不同生态保护地植物特征和土壤性质的对比研究——以黑河中游湿地为例

选择黑河中游张掖国家湿地公园和张掖黑河湿地国家级自然保护区为研究对象,对比分析了植物组成、物种多样性、植物生长状态、土壤养分、土壤理化性质及植物土壤间关系。结果显示:湿地公园的植物高度和土壤养分含量(有机碳、全氮、速效氮、全磷、速效钾)显著高于自然保护区,土壤理化性质含量(容重、pH)显著低于自然保护区,表明湿地公园有利于植物生长发育、土壤养分固存、改善土壤质地;自然保护区的植物科属种、多度、物种多样性(多样性指数、丰富度指数、均匀度指数)显著高于湿地公园,表明自然保护区有利于维持植物多样性;两种保护地中影响植物多样性的土壤因子不同,湿地公园物种多样性与土壤全磷和速效磷显著正相关,而自然保护区物种多样性与土壤盐分显著负相关。     

旅游干扰下滇西北高原湖滨湿地植被及土壤变化特征

研究了旅游干扰下滇西北高原碧塔海和属都湖湖滨湿地植被和土壤变化特征. 结果表明： 采用TWINSPAN分类方法将22个典型湿地样点划分为原生湿地、轻度退化、中度退化和重度退化4个类型.沿退化梯度,碧塔海和属都湖湿地植物群落的密度、盖度、物种数、Shannon多样性指数增大,植被高度下降,碧塔海湿地植物群落的Whittaker多样性指数增大;碧塔海湿地植物物种数、土壤有机质、全氮、孔隙度、速效氮、速效磷、速效钾含量低于属都湖湿地,群落密度、高度、土壤全钾、pH值变化规律则相反.利用42种植物的重要值和11个土壤理化指标进行典范对应分析,发现土壤有机质、全钾、全氮等养分含量是影响旅游干扰下碧塔海和属都湖湖滨湿地植物物种分布的关键因素. TWINSPAN分类和植被-土壤变化特征分析表明,旅游干扰对碧塔海湿地的影响比属都湖湖滨湿地更大.     

黑河中游湿地不同恢复方式对土壤和植被的影响——以张掖国家湿地公园为例

湿地是自然界最富生物多样性的生态景观和人类社会赖以生存和发展的环境之一,对维护生态系统功能和区域生态安全有着重要意义。为阐明不同湿地恢复方式对土壤和植被的影响,以黑河中游地区张掖国家湿地公园为研究对象,比较了自然恢复方式、恢复利用方式和恢复保护方式下植物多样性、植物生长状态、土壤pH、盐分、容重、水分含量、有机碳、全氮、全磷、速效氮、速效磷的变化特征,研究结果表明:在自然恢复方式下,湿地各层土壤全磷、土壤速效磷、土壤速效氮、物种多样性值最高,反映出自然恢复方式可能成为干旱区土壤磷固存的有效手段,适当干扰可能成为干旱区提高物种多样性的有效方法;恢复保护方式下,湿地植物多度最高165.67±25,表明恢复保护方式有助于植被的生长繁殖;恢复利用方式下,湿地各层土壤含水量、土壤有机碳、土壤全氮、植被盖度值最高,土壤盐分含量、土壤pH值最低,湿地物种多样性较高。表明恢复利用方式可以有效降低湿地土壤盐分,提高土壤碳、氮含量的潜力,适当人为管理可能成为干旱区湿地恢复过程中提高湿地物种多样性的有效管理方法。该研究结果对于干旱区湿地恢复、保护与重建的效应评估和恢复方式的选择提供一定的理论支持和决策参考。     

