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.     

基于盐分梯度的黑河中游湿地植物多样性及其与土壤因子的关系

湿地植物多样性的研究对维持湿地生态系统完整性和稳定性有着重要意义。以黑河中游湿地为研究对象,基于野外采样数据和不同盐分梯度植物群落多样性指数,重点分析不同盐分梯度植物多样性变化及其与土壤因子关系。结果表明:黑河中游湿地植物组成比较丰富,共出现植物30科71属102种;随土壤盐分梯度增加,植物群落组成发生显著变化,Margalef丰富度指数(R)和Shannon-Weiner多样性指数(H)均减小,说明研究区植物多样性随盐分增加而减少;不同盐分梯度影响植物多样性的土壤因子存在差异,低盐梯度是pH、速效钾和全氮,中盐梯度是pH、速效磷和速效钾,高盐梯度是有机质、全磷、速效钾和速效氮。该研究结果对于认识不同盐分梯度下影响植物多样性的主要土壤因子具有重要意义,同时对黑河中游湿地植物多样性的有效管理和维持具有一定的参考价值。     

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.     

拉萨地区居民点周边典型湿草甸湿地植被与土壤特征分析

通过典型样地调查及室内分析, 对拉萨地区居民点周边湿草甸植物群落多样性、生产力以及土壤养分特征等进行了研究。结果表明, 在14个样地的调查中共记录到34种植物, 植物群落物种丰富度、均匀度以及Shannon-Wiener多样性指数分别在为4—11个•0.25m-2、0.84—0.95、1.3—2.5之间; 群落地上生物量在173.33—648.00 g•m-2之间, 地下生物量在1154.08—10013.75 g•m-2之间; 表层土壤有机质、全氮、速效氮及速效磷含量分别为21.33—128.26 g•kg-1、1.83—11.13 g•kg-1、59.55—247.03 mg•kg-1、2.40—16.10 mg•kg-1。群落物种丰富度及Shannon-Wiener多样性指数与人口数量、土壤速效磷含量显著相关; 群落地下生物量及生物量分配比例与人口数、速效磷含量显著相关; 有机质及全氮含量与海拔及土壤含水量显著相关, 而速效磷含量与人口数显著相关。在该区湿草甸湿地的保护与恢复过程中, 植物群落生物量分配特征、Shannon-Wiener多样性指数以及丰富度指数、土壤速效磷含量等指标可以作为湿草甸湿地生态系统监测与评价的敏感指标。     

新疆墨玉不同治沙工程措施对土壤肥力的影响

在新疆墨玉县沙漠地区,设置4种治沙工程并比较了不同治沙工程措施培育土壤的效果。结果表明:不同治沙工程区土壤pH值和养分存在差异,pH值的大小顺序为天然稀疏植被封育区草方格固沙-人工林区人工林区多种植物配置区,且天然稀疏植被封育区土壤pH值显著高于其他3个工程区(P0.05);植物的定植时间影响了土壤养分,定植3年的人工林地土壤有机质、全氮、速效氮、全磷、有效磷、速效钾含量高于定植不久的草方格固沙-人工林地;多种植物配置区土壤有机质、全氮、速效氮、全磷和全钾含量都高于人工林区、草方格固沙-人工林区和天然稀疏植被封育区,但土壤速效磷和速效钾含量较其他工程区低,在该工程区应加强磷肥、钾肥的施用。     

农业活动对三江平原湿地主要植物种群生态位的影响

农业活动是三江平原湿地主要干扰方式之一,长期的农业活动已对该区域湿地生态环境产生显著影响。本研究以三江平原退化湿地20种主要植物为研究对象,分析其在土壤含水量、土壤有机碳、全氮、碱解氮、全磷、速效磷、全钾、速效钾8个资源维上的生态位宽度及生态位重叠特征,揭示农业活动导致的生境退化对湿地主要植物种群生态位产生的影响。研究结果表明：优势种中,小叶章具有最大生态位宽度,漂筏苔草具有最小生态位宽度。伴生种中,球尾花具有最大生态位宽度。湿地植物对不同资源的利用能力存在差异。60%的湿地植物对土壤有机碳表现为较窄的生态位宽度,70%以上的湿地植物在土壤含水量、氮、磷、钾资源维具有较高的生态位宽度。优势种在土壤含水量、土壤有机碳和氮资源维表现出不同的生态位宽度和生态位重叠,这种差异是影响湿地优势物种分布和种群生态位分化的主要原因之一。农业活动导致的土壤养分的变化,会引起植物种群间对有限资源的竞争,成为影响植物群落物种组成和群落动态的关键因素。     

