巴山山地退耕地植被自然恢复过程及物种多样性变化

 巴山山地是我国南北方过渡地区,亦是长江重要的水源涵养区,探讨该地区退耕地植被自然恢复演替过程及其物种多样性的变化规律,对于指导该地区的人工植被建设具有重要的理论价值与实际意义。采用时空互代法对巴山山地退耕地植被自然恢复过程及其物种多样性变化进行研究,结果表明:1)巴山山地退耕地植被演替依次经过1年生植被草本群落、多年生草本群落、杂灌草群落及以栓皮栎、橿子栎或栓皮栎为建群种的阔叶林群落等不同阶段,形成地带性植物群落大致需要40～50a;2)物种多样性会随立地环境的变化有所差异,阴坡的各物种多样性指标明显高于阳坡,但其变化规律基本一致。演替初期,植被群落的物种数、Shannon-wiener指数、Simpson指数和Pielou指数相对较低,随着植被群落演替的进行,各指标均呈波浪上升趋势;当植被恢复25a时,各多样性指数均达到最大,分别为23、2.5、0.89和0.8;到地带性植物群落阶段时,其各物种多样性指标又略有降低并趋于稳定。该结论对于充分利用植被自然恢复进行生态改善,并根据植被演替进程采取相应的人工管理措施具有重要的指导意义。     

黄土丘陵沟壑区退耕地植被自然恢复过程——以吴起县双树沟流域为例

采用TWINSPAN分类法对黄土丘陵沟壑区吴起县双树沟流域30个自然恢复草地植被进行分类,并对分类后各植被群落特征和地上生物量进行统计分析。结果表明：在自然恢复条件下,随着退耕年限的不断增加,退耕地植被自然恢复依次经历了猪毛蒿群落-赖草＋长芒草群落-赖草＋铁杆蒿群落-铁杆蒿群落-铁杆蒿＋茭蒿群落5个发展阶段,地带性植被类型铁杆蒿＋茭蒿群落在研究区内开始出现,并且已经占有一定优势;随着退耕地植被自然恢复的不断进行,Margalef等丰富度指数以及Shannon-wiener等多样性指数、Pielou等物种均匀度指数和地上生物量都呈现出先减小后增大的发展趋势;在植被自然恢复的稳定阶段,虽然物种丰富度指数和物种多样性指数有一定的增加,但是相对恢复初期来讲还是有所下降,并且有达到与初期相当水平的趋势;物种丰富度指数均在第1恢复阶段最大,而均匀度指数Jsw以及Shannon-wiener指数在第5恢复阶段最高。随着退耕地植被自然恢复的不断进行,植被群落总盖度随着退耕年限的延长而不断增大。     

陕北黄土丘陵区退耕地植物群落演替特征

为了解黄土丘陵区侵蚀地貌退耕地植物群落演替模式及其基本特征,以陕北安塞纸坊沟流域的20块不同年限退耕地和荒坡为研究对象,采用空间代替时间序列的方法进行植物群落的调查和演替特征的分析。结果表明:退耕地植物群落大致经历了茵陈蒿群落—杂类草—狗尾草群落—长芒草群落—铁杆蒿群落—茭蒿群落的演替过程。植物群落的Shannon-Wiener指数、Simpson多样性指数、Margalef丰富度指数和Pielou均匀度指数均表现出随演替进行而上升的变化规律,但上升的速率各异;演替前期和中期的群落基本上属于对数级数分布,说明该阶段的物种组成主要是生态位预占模式起作用,演替后期的群落属于对数正态分布,可能是生态位预占、周围繁殖体的侵入压力、种间竞争和其他因素共同作用的结果;群落盖度变化与演替时间符合二次函数变化规律。     

天津地区湿地土壤种子库及其在受限空间中的植被演替研究

湿地土壤种子库运用对植被恢复的研究具有重要意义。从植被演替的角度出发,设置相对封闭的受限空间,持续监测土壤种子库萌发及其后续植物群落的演替情况,记录物种组成、群落多样性指数和群落覆盖度等参数的变化规律,评估了采用湿地土壤种子库进行植被恢复的效果。并对地面植被、土壤种子库及其演替植被的群落相似性指数进行了对比分析。结果发现:(1)土壤种子库恢复后期的植被与地面植被相似度较低(小于0.25);(2)植被恢复过程中,群落多样性指数呈现先降低后升高的趋势,而恢复3a后的植被群落多样性指数均接近于地面植被;(3)生长期的群落覆盖度高于90%,能够满足天津地区滨海盐碱型湿地植被恢复的要求。     

