陕北黄土区不同地形自然恢复的植物多样性

以陕北吴旗县自然恢复15年的合沟流域为例,探究植被在自然恢复过程中的群落结构和植物多样性特征,为半干旱黄土区人工林草植被构建提供科学依据.实验采用样方法,从地貌部位、坡向及坡度3个方面对研究区植物群落结构和植物多样性进行调查分析.结果表明:1)合沟流域自然恢复15年后仍以草本群落为主,地带性植被类型是铁杆蒿+长芒草群落;2)先锋乔木和灌木已经出现在沟底和切沟、塌陷地、缓台等土壤水分条件较好的坡面微地形中;3)植物多样性在地貌部位上从大到小的顺序依次是梁峁坡、梁峁顶、沟坡和沟底,随坡向的大小顺序是阴坡＞半阳坡＞半阴坡＞阳坡,随坡度的增大呈现先减小后增大再减小的“S”形变化,在32°处取得最大值.建议在人工植被建设的过程中,沟底和水分条件好的坡面微地形可以适当配置乔木和灌木,而阳坡陡坡以保护和恢复草本植物为主.     

坡度和坡位对岩质边坡早期生态恢复土壤养分变异性的影响

通过对浙江省经过1a生态恢复的16个岩质边坡,在坡面没有植被和坡面环境形成交互发展的植被早期恢复进行研究,结果表明:(1)除45°～52°类型的边坡土壤有效磷含量为坡下>坡中>坡上外,其它3个坡度类型中全氮、全磷、全钾都呈现出较明显的坡中>坡下>坡上的分布规律。(2)在相似坡度及不同坡位条件下,全氮、全钾、有机质都没有表现出显著性差异。土壤养分多重比较出现较多差异的是有效态养分。(3)在相同坡位不同坡度条件下,对岩质边坡早期生态恢复的土壤养分进行多重比较,结果发现坡度在30°～52°的情况下,岩质边坡早期生态恢复演替中的土壤养分不会受到坡度的影响。     

不同坡位植被生长状况与土壤养分空间分布特征

地形和土壤是影响植被群落的重要因素,植被生长状况与土壤养分含量随地形而变化。以吴起县枣庄沟小流域为研究区,采用样方法对不同坡位草地植被群落进行了植被调查,采集0—20cm的表层土壤测定土壤有机质、全氮、全磷含量,研究不同坡位上植被群落与土壤养分变化关系,以期了解黄土高原丘陵沟壑区地形对植被恢复的影响机制,为当地生态恢复提供科学依据与指导。结果表明:不同坡位上草地植被群落物种多样性、丰富度及地上生物量虽无显著差异,但各项指标均表现出坡下>坡中>坡上的趋势,这与土壤养分含量变化趋势相同。其中坡下位置各项土壤养分含量均为最大,植被生长状况最好;而沟坡位置土壤有机质含量、全氮含量、物种丰富度指数与地上生物量均为最低。植被生长状况与土壤养分在不同地形上变化趋势基本一致,具有一定相关性。     

黄土丘陵沟壑区退耕地植被恢复中的土壤水分变化研究

选择了黄土高原安塞县境内的纸坊沟、县南沟、西沟、郭阳湾等不同流域,对黄土丘陵沟壑区退耕地植被恢复过程中的土壤水分变化规律进行了研究.研究结果表明,随着退耕年限的增长,60 cm以下土层的土壤水分含量逐渐减少;对于不同地形条件的土壤含水量,阴坡＞半阴坡＞阳坡,坡下＞坡中＞坡上,并且随着坡度的增大,土壤含水量减小;不同的植被类型土壤水分含量也不同,在选择的草地、灌木地、林地3种植被类型中,以草地的土壤含水量最高,林地最小,灌木地介于两者之间;从恢复方式看,自然恢复的土壤水分含量相对较高,人工恢复的土壤水分含量相对较低,自然+人工恢复介于两者之间.另外,对于同一种植被类型,生物量越大,土壤水分含量越小.     

