高寒草原轮叶马先蒿群落沿水分梯度特征研究

采用样带法和样方法对巴音布鲁克高寒草原不同土壤水分条件下轮叶马先蒿（Pedicularis verti-cillata）群落特征进行了研究。结果表明,（1）植物群落组成随土壤含水量的变化而变化,在距离水源1 m处植物物种丰富度最高,轮叶马先蒿在群落中占绝对优势（重要值为42.5%）。随着与水源距离的增大土壤含水量降低,轮叶马先蒿的优势地位逐渐减小。（2）不同水分条件下轮叶马先蒿群落的物种丰富度、多样性指数和均匀度指数变化有明显的差异。（3）在距离水源最近处轮叶马先蒿密度和地上生物量达到最高,但在土壤含水量为25.5%时,轮叶马先蒿产生的种子数量达到最大值,且地上生物量达到第二峰值,说明轮叶马先蒿并不是喜湿植物。禾本科和杂类草的优势地位则随土壤含水量的减少而增加。（4）土壤含水量是限制轮叶马先蒿群落结构变化的主要生境因子,应通过控制水源处的种子传播来遏制轮叶马先蒿的大面积发生和蔓延。     

沙地土壤C∶N∶P比对早期植物群落物种多样性的影响

为揭示土壤碳∶氮∶磷(C∶N∶P)比对植物群落物种多样性的影响,以宁夏哈巴湖国家级自然保护区内沙地植物群落(沙柳群落和油蒿群落)为研究对象,调查计算了沙地植物群落的物种多样性,测定了群落中土壤C、N、P含量,分析讨论了土壤C∶N∶P比与沙地植物群落物种多样性之间的关系。结果表明,分布于流动、半固定沙地的沙柳群落其土壤C∶N∶P比对物种多样性的影响不显著,而分布于半固定、固定沙地的油蒿群落其土壤C∶N∶P比对物种多样性的影响显著。这说明沙地植物群落生物量不断增大的同时,枯枝落叶增多,土壤C、N、P显著增多,较大的土壤C∶N比与N∶P比与不断增大的物种多样性有趋同变化,因此,土壤的C∶N∶P比能够影响沙地植物群落的物种多样性。     

干旱区典型盐生植被群落土壤养分特征

为了探讨不同典型盐生植被群落对土壤养分和盐碱程度的影响,对生长在干旱区玛纳斯河流域扇缘带白刺、绢蒿、花花柴、雾滨藜、梭梭、柽柳6种群落的土壤养分和盐碱度进行研究。结果表明:从整体来看,6种植被覆盖类型下的土壤盐碱化均严重,养分呈现富钾缺氮少磷的状况。从土壤剖面来看,除土壤全钾含量变化微弱外,土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、速效磷、速效钾含量均随着土层深度的增加而逐渐下降。有机质、速效磷变异系数较大,分别为45.1%与86.3%,而全钾和速效钾变异系数较小,为5.4%和14.6%。从水平方向来看,土壤有机质与全氮含量均表现为梭梭柽柳花花柴雾滨藜绢蒿白刺;土壤全磷、全钾平均含量在各群落之间差异较小;不同植被覆盖下的土壤速效钾含量以雾滨藜和梭梭群落均较高,分别为454mg/kg和405mg/kg,在0-20cm土壤表层,柽柳和雾滨藜群落土壤碱解氮、速效磷含量较高。土壤电导率以花花柴群落最高,为5.14S/m,柽柳最低,为0.88S/m,不同群落随着土层深度增加,pH均呈现增加趋势,但变异系数很低,而土壤电导率变异系数均较大,其中柽柳最高,达74.18%,说明不同土层土壤盐分受群落影响较为明显。研究表明,干旱区梭梭与柽柳群落土壤积聚养分能力较强,而柽柳具有明显降盐效果,花花柴表层土壤有很强聚盐性。相关性分析显示,有机质含量与其他养分含量之间均表现出极显著相关(P0.01),土壤有机质是引起其他土壤养分性质变化的主要因素。     

