贺兰山低山区土壤种子库与地上植被关系分析

土壤种子库是地上植被更新的潜在种源,它影响地上植被的自然恢复、植被群落的演替进程和区域生物多样性维持。通过对贺兰山低山区不同海拔高度植物群落进行室内种子萌发试验和野外植被调查,发现5个海拔高度的土壤种子库植物种均以一年生草本居多,而相对应的地上植被群落在5个海拔高度的物种重要值均呈现为一年生草本<灌木或半灌木<多年生草本;土壤种子库和相对应的地上植被的物种多样性指数均在海拔1 200 m处最高;土壤种子库种子密度与相对应的地上植被密度的关系可用对数曲线表示,随着地上植被密度的增加土壤种子库种子密度呈减少趋势。贺兰山低山区5个海拔高度土壤种子库种子密度和物种多样性均较低,无法满足植被自然恢复需求,可通过采取飞播等生态恢复措施来弥补表层土壤种子的不足,从而满足地上植被恢复所需种子数量。     

石羊河国家湿地公园乔木群落及林下植被多样性分析

研究了石羊河国家湿地公园乔木群落及其林下植被组成特征和物种多样性，为该区域的植被管理提供理论依据。采用分层样方抽样法调查石羊河国家湿地公园的乔木群落及林下植被，分析湿地公园植被组成特征和物种多样性。结果表明：共调查到21科、38属、51种植物，其中乔木层共4科、6属、13种，灌木层共5科、8属、9种，草本层共14科、24属、29种；以乔木层优势树种对调查林分进行划分和命名，可分为7个植被群系，分别为旱柳群系、线叶柳群系、沙枣群系、小叶杨群系、二白杨群系、新疆杨群系和胡杨群系，每个群系中植被组成存在一定的差异；7个植被群系乔木层和灌木层的Simpson指数和Shannon-Weiner指数整体小于草本层，但乔木层的Pielou均匀度指数整体大于灌木层和草本层。综上，石羊河国家湿地公园乔木群落及林下植被林分结构比较简单，树种单一，物种多样性较小，林分稳定性较差。     

小兴安岭原始红松林的植被多样性

以小兴安岭凉水自然保护区为研究对象,采用生态群落学调查方法研究了红皮云杉（Picea koraiensis）红松林及落叶松（Larix gmelini）林地表植被群落结构特征及群落物种多样性。结果表明,红松林共有维管束植物36种,隶属22科32属,落叶松林共有维管束植物31种,隶属22科27属,二者均属稳定型植被群落。两种林型的物种丰富度指数（S）与物种多样性指数（SP）均表现为乔木层＜灌木层＜草本层,且红松林各层之间差异显著;物种多样性指数（SW）在落叶松林各层中差异不明显,但在红松林各层中存在显著差异,以草本层最高;物种均匀度指数（Jsw）在红松林中表现为乔木层＞灌木层＞草本层,在落叶松林中以灌木层Jsw指数最高,且明显高于红松林中各层指数。     

旱泉沟流域次生林演替过程中种群格局动态

对旱泉沟流域的植被种类组成、物种多样性和物种重要值进行调查分析,采用TWINSPAN对旱泉沟流域次生植物群落进行数量分类,从植物群系组成、植物群落之间的生态关系方面,研究旱泉沟流域封山禁牧区植被群落的分布格局,初步探讨乔木树种的演替趋势。研究结果表明：1）采用TWINSPAN数量分类方法,将植被划分为7个群落类型;2）从群落Ⅰ到群落Ⅶ, 乔木、灌木、草本的Simpson优势度指数基本持平,Shannon Wiener多样性指数为乔木<灌木<草本,Pielou均匀度指数为乔木>草本>灌木,物种丰富度逐渐升高。群落的物种组成和空间结构逐渐复杂化,并趋于稳定;3）次生林的演替序列为山杨树Populus davidiana→桦树Betula platyphylla→青海云杉Pica crassifolia,其自然演替顶级为青海云杉。     

