黄土丘陵沟壑区退耕地土壤种子库与地上植被的关系

土壤种子库与地上植被的耦合研究对于探索有效的植被恢复方法具有重要意义。通过野外调查和室内试验研究了黄土丘陵沟壑区退耕地土壤种子库与地上植被的关系。结果表明,地上植被的物种数(54种)多于土壤种子库中的物种数(28种),菊科、禾本科和豆科都是它们物种组成的主要植物;土壤种子库和地上植被的丰富度指数、多样性指数、生态优势度与退耕年限的相关性未达到显著水平,只有均匀度指数和退耕年限呈显著正相关关系;土壤种子库和地上植被的相似性比较小,相似性系数(CC)变化范围为0.143~0.414,平均为0.261。黄土丘陵沟壑区退耕地土壤种子库的物种数、丰富度指数和多样性指数均小于地上植被,这从一定程度上说明了该研究区土壤种子库在植被恢复中的潜力还比较小,植被恢复还需要适度的人为干预与调控。     

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。     

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。     

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。     

黄土丘陵沟壑区不同立地环境下植物的抗氧化特性

通过野外取样,对黄土丘陵沟壑区坡沟系统5种立地环境(阳坡沟谷地和沟间地、峁顶、阴坡沟间地和沟谷地)下19种主要物种叶片的膜脂过氧化指标丙二醛(MDA)含量,3种抗氧化酶即超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,及2种非酶抗氧化物质即还原型谷胱甘肽(GSH)和类胡萝卜素(Car)含量进行了测定与分析,旨在探讨不同物种适应不同立地环境的抗氧化特性。结果表明:各立地环境下物种间的MDA积累量均呈极显著差异(P<0.01),说明各立地环境的胁迫均导致供试物种遭受不同程度的膜脂过氧化作用,其中互生叶醉鱼草的膜脂过氧化水平最高,猪毛蒿的最低;在不同立地环境间,白羊草、达乌里胡枝子、阿尔泰狗娃花和狼牙刺的各抗氧化酶活性和非酶抗氧化物质含量均无显著差异(P>0.05),中华隐子草、糙隐子草、长芒草、草木樨状黄芪、糙叶黄芪、甘草、菊叶委陵菜、猪毛蒿、铁杆蒿、茭蒿、沙棘、杠柳和互生叶醉鱼草存在显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)差异,说明在不同立地环境下,前者均采用多种抗氧化酶和非酶抗氧化物质协同抵御胁迫的策略,后者则调用不同抗氧化酶或非酶抗氧化物质发挥主要抵御作用;由于植物科属和碳同化途径的差异,其抗氧化特性也存在差异:菊科和豆科植物分别主要通过CAT和SOD减轻活性氧的伤害,禾本科植物则能以较高的SOD、POD活性和Car含量维持较低的膜脂过氧化水平,C₄植物比C₃植物具有较高的GSH和Car含量。隶属函数法综合评价表明,中华隐子草的抗氧化能力最强,互生叶醉鱼草的最弱。     

黄土丘陵沟壑区退耕地土壤种子库特征与季节动态

采用野外样线取样与室内萌发相结合的方法研究了黄土高原丘陵沟壑区退耕地种子库的组成、密度、分布特征、季节动态、种子库类型。结果表明,土壤种子库中共发现50种植物的种子,隶属15个科,39个属,主要物种组成与密度季节间差异不显著;在演替过程中土壤种子库的物种数量与密度随退耕年限的增加表现出:增加-减少-增加的趋势,同时阳坡种子库密度波动较阴坡剧烈;土壤种子库密度年内变化范围为1 067～14 717粒/m²,土壤种子库平均密度是夏季＞秋季＞春季;研究区域退耕地土壤种子库类型属于以猪毛蒿为优势种,并具有其他一年生、多年生草本植物与灌丛种子的没有显著的季节动态的持久种子库,是物种适应黄土丘陵沟壑区特有生态环境条件的繁殖更新策略;从土壤种子库的物种组成、密度、类型来看,黄土丘陵沟壑区退耕地具有一定的自然恢复潜力。     

