黄土沟壑区植被恢复及其物种多样性的变化——以吴旗县植被恢复为例

在对吴旗县自然恢复植被群落和人工植被群落调查的基础上,对其物种多样性进行分析研究,结果表明,在自然恢复初期和处于演替平衡阶段的群落,其物种生物多样性指数和均匀度指数均较高,但丰富度指数的峰值出现在演替中间阶段;灌木群落的生物多样性要大于草本群落的多样性。超过一定年限的灌木群落,表现出一定程度的衰败,生物多样性下降;物种多样性可以间接对植被群落的保水保土功能进行评价,但必须综合考虑物种的丰富度与空间分布的均匀度。     

黄土沟壑区植被恢复及其物种多样性的变化 --以吴旗县植被恢复为例

在对吴旗县自然恢复植被群落和人工植被群落调查的基础上,对其物种多样性进行分析研究,结果表明,在自然恢复初期和处于演替平衡阶段的群落,其物种生物多样性指数和均匀度指数均较高,但丰富度指数的蜂值出现在演替中间阶段;灌木群落的生物多样性要大于草本群落的多样性。超过一定年限的灌木群落,表现出一定程度的衰败,生物多样性下降;物种多样性可以间接对植被群落的保水保土功能进行评价,但必须综合考虑物种的丰富度与空间分布的均匀度。     

岷江干旱河谷灌丛物种多样性、生物量及其关系

通过对岷江干旱河谷灌丛生物量及其分配、灌丛物种多样性特征以及与生物量的关系调查。结果表明:干旱河谷不同灌丛类型生物量介于3220～8600kg/hm2之间,平均值为4750kg/hm2,其中灌木层生物量占灌丛总生物量的80%以上,草本层不足20%。干旱河谷阴坡灌丛物种丰富度、Shannon-Wiener指数都较阳坡高,Simpson指数与均匀度指数在阴阳坡上差异不明显。干旱河谷灌丛总生物量随灌木层物种多样性(r=0.902;P0.01)和群落物种多样性(r=0.936;P0.01)的增加而增加,但与草本层相关性不显著;灌木层生物量随其物种丰富度的增加而增加(r=0.945;P0.01),而草本层物种丰富度与其生物量并无显著相关性。这些结果表明,灌丛灌木层植物对维持干旱河谷植被物种多样性和生产力以及稳定群落结构和功能等方面具有更为重要的意义。     

红砂植被盖度对土壤不同形态碳、氮及细菌多样性的影响

以自然恢复的红砂群落为研究对象,探讨黄土高原红砂植被不同盖度对土壤不同形态碳、氮及细菌多样性的影响,为该地区的人工生态恢复措施提供理论支撑.在兰州市南北两山植被恢复技术研究与示范基地,按照5级盖度分类法设置红砂植被盖度梯度,重点对土壤养分碳氮、微生物量碳氮和细菌多样性开展研究.结果表明:随着植被恢复,土壤有机碳 (SOC)和全氮(TN)、土壤微生物碳 (MBC)和微生物氮(MBN)逐渐提高,并且增加比较快 ,但是当总盖度达到48.73%之后,增加比较缓慢,而且增加的差异不显著.相同的植被盖度对土壤有机碳、全氮和土壤微生物碳、氮的影响趋于一致.土壤细菌多样性随植被盖度有所增加,在植被盖度达到48.73%后多样性维持在彼此接近的水平,尽管微生物多样性群落结构有差异 .在植被稀疏、物种多样性较低的干旱坡地,红砂植被盖度增加明显改善了土壤生态功能, 但是片面追求植被盖度的增加,对土壤特性改善有限.     

科尔沁沙质草地封育过程中的植被变化及其机制

对科尔沁沙地乌兰敖都地区的沙质草地封育后的植被变化及其机制进行分析研究。结果表明：① 围栏封育使植被物种丰富度、密度显著提高,群落的优势种发生明显变化;围封地的Simpson多样性指数和Shannon-Wiener多样性指数均表现为随封育时间增加而下降,而Pielou均匀度指数随围封时间增加表现出先增加后下降的趋势。② 围栏封育可以增加土壤表层（0~10 cm）的养分含量,但电导率随围封时间表现出先降低后增加的趋势,同时围栏封育使土壤水分含量下降。③ 土壤表层（0~10 cm）各因子对多样性的影响不同,全氮和pH与Pielou指数呈显著(P<0.05)负相关;全氮对于丰富度指数呈显著(P<0.05)正相关;其他土壤环境因子与多样性指数间关系均不显著,表明在沙质草地封育不利于植物多样性的维持,但有利于土壤养分的积累。     