广佛地区典型湿地类型植物多样性与土壤因子的关系

为了解土壤影响湿地植物多样性的主要因子,在广佛地区9大湿地类型选取18个样地作为研究对象,通过样方调查以及内业试验获得湿地群落物种组成分布、植物多样性、土壤状况等数据,运用方差分析、典范冗余分析(RDA)、典范对应分析(CCA)对群落分布、植物多样性与土壤因子之间的相关性进行分析。经实地调查,统计出湿地植物312种,隶属90科198属,以禾本科(Gramineae)、莎草科(Cyperaceae)、菊科(Compositae)等为优势科。草本植物占绝对优势,占79.17%。主成分评价结果表明, 近海及海岸湿地土壤养分水平较高。RDA排序分析结果表明土壤因子对植物多样性影响较大的指标是土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮;CCA排序结果表明土壤环境因子对湿地草本植物群落分布主要影响因子为pH、速效钾、有效磷。各研究结果表明,湿地生态系统比陆地生态系统更为复杂和脆弱,植物群落与土壤环境因子之间的关系也更为复杂,湿地植被的分布格局、群落多样性、群落结构和土壤条件及其相互关系受到人为干扰的类型和强度影响更加明显。     

高原鼢鼠扰动及恢复年限对高寒草甸土壤养分和微生物功能多样性的影响

为了研究高原鼢鼠扰动后退化高寒草甸恢复演替的动态过程,利用常规实验室分析方法和Biolog-ECO生态板法对青藏高原东缘高寒草甸土壤养分和微生物功能多样性进行分析.结果表明: 高原鼢鼠扰动显著降低了土壤有机质、全氮、速效氮和速效磷含量,对土壤全磷和全钾含量无显著影响;在一定植被恢复年限内,土壤微生物的碳源利用率、Shannon、Pielou和McIntosh指数随着植被恢复年限的增加而升高;主成分分析表明,碳水化合物和氨基酸是土壤微生物利用的主要碳源类型;冗余分析表明,土壤pH、有机质、全氮、速效氮和全钾是影响土壤微生物代谢活性和功能多样性的主要因子.不同植被恢复年限土壤微生物功能多样性的变化可能是对地上植被、土壤微生物群落组成和土壤养分变化的响应.     

不同人为干扰下纳帕海湖滨湿地植被及土壤退化特征

以滇西北高原纳帕海湖滨退化湿地为研究对象,对比分析了人为隔断水源补给、牛羊过度放牧和家猪拱地三种人为干扰下湿地植被和土壤退化特征。结果表明：三种干扰方式下,纳帕海湖滨湿地植物群落类型多样性、物种丰富度、物种数、Shannon-Wiener指数、沼生植物重要值以及土壤有机质、全氮、速效氮、含水率、毛管孔隙度变化规律为：人为隔断水源补给＞牛羊过度放牧＞家猪拱地,而土壤容重和全钾含量变化规律完全相反。Pearson相关性分析表明,不同人为干扰下相同土壤指标之间相关性质和相关强度不同;CCA分析表明植物群落种类组成和分布与土壤含水率和全磷含量显著相关。以原生湿地样点为对照,人为隔断水源补给、牛羊过度放牧和家猪拱地样带土壤退化指数分别为-7.40%、-14.53%、-45.01%。认为纳帕海湖滨湿地退化是三种干扰协同作用结果,但作用程度不同,其顺序为家猪拱地＞牛羊过度放牧＞人为隔断水源补给。     

