鄱阳湖湿地植物群落分布特征

通过研究鄱阳湖典型洲滩湿地4种植物群落带下各土壤环境因子的含量变化特征,结合研究区20个植被样方的典范对应分析（Canonical Correspondence Analysis,CCA）排序,分析了鄱阳湖典型洲滩湿地主要土壤环境因子及其对植被分布的影响。结果表明:Jaccard指数、Sorensen指数和Cody指数均表现为:藜蒿—苔草带 < 芦苇—藨草群落 < 苔草—狗牙根群落 < 苔草—藨草群落,随生境梯度呈递减规律,而Bray curtis指数则表现为藜蒿—苔草带 > 芦苇—藨草群落 > 苔草—狗牙根群落 > 苔草—藨草群落,随生境梯度呈递增规律。土壤总有机碳、全氮、硝态氮、铵态氮呈一致的变化规律,均表现为苔草—藨草群落 > 芦苇—藨草群落 > 苔草—狗牙根群落 > 藜蒿—苔草带,而土壤速效磷表现为藜蒿—苔草带 > 苔草—狗牙根群落 > 芦苇—藨草群落 > 苔草—藨草群落,不同植被带土壤全磷含量差异均不显著（p > 0.05）。相关性分析表明,不同植被带Bray curtis指数均与土壤养分呈负相关,Jaccard指数、Sorensen指数和Cody指数均呈正相关,沿河岸带的增加,其相关系数的绝对值逐渐增加,而土壤磷素与湿地多样性指数没有显著的相关性（p > 0.05）。CCA排序分析表明:土壤环境因子具有明显的生态梯度,土壤总有机碳是影响研究区植被分布的最主要因素,土壤全氮是影响湿地植被分布的次要土壤环境因子。     

基于随机森林方法研究鄱阳湖典型洲滩植被群落分布与表层土壤因子耦合关系

准确识别湿地植被与土壤的相互作用是湿地恢复和保护的重要前提。水文情势是影响鄱阳湖地区植被分布的关键因子,而植被分布格局则会对湿地土壤养分累积与赋存形态产生影响。本文利用优化的随机森林(Random Forests)算法,基于多环境变量预测了鄱阳湖典型低滩植物(虉草,Phalaris arundinacea Linn)和高滩植物(南荻,Triarrhena lutarioriparia L. Liu)的分布,进而分析这两种植被表层土壤养分累积差异。结果表明:随机森林模型对虉草和南荻预测的精度分别达到了89.6%和89.3%。模型给出了土壤因子的重要性排序。按土壤因子与虉草分布的密切相关程度,重要性依次为全钾、氨氮、有机质、含水率、全氮、有效磷、全磷、pH和硝态氮;按土壤因子与南荻分布的密切相关程度,重要性依次为全钾、pH、有机质、全氮、全磷、硝态氮、氨氮、含水率和有效磷。从植被分布与土壤因子的偏依赖图中可得出,南荻分布区较虉草分布区土壤酸性更强;虉草分布与土壤全氮、氨氮含量呈负相关关系,南荻分布则与土壤全氮含量呈正相关关系,而与氨氮关系不显著;虉草分布与土壤全磷含量正相关,而南荻则与全磷负相关;虉草和南荻与土壤有效磷相互作用关系较弱;此外虉草分布区钾含量低,二者负相关,而南荻分布区钾含量高,二者正相关。随机森林方法适用于模拟复杂的非线性关系,给出了单个土壤因子与植被之间的偏依赖关系,易于给出生态学意义上的解释,在研究湿地植被与环境因素的相互作用关系中有极大的推广价值。     

