水土保持生态自我修复中的植物多样性恢复研究

以植物群落调查样地为基础,从物种多样性指数、生态优势度、群落均匀度和林下植被生物量,对辽东地区水土保持生态修复区的几种典型土地利用方式下植物多样性恢复效应研究表明:天然次生生态系统(天然栎林与撂荒地)的植物多样性和林下植被生物量均表现为随着修复时间的延长而增加,人工针叶林生态系统与之相反,表现为下降趋势。不同土地利用方式下,植物群落的物种多样性表现为:天然次生栎林>撂荒地>落叶松人工林>红松人工林,其中,退耕落叶松人工林的植物多样性指数高于连植落叶松人工林。     

浑善达克沙地飞播区植物多样性的变化——以内蒙古正蓝旗为例

[目的]对内蒙古境内浑善达克沙地植被恢复过程中植物群落的物种组成以及多样性的变化规律进行分析,为该地区的植被恢复提供理论依据和科学指导。[方法]采用样带法对植物群落进行调查。[结果](1)沙地植被恢复5年后群落内共有33种植物,分属于10科27属;(2)随着恢复年限的延长,物种丰富度指数、物种多样性指数、物种均匀度指数和群落盖度均逐渐增大,而生态优势度指数则逐渐减小。植物群落物种由6种(未治理)增加到21种(治理5a),物种多样性指数由1.20增加至2.77,物种均匀度指数由0.67升高至0.91,群落盖度从2.06%增加到75.58%,生态优势度指数由0.57减少至0.32。[结论]浑善达克沙地飞播区植被得到明显恢复,沙地恢复到一定阶段后群落趋于稳定,风沙化得到一定程度的遏制。     

侵蚀环境撂荒地植物群落恢复动态研究

以侵蚀环境不同退耕撂荒年限样地为研究对象,采用空间代替时间序列的方法调查植物群落特征,分析植物恢复过程。结果表明：植物群落覆盖度和地上生物量随退耕撂荒年限的增加,恢复演替的推进逐渐增大;群落物种多样性指数与撂荒年限呈正相关,而群落优势度指数与撂荒年限呈负相关;物种多样性指数能极好地反映群落物种丰富度,并能客观表达物种的动态变化,其演变呈升—降—升的趋势,退耕撂荒3、10和25 a左右时为物种多样性指数的高峰。植物群落结构稳定性与物种多样性、群落生物量、覆盖度和优势度关系密切,随着退耕撂荒地植被恢复演替的进展,植被结构稳定性呈阶梯式增强,从而为侵蚀环境生态恢复提供了基础保障。     

河西走廊中部人工沙漠植被典型群落物种的多样性

[目的]揭示河西走廊中部人工沙漠植被典型群落物种多样性研究,为干旱沙漠地区的生态恢复和人工植被建设及沙区植被多样性的恢复与重建提供理论依据。[方法]基于对甘肃省张掖市临泽县治沙站人工沙漠典型群落物种多样性进行调查。运用Simpson和Shannon-Wiener物种多样性指数,Margalef物种丰富度指数,Simpson物种优势度指数和Pielou物种均匀度指数计算。[结果]灌木群落具有较高的丰富度指数和多样性指数,而草本群落具有较高的均匀度指数;物种多样性指数、丰富度指数变化趋势基本一致,而均匀度指数则呈相反趋势;β多样性与α多样性反应结果一致;丰富度指数与多样性指数、均匀度指数之间存在极显著的相关性,植物多样性与土壤结皮层厚度呈正比,与土壤含水量高低影响不大。[结论]灌木以梭梭—白刺群落为优势群落,草本以雾冰藜—白茎盐生草群落为优势群落,具有物种组成简单,多样性较低的特点,群落在植物生活型上以旱生、超旱生或盐生的小灌木和1年生草本植物占主导地位。     