古尔班通古特沙漠土壤化学性质空间异质性的尺度特征

从根际(10-3m~10-2m)、个体(10-1m~100m)、种群(100m~101m)、地貌(101m~102m)和区域(103m~104m)五个作用因子所在的尺度对古尔班通古特沙漠土壤的pH、电导率、有机质、全氮、速效氮、全磷和速效磷的空间异质性进行了研究,结果表明,土壤pH在各尺度异质性的大小顺序为:个体>种群>地貌>区域>根际,说明引起土壤pH变化的主要因子是植物个体和种群,而地貌状况、气候及水文对于土壤pH的影响不大,根际对土壤pH的影响最小。土壤电导率在各尺度异质性的大小顺序为:个体>区域>种群>地貌>根际,说明植物个体对于改变土壤盐分含量起主导作用,地貌状况和根际对土壤盐分状况的影响很小。土壤有机质、全氮、速效氮和速效磷的空间异质性均在个体尺度上最大,地貌尺度上次之,而种群尺度上最小,说明植物个体对于土壤养分的空间异质性起主导作用,地貌对这些养分的异质性作用也是不容忽视的,而植物种群对土壤养分的异质性最小。土壤全磷的异质性则在地貌尺度最大,个体尺度次之,根际尺度最小,说明地貌特征是影响土壤全磷含量的主要因子,其次是植物个体,而根际对于土壤全磷的影响很小。     

不同演替阶段群落根系分布与土壤团聚体特征的协同变化

采用空间代替时间的方法,选取黄土高原丘陵区退耕地演替前期(茵陈蒿)、中期(铁杆蒿)和后期(白羊草)典型群落,研究了不同植物群落在不同演替阶段的根系特征、分布格局及其与土壤团聚体之间的关系。结果表明:群落根系主要为2mm的细根,且多向土壤表层集中,根长密度、表面积,根系生物量以及比根长表现出随着直径的增大而减小规律。同时随着演替的进行,土壤团聚体稳定性有所增强,根长密度和根表面积也表现出增长趋势。对比群落根系分布与土壤团聚体的相关关系可知,表层0.5~2mm的细根根长、表面积与根系生物量和土壤团聚体稳定性极显著相关,说明了植物细根在群落演替以及土壤结构变化中具有重要作用。     

黄土高原不同植被群落多样性与土壤有机碳密度关系研究

为了探明黄土高原不同植被群落多样性与土壤有机碳密度关系,在黄土高原纸坊沟小流域选取几种典型的植被群落(刺槐Robinia pseudoacacia、铁杆蒿Artemisia gmelinii、长芒草Stipa bungeana、狼牙刺Sophora davidii和柠条Caragana korshinskii),野外调查了植被多样性,同时室内测定0—100 cm土壤有机碳含量、密度以及相关土壤环境因子。结果显示:(1)不同植被群落多样性指数(Margalef丰富度、Mclntosh均匀度和Shannon-Wiener多样性)表现出相同的变化特征。柠条和刺槐群落差异不显著(p>0.05),二者显著低于其他植物群落(p<0.05),长芒草和狼牙刺群落最高,二者之间差异不显著(p>0.05),显著高于其他植物群落(p<0.05); 不同植物群落Simpson优势度指数呈现出相反的变化趋势,刺槐>柠条>铁杆蒿>狼牙刺>长芒草。(2)不同植物群落土壤全氮含量、微生物量碳、微生物量氮、速效养分(硝态氮、铵态氮、速效磷)大致表现为相同的变化特征,均表现为长芒草和狼牙刺群落高于其他群落,而柠条和刺槐群落土壤养分含量低于其他植物群落,不同植物群落土壤pH值表现出相反的变化特征。(3)在垂直方向,土壤有机碳密度随土层深度的增加而逐渐减小,80—100 cm土层土壤有机碳密度最低(p<0.05),0—20 cm土层土壤有机碳密度最高,表现出明显的“表聚性”,相同土层土壤有机碳密度大致表现为长芒草和狼牙刺群落高于其他植物群落。(4)相关性分析显示,不同植物群落多样性指数与有机碳和有机碳密度呈显著或极显著的正相关。冗余分析显示,土壤pH值和微生物量碳含量是主导植被多样性和土壤有机碳密度重要驱动因子; 双因素分析表明植被类型和土层深度对土壤有机碳含量和密度具有显著的影响(p<0.05)。     