鄱阳湖南矶山湿地土壤养分的时空分布规律研究

通过研究鄱阳湖南矶山湿地土壤在不同季节、不同植被类型和不同土壤深度下总有机碳、总氮、总磷的含量变化,分析了鄱阳湖南矶山湿地土壤养分的空间分布特征和季节变化规律。结果表明：南矶山湿地土壤总有机碳、总氮、总磷含量在不同的土壤深度、季节和植被类型中均表现出极显著差异。其中南矶山灰化苔草、南荻、狗牙根植被群落样地0~15cm表层土壤总有机碳、总氮含量显著大于30~45cm底层含量;灰化苔草、南荻群落土壤总有机碳和总氮含量的季节变化明显,尤其是表层土壤在各个不同的季节差异显著,但狗牙根植被群落土壤总有机碳和总氮含量季节变化不明显;3种典型植被类型下土壤总磷含量季节变化明显,呈现＂N＂的变化趋势。土壤总有机碳与总氮含量极显著正相关、与总磷含量显著相关,表明鄱阳湖南矶山湿地土壤氮、磷主要以有机质的结合形态存在。     

鄱阳湖典型洲滩植物物种多样性季节动态特征

洲滩植物是湿地生态系统重要组成部分,在湿地生态系统物质循环与能量转换过程中起着关键作用。洲滩植物群落物种多样性体现湿地生态系统结构的稳定性与复杂性,对湿地生态系统健康与生态功能维持具有重要意义。本研究通过样方与样线调查法对鄱阳湖典型洲滩植物群落多样性进行了实地调查与分析。研究结果表明:鄱阳湖典型洲滩植物群落优势种重要值均值在0.5以上,在群落中占有主导地位;与春季相比,阿及苔草、水蓼、菰、香蒲和南荻等群落物种多样性在秋季有不同程度的下降,而虉草群落和灰化苔草群落物种多样性在秋季则有所升高;芦苇和南荻群落在互为伴生过程中可能由于生长机理不同和生态位重叠现象,二者Shannon-Wiener多样性指数呈现出此消彼长的关系,其中春季南荻群落物种多样性较高,秋季则以芦苇群落物种多样性较高。相关分析表明,鄱阳湖湿地典型洲滩植物群落物种多样性与生物量之间无明显相关性,生物量主要受到群落内优势种的类型、生长特性、繁殖方式,以及微地形的影响。     

银川平原芦苇生态特征与土壤因子的关系

选择银川平原典型芦苇湿地作为靶区,结合统计学分析及冗余分析(RDA),研究了芦苇生态特征与土壤因子的相互关系,结果表明:土壤水分为芦苇生态特征变化的关键驱动因子,土壤水分与芦苇的生态特征呈显著或极显著的相关关系,p H、全盐与芦苇的生态特征呈正相关或负相关,其他土壤因子与芦苇生态特征相关性不大,土壤环境因子对芦苇生态特征的重要性排序为土壤水分p H全盐含量有效磷有机质含量全磷全氮碱解氮,综合分析,土壤水分对芦苇生态特征的影响较大。     

乐清湾滨海湿地不同植被带土壤养分时空分布特征

以乐清湾西门岛海域相同高程断面中国移植最北界的人工红树林(秋茄林)、光滩和互花米草带土壤为样品,比较分析了2种植被带和光滩土壤有机质、速效钾、碱解氮、速效磷、全钾、全氮、全磷含量的时空变化。结果表明:(1)在冬季和夏季,植被带土壤有机质含量均高于光滩。(2)在冬季,光滩土壤有机质、速效钾、碱解氮、速效磷、全钾、全氮、全磷含量均随土层深度增加而减少,而互花米草带除土壤速效钾、碱解氮、全氮、全磷含量变化与光滩相似外,土壤有机质、全钾和速效磷均随土层深度增加而增加;在夏季,光滩和互花米草带土壤各营养元素含量存在极为复杂的变化。(3)在冬季和夏季,土壤有机质和速效钾含量随秋茄树龄增加而增加,而其他土壤营养元素含量却并未因树龄、季节不同而出现较强性规律变化。(4)从土壤有机质与营养元素间的关系来看,土壤有机质与速效磷、速效钾、全氮间均存在极显著正相关。研究表明,植被能增强湿地土壤营养,其中50年代秋茄林较其他移植年代更具有规律性。     