呼伦贝尔沙地植被演替规律研究

在对呼伦贝尔沙地形成的历史背景进行系统分析的基础上,通过大量的野外调查,研究了呼伦贝尔沙地植被资源状况、特征及植被演替规律。结果表明,在过度放牧所引起的逆行演替中,固定沙地、半固定沙地和流动沙地的植物群落物种组成从31种锐减到了2种,盖度从61%降低到8%,群落的物种丰富度逐渐降低,流动沙地的物种丰富度分别是半固定沙地和固定沙地的0.25倍、0.065倍,多样性指数分别为2.464,1.584,0.554,固定沙地最大,为流动沙地的4.45倍。物种均匀度分别为0.497,0.528,0.554。流动沙地最大,是固定沙地的1.11倍。植被高度及生物量亦均呈递减趋势,优势种和建群种发生更迭,群落结构趋于简单。对不同封育年限植被进行研究,得出植被的恢复演替规律为:以沙米为优势种的一年生先锋植物群落以糙隐子草为优势种其他多年生禾草伴生的过渡型植被群落冰草 糙隐子草过渡型植被群落羊草 冷蒿亚稳定型群落,同时,土壤的结构、理化性质得到改善。     

黄土丘陵区退耕草地群落盖度与地上生物量关系

揭示黄土丘陵区退耕草地群落盖度与地上生物量的关系,对系统评价草地群落恢复潜力和水土保持效益具有重要意义。以黄土丘陵区5个退耕年限(5 a,10 a,15 a,20 a,30 a)草地群落为对象,通过照相法、群落调查和刈割法测定了草地群落盖度、物种组成和地上生物量。结果表明:群落高度、盖度与地上生物量呈显著正相关关系,与物种丰富度和Shannon-Wiener多样性指数呈显著负相关关系。群落盖度与地上生物量随退耕年限增加总体呈增加趋势,不同退耕年限草地群落间物种丰富度和多样性指数无显著差异。退耕20 a群落的植物密度、高度和单位盖度地上生物量值均最低,盖度和地上生物量与退耕15 a相比显著下降。各退耕年限草地群落优势种分别为:5 a是狗尾草(Setaria viridis)和达乌里胡枝子(Lespedeza davurica),10 a和15 a是达乌里胡枝子和铁杆蒿(Artemisia gmelinii),20 a是铁杆蒿和菊叶委陵菜(Potentilla tanacetifolia),30 a为长芒草(Stipa bungeana)。当草地群落盖度低于84.6%时,盖度与地上生物量呈极显著线性正相关关系,当盖度大于84.6%后,群落盖度不随地上生物量增加而变化。群落盖度84.6%和地上生物量285.17 g/m~2可作为黄土丘陵区退耕草地植被恢复评价和调控措施的参考值。     

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。     

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。     

北川河流域退耕还林还草地主要植物群落物种多样性研究

对大通县北川河流域内不同植物群落全面考察的基础上,根据立地条件、植被及土地利用方式等因素,选取代表性地段,设置了24个标准地,应用丰富度指数、Gleason指数、Simpon指数、Shannon-Wienner指数和均匀度指数来综合分析物种丰富度、生态优势度、群落物种多样性和均匀度。结果表明:在不同的退耕时间序列上,随着时间的推移,群落逐渐趋于稳定,群落物种多样性和丰富度呈“小-大-小”的变化过程,而均匀度和优势度指数呈“大-小-大”的变化过程;对不同起源地的群落多样性,天然林>退耕地>耕地,且退耕多年地段的群落物种多样性接近于天然林。     

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。     

Effect of vegetation manipulation of abandoned arable land on soil microbial properties

