黄土丘陵区典型群落特征及其与环境因子的关系

研究了安塞县黄土丘陵区4种典型群落分布、物种多样性、生物量变化与环境因子的关系。结果表明,所选群落的盖度和地上、地下生物量随退耕年限增加而明显增加,土壤水分、粘粒含量也有增加趋势;典范对应、多元回归和通径分析表明,群落的分布及变化受环境因子综合影响,土壤有机质、恢复年限、粘粒含量、坡向、海拔、硝态氮含量等是影响退耕地典型群落特征及分布的主要因子;土壤全磷含量对生态优势度,有机质、全氮含量分别对地上、地下生物量有最大正效应。本研究为黄土丘陵半干旱区退耕地植被恢复重建提供了理论依据。     

黄土丘陵沟壑区退耕地植物群落与土壤环境因子的对应分析

根据在黄土高原丘陵沟壑区安塞33个退耕地自然恢复植被样方的调查数据,采用对应分析(Correspondence Analysis)和典范对应分析(Canonical Correspondence Analysis)进行了植物群落排序和植物群落与土壤环境因子的对应分析。结果表明:在40 a的演替过程中,退耕地植被大体上依次经历了猪毛蒿(Artemisia scoparia)为优势种的群落、达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)和长芒草(Stipa bungeana)为优势种的群落、铁杆蒿(Artemisia gmelinii)为优势种的群落和白羊草(Bothriochloa ischaemun)为优势种的群落,4个群落的物种组成表现出较强的延续性和递进性。4个植物群落的土壤特性有明显的差异,对于0-60 cm土层的土壤养分和0- 500 cm土层的土壤水分,群落1的土壤水分和速效磷含量较高;群落2的全氮、速效氮含量较高;群落3的全磷和200-500 cm土层的水分含量较高;群落4的速效钾、土壤有机质含量较高。全磷、速效磷、土壤有机质和0-200 cm土层的土壤水分含量是显著影响黄土丘陵沟壑区退耕地植物群落变化的主要因子。要加速退耕地植被恢复和有效防止土壤流失,人工引种补播适宜物种和施肥值得重视。     

《黄土丘陵沟壑区种子库研究》

正《黄土丘陵沟壑区种子库研究》一书由中国科学出版社于2015年10月出版。该书是焦菊英研究员及其团队自2003年以来,对国家自然科学基金面上项目"黄土丘陵区退耕地植被恢复与土壤环境的互动效应"(40271074)、"黄土高原退耕地植被恢复对土壤侵蚀环境的响应与模拟"(40571094)、"黄丘区土壤种子库分布格局及植被恢复的土壤侵蚀解释"(40771126),及国     

黄土丘陵沟壑区退耕地植物群落优势种对显著影响因子的响应

根据在黄土高原丘陵沟壑区具有代表性的安塞县退耕地植被样方的调查资料,利用TWINSPAN对退耕地植物群落的类型及其优势种进行了确定,即退耕地植物群落主要有猪毛蒿(Artemisia scoparia)为优势种的群落、达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)和长芒草(Stipa bungeana)为优势种的群落、铁杆蒿(Artemisia gmelinii)为优势种的群落和白羊草(Bothriochloa ischaemum)为优势种的群落。典范对应分析(Canonical Correspondence Analysis)得出:显著影响黄土高原丘陵沟壑区退耕地物种变化的主要因子为退耕年限、全磷、速效磷和土壤水分。结合物种生活型特征,认为白羊草和达乌里胡枝子在黄土高原丘陵沟壑区具有较强的适应性,可作为退耕地的适宜引种物种,以调控和加速植物群落演替,控制土壤侵蚀。     

黄土丘陵沟壑区退耕地植被恢复中土壤物理特性变化研究

以黄土高原典型丘陵沟壑区--延安燕沟流域为研究对象,分析了黄土丘陵区退耕地植被恢复过程中不同恢复年限、不同植被类型以及不同恢复方式下的土壤物理变化特征,结果表明对于土壤含水量,草地>灌木地>乔木地,自然恢复>自然+人工恢复,随着退耕年限的不断增长,上层土壤含水量不断增加,下层不断降低,随土层不断加深,其含量逐步趋于稳定;对于0～60 cm土壤平均容重及孔隙度,以灌木地土壤容重相对较大,孔隙度相对较小,乔木地的容重及孔隙度的变化与灌木地相反,并且随着退耕年限的不断延长,土壤容重不断减小,孔隙度不断增加,但是不同恢复方式下土壤容重及其孔隙度变化不大;对于0～60 cm土层>0.25 mm土壤水稳性团聚体含量,自然恢复>自然+人工恢复,随着恢复年限的不断增长,其含量不断增加,而不同植被类型作用下的土壤水稳性团聚体含量变化不明显,但是其含量在不同土层变化差异较大.这就要求对退耕地进行植被恢复过程中,要深入了解当地的土壤环境特征,做到因地制宜,适地适树.     