黄河口湿地土壤磷素动态分布特征及影响因素

以黄河口湿地为研究对象,对2008年10月、2009年5月和8月、2010年8月4次野外调查所获取的样品进行室内分析,研究土壤磷素的时空分布特征,并分析土壤理化性质、植被及微生物对磷素分布的影响。结果表明：农业种植区表层土壤全磷（TP）、有效磷（Olsen-P）含量均高于自然湿地的。自然湿地土壤全磷水平和垂直分异均较小,变幅分别为429.19～693.30mg/kg,408.55～663.03mg/kg;有效磷含量水平和垂直分异均较大,变幅分别为0.27～13.48mg/kg,0.08～9.57mg/kg,研究区有效磷含量处于四级及以下水平。土壤全磷水平和垂直方向季节动态变化幅度很小,变异系数分别为5.80%和1.15%;有效磷季节变化明显大于全磷的季节变化,变异系数分别为29.21%和31.09%。土壤磷素分布特征与土壤理化性质、植被分布和微生物的作用相吻合,土壤全磷含量与粘土和粉砂含量、全氮、有机碳含量呈显著正相关关系,与容重呈极显著负相关关系,有效磷含量与土壤粘土和粉砂含量呈显著正相关关系;不同植被群落土壤全磷含量水平和季节变化较小,有效磷含量水平和季节变化明显;植被根际土全磷含量略高于非根际的,碱蓬有效磷的根际效应显著,根际土有效磷含量明显高于非根际的;植被对磷素的吸收累积量与根际土壤磷素含量呈弱的负相关关系;植被根际微生物活性与根际土壤有效磷含量呈极显著正相关关系。     

盐碱草甸植被退化对土壤硝化作用强度的影响

为了解不同退化阶段盐碱草甸草原土壤硝化作用强度特征及其影响因素,采用空间代替时间的方法,以松嫩平原盐碱草甸草原植被退化过程中4种典型植物群落为对象,以未做处理为参照,设置刈割、施氮和刈割同时施氮3种处理,测定了土壤的硝化作用强度(NI)、pH值、电导率(EC)、含水量(SMC)和有效磷(OP)、硝态氮(NO^-₃-N)、铵态氮(NH+4-N)及全氮(TN)的含量。结果显示:(1)土壤NI与pH值、电导率、含水量、OP和NO^-₃-N呈极显著正相关关系(p<0.01);通过逐步回归分析的方法得出土壤NI的重要影响因子,重要影响因子对土壤NI影响强弱表现为:pH值>有效磷含量>含水量>硝态氮含量,并推断土壤硝态氮含量可作为土壤NI的一个重要表征参数。(2)未作处理时,星星草群落与碱蓬群落土壤硝化作用强度分别为13.4,13.5 mg/(kg·h),显著高于羊草群落和退化羊草群落的5.0,2.5 mg/(kg·h),刈割和施氮处理分别使星星草群落土壤NI提高96.88%,253.77%,混合处理使其提高413.70%,显著高于其他3种植物群落,由此可见,在人为刈割和施氮肥的干预下,星星草群落土壤铵态氮可能更易转变为硝态氮,氮素流失的风险也更大,因此可认为星星草群落处于盐碱草甸退化过程中的关键阶段。     

