黄土丘陵区撂荒群落土壤速效养分空间变异性研究

采用经典统计学与地统计学相结合的方法,对黄土丘陵区5块不同撂荒年限样地速效养分在群落尺度上的空间分布特征进行了分析,结果表明,1)与黄土高原地区整体养分水平相比,撂荒样地土壤养分贫瘠,0～20和20～40 cm土层速效养分含量在群落演替中期较高,并且0～20 cm养分含量明显高于20～40 cm;2)速效养分的空间变异主要为结构性变异,撂荒6～7年样地土壤表层的速效钾和硝态氮以及撂荒25年样地20～40 cm硝态氮具有中等空间相关性,其他撂荒群落土壤0～20和20～40 cm的速效养分均具有高度空间相关性;3)随植被群落撂荒演替年限的增加,0～20 cm土层速效钾和硝态氮空间变异性在群落演替前期样地中最大,20～40 cm土层速效钾和硝态氮空间变异性分别在群落演替中期和前、中期样地中最大。0～20 cm土层速效磷和铵态氮空间变异性在群落演替中期样地中最大,20～40 cm土层速效磷和铵态氮空间变异性分别在群落演替前期和中期样地中最大。在不同撂荒年限样地中,4种速效养分具有不同空间自相关性和空间变异性,说明控制这几种养分空间分布的生态学主导过程可能有差异。     

陕北黄土丘陵区撂荒演替研究-群落组成与结构分析

对陕北黄土丘陵区18块不同年限撂荒样地调查分析。结果表明:指数函数和幂函数均可对种数-面积曲线进行拟合;随着撂荒年限的增加,群落组成均匀度下降,Simpson、Shannon、Brilliouin和Dahl多样性指数减小,但优势度多样性指数-Whittaker则随着撂荒年限的增加而稳定上升;撂荒演替前期的样地群落基本属于对数级数分布,说明该阶段种的组成主要是生态位预占模式起作用,演替中后期属于对数正态分布,可能是生态位预占、周围繁殖体的侵入压力、种间竞争和其它因素共同作用的结果。     

西藏锦鸡儿群落表层土壤粒径空间分布特征及其与土壤水分相关性分析

通过比较西藏锦鸡儿沙堆内与沙堆间的土壤粒径组成特征,并应用统计学方法分析西藏锦鸡儿群落表层土壤粒径空间分布结构特征,及其与土壤水分的关系,为合理利用和保护西藏锦鸡儿资源提供依据。结果表明,沙堆内与沙堆间土壤粒径组成以细沙粒为主,占50%以上,粗沙粒和粗粉粒占9%~18%,且沙堆内与沙堆间石砾、粗沙粒和细沙粒含量差异显著(P0.05)。西藏锦鸡儿群落土壤细沙粒的空间异质性最大,空间自相关距离最小,各土壤粒级的空间自相关距离在0.86~1.85m。土壤水分与细沙粒呈显著正相关关系,与石砾和粗沙粒呈显著负相关关系。     

黄土高原半干旱区天然草地群落结构与土壤水分关系

气候变化导致水热条件发生变化,从而引起土壤含水量改变,必然影响区域植物群落结构和功能。本研究以黄土高原半干旱区天然草地群落为研究对象,在较大空间尺度上根据随机设置样地法调查区域内典型地带性草地群落,研究黄土高原半干旱区土壤含水量的变化对草地群落的影响。结果表明,1)地上生物量、凋落物质量与土壤含水量呈显著正相关;地下生物量和总生物量与土壤含水量虽正相关但不显著;2)物种多样性和物种丰富度均随着土壤含水量的增加而增加;3)植物功能群受土壤水分的影响,表现为禾本科和豆科随着土壤含水量的增加而增加,而杂类草相反。总之,在半干旱区土壤水分是限制群落生产力和物种多样性的重要因子,而禾本科和豆科作为指示物种可以反映土壤的水分状况。土壤水分的变化可能是导致半干旱区天然草地群落演替的驱动力,草地退化可能与土壤含水量的改变有关。     