基于植物多样性特征的武汉市城市湖泊湿地植被分类保护和恢复

湿地植被多样性特征及其影响因素的调查分析是湿地植被保护与恢复策略制定的基础。借鉴生物多样性热点分析原理,在武汉市城市湖泊湿地植物多样性调查的基础上,研究了湖泊湿地的植被多样性特征,探讨了城市湖泊湿地植被分类保护与恢复对策。结果表明,武汉市湿地维管束植物的物种丰富度、植物多样性、优势度和均匀度指数在各湖泊间的变化趋势较为一致,但在空间变化幅度上存在一定差异。按照物种丰富度、多样性、优势度、均匀度、湿地植被群丛数目,以及典型湿地植物的物种所占比例、丰富度和优势度的差异,可将调查涉及的26个典型湖泊湿地分为原生植被湖泊、次生植被湖泊、人工植被湖泊和退化植被湖泊4类。原生植被湖泊应建立相对严格的湿地保护区,优先保护原有湿地植被。次生植被湖泊最多,城市发展区内的次生植被湖泊应建立30-100m的植被缓冲带,促进植被自然恢复和发育;而农业区的次生植被湖泊应引导和规范湖泊周围的农业生产模式,以减少人类活动干扰。人工植被湖泊应通过建立城市湿地公园,人工促进植被的近自然恢复。而退化植被湖泊则应尽快采用生态工程法促进湿地植被生境改善,并积极开展近自然湿地植被重建与恢复。     

不同季节艾比湖湿地盐角草根际nirS-型与nirK-型反硝化细菌群落组成分析

旨在了解艾比湖湿地盐生植物盐角草根际与非根际中不同类型反硝化细菌的分布及其随季节变化情况,为温带干旱地区荒漠盐化生态系统的代表-艾比湖湿地在生态植被恢复过程中,由微生物推动的土壤氮素循环过程提供数据支撑。采集了艾比湖湿地夏、秋、春三个季节的盐角草根际和非根际土壤样本,通过高通量测序技术,比较分析了nirS-型和nirK-型两种类型的反硝化细菌的多样性和群落结构特点;利用RDA (redundancy analysis)探究了土壤理化因素对反硝化细菌多样性及群落结构的影响。艾比湖湿地盐角草根际与非根际中,nirS-型和nirK-型反硝化细菌多样性最高的为秋季根际土壤样本;各土壤样本中的反硝化细菌多样性均呈现根际>非根际。盐角草各土壤样本中的nirS-型反硝化细菌在门分类水平上隶属于变形菌门(Proteobacteria),厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteria),而nirK-型反硝化细菌在门水平上分类仅包括了Proteobacteria和Firmicutes。Proteobacteria在各土壤样本中的占比均较高;其中Gamma-Proteobacteria的盐单胞菌属(Halomonas)和假单胞菌属(Pseudomonas)是各土壤样本所共有的nirS-型反硝化菌的优势菌属,但它们在每个土壤样本中的相对丰度各有差异。Alpha-Proteobacteria的根瘤菌属(Rhizobium)是盐角草各土壤样本中较为广泛存在的nirK-型反硝化细菌。艾比湖湿地盐角草各土壤样本中的反硝化细菌群落结构存在着一定的差异。RDA结果显示含水量、有机质、全氮和铵态氮等对各土壤样本中的nirS-型反硝化细菌的多样性影响较大,含水量、有机质、全氮、碱解氮等是nirK-型反硝化细菌多样性的主要影响因素。土壤电导率、全磷、全钾、全氮和碱解氮协同影响nirS-型反硝化细菌的群落结构,有机质、速效钾、速效磷、pH和硝态氮是nirK-型反硝化细菌群落结构组成的主要影响因素。艾比湖湿地反硝化细菌呈现季节性变化,nirS-型和nirK-型反硝化细菌以不同的主要菌属,共同推进湿地反硝化作用。而对于湿地生态系统的保护,则需要进行长期而广泛的土壤状态评估和土壤反硝化微生物菌群的动态监测。     

Restoration of Wetlands from Abandoned Rice Fields for Nutrient Removal, and Biological Community and Landscape Diversity

A number of experimental freshwater wetlands (150 m long × 75 m wide) with different ages since they were abandoned as rice fields, were used to analyze the prospects of multipurpose wetland restoration for such degraded areas. Nitrogen and phosphorus removal rate of the wetlands were determined monthly during the flooding season to estimate their efficiency as filters to remove nutrients from agricultural sewage. The number of wetland birds was recorded regularly to identify their habitat preferences. Both the temporal dynamics and changes in the spatial pattern of land use cover during the last 20 years were determined from aerial photographs and field analysis. All the wetlands appeared to be very efficient in the removal of nitrogen and phosphorus exported from rice fields. Usually 50–98% of the nitrogen and less than 50% of the soluble phosphorus were removed by the wetlands at any stage of restoration. Wetland birds preferred wetlands with intermediate plant cover for resting and sleeping activities better than rice fields and either very open wetlands or very dense ones with tall vegetation. Apart from the improvement in water quality and the restoration of natural habitats, restoration of wetland belts around lagoons will increase spatial heterogeneity and diversity of the landscape.     