金塔沙漠不同人工植被类型土壤种子库特征

[目的]对甘肃省酒泉市金塔沙漠不同类型人工植被林地的土壤种子库进行调查研究,以揭示干旱条件下沙漠人工植被土壤种子库的分布规律、种子库物种多样性的变化特征以及土壤种子库与地上植被的关系,为河西走廊退化人工林生态系统的恢复与重建提供理论依据。[方法]通过野外植被调查、土壤种子库取样和土样萌发试验进行分析研究。[结果]①土壤种子库中,共统计到植物种有24种,胡杨—假苇拂子茅群落、胡杨+沙枣—柽柳+花棒+柠条—芦苇+黑沙蒿群落、梭梭—河西菊群落、柽柳—花花柴群落土壤种子库物种数依次为18种、18种、14种、3种,土壤种子密度依次为660.71,267.85,29.64,19.29粒/m~2。土壤种子库中一年生、多年生草本的物种和密度占优势,乔木、灌木和半灌木种子所占比例较低。②物种多样性分析表明,乔木林土壤种子库物种的Margalef丰富度指数大于灌木林,土壤种子库物种的Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数、Pielou均匀度指数变化趋势基本一致,均为胡杨+沙枣—柽柳+花棒+柠条—芦苇+黑沙蒿群落柽柳—花花柴群落梭梭—河西菊群落胡杨—假苇拂子茅群落,而生态优势度指数与之相反。③乔木林土壤种子库植物与地上植被的相似程度高于灌木林。[结论]沙漠人工植被林地土壤种子库物种丰富度低,以草本植物为主,沙漠自我恢复度低,人工营造乔木林、灌木林有利于干旱荒漠区生态恢复与重建。     

黄土丘陵区典型草地演替中植物群落特征与土壤储水量关系

[目的]阐明草地植被演替过程中植被生产力、植物多样性等生态学特征与土壤储水量的关系,为探明黄土高原地区植被恢复的生态环境效应提供一定的科学依据。[方法]采用时空互代的方法对宁夏回族自治区固原市云雾山保护区自然恢复3,8,13,46,66,89a的样地进行取样,分析0—100cm土层土壤储水量的分布及其与地上地下植物生物量、物种多样性的关系。[结果]随着草地演替的进行,植被群落盖度、生物量和物种多样性指数在恢复13a之前显著增加,之后渐趋稳定;土壤含水量逐渐增加,容重逐渐降低。植被群落演替对0—40cm土层土壤储水量没有显著影响,但演替后期对40cm以下土层水分有明显消耗。植被群落生物量及物种多样性指标与表层0—10cm水分呈显著正相关。[结论]草地演替过程中,植被群落生物量和物种多样性的增加与表层土壤储水能力的提升密切相关,但深层根系生物量的增加对下层土壤储水的消耗也逐渐增大。     

沙质草地生境中植物群落对土壤质地演进的响应

利用空间代替时间,选取6个沙地生境类型(硬质灰钙土H_1,沙质灰钙土H_2,固定沙地H_3,半固定沙地H_4,半流动沙地H_5和流动沙地H_6),通过对其土壤颗粒组成、草地植物群落结构及数量特征的分析,研究沙质草地植物群落演替对土壤沙化过程的响应。结果表明:(1)从硬质灰钙土到流动沙地,物种丰富度分别为9,12,9,9,9,5种;演替初期(H_1-H_2)多年生草本植物种占绝对优势,演替中期(H_3-H_4)一年生植物优势度明显,演替后期(H_5-H_6)则以半灌木占主导地位;各演替阶段禾本科植物均有很高的优势度,在半流动沙地阶段成为最大优势物种,在沙质灰钙土后藜科植物优势度保持相对稳定,菊科和豆科植物分别在固定沙地和半固定沙地阶段逐渐消失。(2)物种多样性在沙质灰钙土最高,到固定沙地持续递减,而到流动沙地时又增大,生态优势度与物种多样性变化趋势正好相反,均匀度表现出先减小后增大的趋势,相邻的两个群落间具有较高的相似度。(3)从硬质灰钙土到流动沙地,0—10cm土层土壤黏粉粒含量极显著减少(p0.01),而粗砂粒极显著增加(p0.01),土壤颗粒分形维数由2.52下降到1.73。(4)一年生草本植物优势度与土壤黏粉粒含量、土壤颗粒分形维数呈显著负相关(p0.05);豆科植物优势度与土壤粉粒组分、土壤颗粒分形维数间呈显著正相关(p0.05);物种多样性与粉粒组分含量呈极显著正相关(p0.01),与细砂粒组分含量、土壤颗粒分形维数间呈显著正相关(p0.05)。     