北京市灵山亚高山草甸植被群落特征

[目的]计算分析北京市灵山亚高山草甸区内自然坡面和侵蚀沟道两种立地类型上的植物群落特征差异,为侵蚀沟道植被人工修复提供理论依据和技术支撑。[方法]采用野外调查和统计分析相结合的方法,对不同立地类型上的植被群落特征进行了研究。[结果](1)Shannon-Wiener指数、Margalef指数均表现为:侵蚀沟道自然坡面,而Simpson指数、Pielou指数表现为:侵蚀沟道自然坡面;(2)侵蚀沟道与自然坡面群落相似性系数为0.884,β多样性指数为0.178,表明侵蚀沟植物群落组成与自然坡面的相似性较高;(3)自然坡面和侵蚀沟道内硬质早熟禾(Poa sphondylodes Trin)、苔草(Carex dispalata)的重要值和生态位宽度均较大,为主要的优势种;多数物种之间存在生态位重叠,但重叠值较小。[结论]侵蚀沟道处于演替初期,趋向于恢复到群落自然状态,硬质早熟禾和苔草为主要的先锋优势种。     

微立地因子植被恢复法在汶川地震植被重建中的应用

“5·12”汶川大地震造成的滑坡、泥石流、崩塌等地质次生灾害使当地的植被毁坏严重,微立地因子植被恢复法适用于地震灾区复杂的立地条件植被重建。在研究灾区植被破坏类型的基础上,将损毁植被的坡面划分为岩质边坡、土质边坡、土石边坡3种类型,并对不同坡面进行微立地因子类型划分,针对不同立地条件选择适宜植被恢复技术,促使灾区尽快植被重建,并为微立地因子植被恢复法的完善提供重要依据。     

阜新露天矿排土场边坡植物多样性与生产力特征

[目的]以阜新露天矿排土场边坡为对象,分析坡向、坡位和恢复年限对植物多样性和生产力的影响,探讨二者的关系。[方法]采用植物群落多样性测度方法分析植物多样性、均匀度和丰富度,用烘干法测量植物生产力,并运用相关分析法分析植物多样性与生产力的关系。[结果]排土场阴坡坡下植物多样性和均匀度最高,而阳坡在坡上最高;随着恢复年限增加,阴坡植物多样性逐渐下降,而阳坡表现出增加趋势。排土场阴坡地上植被、枯落物和地上总生物量的最大值在坡上,而阳坡在坡中最大;阴坡的枯落物和地上总生物量显著大于阳坡(p<0.05)。排土场阴坡地上植被、枯落物和地上总生物量均与Shannon—Wiener多样性指数呈显著负相关(p<0.05),而其他多样性指标与生产力之间无显著相关关系(p>0.05)。[结论]坡位和坡向是影响阜新露天矿排土场边坡生态恢复过程中植物多样性和生产力的重要因子,应根据不同生境特性,采取不同恢复措施,才能完成生态恢复。     

黄土区大型露天煤矿复垦排土场植被恢复立地类型划分——以安太堡露天煤矿为例

露天开采对土地破坏严重,立地条件复杂。只有综合环境因素与植被生态习性,针对不同的立地类型进行植被配置与管护才能达到对矿区生态修复的目的。为此以安太堡露天煤矿西排土场为研究对象,选定58个样点,在样点10 m×10 m范围内对海拔、坡向、坡位、坡度、坡型、覆土基质、覆土厚度、土壤容重、土壤含水量、有机质含量、全氮含量、植被类型组合、归一化植被指数（NDVI）、地面非均匀沉降、河流动能指数、地形起伏度,共18个立地因子进行调查。分析排土场立地条件及特征,运用SPSS聚类分析法对样点进行立地类型划分。最终划分为平台、边坡2个立地小区;平台小区化分为9个立地类型组、13个立地类型,边坡小区化分为9个立地类型组、20个立地类型。研究结果可以为排土场立地改良、植被恢复与维护及生态系统恢复提供依据。     

农牧交错带缓坡丘陵土壤水分空间分布特征--以内蒙古后山为例

通过对内蒙古农牧交错带缓坡丘陵区不同部位和深度处土壤水分的观测和分析 ,发现 :农牧交错带缓坡丘陵的土壤水分分布受坡度、坡向、坡位、植被类型等因素的影响 ,表现出一定的空间变异特性。在坡度为 3°～4°的缓坡丘陵上 ,土壤水分以阳坡 (南坡 )为最高 ,阴坡 (北坡 )次之 ,顶部最低。不同部位因贮水量不同造成植物生物量存在差异 ,顶部的生物量小于南北坡的生物量。同时发现 ,不同部位土壤中有干土层出现 ,不同季节干层深浅不同。     