黄土丘陵区铁杆蒿群落植被特性及土壤养分特征研究

对黄土丘陵区森林草原带铁杆蒿种群演替变化中不同恢复年限的群落植被特征和土壤养分进行分析,结果表明,随着植被恢复年限增加,群落物种组成不断变化,群落总盖度、地上与地下生物量逐渐增加,群落多样性指数先增加后减小再趋于稳定,丰富度指数缓慢升高但变幅不大,而均匀度指数与多样性、丰富度指数变化趋势相反;土壤有机碳、全氮、全磷、碱解氮和速效钾增加且上层土壤养分恢复较下层块。群落植被因子与表层土壤养分相关分析表明,植物群落总盖度、铁杆蒿盖度、群落物种多样性指数、群落地上与地下生物量与表层土壤(0~20 cm)养分间均呈现正相关关系,铁杆蒿盖度与群落总盖度、表层土壤有机碳、碱解氮间呈显著正相关,与群落地下生物量和丰富度指数(Ma)间的相关性达到极显著水平。群落地上与地下生物量、有机碳和碱解氮间存在显著正相关。群落地下生物量与Ma间存在显著正相关,与土壤有机质、碱解氮达到极显著水平。这说明群落生物量可以在土壤养分因素的作用下得以显著恢复,土地生产力的提高又促进演替的进行。     

黄丘区退耕地植被与土壤水分养分的互动效应

对典型黄土丘陵区的延安、安塞和吴旗不同退耕年份植被特征、土壤水分和养分的调查和测定,研究了退耕地植被与土壤水分和养分随时间变异及其互动效应规律。结果表明,退耕初期土壤有较高的水分和养分,在较高的土壤水分和养分支持下,植被指数呈增长趋势,随着耕作施肥活动的停止和植被恢复对土壤水分和养分的消耗,使土壤水分和养分含量降低,土壤水分和养分的变异幅度也较大;从变化趋势看,植被指数和土壤贮水量变化呈相反趋势,植被指数与土壤水分之间的关系比其与土壤养分之间的关系更加密切,表明土壤水分对植被恢复和植被群落演替的作用更加显著;在退耕初期,土壤水分和养分对植被恢复和群落演替的作用要大于植被恢复和群落演替对土壤水分和养分的作用,随着植被群落演替的进行,植被对环境的适应能力不断增强,它们之间的作用关系不断改变,这种相互作用使植被群落以自己的方式改变着土壤水分和养分,并使自己逐步达到稳定。     

荒漠-绿洲过渡带不同生境芦苇草地群落土壤含水率与机械组成特征研究

通过调查民勤白土井的芦苇群落,对盐沼、盐碱地、覆沙地的芦苇群落、土壤机械组成、土壤水分等的空间分布进行分析,结果表明:随着生境不同,芦苇群落的伴生种数量和种类均表现出差异,盐沼地土壤含水率和植被覆盖度最大,物种丰富度最小。3种生境土壤含水率是盐沼盐碱地覆沙地。土壤水分决定芦苇生态型,盐沼地分布3种芦苇生态型。3种生境土壤颗粒组成主要以粉粒与沙粒为主,土壤质地以粉沙质壤土与沙质壤土为主,不同生境各层次间土壤机械组成存在差异。     

不同退化演替阶段高寒草甸土壤理化性质对功能群植物地上生物量的影响

笔者对若尔盖高寒草甸红原县境内不同退化演替草甸土壤理化性质和功能群植物地上生物量进行了调查。结果发现:不同退化演替阶段土壤理化性质存在显著差异;随退化程度加剧,莎草科地上生物量显著降低,而禾本科地上生物量未达到差异显著水平,群落地上生物量和杂草生物量在草地草甸阶段最高;不同退化演替阶段,土壤理化性质对莎草科、禾本科和杂草地上生物量的影响程度不同,在退化草甸中,土壤速效氮、速效钾、速效磷、全氮和水分含量显著决定莎草科地上生物量,而土壤速效磷、全钾、全氮、土壤水分显著决定禾本科地上生物量。说明在一定条件下通过人为改变土壤水分、土壤氮、磷含量水平能够对退化草甸进行一定程度的恢复。     