黄前水库集水区典型人工林群落物种多样性

 为给黄前流域人工林综合治理的进一步实施提供科学依据,对流域内4种人工林群落的植物区系组成和地理成分进行分析,并采用常规生物多样性的调查方法对其物种多样性特征进行了定量研究。结果表明:1)该流域的植物区系比较丰富,占泰山植物区系物种总数的13.02%;2)4种人工林灌木层和草本层的Simpson指数、Shannon-Wienner指数和均匀度指数差异显著,物种丰富度指数差异不显著,草本层发育明显好于灌木层;3)各人工林尚处于演替初期阶段,混交林下多以阴生性植物为主,其他林下植被发育常以禾本科等阳生性植物为主;4)不同人工林物种总体多样性特征分析表明,板栗林总体物种丰富度最低,均匀度指数最大,多样性指数较低,而赤松+元宝槭混交林总体物种丰富度最大,多样性指数也最大,均匀度指数较低,群落总体多样性混交人工林较大而单一林分较小,混交人工林更有利于林下植被的发育和更新。     

不同林龄油松和白扦林地植物多样性分析

为探明不同林龄的油松和白扦林地植物多样性的变化规律并确定影响其变化的因子,以物种丰富度指数、物种多样性指数和物种均匀度指数作为衡量植物多样性的标准,研究内蒙古兴和县二道营流域友谊水库不同林龄油松和白扦水土保持林地的生物多样性特征及其影响因子。结果表明:1)油松人工林植物多样性指数大于白扦人工林,草本群落生物多样性随林龄的增加呈现出非线性增长趋势。5年生油松林的草本群落生物多样性指数最高,为2.09;13年生油松最低,仅1.63。白扦人工林的Margalef指数高于油松林地,13年生白扦人工林的Margalef指数最高,为3.79;2年生油松的Margalef指数最低,仅为2.16。2)在植被恢复演替进程中,多年生草本逐渐替代一年生草本,演替朝正方向进行。3)在众多土壤因子中,土壤水、土壤抗冲性及土壤有机碳质量分数对生物多样性指数起直接作用。研究结果可为森林草原过渡区域植被恢复与重建提供必要的理论支撑。     

科尔沁沙地防风固沙林踏郎稳定性研究

以科尔沁地区半流动沙丘地上6a生踏郎人工灌木防风固沙林为对象,选取立地质量相近的撂荒地作为对照,通过样地种群结构统计、土壤理化性质测定、群落物种多样性测度等研究.对踏郎稳定性进行了综合评价.研究表明:不同生境下的踏郎人工灌木防风固沙林的各项指标存在差异,坡下踏郎人工固沙林土壤的物理性质、化学性质、种群结构、群落物种多样性及稳定性均达到最好,其中物种丰富度S达到8;Simpson多样性指数D为0.58;Shannon多样性指数H'为1.35;Pielou均匀度指数Jw为0.74;Alatalo均匀度指数Eα为0.64;M指数达到0.666 7.撂荒地的立地质量、物种多样性均最差,物种丰富度为4;Simpson多样性指数D为0.29;Shannon多样性指数H'为0.67;Pielou均匀度指数Jw为0.36;Alatalo均匀度指数Eα为0.32.综合评价不同生境的踏郎人工灌木防风固沙林稳定性结果为:坡下>坡上>坡中撂荒地.     

污泥堆肥对矿区复垦土壤栽培基质保水能力的影响

污泥堆肥可以有效地用作土壤改良剂和肥料,通过温室盆栽文冠果试验,研究了复垦土壤添加污泥堆肥对复垦植被生长量及土壤含水量和凋萎点的影响.结果表明,污泥堆肥不仅可以促进文冠果的生长,而且可以增强栽培基质的保水性能和植物的抗旱能力.但是,污泥堆肥的用量并不是越多越好,当其用量超过60%时,继续增加污泥堆肥的比例,则植物的吸水能力反而会下降.可见,采用经过堆肥化处理的污泥作为矿区复垦植物栽培基质是可行的无害化途径.     