重牧退化草地的植被、土壤及其耦合特征

重牧退化的肃南高山草原和环县典型草原,群落的α多样性,Cody指数描述的β多样性,营养功能群多样性和生活型功能群多样性随牧压下降呈上洚趋势,固N功能群多样性和高山草原Bray-Curtis指数描述的β多样性呈相反变化趋势,2种草地0-40cm土壤全N,速效N,有机质含量和高山草原土壤速效P含量与牧压呈负相关,高山草原土壤全P含量与牧压呈正相关。典型草原土壤全N,速效N和速效P含量以及速效P/全P和C/N比值低于高山草原,但速效N/全N比值和全P含量高于后者,重牧草地土壤要素与群落活根生物量的垂直分布格局之间的灰色关联系数与牧压呈正相关,土壤要素与毒杂草和劣质牧草的关系密切,草地退化不仅是植被与土壤的衰退,也是2个子系统耦合关系的丧失和系统相悖的发展,可用耦合度与相悖度定量,综合分析,环县草原退化较肃南严重。     

南洞庭湖杨树清理迹地恢复初期土壤种子库特征及其与土壤因子的关系

本文研究了杨树清理1、2年后迹地的土壤种子库结构、多样性及其与地上植被和土壤因子的关系,并以未清理杨树洲滩为对照,探讨洞庭湖杨树清理迹地土壤种子库在植被自然恢复中的潜力。结果表明: 研究样地土壤种子库萌发出的植物种子分属23科59属65种,各样地土壤种子库密度和物种数大小为:1年迹地(11810粒·m^-2,49种)＞2年迹地(9686粒·m^-2,44种)＞对照(6735粒·m^-2,29种)。与未清理洲滩相比,清理迹地土壤种子库与地上植被多年生中生和湿生植物物种多样性和相似性系数增加,土壤含水率和养分含量升高,pH值降低。土壤含水率和有机质与水蓼等湿生植物分布的关系密切,全钾和全磷对虉草等多年生植物分布的影响较大。在杨树清理迹地自然恢复过程中,随着土壤理化性质的变化,土壤种子库的物种数目和密度显著增加,以致地上植被物种多样性升高,因此,土壤种子库成为迹地湿地植被恢复的重要繁殖体来源。     

艾比湖湿地盐节木土壤固氮微生物群落结构和丰度的环境异质性特点

【背景】新疆艾比湖湿地国家自然保护区作为国内最典型的温带干旱区湿地荒漠生态系统,对于富集生物多样性、平衡生态环境等方面存在着非凡的意义。目前关于艾比湖湿地根际与非根际土壤固氮微生物群落结构和丰度的相关研究还未见报道。【目的】通过分析新疆艾比湖湿地盐节木根际和非根际土壤固氮菌nifH基因的群落结构和丰度的环境异质性特点,及探讨微生物群落对国内极端干旱区脆弱敏感的艾比湖湿地生态系统循环过程中的作用,为改善荒漠化的艾比湖湿地环境提供理论依据。【方法】采用构建克隆文库和q-PCR的方法,并利用冗余分析法(Redundant analysis,RDA)探究土壤理化性质与固氮微生物群落结构及丰度的相关性。【结果】艾比湖湿地盐节木非根际土壤中nifH的多样性高于根际土壤,盐节木根际土壤的nifH序列优势种属主要为固氮根瘤菌属(Azorhizobium)和脱硫弧菌属(Desulfovibrio);非根际土壤的nifH序列优势种属主要是固氮弧菌属(Azoarcus)、太阳杆菌属(Heliobacteriummodesticaldum)和脱硫弧菌属(Desulfovibrio)。盐节木根际土壤nifH数量为4.08×104copies/g,盐节木非根际土壤中nifH的数量为5.52×103copies/g,根际土壤nifH的丰度高于非根际土壤。相关性分析显示,根际土壤的优势类群和丰度与硝态氮(NO3--N)、速效氮、总钾、含水量等因子显著相关,非根际土壤的优势类群和丰度与硝态氮(NO3--N)、速效氮、总磷、总钾、总氮呈显著相关。【结论】在盐节木根际土壤中nifH的丰度高于非根际土壤,而多样性则低于非根际土壤,而且硝态氮(NO3--N)、速效氮、总磷可能会影响固氮微生物的群落结构和丰度,这些特点为湖泊湿地的退化恢复提供理论和数据基础。     