黄土丘陵区植物间正相互作用对幼苗更新的影响

幼苗阶段是植物生活史中最脆弱与关键的阶段,在土壤侵蚀强烈的黄土坡面,现有优势物种能否作为保育物种发挥植物间正相互作用促进幼苗更新与存活还缺乏研究。以黄土丘陵区的3种典型植物群落(白羊草群落、狼牙刺群落、铁杆蒿群落)为研究对象,采用样方调查法研究了植物斑块和裸地斑块下幼苗的密度、物种组成、物种多样性以及与地上植物物种相似性的变化规律,对不同植物间的正相互作用的强度进行分析。结果表明:1)在研究区共记录到幼苗 52种,分属22科,主要由禾本科、豆科和菊科植物构成,且以多年生草本植物为主;2)不同斑块下幼苗的物种数量、密度、多样性和相似性指数大体表现为植物斑块>裸地斑块;同为植物斑块,不同植物群落幼苗物种数量是铁杆蒿群落>白羊草群落>狼牙刺群落,密度为铁杆蒿群落>狼牙刺群落>白羊草群落,多样性指数为铁杆蒿群落>白羊草群落>狼牙刺群落;而裸地斑块的幼苗密度与多样性指数均为铁杆蒿群落>狼牙刺群落>白羊草群落。3种群落两种斑块幼苗与地上植物的相似性系数均低于0.5,属于极不相似或中等不相似水平;3)植物斑块中的成年植株对其周围的幼苗存在积极的正相互作用,但在侵蚀干扰更加强烈,环境更加恶劣的阳坡白羊草群落、狼牙刺群落不同斑块间物种组成差异更大,植物改善微生境,促进更多类型幼苗更新的作用更加明显。总之,3种植物作为保育植物均能促进幼苗存活,但随着植株个体生长,可能存在物种间相互作用的转变,使得幼苗和地上植物的相似性不高。     

不同年限封育对黄土高原典型草原地上植被的影响

为了揭示自然恢复过程中植被动态变化规律,以黄土高原典型草原为研究对象,采用野外调查与室内分析相结合的方法,分析不同年限封育(0、5、15、23和32年)对草地植被特征、物种多样性和群落演替动态变化的影响。结果表明,随着封育年限的增加,枯落物量和厚度呈递增趋势,群落盖度呈先增加后降低趋势,群落密度呈递减趋势,地上生物量和禾草地上生物量均呈先增加后降低的趋势,且均在封育23年草地达到了峰值。不同年限的封育对Simpson多样性指数和Pielou均匀度指数影响不显著(P0.05)。地上植被的物种丰富度呈先增加后降低趋势,且在封育15年达到峰值。地上植被群落封育演替的一般模式为杂类草生长阶段→本氏针茅(Stipa bungeana)逐渐占优势阶段→本氏针茅稳定发展阶段。     

时间尺度上草地物种多样性和地上生产力的关系

物种多样性与地上生产力的关系一直是生态学研究的核心,但较少关注时间尺度上二者的关系。本研究以宁夏云雾山典型草原为研究对象,基于40年的定位观测试验,利用物种丰富度和植物多度作为物种多样性的衡量指标,地上生物量作为地上生产力的衡量指标,通过局部加权回归(Loess)、一般线性模型(GLM)等分析方法,检验物种丰富度、植物多度和地上生产力的变化趋势以及它们之间的关系。结果表明：在过去40年,物种丰富度和地上生物量随时间的变化整体表现为“单峰”状,即演替前期(1982—1993)上升、演替中期(1994—2011)相对平缓,演替后期(2012—2021)下降的变化模式,而植物多度则整体呈上升趋势。物种丰富度-地上生物量和植物多度-地上生物量之间均表现为“单峰”关系;物种丰富度与植物多度之间则表现为“倒单峰”关系,但它们之间的关系会因演替阶段的不同而发生变化。     