施肥对文冠果生长及土壤酶活性的影响

针对山东省棕壤丘陵区土壤养分的特点,研究了无机肥、有机肥及有机无机配施对文冠果生长和土壤酶活性的影响。结果表明:施肥能明显提高文冠果叶绿素含量,而对文冠果树高影响不显著,有机无机配施能显著增加文冠果地径。施用有机肥、有机无机配施均能够显著提高土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶的活性;单施无机肥抑制土壤过氧化氢酶和脲酶的活性,增强土壤蔗糖酶活性,但对酸性磷酸酶活性影响不明显。     

3种木本植物种子航天诱变研究初报

利用返回式卫星搭载文冠果（Xanthoceras sorbifolia）、五角枫（Acer mono）和刺槐（Robinia pseudoacacia）3种木本植物种子,返回地面后进行种子活力,以及当代生苗木叶片的色素、MDA含量和生长量的测定。结果表明：经航天诱变处理后,3种木本植物的种子活力、幼苗成苗率和成活率都明显高于对照组,其早期生长得到明显促进。和对照相比文冠果和五角枫的MDA含量呈下降趋势;而叶片色素的含量都低于对照组,刺槐和五角枫的差异在0.01水平上达到显著。3个树种诱变组第1年的生长量小于对照组,生长受到抑制作用,但从第2年开始,五角枫和文冠果的生长超过对照组,刺槐的生长速率也表现出提高的趋势,表明航天诱变处理对3种木本植物的种子活力和幼苗抗逆性有一定的促进作用。     

沙棘经济林碳汇计量研究

根据《中国绿色碳基金造林项目碳汇计量与监测指南》的有关规定,对内蒙古自治区鄂尔多斯地区营造的沙棘经济林进行了碳汇计量研究。结果表明,沙棘各器官含碳率为：叶子54.72%,根45.26%,枝条54.58%。20a后的碳储量约为81 911.53t。在造林和培育过程中,由于苗木、果实运输、浇水、施肥等活动引起的CO2排放量为834.60t,因此可计算出在造林20a后的沙棘经济林的净碳汇量为81 077t。     

文冠果柿树花椒幼树对不同土壤水分的生理响应

为探索文冠果、柿树、花椒在不同土壤水分含量下的生理特性,利用盆栽试验人工浇水后持续自然耗水的方法,研究2年生文冠果、柿树、花椒在不同土壤相对含水量（15%~98%）下的生理响应,并结合大田栽植的生长状况和成活率对其抗旱性进行评价。结果表明：1）随土壤相对含水量的降低,文冠果、柿树、花椒幼树叶片的相对含水量都呈下降趋势,净光合速率、水分利用效率先升高后降低,脯氨酸质量分数、细胞膜相对透性逐渐上升,叶绿素逐渐降低,超氧化物歧化酶活性先升高后降低,丙二醛质量摩尔浓度先升高后降低再升高;2）文冠果、柿树、花椒幼树光合作用由气孔限制转为非气孔限制的土壤相对含水量分别为60%~70%、30%~40%、20%~30%;3）花椒在土壤相对含水量为20%~70%时耐旱能力较强,柿树在土壤相对含水量为20%以下时耐旱能力更强,文冠果耐旱能力较差。结合大田生长表现可知,在山东丘陵区造林时花椒较为适宜。     

退耕地表层土壤理化性质及酶活性变化特征

采用野外调查及室内试验相结合的方法,就退耕地土壤理化性质及酶活性特征进行了研究。结果表明:（1）土壤各粒级含量均表现为粉黏粒＞物理性黏粒＞黏粒,其中枇杷园三种粒级含量均高于其它退耕地。（2）土壤有机质的含量表现为杉树人工林＞桉树人工林＞枇杷园＞茶园＞撂荒地;土壤阳离子交换量表现为桉树人工林＞枇杷园＞茶园＞撂荒地＞杉树人工林,且不同退耕地间差异不显著;全氮含量表现为撂荒地＞枇杷园＞茶园≥桉树人工林＞杉树人工林;全磷含量表现为杉树人工林＞茶园＞撂荒地＞枇杷园＞桉树人工林;土壤全钾含量表现为枇杷园＞桉树人工林＞茶园＞撂荒地＞杉木人工林。（3）过氧化氢酶活性表现为杉树人工林＞撂荒地＞枇杷园＞茶园＞桉树人工林;撂荒地和枇杷园脲酶的活性较高,撂荒地和枇杷园的差异达极显著水平;撂荒地碱性磷酸酶的活性最高,茶园碱性磷酸酶的活性最低;酸性磷酸酶的活性表现为杉树人工林＞桉树人工林＞枇杷园＞撂荒地＞茶园。（4）土壤质量综合指数的变化趋势表现为杉木人工林＞桉树人工林＞茶园＞枇杷园＞撂荒地。     