天山南麓山前平原植物群落物种多样性及空间分异研究

荒漠灌丛是天山南麓山前平原主要植被类型.本研究定量分析了山前平原植物群落物种多样性及生境尺度异质性的影响.结果表明:(1)天山南麓山前平原的植物群落多样性指数Simpson、均匀度指数McIntosh及丰富度指数Margalef都较低,在地貌带的过渡上,植物分布呈现均匀化.(2)海拔和地下水埋深是影响天山南麓山前平原植物群落物种多样性的重要环境指标.海拔梯度与物种多样性指数Simpson、Margalef及McIntosh均呈显著的线性正相关关系,物种多样性均随海拔高度的增加而增加;地下水埋深与物种多样性指数呈极显著的线性负相关关系,物种多样性随地下水埋深的增加而减小.(3)土壤含盐量与物种多样性指标无显著关系,但土壤含盐量与地下水埋深相关性显著,这是天山南麓山前平原土壤盐分空间异质性的一个重要特点.土壤盐分含量变化影响着植物群落物种组成,随土壤盐分含量增加,群落中盐生植物种类逐渐占据优势.(4)海拔的变化是决定天山南麓山前平原灌丛群落生境差异的主导因子.海拔差异表征了山前平原地貌、水文地质条件及土壤的变化,而随海拔变化的水热、水盐等干扰体系的差异则进一步导致了异质性的生境,进而影响不同植被类型中群落组成结构和多样性的差异.     

滇西北高原纳帕海湖滨湿地退化特征、规律与过程

采用双向指示种分析(TWINSPAN)和典范对应分析(CCA)方法,研究了滇西北高原纳帕海湖滨湿地退化特征、规律与过程.结果表明: 纳帕海湖滨湿地植物群落可以划分为4个群丛,群落演替规律为水生植物群落→沼泽植物群落→沼泽化草甸植物群落→草甸植物群落.随植物群落演替,群落盖度、密度、多样性指数、物种丰富度和地上生物量均增大,群落高度减小;植物水分生态型演替规律为水生植物→沼生植物→湿生植物→中生植物.随群落演替,湿地水体矿化度、硬度和碱度均降低,氨氮和总磷含量升高,总氮和硝态氮含量变化不明显;土壤pH、有机质和全氮含量逐渐降低,全磷和全钾含量逐渐升高,速效氮和速效磷含量先增大后减小.CCA分析表明,群落结构和物种组成主要受水分梯度影响,土壤pH、全磷和湿地水的总氮、氨氮对湿地植物物种分布和群落演替影响显著.     

博斯腾湖湖滨湿地植物多样性对季节变化的响应

研究生物多样性对季节的响应对于维持生态系统稳定、保护生物多样性、解析群落构建机制具有重要意义。本文以博斯腾湖湖滨湿地为研究对象,探究不同季节植物群落的物种多样性与功能多样性的变化规律。结果显示：(1)物种多样性指数随季节变化没有显著改变;功能多样性指数中,功能丰富度由春季到夏季逐渐减小,功能离散度逐渐增大;不同季节的功能均匀度差异性不显著;(2)植物功能性状在不同季节间差异显著;春季叶绿素含量显著低于夏季;夏季比叶面积和叶干物质含量显著高于秋季;叶片含水量和厚度由春季到秋季呈递增趋势;(3)影响Pielou指数和功能丰富度的主要环境因子分别为土壤铵态氮和速效磷;影响Shannon-Wiener指数、Simpson指数和功能均匀度的主要环境因子为土壤有机质;影响功能离散度的主要环境因子为土壤含水量;(4)影响最大株高的主要环境因子为土壤 pH值;影响叶干物质含量的主要环境因子为土壤速效钾;影响叶片厚度和比叶面积的主要环境因子为土壤总磷;而影响叶片含水量的主要环境因子为土壤硝态氮;叶绿素含量与土壤因子无显著相关关系。     