陕北黄土丘陵沟壑区主要植物种子对干旱胁迫的萌发响应及抗旱性评价

陕北黄土丘陵沟壑区土壤水分匮乏是影响植被恢复的重要因素,而干旱胁迫对种子萌发的制约是植物自然更新的关键限制因子。本研究通过设置不同浓度梯度聚乙二醇(PEG-6000)溶液模拟不同的干旱胁迫条件,测定黄土高原丘陵沟壑区16种主要植物种子的萌发特性及抗旱性。结果表明,随PEG浓度的增加,16种植物种子的萌发均受到不同程度的抑制,种子的萌发时滞延长直至不萌发,种子的发芽势、发芽率、发芽指数和抗旱指数均呈下降趋势。而轻度的干旱胁迫(50 g·L-1)能促进部分种子的萌发,增加种子发芽率和发芽势。采用隶属函数法对16种植物种子的相对发芽势、相对发芽率、相对发芽指数和抗旱指数进行综合评价,结果发现,鬼针草(Bidens pilosa)、猪毛蒿(Artemisia scoparia)、狗尾草(Setaria viridis)种子萌发耐旱性最强,而大针茅(Stipa grandis)最弱。     

黄土高原丘陵区冰草和柳枝稷土壤细沟可蚀性季节动态

为了评价黄土高原丘陵区退耕还草水土保持效应,本研究以黄土丘陵区冰草(Agropyron cristatum)和柳枝稷(Panicum virgatum)为研究对象,在不同坡度(S=17.36%~42.26%)和流量(Q=1.0~2.5L·s~(-1))条件下,采用变坡试验水槽测定土壤的分离能力,利用线性回归方法,结合土壤侵蚀过程,运用WEPP模型推求土壤细沟可蚀性(Kr),分析了冰草和柳枝稷生育期内土壤Kr的季节变化规律。结果表明,黄土丘陵区冰草生育期内土壤Kr具有显著的季节变化(P0.05),总体呈下降趋势;柳枝稷生育期内土壤Kr无显著季节变化(P0.05)。冰草土壤Kr表现为下降的季节变化,变化范围为0.002 1~0.022 4s·m~(-1);柳枝稷土壤Kr表现为先升高后降低的季节变化,变化范围为0.003 2~0.021 9s·m~(-1)。土壤黏结力、水稳性团聚体和根重密度是影响冰草和柳枝稷生育期内土壤Kr季节变化的主要因素。土壤细沟可蚀性与土壤黏结力、水稳性团聚体及根重密度间呈显著负相关关系。此外,用土壤黏结力和根重密度能够较好地模拟黄土丘陵区冰草和柳枝稷生育期内土壤细沟可蚀性的季节变化。冰草和柳枝稷土壤细沟可蚀性季节变化主要由根系生长和土壤黏结力变化所致。土壤细沟可蚀性与土壤黏结力、水稳性团聚体和根重密度间呈显著负相关关系。用土壤黏结力和根重密度等参数能够较好地模拟冰草和柳枝稷土壤细沟可蚀性的季节变化规律。     

黄土高原农田与草原土壤种子库

为了比较黄土高原农田与草原土壤种子库之间的关系,探讨黄土高原的农业生产结构,本研究采用发芽试验法对黄土高原不同土地利用方式(农田、撂荒地、封育天然草地)下的0-10 cm土层的土壤种子库密度与组成进行了分析。结果表明,农田的土壤种子库的平均密度是1 455粒m-2,共有7个物种;撂荒地的土壤种子库平均密度为1 008粒m-2,共有3个物种;封育草地的土壤种子库密度为5 044粒m-2,共有12个物种。对土地的不合理利用导致的撂荒地的土壤种子库密度、多样性、丰富度均最低,土壤沙化严重。封育草地的土壤种子库密度、多样性和丰富度均最高,土壤种子库在一定程度上对地表植被恢复和更新有着重要作用。因此,在生态环境脆弱的黄土高原地区改变传统的农业结构,增加草地封育年限,增加牧草种植,进而增加地表植被的密度、多样性和丰富度,从而改善生态环境。     

黄土高原地区草地植被调控土壤水蚀机理的研究进展

作为我国水土流失最为严重的地区之一,黄土高原地区独特的地理环境条件和有限的水资源要求该区的林草植被建设以草地植被为主,草地植被在控制土壤水蚀方面已取得了重大进展。本研究根据草地植被地上和地下部分与土壤侵蚀的关系,分析得出,草地植被地上部分能够削弱雨滴击溅动力,减小坡面径流冲刷能力;根系可改善土壤结构,提高土壤入渗能力,增强土壤抗侵蚀性能。从草地植被地上部分对土壤水蚀动力的影响,以及根系增强土壤抗侵蚀性能两个主要方面归纳总结了当前的研究进展,并针对研究中存在的一些亟待解决的问题进行了探讨,以期为更好地利用植被防治土壤侵蚀提供参考。     