黄土丘陵沟壑区退耕地土壤速效N的分布特征及其与物种多样性的关系

以黄土丘陵沟壑区的典型代表--安塞县为例,调查了退耕地植被恢复过程中的植被群落特征,分析了土壤速效N的分布特征、物种多样性的变化以及两者之间的相互作用关系,结果表明土壤速效N的分布在剖面上具有明显的层次性,即从上到下依次降低;在不同植被群落中,土壤速效N含量在A、B层间的变化幅度大于B、C层次间,并且在植被恢复演替的前期,A、B两土层土壤速效N含量的变化相对较小,后期变化相对较大,而B、C两土层土壤速效N含量的变化则恰恰相反.0～60 cm土层土壤速效N的平均含量在植被恢复的草本和乔木阶段,随植被的恢复演替而不断增加,在植被恢复的灌木阶段其含量变化则相反.相关分析表明,Menhinick指数和shannon-wiener指数与土壤速效N含量呈极显著正相关(P<0.01),simpson指数和Pielou指数与土壤速效N含量呈显著正相关(P<0.05).因此,在对退耕地进行植被恢复时,应该保持和提高土壤速效N的含量,以保证植被恢复的进程.     

黄土丘陵沟壑区退耕地自然恢复植被特征及其与土壤环境的关系

 为给黄土高原退耕地的植被恢复和重建提供科学依据,以黄土高原丘陵沟壑区的安塞县为例,用系统聚类和逐步多元回归的分析方法,对退耕地自然恢复植被的演替阶段进行划分,并定量分析群落演替过程中的植被特征及其与土壤环境的关系。结果表明:黄土丘陵沟壑区退耕地自然恢复草地的演替,依次经历猪毛蒿群落→赖草群落→长芒草群落、铁杆蒿群落、达乌里胡枝子群落→白羊草群落。随着退耕地植被恢复的不断进行,Gleason指数、Margalef指数等丰富度指数以及群落Pielou指数,都呈现出先减小后增大的趋势,Simpson指数在演替初期及平衡阶段较大,群落生态优势度与物种丰富度的变化趋势相反。在群落的演替过程中,土壤有机质、全N、有效N和速效K的含量不断增加,土壤pH值和速效P含量不断减小,土壤表层密度变小,孔隙度变大。A层土壤全N、有效N含量、土壤pH值和C层土壤全N含量与物种丰富度呈显著正相关,A、C层土壤有机质含量和B层土壤速效K含量与其关系相反;B层土壤速效P的含量与群落生态优势度呈显著正相关;A、B层土壤速效K含量与植被群落盖度呈正相关关系,B层土壤速效P含量与其关系相反。     

黄土高原土壤养分空间变异的多尺度分析--以横山县为例

人类干扰所造成的土地利用和植被的镶嵌化分布及地貌特征等影响着土壤养分的空间分异,黄土丘陵沟壑区土壤退化严重,使得土壤特性对其环境因子的变化更加敏感。以横山县为例,从两种尺度上,利用野外调查,实验室分析和典范对应分析(CCA),得到不同尺度下(小流域尺度和县域尺度)土壤理化性质对环境因子的响应。结果表明,坡度是影响土壤养分的重要影响因子,小流域尺度上,坡度和土壤养分、土壤黏粒含量成正相关;县域尺度上,坡度和主要土壤养分等呈负相关。而海拔高度和坡向对土壤养分的影响仅次于坡度,在不同尺度上也有差异。ANOVA分析表明,土壤有机质、总氮、总磷、速效氮和黏粒百分比在两个尺度上的不同土地利用之间差异显著。地形因子和土壤性质的相关分析表明,土壤性质的差异是地形因子和土地利用等外部因子综合作用的结果,而且其作用表现出较大的尺度差异性。     

黄土丘陵沟壑区退耕地植被恢复中生物土壤结皮特征

以黄土丘陵沟壑区安塞县墩滩山的退耕地为研究对象,分析了退耕地植被自然恢复过程中生物土壤结皮的特点及其对土壤水分、土壤有机质和土壤侵蚀的影响。结果表明:(1)生物土壤结皮的盖度随着退耕年限的增长不断增大,结皮的厚度也渐渐增加,且稳定在0.1~0.3 cm之间;(2)有结皮样地0—40 cm土层的土壤含水量一般比对照样地的土壤含水量要低,有结皮样地和对照土壤含水量都随土层深度逐渐升高,但升高幅度逐渐变小;(3)有生物结皮的样地土壤表层0—10 cm有机质含量比对照样地有机质含量大;10—20 cm土层有生物结皮的样地比对照样地有机质含量也高,但是差异不如0—10 cm土层明显;(4)随着退耕年限的增长,土壤侵蚀量逐渐减少,与退耕初期相比,退耕10 a以上样地土壤侵蚀量可减少30%~80%。说明在退耕地植被恢复的过程中,生物结皮改善了土壤表层性质,增强了土壤抗侵蚀能力。     

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.     