桂林会仙喀斯特湿地不同植物群落土壤养分分布差异与微生物活性特征

以桂林会仙喀斯特湿地8 种植物群落为研究对象, 分析了群落土壤含水率、pH、土壤养分(有机碳SOC、全氮TN、全钾TK、速效氮AN、速效钾AK)和微生物活性指标(微生物生物量碳MBC、微生物生物量氮MBN、土壤基础呼吸BR、土壤呼吸势PR、微生物熵qMB 和代谢熵qCO₂)的变化及其相互关系, 探讨水位梯度下不同植物群落类型对土壤养分和微生物活性特征的影响。结果表明: (1)会仙湿地大部分植物群落土壤pH 呈弱碱性, 含水量随着土层的加深而降低,且土壤pH 值和含水量随着群落积水深度的增加而升高; (2)各植物群落土壤有机碳、全氮、速效氮和速效钾含量在垂直剖面上均表现出随土壤深度的增加而减少的趋势; 土壤微生物生物量碳氮含量(除铺地黍群落外)、土壤基础呼吸和呼吸势均随着土壤深度的增加而降低, 且各土层之间差异显著(P<0.05), 而土壤微生物熵和代谢熵在垂直剖面的分布并无明显规律; (3)8 个植物群落中, 华克拉莎群落的土壤有机碳、全氮、速效氮、速效钾和微生物生物量碳氮含量、土壤基础呼吸速率和呼吸势均最高; 田间鸭嘴草群落的土壤微生物熵显著高于其它群落(P<0.05); (4)会仙湿地土壤微生物生物量碳氮、基础呼吸、呼吸势与土壤有机碳、全氮之间均呈极显著的正相关关系(P<0.01), 微生物熵和全钾、速效氮均显著正相关(P<0.05), 表明在水位梯度变化的驱动下, 会仙喀斯特湿地不同植物群落土壤养分和微生物活性特征存在差异, 土壤微生物活性特征反映了不同植物群落的环境适应和土壤质量的状况。     

基于盐分梯度的荒漠植物多样性与群落、种间联接响应

土壤盐分是影响干旱区荒漠植物群落动态的决定因素之一。基于样方调查和不同土壤盐分梯度下植物多样性指数及群落与种间关联的计算结果,分析干旱区荒漠群落植物多样性、群落联接性和种间关联对土壤盐分梯度的响应动态。结果表明,在土壤盐含量为0.03%-0.55% (S1)、0.61%-1.24% (S2)和1.41%-1.79% (S3)的盐分梯度上,(1)随土壤盐含量升高,群落生活型结构改变,草本比例减少,乔木比例增加;(2)植物多样性指数随土壤盐分增加而下降,低盐分梯度下,二者极显著正相关(P<0.01),中盐梯度下二者间呈部分显著负相关(P<0.05),高盐梯度下则转为以正相关为主(P>0.05);(3)群落联接性随土壤盐分梯度转变,在0.61%-1.24%的中度盐含量时正联接性最强(VR=1.89),高盐度含量下群落转为不显著的负联接,稳定性降低;(4)沿盐分升高梯度,种间的负相关种对数增加,正相关种对数减少,种间关联(相关)强度提高,正负相关种对比(PNR)与多样性指数呈显著正相关(P<0.05)。综上可知,干旱区荒漠植物多样性在土壤盐含量达到1.41%-1.79%水平时总体显著降低;土壤盐分水平显著影响植物群落和种间联接性,种间互利性随盐分梯度增加下降,物种趋于独立分布,并最终导致荒漠植物多样性降低。     

贡湖湾退圩还湖区水位高程下植被分布格局与土壤特征

为揭示水陆交错带水位高程下植被分布格局、多样性指数和土壤特征的变化,于2015年10月对贡湖湾湿地北部生态修复区不同水位高程下植物群落组成和土壤特征进行调查,结果表明:整个研究区有165种植物,隶属65科、142属,多为多年生植物且受人为影响严重;随水位高程增加,植物群落R、H、D、J呈现逐渐递增趋势,具体表现为常年水淹区G1季节性水淹区G2水淹区G3;土壤容重及机械组成中粉、黏粒含量随水位高程升高而增加;随土壤营养物渐增其植物群落多样性增加,多样性和优势度指数与土壤全氮(TN和有机质(OM)负相关。OM含量呈"V"型先减后增分布;TN呈逐渐增多的趋势;速效钾(EP)含量无明显波动,约为13.50 mg/kg;有效磷(AP)含量先减少后基本不变;4个多样性指数间正相关;TN与OM显著正相关(R~2=0.533);OM与EP负相关(R~2=-0.144;TN与丰富度、多样性、优势度正相关;AP与4个多样性指数均正相关;pH值与4个多样性指数负相关;回归分析可见,TN和OM是影响植物群落多样性的关键因子。科学的植被管理、全面调控土壤营养盐含量有助于水陆交错带植被恢复。     