土壤盐碱化对羊草草地植物多样性的影响

从群落物种丰富度，均匀度和多样性三个测度水平，采用八个指数和Ｚａｈｌ的大折刀法统计处理，探讨了松嫩平原羊草草地次生盐碱化梯度植物多样性的变化，结果表明，随着土壤盐碱化的加重，群落植物多样性单调衰减，并与土壤ｐＨ值和电导率呈显著指数负相关，与土壤水分呈指数正相关；其植物多样性的演替序列是：羊草－杂类草群落〉羊草群落〉羊草－星星草群落〉星星草群落〉朝鲜碱茅群落〉角碱蓬群落，结果与次生盐碱化演替序列一致     

农牧交错区不同撂荒年限对农田土壤的影响

为研究撂荒年限对农田土壤的影响,本试验于8月植物生长旺季进行,选取未撂荒农田(CK)、撂荒7年(7a)、15年(15a)和30年(30a)的农田采集土壤样品,室内计算分析土壤理化特征的变化规律,结果表明,撂荒显著提高了土壤容重,降低了土壤孔隙度和土壤pH。与未撂荒地对比,撂荒显著提高了土壤有机碳(Soil organic carbon, SOC)、全氮(Soil total nitrogen, TN)和全磷(Soil total phosphorus, TP)的含量。因此,长期撂荒对土壤养分状况具有显著改善作用。不同撂荒年限土壤含水量与土壤养分指标均呈显著正相关,长期撂荒下更少的蒸散耗水量减少了土壤水分的损失,使土壤养分得到了积累。本研究可为坝上农牧交错带撂荒地的合理规划提供理论支撑。     

辉河湿地不同草甸植被群落特征及其与土壤因子的关系

湿地土壤影响植物的种类、数量、生长发育、形态和分布,湿地植物又影响土壤中元素的分布与变化。以辉河国家级自然保护区核心区为研究区域,对湿地草甸、沼泽草甸、过渡草甸、成熟草甸和盐碱草甸进行植被群落调查,并且对不同草甸的土壤进行实验室分析,研究辉河湿地不同草甸优势植物群落特征和土壤元素分布特征及其相互关系。研究结果表明,辉河湿地不同草甸植被群落特征受土壤元素分布特征、水文情势和植物生长特性影响,植被Shannon-Wiener和Simpson指数均为成熟草甸最高,盐碱草甸最低; Pielou均匀度指数变化为:成熟草甸<盐碱草甸<湿地草甸<沼泽草甸<过渡草甸;其中,沼泽草甸地上和地下生物量最高,盐碱草甸最低。不同草甸植被对土壤养分的含量及变化具有一定影响,湿地草甸土壤因子对其植被的生长也具有重要的反馈作用。不同草甸植物群落下同种元素含量差异显著,过渡草甸对土壤碳、氮、磷的吸收和滞留能力最强。此外,植被群落Shannon-Wiener指数与土壤含水量呈显著正相关,与土壤速效磷呈极显著负相关;土壤有机质、全氮和铵态氮与植被高度均呈极显著正相关;植被盖度与土壤有机质和全氮呈显著正相关;土壤速效磷与植被地上、地下生物量均呈显著负相关,而土壤铵态氮与植被地上、地下生物量均呈极显著正相关;全磷对植被多样性、生长和生物量影响较小。植被群落特征与土壤因子的冗余分析(RDA)排序表明,辉河湿地不同草甸之间存在一定程度的演替,成熟草甸和湿地草甸可能为演替的初始阶段或者是末阶段,而过渡草甸为中间阶段,而且土壤养分受群落演替的影响显著。     