农牧交错区地形土壤因子与植物群落关系研究——以丰宁小坝子为例

对河北丰宁小坝子地区沙地植被恢复过程中植物与土壤环境性质进行了研究,选取15个指标,分别代表植被群落、地形因子和土壤性质。利用多元统计方法,对选取的指标进行了主成分分析和典范相关分析。结果表明沙漠化地区在植被恢复初期的植物多样性较低,土壤环境因子与物种多样性存在相关性,植被、地形和土壤因子相互影响:植被特征影响土壤理化性质的动态变化,反过来地形和土壤性质影响植被的分布和数量以及群落的结构。多元统计结果显示,地形、土壤养分与水分表现出较大的因子贡献率。不同因子指标集团的典范相关分析表明,坡位影响植被盖度,物种丰富度与土壤理化性质关系密切。     

金安桥水电站废弃地植被恢复情况研究

植被恢复程度直接影响废弃地、弃渣场水土流失程度。为了加快水电站废弃地、弃渣场的生态恢复速度,以金安桥水电站为例,开展废弃地植被调查,分析植被恢复情况,对比植被的多度、频度、盖度及重要值,分析渣场自然恢复程度,为水电站工程及类似开发建设项目废弃地植被自然恢复提供理论基础,为水电站工程弃渣场分类治理提供依据,为水电站开发建设单位减少成本投资,对治理类似废弃地具有重要的指导意义。     

生态修复对采矿废弃地土壤性质的影响

以南京幕府山采矿废弃地生态修复为例,探讨生态修复如何影响采矿废弃地土壤的性质。研究结果表明:生态修复在先的废弃地土壤有机质含量相对高,因修复模式不同,同一时期修复的土壤有机质含量存在差异;土壤pH值与土壤容重主要取决于修复覆盖的土壤性质,且随修复时间增加,容重降低,而修复植被的生长也影响土壤pH值与土壤容重;土壤水文效应则主要取决于覆土厚度,其次是土壤孔隙度,而土壤孔隙度与土壤容重也与修复植被有关。     

黄土丘陵沟壑区不同恢复方式下植物群落的土壤水分和养分特征

现存不同植物群落的土壤水分和养分特征对有效干预和调控植被恢复有着非常重要的参考价值。在黄土高原丘陵沟壑区的吴旗,对不同恢复方式(封禁下的自然恢复、无管理下的自然恢复、人工造林、人工种草)下的植被样方进行调查与采样,采用典范变量分析,研究了不同植物群落的土壤水分和养分变化特征。结果表明,封禁自然恢复植物群落的土壤水分、有机质、全氮、有效氮、全磷和速效钾含量相对较高;近20年龄及以上的人工林地群落与人工草地群落下的土壤水分和速效磷含量很低;无管理下的自然恢复植物群落、4年龄的沙棘林地群落和农田的土壤水分含量和速效磷含量较高,而土壤有机质、全氮、有效氮、全磷和速效钾含量较低。这些植被群落下的土壤水分含量变化在凋萎湿度和50%田间持水量之间,均处于严重亏缺状态,土壤养分也处于较低的水平。相比之下,人工植被消耗大量的深层土壤水分,特别是20年龄以上的人工林地及人工草地,其200～500cm土层的土壤含水量几乎接近凋萎湿度。综合分析表明,封禁自然恢复是黄土高原丘陵沟壑区植被恢复的有效措施。     

巴山山地退耕地植被自然恢复过程及物种多样性变化

 巴山山地是我国南北方过渡地区,亦是长江重要的水源涵养区,探讨该地区退耕地植被自然恢复演替过程及其物种多样性的变化规律,对于指导该地区的人工植被建设具有重要的理论价值与实际意义。采用时空互代法对巴山山地退耕地植被自然恢复过程及其物种多样性变化进行研究,结果表明:1)巴山山地退耕地植被演替依次经过1年生植被草本群落、多年生草本群落、杂灌草群落及以栓皮栎、橿子栎或栓皮栎为建群种的阔叶林群落等不同阶段,形成地带性植物群落大致需要40～50a;2)物种多样性会随立地环境的变化有所差异,阴坡的各物种多样性指标明显高于阳坡,但其变化规律基本一致。演替初期,植被群落的物种数、Shannon-wiener指数、Simpson指数和Pielou指数相对较低,随着植被群落演替的进行,各指标均呈波浪上升趋势;当植被恢复25a时,各多样性指数均达到最大,分别为23、2.5、0.89和0.8;到地带性植物群落阶段时,其各物种多样性指标又略有降低并趋于稳定。该结论对于充分利用植被自然恢复进行生态改善,并根据植被演替进程采取相应的人工管理措施具有重要的指导意义。     