黄河三角洲未利用地开发对植物与土壤碳、氮、磷化学计量特征的影响

为了阐明未利用地土壤生态化学计量特征对人类干扰的响应,对黄河三角洲未利用地开发过程中的农耕区、未利用地以及二者之间的过渡区土壤与优势物种碱蓬和芦苇的碳、氮、磷化学计量特征进行测定与分析.结果表明,土壤碳、氮含量呈现线性关系,空间变异性高于磷,且在3个利用过程中碳、氮呈现出“倒金字塔”形,磷呈现“圆柱体”形的分布模式;随土壤剖面深度增加碳、氮含量呈增加的趋势.植物体和土壤中C/N、C/P、N/P比均表现出随着开发程度的增大而降低,即农耕区＜过渡区＜荒地区,3个过渡阶段土壤C/N、C/P、N/P比随着土壤剖面深度增加而逐渐降低;随着开发利用程度和土壤深度的变化C/N比变化相对较小,C/P和N/P比的变异性相对较大.     

不同人工施氮量对荆条氮素利用的影响

为了解植物在不同氮生境下的响应,以太行山丘陵区荆条群落为对象,采用人工施氮的方法,研究不同施氮水平下荆条氮素利用特征。结果表明:1)人工施氮后,成熟绿叶和枯叶中氮质量分数随施氮量的增加而增加,并在施氮量为32 g/m2时达到最大值,施氮对成熟绿叶磷质量分数也有明显的影响,当施氮量为8 g/m2时,叶中磷质量分数最高,约为对照的2.29倍,施氮量与枯叶中磷质量分数无显著相关关系;2)施氮能显著降低荆条的氮素回收率,随施氮量增加,氮素回收率整体上表现出负相关,平均降幅约为18.57%,施氮量在4～8 g/m2之间时,氮素回收率无显著差异;3)随施氮量提高,土壤氮和磷的质量分数呈现升高的趋势,土壤磷质量分数在施氮量为4 g/m2时达到最大值,之后随施氮量的增加而下降,土壤有机质和土壤含水量与氮素回收率呈负相关关系。     

不同采样尺度下土壤碱解氮空间变异性研究——以榆树市农田土壤为例

在精准农业的实施过程中,研究如何用较少的样本来反映田间信息的空间变异规律,再用科学的插值方法进行插值和预估是精准农业研究中的一个关键问题。以东北典型黑土区——吉林省榆树市为研究区域,在榆树市弓棚镇13号村内选择相对平整的地块进行土壤采样并测试其土壤养分。在对原始采样格网点按一定的样点间隔和布局进行抽取的基础上,利用克里格插值方法和BP神经网络方法分别进行空间插值,比较不同采样尺度（40m×40m,56m×56m,80m×80m,113m×113m,160m×160m五个尺度）对空间插值精度的影响。结果表明:（1）随着采样尺度的增大,碱解氮的空间结构系数C/（C₀+C）有减小的趋势,表明采样间距以内的不可估计误差逐渐增大,其空间结构的表现能力在逐渐减弱;（2）Kriging插值精度总体优于BP神经网络,随着采样尺度的增加,两种模型的模拟精度都有所下降,BP神经网路的插值精度和Kriging模型的插值精度的差距逐渐减小;（3）两种模型在113m×113m尺度上插值精度都发生了突变,如考虑碱解氮的空间变异规律和经济因素,碱解氮的最佳采样尺度应在80～113m。     