退化沙质草地植物群落物种多样性与土壤肥力的关系

研究了科尔沁退化沙质草地不同沙漠化阶段物种多样性的变化,以及不同植被类型物种多样性与土壤肥力的相互关系。结果表明,沙质草地沙生植被的多样性指数很低,从固定沙丘到流动沙丘,草本层Shannon Wiener多样性指数、Simpson指数和Margalef丰富度指数均降低;0～10 cm表层土壤各因子对多样性的影响不同,有机碳、全氮、全磷、有效氮与Shannon Wiener多样性指数、Simpson指数和Margalef丰富度指数达到显著（P＜0.05）或极显著（P＜0.01）相关关系,而Pielou均匀度指数与这几种土壤肥力指标均无显著相关关系。土壤速效磷和pH值与多样性指数也无显著相关关系。     

黄土丘陵区天然群落的植物组成、植物多样性及其与环境因子的关系

选择陕北黄土丘陵区不同立地条件下的4个典型群落,进行群落调查与土壤水分和养分的测定,探索天然群落自然恢复过程中群落的结构组成、植物多样性与环境因子的关系,为该地区的植被恢复提供指导。结果表明:植物群落组成主要集中在菊科、禾本科、豆科和蔷薇科,这4大科植物在该区具有较强的生态适应性;研究区天然群落组成较为简单;铁杆蒿(Artemisia sacrorum)在各立地均有分布,且重要值相对较大,为各个群落的优势种或者亚优势种;植物的生活型中多年生草本植物占优势,其次是半灌木,再其次是一、二年生草本植物,灌木植物所占的比例最少;相同坡向不同坡位的群落较为相似;不同立地条件下群落多样性指数的大小与各立地的水分条件关系密切。植被盖度、坡度、海拔高度和坡向对多样性产生影响,主要是通过直接影响土壤含水量实现的。土壤含水量是影响植物群落组成和多样性最为关键的生态因子,是黄土高原植被恢复和重建的关键性因子。     

黄土丘陵沟壑区植被恢复过程中物种组成及多样性

通过小流域内不同生境条件下的植被调查,研究了半干旱黄土丘陵沟壑区植被恢复过程中的物种组成和植物多样性。结果表明:各植物种占总数比例为多年生草本一年生草本灌木乔木;阳坡灌木作用较大,半阳坡和半阴坡乔木树种与灌木树种作用相近,阴坡明显以乔木树种作用占优势;不同人工林类型之间植物多样性不存在显著差异,而立地条件是影响植物多样性的主要因素,人们对退耕地的经营活动,不利于生物多样性恢复。     

三江源区高寒草甸植物群落与土壤理化性质沿海拔梯度的变化特征

为探讨高寒植物群落物种多样性和土壤理化特征随海拔梯度的变化以及相互关系，本研究以不同海拔的典型高寒草甸植被群落为研究对象，综合分析了高寒草地植物群落物种组成、物种多样性及土壤理化性质对海拔梯度变化的响应。结果表明：植物群落在中海拔梯度处物种最丰富，生产力最高；除pH、土壤容重外，土壤环境其他因子含量随海拔梯度增加呈先增加后减少趋势，在中海拔处值最高；物种Margalef指数、Shannon-Weiner指数、Simpson指数和Pielou指数均随海拔升高呈单峰变化；植物群落生物量和群落多样性与土壤理化特征之间均呈正相关关系，与土壤容重、pH值之间存在负相关性，影响植物群落多样性的主要环境因子是土壤水分、速效磷和铵态氮，结果表明不同海拔梯度下的环境差异对研究区内植物群落多样性与土壤理化特征具有显著影响。本研究可为三江源区高寒草甸生态系统的保护恢复措施建设提供科学的参考。     

高寒草甸群落地表植被特征与土壤理化性状、土壤微生物之间的相关性研究

以青藏高原高寒草甸4种主要草地类型为研究对象,分析了不同植被类型土壤的理化性质、土壤微生物数量、土壤酶活性与生态系统功能间的相互关系。结果表明,不同植被类型群落的土壤特性存在明显差异。藏嵩草沼泽化草甸0～40cm土层土壤容重、土壤含水量、土壤有机质、土壤全氮和土壤速效氮含量明显不同于矮嵩草草甸、小嵩草草甸和金露梅灌丛草甸,土壤物理特性的改变(土壤养分、土壤容重、土壤湿度等)会引起植被组成、物种多样性变化;细菌数量和真菌数量与植物群落地上生物量之间存在显著正相关关系(P＜0.05)、放线菌数量与生物量之间的相关性不显著,不同植被类型的群落生物量影响着土壤微生物数量和组成;不同草地类型植物群落地上生物量与土壤酶活性(磷酸酶、过氧化氢酶、蛋白酶、脲酶等)之间存在显著的正相关关系(P＜0.05),土壤酶活性对土壤有机质、腐殖质等的合成起到了积极作用。土壤酶活性的高低不仅影响了群落生物量,同时也影响群落物种多样性(物种丰富度),土壤酶活性的高低通过影响土壤微生物种类和数量、土壤养分含量,从而间接影响群落物种多样性。     