内蒙古红花尔基沙地樟子松群落多样性变异研究

根据对内蒙古红花尔基沙地樟子松群落的实地调查数据,应用物种丰富度、Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Pielou和Alatalo均匀度指数研究了红花尔基樟子松群落各类型乔木层和草本层的物种多样性,以及演替过程中的群落物种多样性动态特征,分析了物种多样性在不同演替阶段表现差异的原因。结果表明,这4种物种多样性测度指标能有效的表征樟子松的群落特征,以及群落在演替过程中所处的演替阶段和演替方向:樟子松+白桦林群落的物种多样性最高,演替方向明确。除樟子松+山杨林群落的演替方向有随意性外,所有群落类型的演替顶极为樟子松纯林,顶极阶段的物种多样性有降低的趋势。本研究为红花尔基樟子松的可持续利用和保护提供了有益的参考。     

艾比湖地区植被分布及物种多样性研究

应用重要值计算多样性指数、均匀度指数、优势度指数,对艾比湖流域植被分布及物种多样性进行分析。结果表明：① 研究区域内可划分出10个群落,其中多枝柽柳群落(Form.Tamarix ramosissima)分布最为广泛。② 湖岸植被表现出明显的带状分布特点,并且群落物种多样性随地势发生变化,地势高的地方,物种多样性较高,均匀度较好。③ 在南北断面内,影响植物生长的主要因素为土壤含盐量。随着土壤盐分的增加,物种种类趋向单一,群落结构趋向简单。相反物种多样性随着土壤盐分的减少而增大。④ 受风况和土壤含盐量的影响,南北断面植被组成差异较大,且在近湖岸范围内,南断面植物群落物种多样性和植物生长状态明显优于北断面。     

京郊荒滩生态恢复初期植被与土壤环境的变化--以延庆县为例

对延庆县龙庆峡荒滩恢复初期植被和土壤特征的变化进行了研究。结果表明:荒滩恢复过程中,人工植被长势良好,植物种类由恢复前的13种增加到60种,群落物种的丰富度指数、均匀度指数、多样性指数均比恢复前显著提高;生活型谱中一、二年生草本植物的比例由恢复前的61.5%降低到35%,植被盖度由恢复前的18%增加到80%。植被的恢复使土壤理化性质发生了变化,与恢复前相比土壤中有机质、碱解氮、速效钾以及细砂、极细砂、粉砂、粘粒含量显著增加,pH值和速效磷含量降低。     

荒漠草原不同植被类型土壤微生物群落功能多样性

利用Biolog EcoplateTM技术通过对荒漠草原生态系统中沙米、白沙蒿、柠条、沙冬青和人工乔木林5种植被类型土壤微生物群落功能多样性分析,以探讨不同植被类型对土壤微生物群落代谢功能多样性的影响.结果表明,5种植被类型土壤微生物群落代谢活性有显著的差异(P＜0.01),5种植被类型土壤微生物群落利用碳源的种类也存在差异,氨基酸类、羧酸类和糖类是其主要的碳源利用类型.在Biolog ECO板培养基接种培养96 h后,5种植被类型土壤微生物群落多样性显示,物种丰富度指数(R)和均匀度指数(EH)差异显著,Shannon 指数(H′)差异不显著.     

接坝农牧交错区沙化地生态恢复过程中土壤因子与植被特征分析

对小坝子沙地植被恢复进程中植物与土壤相互作用过程进行观测分析,结果表明沙漠化地区在植被恢复初期植物多样性较低,土壤环境因子与物种多样性存在相关性,增加土壤的养分和水分有利于物种的繁衍。进一步利用多元统计方法对土壤因子进行了主成分分析,结果显示,土壤养分与水分表现出较大的因子累积贡献率,是该区域植被恢复的主导因子,土壤因子对物种多样性的变化有响应,土壤有机质与土壤水分等随物种多样性的增加将有所改善。     

不同植被覆盖下子午岭土壤养分状况研究

以黄土丘陵沟壑区的子午岭次生林区为研究区域,研究了不同植被覆盖对土壤养分状况的影响。结果表明:不同植被类型覆盖下,土壤有机质含量为乔木>灌木>草本>农田>弃耕地。土壤全氮含量为乔木≥草本>灌木>农田≥弃耕地;全磷含量变化不大,其中农田土壤全磷含量最高;全钾含量为乔木>灌木>草本>农田>弃耕地;土壤碱解氮含量为乔木>灌木≈草本≥农田>弃耕地;速效磷含量为乔木≈灌木≈农田>草本>弃耕地;速效钾含量为乔木≥草本>灌木≥农田>弃耕地。由此可见,随植被演替阶段的提高,不同植被覆盖下土壤的养分含量逐渐升高。因此,在黄土高原丘陵区,坡地退耕还林,恢复植被,可以有效改善土壤养分状况。     