不同羊柴密度下风沙土有机碳和全氮含量的空间异质性

运用Matlab 7.0和ArcGis 9.3软件对三种密度羊柴(Hedysarum mongdicum)下沙地土壤有机碳与全氮含量进行了地统计学空间异质性分析。土壤有机碳与全氮含量为112~381 g kg-1及0.13~0.37 g kg-1。各层沙地土壤有机碳的空间异质性随羊柴密度的增加而下降,全氮含量的空间异质性则先下降后上升。低密度羊柴沙地土壤有机碳含量存在空间自相关变化的最大范围较小,最小为15.25 m,土壤全氮含量的变程较大,最大达38.42 m。中高密度羊柴沙地内土壤有机碳含量存在空间自相关变化的最大范围较大,最大达31.49 m,土壤全氮含量的变程较小,最小为8.43 m。羊柴盖度的空间分布异质化过程与土壤有机碳和全氮含量的空间分布异质化过程一致。研究结果可为沙地保护和治理提供理论依据     

油蒿群落不同恢复阶段的土壤水分空间异质性及植被特征

[目的]分析沙地恢复不同阶段(流动沙地、半固定沙地、固定沙地)油蒿(Artemisia ordosica)群落的土壤水分空间变异规律以及植被响应特征,为荒漠地区植被恢复提供科学依据。[方法]利用经典统计学与地统计学相结合的方法进行分析。[结果](1)从流动沙地到固定沙地的演替过程中,土壤水分逐步减少,其空间结构呈现出明显的斑块状和条带状布局特点,同时沙地土壤水分空间异质性逐步增加,土壤水分在不同恢复阶段均表现出随着土层深度的增加,空间相关性逐渐增强的特征。(2)在沙地恢复过程中,油蒿种群的植被覆盖度、生物量、密度呈现逐渐增加的趋势,而植被特征的空间变异性则趋于减弱。(3)在流动沙地和固定沙地上,油蒿种群特征与土壤水分呈现显著负相关(p0.01)。[结论]油蒿种群的植被格局在一定程度上改变了土壤水分的空间异质性与分布格局。     

荒漠草原中不同密度人工柠条灌丛土壤化学计量特征

为了揭示人工灌草结合的生态系统土壤内部C,N,P平衡和循环过程,以荒漠草原为对照(CK),研究了相同林龄不同密度(高密度HD、中密度MD、低密度LD)人工柠条灌丛土壤化学计量特征。结果表明,柠条灌丛0—100cm土层平均有机碳(SOC)、全氮(TN),全磷(TP)和氮磷比(N/P)随密度的增加呈上升趋势,碳氮比(C/N),碳磷比(C/P)呈降低趋势,其中TP的空间变异性较高;垂直方向SOC,C/N和C/P随土层深度的增加呈单峰曲线,TN,TP和N/P在0—40cm土层呈锐减趋势,40cm土层以下缓慢降低并趋于稳定;0—40cm土层TN和TP含量占总含量的61.82%和55.56%,可作为密度变化对人工柠条灌丛土壤养分的敏感指标;相关分析结果发现,人工柠条灌丛土壤N和P含量呈极显著正相关(p0.01),二者均与C/N呈极显著的负相关(p0.01),说明柠条对土壤中N和P两种元素需求相一致。     

单株油蒿蒸腾耗水特征及其与环境因素的关系

[目的]探究油蒿的蒸腾耗水规律及其对环境因子的响应,旨在为固沙植被建设提供科学依据。[方法]利用野外大型称重式蒸渗仪于2014年6—9月底对单株油蒿的蒸腾过程进行连续观测,并同步监测了土壤含水量及相关气象因子。[结果]油蒿单日蒸腾强度曲线在晴天表现为双峰曲线,而在阴雨天双峰曲线不明显;研究期间,单株油蒿蒸腾耗水量为101.66mm,日平均蒸腾强度为0.83mm/d。蒸渗仪内土壤蒸发量106.05mm,日平均土壤蒸发强度为0.87mm/d,试验期间蒸散量占降雨量的82.98%。降雨可以维持油蒿正常生长,并对土壤水分进行一定补充;油蒿蒸腾强度与空气相对湿度(p0.01)、空气温度(p0.01)、太阳净辐射(p0.01)和20cm深度土壤体积含水量(p0.05)具有很好的相关性,且相关性依次减小。[结论]油蒿蒸腾耗水日变化明显,其蒸腾速率受土壤水分状况、气象条件及自身生理特征等因素的影响。     