川西北地区沙化草地特征研究

高寒地区沙化草地草本植物多样性恢复是沙化治理过程中的重要环节。迄今为止,较为全面分析高寒沙化草地土壤因子与草本群落物种多样性的研究较少。为明确高寒草原沙化草地土壤因子与地上草本群落物种多样性的关系,于2014年7月,在川西北高寒地区通过调查和采样分析来研究不同草本群落物种多样性和不同土层土壤因子之间的关系。结果表明：随着沙化,草地草本群落由湿生型向旱生型转变;沙化草地草本群落物种多样性降低;沙化草地土壤水分和土壤碳、氮、磷含量降低;5~15 cm土壤水分、0~15 cm土壤铵态氮含量、0~15 cm土壤全磷含量和地上草本群落物种多样性显著（P<0.05）相关。在高寒草地沙化治理过程中,恢复地上草本群落物种多样性应该充分考虑不同土层土壤水分含量、铵态氮含量和全磷含量的影响。     

黄土丘陵区草灌植被的减沙效益及其特征

利用人工模拟降雨,对白羊草和铁杆蒿草地,柠条和沙棘灌木林地以及对照区(油松林地、裸地和农地)的产沙及其特征进行试验研究。结果表明,影响侵蚀产沙的主要因子有下垫面、坡度、雨强和植被盖度等。草灌植被具有良好的保持土壤功能。不同地类产沙量大小依次为乔木林地<灌木林地<草地<裸地<农地,其宏观产沙比为1:2:3:5 0:150,其产沙比视雨强和坡度而有变化。陡坡农地是侵蚀产沙的主要来源,退耕还林还草是保持水土和减少泥沙的有效措施。坡度和雨强对产沙有显著的影响,其中尤以雨强效应为甚。为有效保持水土,草地植被盖度通常应不低于50%-60%。对草地产沙过程的研究表明,通常降雨初期产沙量较大,以后随着时间的延长而递减,其累积产沙量(R)随着时间(t)的变化符合幂函数方程:R=a+bt^c。     

人工草地在黄土高原水土保持中的减水减沙效益与有效盖度

根据黄土高原缓德，延安，离石，安塞等地的草地径流小区资料，分析不同次降雨条件下，人工草地的送还不减沙交益和水土保持有效盖度，结表明，当降雨指标小于坡耕地侵蚀性降雨标准时，草地并不发挥水土保持作用，减少减沙效益为零，当降雨指标大于坡耕地侵蚀性标准时，其减水减沙效益随着降雨指标的增大而送还上，在土壤相对稳定的情况下，要使土壤侵蚀模数小于某一定值，降雨，地形和植被覆盖因者之间存在着一定的相互制约关系，即草地的盖度随着降雨和坡度的增大而增大，当盖度达到一定程度时，降雨与坡度对其的制约影响减弱，建立草地的减水减沙效益指标体系，及草地水土保持临界有效盖度与降雨坡度的关系式，并结合降雨频率的分析，得出草地抵抗不同年暴雨的临界有效盖度。     

黄土丘陵沟壑区不同植被类型次降雨产流产沙特征

在甘肃省定西市安家沟小流域以径流小区为研究对象,利用径流场在自然降雨条件下监测所得径流泥沙资料,对不同植被类型的次降雨入渗、产流产沙特征进行了对比研究。结果表明：不同植被类型土壤入渗率均随着雨强的增大线性增大,入渗速率与降雨历时呈幂函数关系。油松林的径流系数（15.97%~19.88%）最大,小麦地（10.91%~17.32%）和沙棘林（9.51%~17.47%）次之,冰草地（4.62%~8.30%）和苜蓿地（6.82%~10.66%）的径流系数最小。径流系数（1%~28%）与降雨量之间符合幂函数关系（P<0.05）。径流含沙量平均值排序依次为小麦地（16.49~22.71 g·L^-1）>苜蓿地（12.66~16.91 g·L^-1）>沙棘林（7.04~11.8 g·L^-1）>油松林（6.95~7.78 g·L^-1）>冰草地（5.53~7.71 g·L^-1）。径流含沙量和土壤侵蚀率均与降雨侵蚀力呈正相关关系（P<0.01）,可分别采用线性函数和二次函数进行定量描述。研究成果可为黄土丘陵沟壑区水土保持优化配置提供参考。     