陕北黄土区植被特征对坡面微地形的响应

为掌握陕北黄土区不同植被特征对坡面微地形的响应,以陕西省吴起县合沟流域半阴、半阳2个坡向的原状坡及其5种微地形为研究对象,分析对比不同坡向各类微地形的物种组成、草本生物量、植被盖度及植物多样性特征.结果表明:1)各类微地形植物群落的物种组成、植被盖度、草本生物量及植物多样性指数多优于原状坡,其中切沟和塌陷的植被状况最优,其次为浅沟和缓台,陡坎最差;2)各类微地形植物群落的Simpson指数与Shannon-Wiener指数变化趋势一致,均为切沟＞塌陷＞缓台＞浅沟＞陡坎＞原状坡,其中切沟和塌陷的植物群落所处的自然演替阶段高于其他微地形;3)经过15年自然恢复,半阳坡形成以星毛委陵菜、赖草等多年生草本植物为优势种的植物群落,半阴坡形成以铁杆蒿、茭蒿等地带性多年生草本植物为优势种的植物群落,半阴坡各类微地形植物群落的物种组成状况、草本生物量、植被盖度以及植物多样性特征指数均优于半阳坡.掌握不同微地形植被配置的差异,有助于提高陕北黄土区植被恢复措施的有效性和持续性.     

黄土高寒区小流域土壤水分空间变异与环境影响因子

针对区域流域尺度上土壤水分在地形、植被等要素协同作用下的空间异质性规律以及响应机制研究较少,以青海大通典型人工林小流域为研究对象,自坡脚向上延3个坡向（阴坡、半阴坡、阳坡）呈放射状选取3条样线带布设样点,采用统计学分析、主成分分析和冗余分析等方法研究生长季初末时期0—20,20—40,40—60,60—80,80—100 cm各层土壤水分空间变异特征,以及各环境因子（海拔、植被高度、植被冠幅、地上生物量、草本丰富度、草本盖度、枯落物干重）对其影响规律。结果表明：生长季末水分均值、最值均大于生长季初,各坡向体积含水率最值、均值均表现为阴坡>半阴坡>阳坡,各土层呈中等变异（10%阳坡>阴坡,在末期表现为阳坡>半阴坡>阴坡;水分采样点间隔在初期应在36.50~448.90 m,末期应在18.30~552.40 m;冗余分析结果显示,海拔是影响青海高寒区土壤水分异质性的主控因素,解释率为35.3%（p<0.01）,草本丰富度次之,解释率为26.1%（p<0.01）,植被高度与植被冠幅也有显著影响。研究结果可为青海黄土高寒区退耕还林小流域生态水文过程研究以及后续植被恢复提供数据与理论参考。     

山区植被覆盖度变化的地形分异特征——以贵州开阳县为例

植被覆盖度是生态恢复的重要指示器,研究其变化特征可为资源合理利用、生态恢复提供科学参考。以贵州省开阳县为研究区,基于landsat4-5 TM,Landsat8 OLI遥感影像,获取2002年、2019年30 m分辨率植被覆盖度数据,从阴坡与阳坡视角研究山区植被覆盖度变化和地形分异特征。结果表明:(1)2002—2019年阴坡与阳坡植被覆盖度总体呈南高北低分布,期间阴坡与阳坡植被总体处于恢复趋势。(2)研究时段内阴坡与阳坡植被覆盖度随海拔上升表现为增加趋势; 海拔小于600 m的地区阳坡和阴坡植被覆盖度差距最大; 2019年二者植被覆盖度在海拔小于600 m的地区下降明显,高于800 m的地区均有较大提升。(3)阴坡和阳坡植被覆盖度随坡度增加总体呈上升趋势,坡度大于35°后二者差异增强; 植被覆盖度增量随坡度增加总体表现为上升—下降特点。(4)阴坡和阳坡植被覆盖度随地形起伏度增加呈上升趋势。2002年阳坡各等级地形起伏度的植被覆盖度总体高于阴坡,2019年二者植被覆盖度差异性随地形起伏度上升而增强。综上,阴坡和阳坡植被覆盖度与海拔、坡度、地形起伏度呈正相关关系,二者在不同等级地形梯度上具有较大差异性。地形因子对山区阴坡、阳坡植被覆盖度的影响是多方面的,不仅从海拔和坡向上影响水热组合条件,也从坡度和地形起伏度上影响人类对山区林地资源的开发利用。     

基于GIS和RS的延河流域植被覆盖度与地形因子的相关性研究

以延河流域为研究区,综合运用GIS和RS技术,基于Landsat TM影像,运用改进的像元二分模型估算了延河流域2000年和2010年的植被覆盖度,结合DEM数据提取的高程,坡度、坡向地形数据,分析了植被覆盖度与地形因子的相关性,以期为延河流域植被恢复和生态建设提供依据。结果表明:(1)延河流域植被覆盖度从2000年的29.18%增加到2010年的52.42%,呈上升趋势。(2)2000年植被覆盖度随高程的增加呈减小的趋势,2010年植被覆盖度随高程的增加呈先增加后减少的趋势。2000年和2010年植被覆盖度随坡度的升高,大致呈现先升高后降低的趋势,在30°~35°范围内最高。2000年和2010年植被覆盖度总体表现为阴坡(北、东北)半阳坡(东南、西)=半阴坡(东、西北)阳坡(南、西南)平地,其中阴坡的植被覆盖度最高,平地的植被覆盖度最低。(3)在高程1 000~1 500m,坡度在25°~45°范围内,植被覆盖度增加的值最大。     