干旱荒漠区人工梭梭林土壤碳氮磷密度与生态化学计量特征

为了阐明人工梭梭林土壤碳氮磷密度及其生态化学计量特征演变规律,以吉兰泰荒漠区不同林龄(3,6,11,16年)人工梭梭林为研究对象,分析0—20,20—40,40—60 cm土层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)密度和生态化学计量特征。结果表明:(1)4种林龄人工梭梭林0—60 cm土层SOC、TN含量及其密度随林龄增加而升高,而TP含量及其密度随林龄增加而降低。其中,3,6年梭梭林SOC、TN含量及其密度随土层深度增加而升高,TP含量及其密度则与之相反;11,16年梭梭林SOC、TN、TP含量及其密度随土层深度增加而降低。(2)4种林龄梭梭林土壤C∶N、C∶P、N∶P分别为2.24~9.21,1.59~7.05,0.56~0.81,均属于中等变异水平,且变异系数随林龄和土层深度增加逐渐减小,说明土壤C∶N、C∶P、[JP]N∶P趋于平稳状态。(3)林龄、土层深度及其交互作用显著影响SOC含量、SOC密度、C∶N、C∶P,对TN含量、TP含量、TN密度、TP密度、N∶P无显著影响。(4)土壤孔隙度(STP)与SOC密度呈显著正相关关系(P＜0.05),说明土壤孔隙度增加有助于SOC密度增加,提高土壤肥力。在干旱荒漠区建植梭梭林有利于提高土壤肥力,改善干旱荒漠区土壤环境。     

毛乌素沙地油蒿群落生物结皮的分布特征

为研究毛乌素沙地油蒿群落中生物结皮分布状况,根据放牧强度选取沙利(禁牧)、陶利(轻度放牧)和乌审召(正常放牧)3个试验点,分别调查了油蒿群落中固定沙地和半固定沙地植被盖度、油蒿盖度、生物结皮盖度、凋落物盖度、生物结皮破碎度、生物结皮厚度等指标。结果表明,毛乌素沙地油蒿群落中固定沙地生物结皮平均盖度为83.74%,半固定沙地生物结皮平均盖度为23.54%;油蒿群落中半固定沙地生物结皮绝大部分是处于初期发育阶段的藻结皮,而固定沙地苔藓和地衣结皮所占比例接近总盖度的1/2;半固定沙地大多数处于初期发育阶段的生物结皮受上层植被的影响更大;轻度放牧干扰对油蒿群落固定沙地生物结皮盖度和厚度的影响均不显著,而正常的放牧干扰会导致生物结皮盖度显著下降;半固定沙地生物结皮对放牧干扰的影响更为敏感,即使是轻微的放牧干扰,也会产生与正常放牧干扰相当的效果。     

黄河三角洲自然保护区植被与土壤C、N、P化学计量特征

为阐明黄河三角洲自然保护区生态系统的元素含量水平和化学计量特征并判断该区域植被生长的限制因子,选择保护区5种典型植物群落翅碱蓬、碱蓬、芦苇、柽柳和白茅为研究对象,测定植物不同器官和土壤剖面中有机碳、全氮、全磷含量,分析保护区植物群落与土壤的C、N、P化学计量特征。结果显示:5种群落中典型植物各器官C和P含量规律大体一致,除白茅和柽柳外,均表现为叶根茎,白茅茎的C和P含量高于根。不同植物器官N含量则表现出一致的变化规律,均为叶茎根。各植被类型叶片N∶P值均小于12,且与根系的N∶P值接近。土壤C、N含量的平均值分别为4.78 g?kg~(-1)、0.32 g?kg~(-1),均低于全国水平。P含量的平均值为0.53 g?kg~(-1),略低于全国水平。不同土层之间土壤元素含量差异不显著。不同群落土壤C∶N∶P值不同,同一群落不同土层的土壤C∶N∶P值变异性较小。植物叶片C、N、P含量以及C∶N、C∶P与0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm土层土壤C、N含量之间均存在显著的相关关系(P0.05)。以上结果表明,黄河三角洲自然保护区不同土层土壤C、N、P含量相对稳定,总体低于全国水平,土壤N的匮乏引起了C∶N和C∶P值的变化。植物叶片和根系的C∶P值接近,说明生态系统元素循环相对稳定,同时叶片N∶P值小于12,进一步说明土壤中N的匮乏使其成为植物生长的限制因子。     