 The effect of vegetation composition on various soil microbial properties in abandoned arable land was investigated 2 years after agricultural practice had terminated. Microbial numbers and processes were determined in five replicate plots of each of the following treatments: continued agricultural practice (monoculture of buckwheat in 1997), natural colonization by the pioneer community (arable weeds), and manipulated colonization from low (four species, three functional groups: grasses, forbs and legumes) or high diversity (15 species, three functional groups) seed mixtures from plant species that are characteristic of abandoned fields in later successional stages. The results indicated that differences in above-ground plant biomass, plant species composition and plant species diversity had no significant effect on soil microbial processes (net N mineralization, short-term nitrification, respiration and Arg ammonification), microbial biomass C and N (fumigation-incubation) or colony-forming units of the major microbial groups. Hence, there were no indications that soil microbial processes responded differently within 2 years of colonization of abandoned arable land by later successional plants as compared to that by plants from the natural pioneer weed community. Therefore, it seems that during the first few years after arable field abandonment, plants are more dependent on the prevailing soil microbiological conditions than vice versa. Received: 8 April 1999     

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。     

黄土丘陵区生态退耕对草本层植物多样性的影响

为研究何种生态退耕对黄土丘陵地区植被恢复较好,以典型黄土丘陵沟壑区大南沟小流域为研究区,采用传统植物群落调查法从退耕方式和退耕年限两个方面探讨生态退耕对草本层植物多样性的影响。结果表明:（1）在生态退耕30 a内,随着退耕年限的增加,草本层植物丰富度指数、两多样性指数（Simpson指数和Shannon-Wiener指数）和均匀度指数都呈现增加的趋势。但前期增加不显著,后期增加显著。（2）不同生态退耕方式对草本层植物多样性的影响差异显著。三种多样性指数均表现为退耕还草 > 退耕还林 > 退耕还灌,且丰富度指数退耕还草（23.875）较退耕还林（14.606）和还灌（14.556）显著增加;Simpson多样性指数和Shannon-Wiener多样性指数退耕还草（0.945,3.048）和退耕还林（0.931,2.992）较还灌（0.912,2.563）显著增加。退耕还草优于退耕还灌和退耕还林,对草本层植物群落多样性影响最小,是最佳生态退耕方式。     

石羊河中下游不同生境柽柳群落物种多样性及土壤水分、盐分关系

为了给石羊河流域柽柳群落植被恢复与保护提供参考依据,以石羊河流域4种类生境型柽柳群落为研究对象,测定了群落物种组成、数量特征及土壤水分、盐分,分析了不同生境群落特征及其与土壤水分之间的关系。结果表明:(1)柽柳群落中共有植物22种,分属9科20属,其中灌木植物最多,为8种(5科6属),其次是多年生草本,为7种(4科7属),一年生草本为7种(3科7属),分别占总物种数的36.36%,31.82%,31.82%。(2)柽柳群落中,固定盐碱沙地密度最大,盐碱地和退耕湿地次之,丘间低地最低; 平均密度差异不显著(p>0.05); 盖度差异显著(p<0.05),以固定盐碱沙地最大,为73.33%,盐碱地和丘间低地次之,均为61.67%,退耕湿地最小,为47.00%。(3)不同生境类型柽柳群落在物种组成及多样性方面存在差异,从Margalef丰富度指数、Shanon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数和Alatulo均匀度指数看,丘间低地>盐碱地>固定盐碱沙地>退耕湿地(p<0.05),丘间低地群落优势度指数低于盐碱地和固定盐碱沙地、退耕湿地,群落结构相对稳定; 丘间低地Pielou均匀度指数明显高于其他3种类型。(4)在0—10 cm,10—20 cm,20—30 cm,30—40 cm,40—60 cm,60—80 cm土层范围内,盐减地和固定盐碱沙地土壤含水率最高,其次是退耕湿地和丘间低地,总体呈现出先升高然后逐渐下降的趋势。物种多样性与土壤水分均呈正相关关系,但均未达到显著水平(p<0.05),综上所述,不同生境柽柳群落组成物种稀少,结构简单,种群物种平均密度差异不显著。群落组成物种中,灌木种类最多,多年生和一年生草本种类相同。丘间低地多样性指数高于其他生境类型,退耕地最低,而生态优势度指数则相反,物种多样性与土壤水分表现出非显著的正相关关系。     

黄土丘陵区典型群落特征及其与环境因子的关系

研究了安塞县黄土丘陵区4种典型群落分布、物种多样性、生物量变化与环境因子的关系。结果表明,所选群落的盖度和地上、地下生物量随退耕年限增加而明显增加,土壤水分、粘粒含量也有增加趋势;典范对应、多元回归和通径分析表明,群落的分布及变化受环境因子综合影响,土壤有机质、恢复年限、粘粒含量、坡向、海拔、硝态氮含量等是影响退耕地典型群落特征及分布的主要因子;土壤全磷含量对生态优势度,有机质、全氮含量分别对地上、地下生物量有最大正效应。本研究为黄土丘陵半干旱区退耕地植被恢复重建提供了理论依据。     