北京门头沟采石场废弃地造林树种生长状况调查

矿山废弃地生态恢复是环境建设的一项重要工作,为了探讨不同矿山废弃地植被恢复措施,作者对门头沟采石场不同植被恢复措施中实施6年后的乔木、灌木树种生长状况进行了调查,在建立树种适应性指数的基础上,对11种树种在门头沟采石场废弃地适应性进行了评价。结果表明：1）灌木类型适应性普遍高于乔木树种类型,各乔木、灌木适应性差异显著;2）乔木适应性表现为黄栌〉银杏〉油松〉火炬〉侧柏〉桧柏＋侧柏混交林〉杜仲〉国槐,灌木适应性表现为桃树〉丁香〉连翘。     

不同恢复方式下盐渍化弃耕地土壤生物学活性的变化

以干旱区新疆玛纳斯河流域冲积扇缘定点定位试验地为研究对象, 研究灌溉处理、人工草地处理和补植处理对盐渍化弃耕地土壤微生物量、酶活性及土壤呼吸速率的影响。结果表明, 不同恢复方式均明显增加了土壤微生物数量和土壤微生物量碳、氮及土壤酶活性。不同处理土壤微生物量碳、氮分别比原始弃耕地高17.80%、26.38%、5.33%和7.89%、12.75%、21.93%; 不同处理土壤微生物数量分别是原始弃耕地的4.72倍、6.04倍和4.56倍; 不同处理土壤蔗糖酶活性分别比原始弃耕地高3.4倍、3.2倍和7.7倍, 多酚氧化酶活性比原始弃耕地高1.7倍、1.2倍和1.5倍, 脲酶活性比原始弃耕地高11.1%、52.3%和37.1%; 灌溉处理土壤过氧化氢酶活性最高, 是原始弃耕地的1.53倍, 土壤呼吸速率变化表现为人工草地处理>灌溉处理>补植处理>原始弃耕地, 其中, 人工草地处理土壤呼吸速率比弃耕地高52.25%。相关分析表明, 微生物量碳与微生物C/N和微生物数量之间均呈显著正相关关系(P<0.05); 土壤呼吸速率与土壤脲酶、微生物数量和微生物量碳的相关性达到显著水平(P<0.05), 与土壤微生物量氮呈负相关关系, 但相关性不显著; 土壤蔗糖酶与其他3种酶以及微生物量氮呈显著正相关关系, 土壤脲酶与微生物数量呈显著正相关关系, 多酚氧化酶与过氧化氢酶相关性达到显著水平(P<0.05)。本研究表明干旱区盐渍化弃耕地采用灌溉与人工草地处理有利于土壤养分积累, 可在一定程度上改善土壤质量。     

环境因子对高寒草地植物群落分布和物种组成的影响

在新疆天山巴音布鲁克高寒草地，应用双向指示种分类法（Twinspan）、典范对应分析（CCA）和除趋势对应分析（DCA）方法研究了环境因子对群落分布和物种组成的影响。结果表明：1）高寒草原分布在2460—2760m的低海拔区域，该区域7、8月温度较高，为10．8℃；高寒草原化草甸分布在2860m左右；高寒草甸分布在2960m以上，该区域7、8月相对湿度和土壤含水量较高，分别为77．77％和42．95％。2）随海拔升高，高寒草原、高寒草原化草甸和高寒草甸的速效K含量逐渐减少，有机质和速效N逐渐增加。3）CCA、DCA分析表明，温度、速效K和有机质因子对该地区群落分布和物种组成有重要影响。4）Twispan分类将9个样地划分为高寒草原、高寒草原化草甸和高寒草甸3个类型，与CCA和DCA分析的结果基本吻合。     

干旱沙区盐碱退耕地生态恢复模式研究

以民勤湖区不同年代退耕地植被调查为依据,确定自然恢复目标,提出了10种盐碱退耕地植被恢复模式,并通过各种盐碱退耕地3 a后植被恢复相关指标评价选出6种良好的生态恢复模式:黄毛头封育模式(SEFM)和黑果枸杞封育模式(LEFM)为接近自然植被的恢复模式,但该模式需在灌水抚育一定年限后才能去掉灌水措施进行自然封育;“柽柳+乌拉尔甘草”(TGPM)和“柽柳+苜蓿模式”(TMPM)属纯粹人工恢复模式,需造林初期加大造林密度,在后期抚育中通过间伐措施来降低生态压力而作为一种良好的生态恢复模式;“柽柳+花花柴”(TKPM)和“柽柳+黑果枸杞”模式(TLPM)以较低的生态成本达到了较高的生态效益,是生态恢复模式最佳选择。