毛乌素沙地人为干扰苔藓结皮的土壤水分和风蚀效应

[目的]为了探讨在毛乌素沙地人为干扰生物结皮的必要性与可行性,并为该区生物结皮的高效利用提供实验依据。[方法]在毛乌素沙地东南缘设置裸沙、苔藓结皮、干扰苔藓结皮、沙蒿、沙蒿+苔藓结皮以及沙蒿+干扰苔藓结皮6个处理小区,通过动态监测各小区土壤水分及风蚀变化过程,分析人为干扰苔藓结皮对土壤水分及风蚀过程的影响。[结果](1)沙地苔藓结皮能够显著提高浅层土壤含水量,降低深层土壤含水量。(2)人为干扰苔藓结皮会引起浅层土壤含水量的降低和降雨入渗深度的增加。(3)与裸沙对照相比,几种处理的减蚀效率大小顺序为:沙蒿+苔藓结皮(97.01%)沙蒿+干扰苔藓结皮(90.87%)苔藓结皮(89.63%)干扰苔藓结皮(69.50%)沙蒿(64.62%)。[结论]植被覆盖度较高时,对苔藓结皮进行适当破坏,能够在不加剧土壤风蚀的前提下,一定程度上改善土壤水分状况。而在无植被或低植被覆盖的地块,要禁止对苔藓结皮的干扰破坏。     

晋西黄土区不同密度油松人工林保育土壤功能评价

研究晋西黄土区不同密度油松林保育土壤功能变化规律及差异性,评价其保育土壤功能,以加强林分管理和生态恢复建设.以山西吉县蔡家川流域4种不同密度(925,1 325,1 750,2 250株/hm2)油松人工林为研究对象,对其土壤容重、孔隙度等物理性质、有机质等化学性质以及坡面径流泥沙量进行测定和分析,确定了 12项评价指...     

羟基磷灰石–植物联合修复对Cu/Cd污染植物根际 土壤微生物群落的影响

针对江西贵溪Cu、Cd重金属污染土壤,通过田间试验,比较无机生物材料羟基磷灰石及3种植物(海州香薷、巨菌草、伴矿景天)与羟基磷灰石联合修复对土壤总Cu、Cd的吸收及对活性Cu、Cd的钝化吸收能力差异。采用磷脂脂肪酸(PLFA)分析法,比较不同修复模式对土壤微生物群落结构的影响,以评估土壤微生态环境对不同修复措施的响应。研究结果表明:羟基磷灰石的施加可显著提高土壤pH,并有效钝化土壤活性Cu、Cd含量,但对土壤总Cu、Cd的含量影响较小。植物与羟基磷灰石的联合修复在显著降低土壤活性Cu、Cd(P0.05)的同时,减少了植物根际土壤总Cu、Cd的含量(P0.05)。不同修复措施对土壤微生物群落组成影响差异明显。单独施加羟基磷灰石与土壤真菌群落呈显著正相关,使土壤真菌生物量提高,从而引起真菌/细菌(F/B)的升高。植物与羟基磷灰石的联合修复可有效缓解土壤真菌化的趋势,其中巨菌草与羟基磷灰石的联合修复可有效提高土壤革兰氏阳性、革兰氏阴性细菌生物量及多样性,降低F/B值,从而降低土壤真菌病害的风险。不同植物根系活性代谢引起有机质的积累促进植物与羟基磷灰石处理中根际有机碳含量显著提高。聚类增强树(Aggregated boosted tree,ABT)分析结果表明:不同修复模式是影响土壤微生物群落的重要因素,其次土壤pH和Cu的含量及活性也是改变重金属污染区域微生物群落的因子。该研究从微生物群落结构角度解释了植物与羟基磷灰石联合修复对土壤微生态体系的作用,为开展Cu、Cd等重金属污染地植物与无机生物材料的联合修复方式的筛选及实施提供可靠的理论依据。