洞庭湖湿地植物群落多样性及土壤有机碳储量研究

为了研究洞庭湖湿地植物群落多样性及土壤有机碳储量特征,选择洞庭湖主要湿地(荫草群落、水蓼群落、苔草群落、芦苇群落),2016—2018年连续3年监测植被多样性和土壤有机碳含量特征。结果表明:洞庭湖湿地Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Mclntosh均匀度指数表现为芦苇群落苔草群落水蓼群落荫草群落,随着年份的增加呈逐渐增加趋势;对于Simpson优势度指数,则表现为相反的变化趋势。土壤有机碳含量和有机碳储量均呈一致的变化规律,其中以表层土壤最高,随土层深度的增加逐渐降低;随剖面深度的增加,土壤有机碳储量逐渐降低,以表层土壤(0—20 cm)有机碳储量最高;相关性分析表明,荫草群落、水蓼群落、苔草群落、芦苇群落Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Cody指数和Sorenson指数与有机碳含量和有机碳储量呈显著或极显著的正相关;从相关系数绝对值来看,与有机碳含量的相关系数高于有机碳储量的相关系数。双因素分析表明植被类型和年份对有机碳含量和有机碳储量具有显著的影响(p0.05),植被类型×年份对有机碳含量和有机碳储量具有显著的影响(p0.05)。     

闽江河口区盐-淡水梯度下湿地土壤氮形态及储量特征

为了阐明盐-淡水梯度下河口湿地氮形态含量及储量特征,对闽江河口湿地盐-淡水梯度下氮形态含量、储量及其影响因子进行测定与分析。结果表明：尤溪洲湿地、蝙蝠洲湿地和鳝鱼滩湿地芦苇植物下0-60cm土壤全氮含量平均值分别为0.33,1.12,1.60g/kg;有机氮分别为0.33,1.11,1.58g/kg;铵态氮分别0.97,12.36,20.04mg/kg;硝态氮分别0.85,0.87,1.24mg/kg;储量平均值分别为41.16,104.91,114.35t/km2;41.04,103.75,112.91t/km2;10.06,119.20,148.43kg/km2;713.83,887.18,1 270.36kg/km2,均表现为在盐-淡水梯度下,湿地土壤各种形态氮含量和储量尤溪洲湿地〈蝙蝠洲湿地〈鳝鱼滩湿地;有机氮对土壤全氮组成的贡献最大;盐-淡水梯度下湿地土壤不同形态氮含量及储量的差异主要受到多因子的调节作用。     

三江平原环型湿地土壤养分的空间分布规律

以三江平原环型湿地作为研究对象，对其环带状植被区湿地土壤的有机碳、全氮、全磷和全钾的空间分布规律进行了初步研究。结果表明，环型湿地土壤有机碳、全氮、全磷和全钾具有明显的空间水平分异规律，有机质、全氮、全磷的含量由环型湿地中心向边缘逐渐减少，全钾的含量和碳氮比逐渐增加。土壤有机碳、全氮、全磷和全钾在垂直方向上具有明显的分层和富聚现象，自上而下，有机质的含量逐渐降低；全氮含量除漂筏苔草群落外，其他各群落土壤全氮含量呈先增加后减少的分布；大部分植物群落全磷含量呈先减后增的“V”型分布；全钾含量呈表层和底层较高、中间层较低的“中空”状分布。通过相关分析表明，环型湿地土壤有机碳与全氮具有相似的空间分布规律，全钾与有机碳、全氮具有相异的空间分布规律，而全磷具有自己独特的空间分布规律。环型湿地土壤的有机碳、全氮、全磷和全钾的空间分布主要受植物体元素含量、生物过程和水文地貌过程影响，它通过过程影响湿地的功能。研究环型湿地的有机碳、全氮、全磷和全钾的空间分布规律不仅有助于完善湿地土壤形成和发育的理论，探明湿地的生态过程和功能，而且为合理利用和保护湿地提供科学依据。     