植被覆盖度对流域有机质和氮素径流流失的影响

以8.27km²纸坊沟流域1:400模型为对象,在人工控制的条件下,模拟天然降雨(降雨强度2mm/min,历时30min),研究不同植被覆盖度对小流域土壤氮素随径流流失的规律。结果表明,当覆盖度为60%、40%、20%和0%时,土壤铵态氮流失量为87.08、44.31、25.16和13.71kg/km²,硝态氮流失量为85.50、74.05、63.95和56.23kg/km²,有机质流失量为15.67、24.02、44.68和164.87t/km²,全氮流失量为0.81、1.18、1.98和7.5t/km²。泥沙氮素含量随着产流时间的延长呈下降趋势,而流失累积量测呈逐渐增大趋势。植被覆盖虽能有效地减少土壤侵蚀和全氮的流失,却能增加土壤矿质氮的流失。     

坡地打结垄沟集雨种植对泥沙、养分流失和紫花苜蓿草产量的影响

为寻求控制水土流失适宜坡耕地利用方式,开展如下试验:1) 采用完全随机设计,研究不同坡度(0°、5°和10°)集雨垄的径流效率和临界产流降水量;2) 采用裂区设计,坡度(5°和10°)为主区,耕作模式(传统平作、开敞垄和打结垄)为副区,研究坡地打结垄沟集雨种植对土壤水分、径流、泥沙损失、养分损失、紫花苜蓿干草产量和水分利用效率的影响。结果表明:0°、5°和10°集雨垄的临界产流降水量分别为1.55、1.33和1.00 mm,径流效率分别为88.2%、91.1%和92.7%;与传统平作相比,开敞垄和打结垄的小区径流量分别减少62.3%~67.9%和76.4%~79.9%,小区径流效率分别减少51.0%~54.5%和67.8%~68.2%;泥沙流失量分别减少95.6%~96.4%和98.4%,全氮流失量分别减少95.3%~96.2%和98.1%~98.2%,全磷流失量分别减少95.3%~96.1%和98.2%,有机质流失量分别减少94.1%~95.6%和97.8%~97.9%;开敞垄和打结垄明显增加浅层(0~60 cm)土壤剖面含水量;开敞垄和打结垄紫花苜蓿全年干草产量分别提高40.3%~50.4%和16.0%~18.7%,水分利用效率分别提高4.4~11.5 kg·hm^-2·mm^-1和2.0~5.3 kg·hm^-2·mm^-1。坡度10°的径流量、径流效率、小区泥沙流失量、全氮流失量、全磷流失量和有机质流失量分别是坡度5°的1.44、1.40、2.34、2.24、2.39和1.97倍;坡度5°的紫花苜蓿全生育期根系层(0~200 cm)土壤贮水量、紫花苜蓿全年干草产量和水分利用效率分别是坡度10°的1.05、1.28和1.41倍。开敞垄增加紫花苜蓿干草产量和水分利用效率效果最为明显,打结垄减少径流、泥沙流失和养分损失效果最为明显。     