Aboveground biomass response to increasing nitrogen deposition on grassland on the northern Loess Plateau of China

Abstract

The fragile ecosystem of China's Loess Plateau is being exposed to increasing atmospheric nitrogen deposition but little information about the response of the region's natural vegetation is currently available. We studied the responses of aboveground biomass (AGB) to simulated nitrogen deposition in a field experiment conducted on natural grassland on sunny and shady slopes. Three levels of simulated nitrogen deposition were applied, and two treatments with phosphorus were included to test for secondary phosphorus limitation. For the same level of nitrogen deposition, grass generally grew better on the shady slope than on the sunny slope. Compared to a control treatment with no additional nitrogen, we found: (1) the 2.5 g N m^?2 yr^?1 treatment significantly increased biomass only on the sunny slope; (2) the total AGB increased significantly in the 5 g N m^?2 yr^?1 treatment on both the shady slope (by 31%) and the sunny slope (by 25%); and (3) for 10 g N m^?2 yr^?1, AGB was also significantly increased, however, phosphorus limitation became more apparent, and soil nitrate N levels increased significantly, suggesting nitrogen saturation and the potential for nitrate pollution. The AGB of Stipa bungeana (the dominant grass) was significantly increased by nitrogen, but not by phosphorus. The biomass of the second dominant species Lespedeza davurica Schindl., was not affected by increased nitrogen but addition of phosphorus had some positive impact. Therefore, nitrogen deposition was proven to have effects on plant growth in our study area on the Loess Plateau of China, but high level of nitrogen deposition would result in P limitation. Furthermore, increasing nitrogen deposition is likely to induce diversity change.     

公路石质边坡喷播绿化植被的降雨、灌溉水分分配特征

为提高边坡水分利用效率,通过客土喷播的方式人工模拟公路石质边坡,观测坡体表面土壤裂隙发育情况及地表径流、底层渗漏及土壤储存等水分分配过程,分析灌溉及降雨条件下的坡面水分分配特征。结果表明:坡体表面形成的土壤裂隙分布不均匀,呈现由坡顶至坡底逐渐减少的趋势,且阳坡不同坡位的裂隙总面积均大于阴坡;不同坡向坡体灌溉水分分配特征存在一定差异,阳坡0.02%的水分通过坡上植被蒸散消耗,7.00%的灌溉用水沿着坡面运动形成地表径流,10.00%的灌溉水分转化为底层渗漏量,53.00%的灌溉水分被土壤储存;阴坡植物蒸散、地表径流、底层渗漏及土壤储存水分的比例分别为0.01%,35.00%,0.25%和39.00%;随着植被覆盖度的增加,灌溉产生的地表径流减少,土壤储存水分增大;降雨强度对坡面水分分配特征具有显著影响,在小雨强条件下,约95.00%的降雨被土壤储存,底层渗漏量、地表径流分别在中雨强及大雨强条件下达到最大值;在不同雨强下,阴坡的地表径流是阳坡的1.1~3.0倍,阳坡的底层渗漏量大于阴坡且阳坡较阴坡具有更高的水分利用效率。该结果可为公路边坡植被恢复过程中水分的有效利用提供依据。     

沙地土壤pH值、养分含量对微地形变化的响应

[目的]针对浑善达克沙地土壤pH值、碳、氮、磷含量的微地形变异性进行研究,系统分析浑善达克沙地不同微地形条件下土壤营养物质含量的的变化规律,为浑善达克沙地环境建设和合理开发利用提供理论参考。[方法]以内蒙古锡林郭勒盟白音锡勒牧场境内的中国科学院内蒙古草原生态系统定位站长期围封的沙地样地为研究对象,测定坡位对土壤pH值、碳、氮、磷含量。[结果]不同坡位pH值平均值大小顺序为:阳坡坡底阴坡坡顶;有机碳含量平均值大小顺序为:坡底阴坡阳坡坡顶;全磷含量平均值大小顺序为:坡底阴坡坡顶阳坡;土壤含氮量阴坡和坡底显著高于坡顶和阳坡。[结论]不同微地形条件下各层土壤pH值、全碳和全磷含量的变异系数均表现为阳坡和坡顶高于阴坡和坡底;同一坡位不同土层营养物质含量变异系数大小关系没有规律可循,因坡位和土层不同而表现出不同的大小关系。     