黄河口滨岸潮滩不同类型湿地土壤氮素分布特征

对黄河口滨岸潮滩不同类型湿地土壤氮分布特征进行了对比研究。结果表明,湿地土壤氮以有机氮为主,无机氮所占比例较低且以铵态氮为主。土壤氮水平分布特征明显,TN、NH4+-N和NO3--N含量较高的分别是芦苇湿地、碱蓬-柽柳湿地(过渡带)湿地和芦苇湿地;土壤氮垂直分布特征亦明显,表现为表层土壤氮含量大于下层,其中,TN、NH4+-N和NO3--N含量垂直变化最明显的分别是三棱蔗草-朝天委陵菜湿地、碱蓬湿地和芦苇湿地。影响土壤氮分布的主要因素有水分条件、植被类型及微生物活动等。相关分析表明TN与有机氮、有机质呈极显著正相关(P<0.01),NH4+-N与TP呈显著负相关(P<0.05)。研究发现,植被对调整湿地氮的空间分布有一定作用,从而为湿地生态修复提供了理论依据。     

三江平原典型环型湿地土壤营养元素的空间分异规律

以三江平原典型环型湿地作为研究对象,对其环带状植被区湿地土壤的全N、全P和全K的空间分异规律进行了初步研究。结果表明,环型湿地土壤化学元素具有明显的空间水平分异规律,全N和全P的含量由环型湿地中心向边缘逐渐减少,全K的含量逐渐增加。土壤化学元素的含量在垂直方向上具有明显的分层和富聚现象,自上而下全N含量除漂筏苔草群落外,其它各群落土壤全N含量呈先增加后减少的分布;大部分植物群落土壤全P含量呈先减后增的“V”型分布;全K含量呈表层和底层较高、中间层较低的“中空”状分布。环型湿地土壤的营养元素空间分异主要受生物过程和水文地貌过程影响,并通过过程影响湿地的功能     

不同退耕年限下安庆沿江湿地土壤氮、磷变化研究

选取退耕3~21 a的湿地土壤,以现耕油菜地和原始自然湿地土壤为对照,对安庆沿江湿地土壤氮、磷的变化趋势进行了比较分析。结果表明,不同退耕年限下土壤氮、磷素变化趋势明显。土壤全氮含量变化在退耕3~7 a内随退耕年限的增长呈增加趋势,在退耕7 a后达到一个相对稳定状态;土壤有效氮含量变化与全氮含量变化趋势基本一致。土壤全磷含量变化随退耕年限的增长呈较缓递减趋势,平均减少速率为11.6%;土壤有效磷含量的变化在退耕初期随退耕年限的增加呈减少趋势,在退耕9 a后随退耕年限增长呈增加趋势。研究结果表明,相对于土壤氮素,退耕后湿地土壤磷素恢复相对滞后,因此评价湿地土壤生态恢复时土壤磷素指标尤为重要。     

三江平原不同类型湿地土壤酶活性及其与营养环境的关系

对三江平原3种典型湿地(毛苔草湿地、小叶章湿地、岛状林湿地)的土壤酶活性、土壤养分进行了研究,探讨了不同湿地土壤酶与土壤养分及酶活性间的相关性。结果表明:不同湿地土壤酶活性和土壤养分含量有较大差异。土壤蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、淀粉酶活性与土壤有机质、全氮、碱解氮含量变化趋势一致,表现为毛苔草湿地>小叶章湿地>岛状林湿地。酸性磷酸酶活性表现为岛状林湿地>毛苔草湿地>小叶章湿地;纤维素酶活性则表现为毛苔草湿地>岛状林湿地>小叶章湿地。经分析,土壤酶活性和养分密切相关,且酶活性间存在一定的相关关系,其中脲酶、过氧化氢酶、淀粉酶活性与土壤养分相关性最好,呈显著或极显著正相关。并且这3种酶活性之间也呈显著或极显著正相关,因此脲酶、过氧化氢酶、淀粉酶活性可以作为该地区较为理想的湿地营养状况的表征指标。     