天山中段南坡巴伦台地区不同海拔植物群落物种多样性与土壤因子的关系

为探讨天山中段南坡巴伦台植物群落物种多样性随海拔梯度的分布特征及其与土壤环境因子的关系,该研究采用野外调查的方法,在和静县巴伦台地区海拔范围内设置34个样地进行了植物多样性和土壤因子的调查及室内指标的统计分析。结果表明:(1)研究区共调查到30科75属134种植物,草本层为主要优势层。不同海拔高度上土壤理化指标具有异质性,土壤含水量、全盐、有机质、全氮、全钾、有效氮和有效钾差异性显著(P<0.05),其中除全钾以外,其他土壤因子的含量均表现为中海拔大于低、高海拔区域。随海拔的升高,植物群落在低、高海拔段Pielou均匀度指数较高; 灌木层物种Patrick丰富度指数较低; 草本层物种Shannon-Wiener指数、Simpson指数随海拔升高先增加后减小。(2)RDA分析表明,影响植物群落物种多样性的主要环境因子是海拔、土壤含水量、全盐、有机质、全氮和有效氮。海拔作为主导因子,与草本层各物种多样性指数呈正相关,与灌木层各物种多样性指数呈负相关关系; 全盐是抑制植物群落总体物种Simpson指数的主要土壤因子; 氮元素一定程度上限制灌木、半灌木物种的生长。该研究结果表明土壤因子对不同生活型物种多样性的形成具有一定的筛选作用及不同物种对环境变化的适应策略不同。     

水分梯度下荒漠植物多样性与稳定性对土壤因子的响应

荒漠生态系统多样性的研究对维持荒漠区群落稳定性有着重要意义。以艾比湖流域荒漠植物群落为研究对象,基于野外样方调查数据及实验分析,探讨不同水分梯度下植物多样性与稳定性的变化规律及土壤因子对二者的影响。结果表明：（1）随土壤水分含量下降,Shannon-Wiener多样性指数（H）、Simpson多样性指数（D）、Pielou均匀度指数（J）、Margalef丰富度指数（R）和种群密度稳定性（ICV）指数均呈下降趋势,且当土壤含水量低于4.65%时,荒漠植物多样性与群落稳定性总体显著降低（P<0.05）;（2）不同水分梯度下影响艾比湖流域植物多样性的土壤因子具有差异性,高水梯度为硝态氮与有机质,中水梯度下影响植物多样性的因子为pH,低水梯度为全氮和有机质;（3）仅在环境适宜的情况下,土壤因子（土壤含盐量与有机质）才能对群落稳定性产生显著影响（P<0.01）;（4）三种梯度下,物种多样性均对群落稳定性有显著性影响（P<0.001）,植物多样性与群落稳定性存在正相关关系。     