金沙江下游季节性干旱区紫色土坡耕地土壤水分变化特征

土壤水分是季节性干旱区农业生产的限制因子,研究紫色土坡耕地土壤水分变化特征有助于解决坡耕地的生态水文型干旱问题。以金沙江下游季节性干旱区紫色土坡耕地为研究对象,使用PR2/6土壤剖面水分测定仪在雨季对5°、10°、15°、20°、25°、30°坡面10、20、30、40、60、100 cm土层的土壤体积含水量进行连续监测,分析紫色土剖面含水量变化特征。结果表明:坡耕地土壤水分随时间的变化特征可分为四个阶段:6月初至6月底为土壤水分恢复期,7月初至8月中旬为土壤水分快速补充期,8月中旬至8月底为土壤水分消耗期,9月初至9月底为土壤水分回升期。土体剖面含水量自上而下呈现逐渐增加的趋势,且各层含水量都具有显著的差异性和相关性。6个监测点最大含水量均出现在100 cm处,为19.67% ~ 33.82%,最小含水量大多出现在20 cm处,为3.07% ~ 11.71%。土壤含水量变异系数自上而下逐渐降低,10 cm处土壤含水量变异系数最大,为8.67% ~ 56.28%,100 cm处最小,为0.68% ~ 14.76%;土壤含水量随着坡度的增加总体上呈减小趋势,在0 ~ 60 cm土层,10°监测点的土壤含水量最高,为12.20% ~ 20.40%,在0 ~ 100 cm土层,25°监测点的土壤含水量较低,为4.28% ~ 19.22%。降雨和坡度对土壤含水量均有显著影响,二者对土壤含水量的影响随土层深度的增加而减弱。研究结果对紫色土坡面水资源高效利用及提高农业生产力具有重要意义。     

陕北黄土区山杏林下草本层植物群落特征研究

根据陕西省吴起县不同立地类型25龄以上山杏人工纯林和山杏沙棘混交林林下草本层植被调查数据,采用时空互代的方法,探讨了在不同立地山杏林下草本层植物群落演替方向及其生态恢复效果.结果表明,阴向缓坡、阴向陡坡和阳向缓坡山杏纯林下草本层由铁杆蒿、达乌里胡枝子群落演替到大披针苔草或铁杆蒿、大披针苔草群落,群落整体由旱生型向中生型转变,盖度和生物量增大,多样性略有降低,呈正向演替;且山杏-沙棘混交林下草本层上述指标均优于纯林.而在阳向缓坡山杏林下由星毛委陵菜、铁杆蒿群落演替到甘草、大披针苔草群落,群落整体向旱生型转变,多样性、盖度、生物量均随林龄增加显著降低,呈逆行演替.建议在阴向缓坡、阴向陡坡及阳向缓坡配置山杏这类低耗水,生长慢乔木树种,其中与沙棘等乡土灌木树种混交的模式更优;在阳向陡坡以营造生长速度适中的灌木林或自然恢复草地植被为宜.     

东祁连山高寒草甸土壤“固-液-气”三相组成对海拔和坡向的响应

为探究不同海拔和坡向下高寒草甸土壤"固—液—气"三相组成变化特征,以东祁连山高寒草甸为研究对象,分析了不同海拔(2 800,3 000,3 200,3 400,3 600,3 800,4 000 m)、坡向(阳坡、阴坡)高寒草甸的植被特征和土壤物理特征,结合植被指标拟合探讨高寒草甸"固—液—气"三相的最佳组成比例。结果表明:植被盖度、草层高度和地上生物量均随海拔升高呈先升高后降低,在海拔3 200 m处达最大值,同一海拔的阴坡植被盖度、草层高度、地上生物量均高于阳坡;土壤容重随海拔和坡向的变化规律与植被盖度相反,而土壤含水量、孔隙度和持水性变化规律与植被盖度类似;经方程拟合发现,土壤"固—液—气"三相比例为31∶33∶36时,高寒草甸生产力最优。综上所述,在海拔3 200 m处是东祁连山高寒草甸分布的中心典型区域,海拔和坡向是影响高寒草甸土壤物理质量和"固—液—气"三相组成的重要环境因子,且该区域高寒草甸土壤"固—液—气"最佳比例为31∶33∶36。