侵蚀环境退耕撂荒地水稳性团聚体演变特征及土壤养分效应

研究了侵蚀环境退耕撂荒地生态恢复过程中水稳性团聚体的变化规律及其与土壤养分状况及土壤微生物量的关系，结果表明，侵蚀环境退耕撂荒地土壤水稳性团聚体含量迅速提高，在退耕撂荒的第一个10年，水稳性团聚体增大约253．45％。随着退耕撂荒年限的延长，其增大幅度趋缓，第10～50年，水稳性团聚体仅增大16．42％，之后增大幅度更加缓慢，接近一个稳定的水平。相关性分析和回归分析表明侵蚀环境退耕地撂荒后土壤中〉0．25mm水稳性团聚体与土壤的有机碳、全氮、速磷、碳酸钙、微生物量（C，N，P）、CEC关系密切，达到显著（P〈0．05）或极显著水平（P〈0．01），而与速钾没有明显的相关性。要保持侵蚀环境退耕撂荒土壤良好的结构状况，必须坚持长期封禁，维持土壤有机碳变化处于平衡状态。     

侵蚀环境人工刺槐林土壤水稳性团聚体演变及其养分效应

采用时空互代法,以典型侵蚀环境纸坊沟流域生态恢复过程中不同年限的人工刺槐林为研究对象,选取坡耕地和天然侧柏林为参照,分析了植被恢复过程中土壤水稳性团聚体变化规律及其与土壤养分状况之间的相互关系。结果表明,侵蚀环境下的坡耕地由于人为耕作干扰,土壤水稳性团聚体含量低下,抗蚀性能较差。营造刺槐林前5a土壤水稳性团聚体含量较坡耕地显著快速增加,随后增幅变缓,成对数增长,恢复25a后土壤水稳性团聚体含量已经达到天然侧柏林水平。在植被恢复过程中土壤小粒径的水稳性团聚体逐渐聚集转变形成大粒径的团聚体。相关性分析和回归分析表明,植被恢复过程中〉0．25mm土壤水稳性团聚体与有机碳、全氮、碱解氮、速效钾、容重等相关性达到显著（P〈0．05）或极显著水平（P〈0．01）,与全磷和速效磷相关性较弱。坡耕地退耕营造刺槐林后可以减少人为干扰,增加碳素和氮素供给,提高水稳性团聚体含量,使土壤抗蚀性能提高。     

Postagrogenic migrational-mycelial chernozems of abandoned fields of different ages in the southern forest-steppe of European Russia

The restoration of the properties and morphology of migrational-mycelial (typical) chernozems under the impact of natural vegetation successions on abandoned fields of different ages (from 1 to 60 years) was studied in the forest-steppe zone of the Russian Plain. The stages of the postagrogenic transformation of the chernozems were identified, the rates of restoration of the particular soil properties were determined, and the time required for the restoration of the properties of virgin chernozems was estimated.     

Quantifying processes of pedogenesis using optically stimulated luminescence

New analytical techniques have opened up the possibility of addressing rates of soil processes quantitatively. Here, we present the results of an investigation into the use of single‐grain optically stimulated luminescence (OSL) dating to derive rates of soil mixing in the top 50 cm of soil profiles from two toposequences situated in the Werrikimbe National Park in Australia. Of 500 single grains analysed from each sampled depth increment, less than 25% provided a finite age, with the rest of the grains either non‐responsive or dose‐saturated. This proportion of finite‐age grains tended to decrease with soil depth. Median ages of quartz grains increased down the soil profile, with topsoil ages of up to 500 years and subsoil ages of up to 5000 years. Few ‘younger’ grains were found deeper in the profile and few ‘older’ grains near the soil surface. These trends suggest that pedoturbation is resulting in vertical transport of grains through the profile, but that there is a distribution of transport distances, with a poor probability of large transport distances from surface to subsoil or vice versa compared with a more frequent movement of grains to and from the surface in the uppermost 10–35 cm. The calculation of a single age for each soil horizon was unachievable as each horizon contained a heterogeneous mixture of grains with varying histories of transport to and from the soil surface. Soil mixing was confirmed along both toposequences studied. However, the occurrence of minor mixing rates did not lead to a homogenization of the topsoil and adjacent horizons. We postulated that mixing velocities were mostly related to flora at our study site. Vertical soil mixing rates of 0.5 and 0.2 mm year^?1 were calculated from the distribution of finite single‐grain ages.