草原化荒漠区中间锦鸡儿灌丛土壤线虫群落

为了探究灌木对土壤线虫群落的影响,采用湿漏斗法(Baermann法),调查了内蒙古草原化荒漠区中间锦鸡儿(Caragana intermedia)灌丛内和灌丛外不同土层(0?10、10?20、30?40 cm)土壤线虫群落组成结构。结果表明:1)中间锦鸡儿灌丛显著提高了灌丛内表层土土壤线虫总数(P<0.05),但对其物种数和Shannon-Wiener指数影响不显著(P>0.05);随着土壤深度的增加,灌丛内土壤线虫总数和Shannon-Wiener指数逐渐减少。2)中间锦鸡儿灌丛显著增加了表层土食细菌和食真菌线虫总数;土壤深度显著影响食细菌、植物寄生和杂食捕食线虫总数(P<0.05),且无论是灌丛内还是灌丛外,均表现为表层土或次表层土最多。3)中间锦鸡儿灌丛显著影响自由生活线虫成熟度指数/植物寄生线虫成熟度指数(maturity index/plant parasitic index,PPI/MI)比值(P<0.05),表现为灌丛外大于灌丛内;土壤深度对其影响不显著(P>0.05)。4)随着土壤深度的增加,中间锦鸡儿灌丛内土壤线虫向居住者类型(persister,cp3–cp5)转变;而灌丛外向殖民者类型(colonizer,cp1或cp2)转变。冗余分析(RDA)结果表明,速效磷(P)和速效钾(K)是影响土壤线虫群落的主要环境因子,且不同属和不同营养类群的土壤线虫对环境的响应不同。     

黄土高原侵蚀区生物结皮的人工培育及其水土保持效应

探讨生物结皮的人工培育技术,并对其发育初期的水保功能进行评价。结果表明:撒播粉碎后的自然生物结皮,培育1个雨季即可形成盖度高达30%-60%的人工生物结皮,其主成分不变;人工生物结皮具有较好的水保效应,其中室内培育的生物结皮在坡度5°、雨强46.8mm°h^-1、历时1h的模拟降雨条件下可减少49%-64%的径流,消除土壤侵蚀;同条件下野外培育的生物结皮在无植被时对径流影响不明显,但全年可减少26%的土壤侵蚀,有柠条植被时全年可减少11%的径流和39%的土壤侵蚀;在黄土高原侵蚀区以人工生物结皮进行大规模的水保治理成本较低,切实可行。     

黄土高原人工灌草系统不同立地条件土壤种子库特征

本研究通过野外调查取样与室内试验相结合，连续两年对黄土高原人工灌草系统不同坡向、坡位进行取样，以期对该区土壤种子库的物种组成、密度特征及其物种多样性进行初步了解。研究结果表明：该人工灌草生态系统土壤种子库共有9科，15种，其组成因坡位、坡向以及年份而异；坡向、坡位均显著影响土壤种子库物种多样性指数、丰富度指数与土壤种子库密度（P<0.05），土壤种子库密度为3 218～5 492粒·m^-2，总体呈现为阴坡显著高于阳坡（P<0.05），下坡位显著高于上坡位（P<0.05）；坡位和坡向均对物种均匀性系数无显著影响；年份对土壤种子库无显著影响。上述研究可为黄土高原人工灌草系统的可持续利用与恢复提供参考依据。     

河北省森林草原区草本植物物种多样性和功能多样性

理解物种多样性和功能多样性之间的关系以及分析它们对环境变化的响应,有利于揭示生物多样性的影响因素。本研究以塞罕坝地区不同植被类型(草地、灌木林和天然次生林)的草本群落为研究对象,分析了物种多样性(物种丰富度、Shannon-Wiener多样性和Pielou均匀度)和功能多样性测度指标(功能丰富度、功能均匀度和功能离散度)之间的相互关系,并采用相似性分析检验(ANOSIM)和冗余度(RDA)分析等方法研究了它们随植被类型和环境因子的变化规律。结果表明,草地中草本植物物种丰富度、Shannon-Wiener多样性指数显著高于灌木林和天然次生林中的草本群落(P<0.05),而功能丰富度指数在草地中最低(P<0.05),功能均匀度和功能离散度在灌木林中最低(P<0.05),Pielou均匀度指数在不同植被类型间差异不显著(P>0.05);功能丰富度与物种丰富度、Shannon-Wiener多样性指数显著负相关(P<0.01),功能离散度与物种均匀度显著正相关(P<0.01),而功能均匀度与所有物种多样性指数均不相关(P>0.05);影响物种多样性的主要因子有土壤含水量、土壤有机质、土壤pH值、土壤全氮含量和坡向,影响功能多样性的主要因子有土壤有机质、土层深度、土壤含水量和海拔。物种多样性和功能多样性分布主要受土壤因子的影响,分别占到总解释变异的29.1%和29.8%。本研究结果表明研究区草本植物物种多样性和功能多样性变化相对独立,物种多样性可能主要是由资源可利用程度决定,而功能多样性可能是生态位分化即环境筛选和物种间相互作用共同决定。