黄土高原土壤水分的空间分异及其与林草布局的关系

通过大面积的土壤水分深土钻测定(5～10 m土深)和相应的植被生长调查,对黄土高原土壤水分的空间分异及其与该区林草布局的关系进行了研究.结果表明,黄土高原的土壤水分具有显著的区域分异和微域分异特征;黄土高原土壤水分的空间分布决定着该区植被类型及其生长状况的空间布局,表现为区域植被的地带性分布及各地带内坡面植被景观的规律性分布;人工林草措施的实施,包括宜林宜草选择、造林技术和选种等环节,必须遵循土壤水分的时空分布规律来区别进行,才能获得植被生态环境的持续健康发展.     

黄土高原半干旱区林草植被建设措施

水分是黄土高原半干旱区林草植被建设的主要限制因子。在借鉴前人进行林草植被建设取得的经验和教训的基础上,从水分与林草植被建设的相互效应出发,提出了以土壤水分平衡为核心的黄土高原林草植被建设3项措施:1)不同地带天然植被类型的林草植被建设;2)不同植被地带的水分生态条件和立地条件的林草植被建设;3)注重林草植被布局,加强草地建设。认为要提高林草植被的成活率、保存率和最大限度发挥林草植被的生态效益,黄土高原半干旱区林草植被建设必须要仿拟天然植被结构和遵循适地、适树、适草的原则进行,并探讨了今后进行林草植被建设的方向和措施。     

陇东黄土高原苜蓿田昆虫群落的组成与结构分析

在陇东黄土高原苜蓿（Medicago sativa）田调查昆虫群落组成与结构,共采集昆虫21 021头,隶属12目69科115种。研究结果表明,鞘翅目、鳞翅目、膜翅目昆虫科、种数较多;同翅目、鞘翅目、半翅目和双翅目昆虫个体数量较多;优势种群是豌豆无网长管蚜(Acyrthosiphon pisum)、苜蓿盲蝽(Adel phocoris)、条纹根瘤象(Sitona lineatus)。害虫、天敌、中性昆虫和益虫所占比例依次是67.54%、19.79%、11.20%和1.47%。     

封育对退化沙质草地土壤种子库与地上群落结构的影响

对封育和未封育放牧草地土壤种子库、地上幼苗库和定植群落的结构特征进行了比较研究,并探讨了地上植被与土壤种子库密度的关系,主要结论是：1)对退化沙地实施封育措施后显著提高了地上植被与土壤种子库的密度和植物种数,特别是显著增加了地上与土壤种子库群落中优良禾草的种数与密度,草地质量得到很大改善。2)地上植被与土壤种子库对放牧干扰的响应模式不同,放牧对地上植被种丰富度的影响要明显大于土壤种子库,而对土壤种子库密度的影响又明显大于地上植被。3)由于放牧显著降低了地上植被与土壤种子库的共有种数,从而降低了地上植被与土壤种子库组成上的相似性。另外,封育和未封育草地在种子库组成上的相似性要高于地上植被组成上的相似性,提供了放牧更强烈地影响地上植被组成的重要佐证。4)回归分析显示,土壤种子库密度与地上早期幼苗库密度和后期定植群落密度以及幼苗库密度与定植群落密度之间均存在显著的正相关性,早期幼苗库密度的56％的变异可归结为土壤种子库密度的变异,而后期定植群落密度的77％的变异可由早期幼苗库密度的变异来解释.     

黄土高原草地合理利用与草地植被演替过程的试验研究

本文针对黄土高原草地植被退化严重，畜牧业发展低而不稳等现状，开展了草地合理利用与草地植被演替过程的试验研究。结果表明，三种草地类型，不同处理的生物量形成，植物群落结构，建群种变化的差异十分显著，尤其是割草区和限制放牧区处理有利于草地的永续利用和维持生态平衡，而完全保护区由于长期封育，不利草地的繁殖更新和再生，虽能维持一定的产量水平，但增长幅度不大，另外，不同处理对草地群落演替的影响不甚明显。