水盐梯度下荒漠植物多样性格局及其与土壤环境的关系

植物多样性格局作为生物多样性维持的一个重要方面可揭示群落构建的信息,反映物种对环境的适应性。结合样带调查和实验分析的方法,研究新疆艾比湖湿地自然保护区内水盐梯度下荒漠植物多样性格局及其与土壤环境因子间关系。结果表明:(1)高、低水盐样地(SW1,SW2)土壤容积含水量(SVWC)和电导率(EC)分别为16.65%和12.02 m S/cm及2.63%和1.91m S/cm,水盐变化主要影响草本和部分灌木群落的植物组成;(2)高水盐生境下植物群落无明显趋势性分布,低水盐生境下植物种依水盐和营养元素呈区域性分布。(3)高水盐生境下荒漠植物的多度分布呈对数正态模型,低水盐条件下符合Zipf模型,多度分布的变化反映了群落组成结构的水盐梯度响应;(4)SW1样地多样性总体显著高于SW2样地,土壤p H、SVWC和硫(S)对植物多样性有不同程度的极显著影响。综上可知,荒漠植物分布及多样性格局与土壤环境间关系呈一定的水盐梯度响应规律,本研究可为该地区植被恢复和土壤盐渍化治理提供科学依据。     

湘南红壤丘陵区不同植被类型下土壤肥力特征

以自然植被恢复长期定位试验为基础,通过分析自然恢复31a后形成的6个植被类型区(樟树、枫树、梓树、白檵木、唐竹、白茅草)、2个同期种植的人工植被区(湿地松、板栗)以及相邻裸地区0—100 cm土层pH值、有机质及主要养分含量的变化,明确了湘南红壤丘陵区不同植被类型对土壤肥力的影响。结果表明:(1)白茅草和唐竹区的土壤pH值显著高于裸地区,但枫树和白檵木区的土壤酸化明显。(2)土壤有机质、活性有机质、全P、速效P等指标表现为乔木草本灌木,碱解N、全K、速效K表现为灌木乔木草本,全N表现为乔木灌木草本。(3)土壤综合肥力优劣为:枫树区梓树区白檵木区樟树区唐竹区白茅草区湿地松区板栗区裸地区,自然恢复植被比人工植被更有利于土壤肥力的提高。     

伊洛河流域草本植物群落物种多样性

生物多样性沿环境梯度的变化是生物多样性研究的重要内容,环境梯度包含了多种环境因子(海拔高度、水热条件、人类扰动等)的综合。以伊洛河流域草本植物群落为对象,沿河从入黄河口到河源地选取典型样地调查研究伊洛河流域草本植物群落物种多样性及其分布格局。结果表明:物种丰富度和Shannon-Wiener多样性指数沿河均稍呈"S"型曲线变化,不同群落类型中分布格局差别不大,各群落类型中的物种丰富度和多样性均呈现出中游丘陵山地交界区最高,上游河源区次之,下游平原地区最低的趋势;β多样性指数的变化趋势与α多样性较一致,总体上呈现出中游丘陵山地区物种更替速率较快,平原区更替较慢;在流域内上游河源地属于自然植被区,人为干扰较轻,具有较高的物种多样性,物种替代主要受物种的竞争扩散能力和生境条件的制约;在下游平原农业区,人类活动强烈,区域内以人工生态系统为主,物种组成简单,物种替代具有跳跃性的特征,主要受人类活动的制约;在中游从自然生态系统向农业生态系统的过渡区域,人类活动的扰动有一定的强度,导致该区域内自然分布种和伴人种混合生长,具有较高的物种多样性和较快的物种替代速率。总体上伊洛河流域草本植物群落物种多样性分布格局强烈的受到人类活动的影响,物种替代速率较高。     

Soil microbial diversity affects soil organic matter decomposition in a silty grassland soil