近30年来典型黑土肥力和生产力演变特征

【目的】 东北黑土区是我国粮食生产优势区和最重要的商品粮供应基地,明确黑土肥力现状及演变规律对黑土区耕地质量建设和粮食安全生产有重要意义。本研究拟以13个国家级黑土长期定位试验监测点为平台,对20世纪80年代以来近30年的黑土肥力和生产力水平进行分析,以期探明我国黑土肥力和生产力的演变特征,为黑土耕地质量管理和培肥提供科学依据和指导。 【方法】 利用时间趋势分析和平均值及中值分析的方法对近30年黑土常规施肥下土壤养分和作物产量的变化趋势进行了分析,分别总结了黑土有机质 (SOM)、全氮、有效磷、速效钾、pH以及玉米产量在不同监测时期的演变特征和总体变化趋势;运用主成分分析和相关分析分别对上述5个肥力因子和作物产量进行分析,得出黑土土壤肥力的主要贡献因子和影响黑土作物产量的主要肥力因子。 【结果】 与初始监测阶段相比,黑土有机质、全氮、有效磷和速效钾含量均有提高,土壤速效养分含量增幅明显,2012—2016年黑土有效磷含量平均值为37.73 mg/kg,较监测初期的平均值 (17.38 mg/kg) 显著提高了117.1%;土壤速效钾含量也显著升高,2012—2016年速效钾的平均含量 (224.31 mg/kg) 较监测初期 (171.50 mg/kg) 提高44.9%。黑土的pH值呈现下降趋势,经过近30年长期施肥,黑土的pH值下降了0.59个单位。主成分分析结果表明,黑土土壤肥力整体增加的两个决定因子是土壤速效钾和有效磷,主要障碍因素是较低的土壤全氮和有机质含量。相关分析结果表明,影响玉米产量的主要肥力因子是土壤有机质和全氮含量。 【结论】 在农民习惯施肥管理模式下,近30年黑土肥力和生产力水平整体提高,但持续提升肥力后效不足,同时土壤pH值降低,存在酸化的风险;黑土肥力提升的主要障碍因子是土壤全氮和有机质含量,所以黑土耕地培肥应该在平衡配施氮磷钾肥的基础上增加有机物料投入。      

Spatial distribution characteristics of organic matter and total nitrogen of marsh soils in river marginal wetlands

Contents of soil organic matter (SOM) and total nitrogen (TN) in the surface soils and subsurface soils were measured in five types of floodplains classified with different flood frequencies in river marginal wetlands of Erbaifangzi, China, in 1999. Contour maps and profile maps were constructed to describe the spatial distribution of SOM and TN in order to identify the influences of flood frequency on them. Results showed that spatial distributions of both SOM and TN were very similar in soil profiles (0–120 cm) of the five areas, decreasing gradually with depth except an accumulation peak in the flooded floodplain (B area). Also, the accumulation peak in the soil profile of B area was relevant to water table, nitrogen leaching, denitrification and mineralization. However, their horizontal distributions in surface soils (0–10 cm) were different in the five areas. Although the flood could bring the deposit of nutrients and sands, the highest content of SOM or TN did not appear in B area but in the floodplain with certain flood frequency. For example, SOM content (6.76%) in 5-year floodplain wetland was highest, and the highest content of TN (3666.4 mg/kg) appeared in 1-year floodplain wetland. However, SOM and TN contents in soils of B area were 4.08% and 2605.4 mg/kg, respectively. Soil clay content, wetland plant (Phragmites australis) litter inputs, soil moisture and water table greatly affected the spatial distribution of SOM and TN in floodplain wetlands. The ratios of carbon to nitrogen of wetland soils in this region were relatively lower than those in paddy soils. SOM and TN contents were significantly correlated with total phosphorus (TP) contents in floodplain wetlands except the 100-year floodplain wetland, but they were significantly influenced by soil pH values only in B area. Denitrification and ammonia volatilization were the main mechanisms resulting in nitrogen loss of surface soils in B area. Flood frequency significantly influenced the ecological functions such as nutrient retention and water quality maintenance of floodplains.