林火烧迹地水土流失动态变化的研究

根据我国大兴安岭地区森林火灾频繁发生、火烧迹地面积逐渐扩大的实际情况,在日本冈山县备前市久久井地区的一片森林火烧迹地,设立了三块不同样地进行调查研究,对火烧后由于降雨引起的水分及土壤养分的动态变化进行了实验分析,发现三块样地的水分和土壤养分的流失程度不同,同时参照国内外其他地区的研究结果,寻求减少土壤养分流失的最佳方法,从而选择最适植被恢复方式,为我国大兴安岭地区火烧迹地的植被恢复提供理论依据。     

黄土丘陵沟壑区退耕坡地不同植物群落的土壤侵蚀特征

黄土高原地区水土流失造成严重的农业和生态环境问题,而植被能从根本上控制黄土高原的水土流失.以安塞县典型退耕坡地不同植物群落为研究对象,采用侵蚀针法,结合2012-2015年降雨数据及不同植物群落特征的分析,研究不同植被恢复坡地的土壤侵蚀特征.结果表明:研究期间,不同年份植被群落土壤侵蚀强度为丰水年＞平水年＞枯水年.不同植被类型群落防治土壤侵蚀的能力不同,具体为自然恢复灌木群落＞自然恢复草本群落＞人工灌木群落＞人工乔木群落.灰色关联度显示,降雨量与坡度是影响植被群落土壤侵蚀最重要的因素,乔灌木群落坡度＞降雨量,草本群落降雨量＞坡度.自然恢复植被群落枯落物盖度＞植被盖度,人工植被群落植被盖度＞枯落物盖度;因此,在当前植被条件下,未受到扰动的群落可有效减少降雨对土壤侵蚀的影响;在进行植被恢复时,应优先进行植被自然修复,适时适地引入乔灌木进行植被恢复人工调控,尽早促进乔木群落的林下植被发育,保护其林下灌草层和枯落物层,同时减少人为干扰.     

晋西黄土区极陡坡植物群落特征及自然恢复困难度分析

为了解黄土沟壑区极陡坡承载的植被类型及植被自然恢复状况,以晋西黄土区蔡家川流域内的极陡坡为研究对象,采用时空互代的方法研究了群落物种组成及多样性的时空变化,并对演替进程中植被恢复的困难程度进行评价。结果表明:晋西黄土沟壑区内极陡坡的主要植被类型为灌木和草本,随着演替阶段由稀疏灌木及草坡群落向乔灌草群落的递进,群落物种丰富度提高,物种组成更为均衡,多样性水平随演替进程先增加后略减,有利于群落朝着更为稳定的方向发展。方差分析结果表明,35°~55°极陡坡之间植被多样性整体差异不显著(P0.05),均一性较高,55°以上的地形植被分异明显。运用因子分析综合评价的方法,可将植被自然恢复困难程度划分为容易恢复、一般、较难、极困难恢复4个等级,一般和容易恢复的样地可采取自然修复的方式恢复植被,而对于较难和极困难恢复的样地,则应采取相关人工促进恢复措施,才有可能取得植被恢复的成效。     

红壤侵蚀区恢复森林群落物种多样性对土壤生物学特性的影响

研究了南方红壤丘陵区不同森林恢复类型下生物多样性的变化,并用逐步多元回归分析法探讨了10种土壤生物学指标对多样性变化的响应。结果表明：研究样地中物种多样性以天然次生林最高。不同土壤生物学指标对物种多样性变化的响应不尽相同,其中土壤有机质、微生物生物量碳、细菌数量、真菌数量、微生物总数、脲酶、酸性磷酸酶等7个指标随着灌木物种多样性的增加而得到改善;细菌数量和酸性磷酸酶随乔木物种多样性的增加而增加;放线菌数量和多酚氧化酶随灌木个体数的增加而增加;真菌数量和酸性磷酸酶活性随乔木个体数的增加而减少;转化酶与物种多样性指数没有直接线性关系。最后建立了上述9个指标与物种多样性的相关数学模型。保护和提高南方红壤丘陵区植物群落物种多样性能促进部分土壤生物学活性指标的改善和生态功能的恢复。灌木物种多样性的恢复在人工造林恢复植被过程中应予以重视,它对于土壤生物学肥力的提高具有重要意义。     

黄土丘陵区不同林龄人工刺槐林下植被及土壤系统演变特征

[目的]研究黄土丘陵区人工刺槐林生长过程中土壤—植被系统演变特征,揭示刺槐林对草地生态系统恢复产生的生态效应。[方法]以陕西省黄土地区5,10,15,20年生人工刺槐林为对象,通过调查每个样地的土壤性质和地表植被特征,分析黄土丘陵区人工刺槐林生长过程中土壤—地表植被的变化。[结果]随着人工刺槐林的发育,刺槐的冠幅、树高、分枝数和基径显著增加(p0.05),但20a刺槐林有所降低;林下地表草本植物物种数目、盖度和高度均显著降低,林下地表草本植物密度在不同林龄之间差异不显著(p0.05);土壤电导率和容重呈先增加后降低趋势,土壤pH值在不同林龄之间差异不显著(p0.05),土壤总孔隙度显著降低(p0.05);土壤有机碳、全氮、全磷、全钾、碱解氮和有效磷含量显著增加(p0.05),但20a刺槐林有所降低,并且土壤全磷含量在不同林龄之间差异不显著(p0.05);不同林龄人工刺槐林土壤养分均表现出明显的"表聚性",相同土层内土壤养分表现为15a20a10a5a,局部有所波动。相关分析表明,土壤养分含量和刺槐形态特征是影响地表植被物种数、个体数和盖度分布的主要因素。[结论]黄土丘陵区人工刺槐林能够改善土壤养分含量和地表草本植被恢复,以15a人工刺槐林改善土壤养分含量效果最佳,但随着林龄的增加,其改善效果有所降低,这种改善效果并没有影响土壤养分含量的垂直分布特征;随林龄的增加,人工刺槐林对地表草本植被的影响滞后于对土壤养分含量的影响。