Soil microorganisms play a pivotal role in soil organic matter (SOM) turn-over and their diversity is discussed as a key to the function of soil ecosystems. However, the extent to which SOM dynamics may be linked to changes in soil microbial diversity remains largely unknown. We characterized SOM degradation along a microbial diversity gradient in a two month incubation experiment under controlled laboratory conditions. A microbial diversity gradient was created by diluting soil suspension of a silty grassland soil. Microcosms containing the same sterilized soil were re-inoculated with one of the created microbial diversities, and were amended with ¹³C labeled wheat in order to assess whether SOM decomposition is linked to soil microbial diversity or not. Structural composition of wheat was assessed by solid-state ¹³C nuclear magnetic resonance, sugar and lignin content was quantified and labeled wheat contribution was determined by ¹³C compound specific analyses. Results showed decreased wheat O-alkyl-C with increasing microbial diversity. Total non-cellulosic sugar-C derived from wheat was not significantly influenced by microbial diversity. Carbon from wheat sugars (arabinose-C and xylose-C), however, was highest when microbial diversity was low, indicating reduced wheat sugar decomposition at low microbial diversity. Xylose-C was significantly correlated with the Shannon diversity index of the bacterial community. Soil lignin-C decreased irrespective of microbial diversity. At low microbial diversity the oxidation state of vanillyl–lignin units was significantly reduced. We conclude that microbial diversity alters bulk chemical structure, the decomposition of plant litter sugars and influences the microbial oxidation of total vanillyl–lignins, thus changing SOM composition.     

绿洲农业不同种植方式防止土壤风蚀和保持土壤水分的比较

2001年～2002年,在河西走廊中断黑河中游,研究了不同方式对春季就地起沙、风速梯度、水分保持等方面的效应．结果表明,冬灌免耕、粮草间作和早春覆膜措施都不同程度地遏制了就地起沙,减少了土壤风蚀．早春覆膜在减少土壤风蚀量的同时,提高了土壤蓄水量,比春耕裸露农田蓄水量增加了35．6％．目前．春耕播种裸地是形成沙尘暴和浮尘的粉尘含量的主要来源之一,黑河中、上游农田耕地每年产生的粉尘输移量达4．8×10^6～6．0×10^6t,高于同区域沙漠粉尘输移量．河西走廊粉尘输移量1hm^2农田相当于1．5hm^2沙漠．     

黄河三角洲滨海草甸与土壤因子的关系

黄河三角洲滨海草甸群落的分布和变化与土壤因子密切相关。于2010年6月对黄河三角洲的草甸植被进行了样方调查,并对土壤进行了取样分析。在所调查的67个草本样方中,共出现52种植物。利用典范对应分析(CCA)分析了9种土壤因子与草甸群落分布的关系,结果显示,前两轴总共解释了物种-环境关系方差的46.4%,土壤含水率和电导率对群落分布的影响最大。双向指示种分析(TWINSPAN)将67个样方分为7种群落类型,将其标示在CCA排序图上后,沿第一轴分成三大类群:盐地碱蓬群落→芦苇-盐地碱蓬群落→其他草甸群落,这反映了黄河三角洲滨海草甸群落在盐分梯度上的演替规律。相关分析显示,物种多样性指数与土壤电导率、速效钾和速效磷呈极显著负相关(P<0.01),与pH值呈显著正相关(P<0.05)。解释了黄河三角洲滨海草甸群落与土壤因子的关系和变化规律,对黄河三角洲植被保护和恢复有一定的指导意义。     

水、盐梯度下黄河三角洲湿地植物种的生态位

利用排序等方法将黄河三角洲湿地19个植物种在水深和土壤盐分梯度下依次排列,并分别划分为低、中、高水深（或土壤盐分）3个生态种组,分析了水、盐梯度下植物种的生态位宽度和生态位重叠.结果表明:水深梯度下,芦苇、盐地碱蓬等中水深生态种组植物种生态位宽度较大,香蒲、穗状狐尾藻等高水深生态种组植物种生态位宽度最小;土壤盐分梯度下,盐地碱蓬、柽柳等高土壤盐分生态种组植物种生态位宽度较大,而中、低土壤盐分生态种组的植物种生态位宽度均较小.水深和土壤盐分梯度下的生态位重叠分别沿着植物种在两种梯度上的排序而规律变化,通常同一生态种组内部植物种的生态位重叠较大,不同生态种组植物种的生态位重叠较小.黄河三角洲湿地植物种在水深、土壤盐分梯度下的生态位分化现象,可能有助于阐释湿地植物共存及带状分布的形成机制.