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。     

宁夏典型草原区退耕草地群落演替序列与环境解释

研究不同退耕年限草地植物群落的数量分类对恢复草地生态环境有重要意义。以宁夏南部典型草原区退耕草地为对象,借助植被数量生态学方法,对退耕1、2、3、5、6、8、9、11、15、16、20和21年的草地植物进行物种多样性分析、数量分类和排序,并研究植物群落演替序列与土壤因子的关系。结果表明:1)随着退耕年限的增加,物种多样性指数、丰富度指数、地上生物量均呈增大趋势。2)应用双向指示种(TWINSPAN)和除趋势对应分析(DCA)把12个不同退耕年限的样地划分为5个群落类型,TWINSPAN分类和DCA排序结果吻合,DCA排序进一步证明了TWIINSPAN分类的合理性。3)植被的演替序列为:猪毛蒿+狗尾草+早熟禾群落→赖草+披碱草群落→长芒草+赖草群落→赖草+野豌豆群落→长芒草+赖草+披碱草群落。4)通过冗余分析(RDA)得出,退耕年限的长短对草地植物生长的土壤环境产生一定影响,退耕前期土壤全磷和土壤有机碳含量较高;退耕中期土壤速效磷和土壤全氮含量较高,退耕后期土壤速效钾和土壤有机碳含量较高;这与不同退耕年限植物群落的TWINSPAN分类有密切联系。随着草地退耕年限的增加,草地植物群落演替序列不断优化,草原结构更加合理,生态环境得到改善。     

放牧对温带典型草原植物物种多样性及土壤养分的影响

为探讨放牧强度对植物多样性及土壤养分的影响,本文以内蒙古温带典型草原毛登牧场为研究对象,选取围封、中度放牧、重度放牧3个放牧强度的试验样地,运用方差分析法研究不同放牧强度下植物多样性和土壤养分含量的差异性,采用典范对应分析揭示植物多样性与土壤养分间的关系。结果表明,植物群落物种组成受放牧强度影响变化显著,部分优势种重要值降低;放牧强度增大对植物群落多样性指数影响不显著,围封样地植物群落Pielou均匀度指数显著大于中度放牧、重度放牧样地（P<0.05）;围封样地土壤全钾（0~20 cm）、土壤有机质（0~40 cm）含量显著（P<0.05）大于中度放牧、重度放牧样地,硝态氮、铵态氮、全磷含量在不同强度放牧样地间差异不显著。典范对应分析结果表明,放牧干扰下温带典型草原多年生禾本科草本植物多样性与全钾、土壤有机质、铵态氮含量呈正相关,多年生非禾本科草本植物多样性与硝态氮、全磷含量呈正相关。     

在放牧干扰下冷蒿种群脯氨酸含量的变化

对放牧干扰下土壤含水量、冷蒿体内含水量、脯氨酸含量变化进行的研究结果表明随着放牧强度的增加土壤含水量降低,冷蒿叶片、根中含水量呈下降趋势。在生长初期,随着放牧强度的增加冷蒿叶片内脯氨酸含量迅速积累;生长盛期脯氨酸含量虽随牧压有所增加,但增加的幅度较小;生长末期脯氨酸含量较高,而且随着牧压的增加略有下降。地下部分,脯氨酸含量在牧压梯度间变化较小。相关分析表明,在生长初期和盛期,冷蒿叶片、根的含水量与土壤含水量呈正相关,生长末期不相关。冷蒿脯氨酸含量与植物的含水量呈负相关,在生长初期和末期呈显著负相关,而生长盛期相关不显著;与此不同,在生长初期冷蒿体内脯氨酸含量与土壤含水量呈负相关,在生长末期二者负相关性不显著,这说明随着放牧干扰强度的增加土壤含水量降低,导致冷蒿体内水分胁迫增加,致使脯氨酸开始逐渐积累。而生长末期的降温和群落中植物种间竞争减少,使脯氨酸的积累速度也相应放慢。在放牧干扰下,脯氨酸大量积累,对冷蒿的生存和生长起到了重要的作用,是冷蒿种群耐啃食、耐践踏、逐渐取代禾本科植物而成为退化草原的优势植物的生理基础之一。     