Dynamics of ecosystem carbon stocks during vegetation restoration on the Loess Plateau of China

In the last few decades, the Loess Plateau had experienced an extensive vegetation restoration to reduce soil erosion and to improve the degraded ecosystems. However, the dynamics of ecosystem carbon stocks with vegetation restoration in this region are poorly understood. This study examined the changes of carbon stocks in mineral soil(0–100 cm), plant biomass and the ecosystem(plant and soil) following vegetation restoration with different models and ages. Our results indicated that cultivated land returned to native vegetation(natural restoration) or artificial forest increased ecosystem carbon sequestration. Tree plantation sequestered more carbon than natural vegetation succession over decades scale due to the rapid increase in biomass carbon pool. Restoration ages had different effects on the dynamics of biomass and soil carbon stocks. Biomass carbon stocks increased with vegetation restoration age, while the dynamics of soil carbon stocks were affected by sampling depth. Ecosystem carbon stocks consistently increased after tree plantation regardless of the soil depth; but an initial decrease and then increase trend was observed in natural restoration chronosequences with the soil sampling depth of 0–100 cm. Moreover, there was a time lag of about 15–30 years between biomass production and soil carbon sequestration in 0–100 cm, which indicated a long-term effect of vegetation restoration on deeper soil carbon sequestration.     

古尔班通古特沙漠不同类型生物结皮对草本植物多样性影响

选择古尔班通古特沙漠的北部(一号点)、中部(二号点)、南部(三号点)3个不同样点的裸沙和藻结皮、地衣结皮与苔藓结皮3种生物结皮类型,对比研究了草本植物多样性的差异性及其主要环境影响因素。结果表明:(1)不同生物结皮类型的土壤理化性质有明显差异,土壤有机质、全氮、全磷、全钾含量以及黏粒、粉粒和细沙的含量随生物结皮演替显著上升,而中沙和粗沙的含量呈显著下降趋势,在沙漠不同区域呈现明显的空间异质性,二号样点中裸沙和藻结皮的养分含量和pH明显低于一号点和三号点。(2)草本植物的物种丰富度和Shannon-Wiener指数随生物结皮发育呈明显上升趋势,草本植物的物种组成、群落结构在不同类型生物结皮和沙漠不同区域均具有显著差异。(3)在土壤理化特征中,有机质、速效P和全K含量,以及pH和粉粒含量是影响草本植物分布的关键因子。(4)不同类型生物结皮之间的微地形和种类组成差异、种子生物学特性以及生物结皮在不同尺度下的土壤环境异质性共同影响草本植物在生物结皮中的物种组成和丰度,最终导致草本植物群落结构在生物结皮中的演替变化。     

黄土丘陵沟壑区植被自然恢复过程中土壤种子库特征

采用野外调查取样和室内实验相结合的方法,研究了黄土丘陵沟壑区植被自然恢复过程中土壤种子库的物种组成、密度、物种多样性以及相似性特征.结果表明:阴、阳坡10个样地中,共萌发了55种2203株幼苗,隶属于23科48属;总密度达到5 505±625.537粒/m2,且0～5 cm土层远远大于5～10 cm土层的土壤种子库密度,约是其4.6倍;丰富度、多样性、均匀度指数均未与恢复年限达到显著相关水平,但生态优势度随恢复年限的增加呈上升趋势,且阳坡上升的趋势比阴坡明显;组成成分相似性系数变化范围为0.0952～0.7143,恢复年限相距越大,其相似性越小,说明植被恢复演替的过程也是土壤种子库空间异质性加大的过程.     