Successional trajectories of soil nematode and plant communities in a chronosequence of ex-arable lands

Conversion of arable land into semi-natural grassland or heath land is a common practice for restoring and conserving plant diversity. However, little is known about the effectiveness of land conversion for restoring and conserving taxonomic and functional diversity in the soil. We studied soil nematode community development in a chronosequence of abandoned fields and related this to plant community development. The taxonomic and functional composition of the soil nematode community was analyzed to detect changes in soil food web structure, using semi-natural sites and theoretical plant and soil communities as references.While plant communities clearly developed towards the semi-natural references, there was less direction in succession of nematode taxa. The number of fungal feeding nematodes increased after land abandonment. Numbers of omni-carnivorous nematodes expanded only during the first years, after which there were no substantial changes for the next three decades. Plant communities on the ex-arable fields developed towards the theoretical reference plant associations Galio hercynici-Festucetum ovinae and Genisto anglicae-Callunetum. Nematode communities developed away from a theoretical community indicative of arable land, but there was no clear development towards a theoretical (semi-)natural reference. Our results show that restoration and conservation of plant communities is of limited indicative value for developments belowground: successful restoration of plant diversity does not necessarily imply successful restoration of belowground diversity. Assessing the impact of conservation measures on restoring soil biodiversity requires information on belowground community composition of (semi-)natural areas in order to establish proper references for restoration sites.     

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。     

巢湖低丘山区典型植被群落与土壤环境因子特征研究

本文系统调查了巢湖低丘山区5种典型植被类型,即弃耕地、灌木林、人工马尾松林、草地以及次生马尾松林植被群落学特征、土壤养分状况,并分析了巢湖低丘山区典型植被群落与土壤环境因子的关系.研究结果表明:弃耕地显示了最高的植物物种数,其次为人工马尾松林和灌木林,草地物种数最低,平均仅为4种.总盖度以草地最高,达到95％,其次为次生马尾松林和灌木林,人工马尾松林总盖度最低.此外,弃耕地显示了最高的生物多样性与均匀度指数,其次为灌木林,而草地多样性指数和均匀度指数均最低.弃耕地土壤养分含量最高:次生马尾松林表层土壤有机碳、总氮、总磷与有效氮高于灌木林与草地,显示了较明显的土壤养分随植被演替过程的积累效应.相关分析表明生物多样性指数和均匀度指数与土壤养分状况呈良好的正相关关系,表明这一地区植被恢复处于演替发展阶段.     

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。     

Constraints on development of fungal biomass and decomposition processes during restoration of arable sandy soils

In an earlier study we reported the apparent stabilization of a low fungal biomass in ex-arable lands during the first decades after abandonment. It was hypothesized that the lack of increase in fungal biomass was due to constraints on development of fungi with persistent hyphae such as lignocellulolytic basidiomycetes and ericoid mycorrhizal fungi. With respect to the former group, the slow increase of the pool of lignocellulose-rich organic matter was expected to be the major constraint for their development. To study this, we enriched soil samples of one arable land, of two recently abandoned arable lands, of one older abandoned arable land and of heathland with carbon substrates that differed in composition (glucose, cellulose and sawdust). In addition, we combined the effect of carbon addition on fungal biomass development in arable and recently abandoned lands with inoculation of 1% of soil from the older abandoned site and the heathland. All treatments induced a fast increase and a subsequent rapid decline in fungal biomass in the arable and ex-arable fields. Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE) band patterns and enzyme activities did show differences between the carbon treatments but not between the recent and older abandoned field sites, indicating a similarly responding fungal community even after three decades of land abandonment and irrespective of soil inoculation. Identification of fungi by sequencing and culturing confirmed that decomposition processes were mostly dominated by opportunistic fungi in arable and ex-arable fields. In the heathland, only a very slow increase of microbial activity was observed after addition of carbon and sequencing of DGGE bands showed that ericoid mycorrhiza (ERM) fungi were responsible for carbon decomposition. We conclude that an increase of enduringly present fungal hyphae in ex-arable land may only be possible when a separate litter layer develops and/or when suitable host plants for ERM fungi become established.