黄土丘陵区草地土壤脲酶活性特征及其与土壤性质的关系

不同演替阶段植物群落土壤剖面中脲酶的变化趋势是上层明显高于下层,土壤脲酶活性下降较为缓慢均匀,层次之间差别明显。表层脲酶含量最高的186.4mg·kg^-1h^-1,最低的72.1mg·kg^-1h^-1。随着植被的演替发展,酶活性逐步提高,表层所占比例逐步降低。土壤脲酶活性与有机质、全氮、全磷、速效氮呈极显著正相关,与速效钾呈显著正相关,与碳酸钙呈显著负相关。通径分析结果表明:土壤理化因子对脲酶活性直接作用系数的序次为全氮>碳酸钙>有机质>土壤pH>全磷;土壤全氮对脲酶活性的直接通径系数最大,而且它通过有机质和全磷对脲酶的间接效应也很明显,说明它对脲酶活性具有强烈的直接效应和间接效应。有机质对脲酶活性的直接通径系数较小,但有机质通过全氮、全磷对脲酶活性的间接系数却很大,对脲酶活性的影响主要是间接作用;全磷、速效氮和CEC等对脲酶活性直接通径系数都较小,而且通过其它因素对脲酶活性的间接通径系数之和也较小,不是影响土壤脲酶活性的主要因素。     

黄土高原森林边缘区退耕地植被自然恢复及其对土壤养分变化的影响

对黄土高原森林边缘区退耕地植被自然恢复及其对土壤养分变化影响的研究结果表明,该区植被演替虽然总体上具有典型森林区植被演替的特征,但多年生禾草阶段与多年生蒿类演替并没有表现出严格的先后顺序;群落物种多样性、丰富度、均匀度及物种替代率随植被恢复表现出由低而高,而后又降低的变化趋势。其变化的峰值阶段与多年生禾草阶段和多年生蒿类交错出现的阶段相吻合。土壤养分变化表明,该阶段也是退耕地养分消耗与累积处于平衡的阶段,具有明显的过渡性。不同养分对植被恢复的响应程度从高到低表现为:有效氮>有机质>全氮>速效钾>速效磷>全磷,而且在植被恢复过程中土壤养分累积具有明显的表聚性,尤以有机质、全氮、有效氮和速效钾表现明显。各养分的相关性分析表明,土壤有机质、全氮、有效氮与速效钾相互间显著相关,而全磷和速效磷与其余各养分间的相关性较小,而且磷素养分在植被恢复过程中的变化较小。对植被演替进行人工调控,应充分认识养分变化的这种差异。     

不同植被恢复模式下呼伦贝尔沙地土壤反硝化细菌nirK基因组成结构和多样性研究

本研究选取呼伦贝尔沙地5种植被恢复模式(单播冰草、单播羊柴、单播柠条、冰草+柠条和冰草+柠条+羊柴+披碱草)为研究对象,以完全退化的沙地为对照,采用分子生物学技术分析了土壤反硝化细菌nirK基因组成结构和多样性,并探讨了与土壤理化因子的相关性。结果表明,土壤反硝化细菌nirK基因组成存在明显差异。单播羊柴模式土壤反硝化细菌nirK基因多样性指数最高,其次为单播冰草和单播柠条,而两种混播模式最低,这5种植被恢复模式均显著高于对照裸地。序列和系统发育分析结果表明,所获得的nirK基因片段与NCBI数据库中的nirK基因的相似度在81%99%之间,分别归属于苍白杆菌属、根瘤菌属及不可培养的细菌,其中与不可培养细菌相关的片段占到总数的50%以上。典范对应和相关分析结果表明,速效磷、pH、全氮、全磷和含水量对反硝化细菌的影响均达到显著水平,且5种理化因子间均具有极显著相关性,说明这5种理化因子相互关联,共同对反硝化细菌nirK基因组成变化起到决定作用。