高寒草甸不同类型草地土壤机械组成及肥力比较

研究了青藏高原高寒草甸不同类型草地土壤机械组成和土壤养分变化特征,并用相关分析探讨了土壤理化特征、土壤机械组成对不同草地类型群落物种组成、生物量变化的响应。结果表明:不同草地类型土壤机械组成分布大致是矮嵩草草甸:粉粒>细砂粒>粘粒>粗砂粒;高山嵩草草甸:细砂粒>粉粒>粘粒>粗砂粒;藏嵩草沼泽化草甸:细砂粒>粉粒>粘粒>粗砂粒;金露梅灌丛:粉粒>粘粒≥细砂粒>粗砂粒。矮嵩草草甸、高山嵩草草甸为粉砂质粘壤土,藏嵩草沼泽化草甸为壤土,金露梅灌丛为壤质粘土。矮嵩草草甸、高山嵩草草甸和金露梅灌丛土壤颗粒分布相对比较均匀(除藏嵩草沼泽化草甸外),主要集中在<0.5mm的范围内,土壤粘粒含量普遍大于20%。土壤全量养分和速效养分以及土壤物理特征均影响着高寒草甸不同草地类型土壤质量和土壤结构。土壤结构和养分状况是判断高寒草甸生态系统生态功能维持的关键指标之一。     

Relation between Soil Health, Wave-like Fluctuations in Microbial Populations, and Soil-borne Plant Disease Management

A healthy soil is often defined as a stable soil system with high levels of biological diversity and activity, internal nutrient cycling, and resilience to disturbance. This implies that microbial fluctuations after a disturbance would dampen more quickly in a healthy than in a chronically damaged and biologically impoverished soil. Soil could be disturbed by various processes, for example addition of a nutrient source, tillage, or drying-rewetting. As a result of any disturbance, the numbers of heterotrophic bacteria and of individual species start to oscillate, both in time and space. The oscillations appear as moving waves along the path of a moving nutrient source such as a root tip. The phase and period for different trophic groups and species of bacteria may be shifted indicating that succession occurs. DGGE, Biolog and FAME analysis of subsequent populations in oscillation have confirmed that there is a cyclic succession in microbial communities. Microbial diversity oscillates in opposite direction from oscillations in microbial populations. In a healthy soil, the amplitudes of these oscillations will be small, but the background levels of microbial diversity and activity are high, so that soil-borne diseases will face more competitors and antagonists. However, soil-borne pathogens and antagonists alike will fluctuate in time and space as a result of growing plant roots and other disturbances, and the periods and phases of the oscillations may vary. As a consequence, biological control by members of a single trophic group or species may never be complete, as pathogens will encounter varying populations of the biocontrol agent on the root surface. A mixture of different trophic groups may provide more complete biological control because peaks of different trophic groups occur at subsequent locations along a root. Alternatively, regular addition of soil organic matter may increase background levels of microbial activity, increase nutrient cycling, lower the concentrations of easily available nutrient sources, increase microbial diversity, and enhance natural disease suppression.     

植物之间互作效应及其生理机制

在分析不同植物互作效应的基础上,就互作效应在农林复合系统中对植物体内养分、土壤养分有效性及植物生物学产量等的影响进行了概述,(1)互作促进了植物根系生长,使植物根系表现出较强的竞争作用,也有利于根系间的养分竞争;(2)植物之间的他感作用普遍存在于自然生态系统及栽培生态系统中,在植物资源配置时应充分利用这种相生相克作用;(3)互作促使植物体内的养分转移,改善体内的养分状况,达到植物之间养分互补;(4)互作可以有效地提高土壤肥力,改善土壤的养分状况和根际养分吸收环境,维持植物生产力;(5)互作能更有效地利用光、热、水、土和养分等资源,并减轻病虫危害,表现出明显的产量优势。在豆科与非豆科植物互作中,豆科植物的生物固氮作用为其互作植物提供了氮素营养保证,这种形式互作的产量优势通常在缺氮情况下表现更为明显。     

基于CVOR指数的巴音布鲁克高寒草原健康评价

利用草地生态系统健康评价CVOR综合指数,对巴音布鲁克高寒草原生态系统2004—2012年健康状态进行评价与退化分级研究,并对引起CVOR变化的内在驱动力因素进行探讨。结果表明:(1)研究区高寒草原生态系统健康状况由一般病态(2004年CVOR=0.58)逐渐恢复为健康状态(2012年CVOR=0.72);退化状况由强度退化恢复为中度退化,但局部仍存在强度退化;(2)降水是高寒草原生态系统CVOR指数的主要限制因子,降水也是除基况外各分指数变化的重要驱动因素;在气候变化背景下,CVOR指数将上升;(3)放牧改变了围栏外的群落功能组分,围封可以改善高寒草原生态系统的健康状况,有利于植被的正向演替,过度放牧是影响高寒草原恢复和演替的重要因素。总体上,降水和放牧是影响研究区高寒草原健康状况的主要原因。