三江平原恢复湿地土壤种子库特征及其与植被的关系

通过幼苗萌发法和样方调查相结合的方法对三江平原不同演替恢复阶段的种子库特征及其与植被的关系进行了研究。将开垦湿地、不同演替恢复阶段湿地以及天然湿地不同土壤层次(0-5、5-10 cm和根茎)的种子库在两种水分条件下(湿润、淹水10 cm)进行萌发处理。结果表明: 随着演替恢复阶段的进行, 种子库的结构和规模逐渐扩大, 地表群落表现出由旱生物种占优势的群落逐渐演变成以小叶章(Calamagrostis angustifolia)占优势的湿生群落的演替趋势。恢复7年湿地、恢复14年湿地、天然湿地土壤种子库萌发物种数分别为24种、29种、39种, 植被物种数为21种、25种、14种。湿地类型、水分条件和土壤层次均显著影响种子库萌发的物种数及幼苗数(p < 0.01)。种子库具有明显的分层现象, 天然湿地0-5 cm土层种子库种子萌发密度是5-10 cm土层的4倍左右, 而恢复湿地仅1.3倍左右, 且土层间萌发物种相似性系数较低。湿润条件下的萌发物种数显著高于淹水条件, 且两种水分条件下萌发物种的生活型不同。由于恢复时间较短, 不同演替恢复阶段的种子库与植被相似性维持在30%以下。湿地中根茎分蘖出大量的湿地物种, 对于小叶章等优势物种的繁殖具有重要作用。研究表明, 在开垦湿地退耕后的次生演替阶段, 种子库能够保持大量的湿地物种, 通过对湿地种子库与植被的关系研究, 能够为三江平原湿地群落演替与湿地恢复提供策略指导。     

鄱阳湖南矶湿地优势植物群落及土壤有机质和营养元素分布特征

湿地植物和土壤是承担湿地诸多生态功能的主要基质和载体,相互之间有着强烈的影响。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。鄱阳湖湿地的植物和土壤的特征及由他们带来的候鸟栖息地价值都受到他们之间的相互作用以及湖泊水位不同频率和幅度波动的影响。研究鄱阳湖湿地植物和土壤的特征及其形成原因和相互关系。为此,从2010年10月到2011年10月,对鄱阳湖湿地不同水位梯度下分布的芦苇、南荻、苔草、虉草和刚毛荸荠5个优势植物群落中57个定点样方展开了月度植被调查并且对5个不同植物群落下的135个土壤样品进行了实验室分析,研究了鄱阳湖优势植物群落及湿地土壤中有机质、全氮、全磷、全钾含量的分布特征及其相互关系。研究结果表明,鄱阳湖湿地优势植物群落分布特征受湿地土壤元素分布特征、湖面水位波动及植物生长特性和土壤沉积及土壤养分的综合影响,呈现了沿水位和海拔梯度明显的条带状或弧状分布、从湖岸到湖心依次分布为:狗牙根群落、芦苇群落、南荻群落、苔草群落、虉草群落、刚毛荸荠群落,最后是水生植物。同时植物群落的组成和分布特征也随季节性水位涨落的变化而变化;土壤有机质及其他各元素含量特征受植物群落分布、水位波动规律及湿地土壤特性等各种因素的影响,呈现出相对一致的分布规律,在0—20cm土壤层含量较高,20cm层后随土壤深度的增加含量逐渐减小,减小的速度先快后慢直至40cm层后趋于稳定;不同植物群落对土壤有机质、全氮、全磷、全钾的含量及变化具有很大的影响,不同植物群落下同种元素含量差异显著,并且各自随土壤深度和植物群落的变化呈现出层状、带状或弧状富集特征。不同植物群落对土壤养分元素含量影响程度不同,苔草群落对各元素吸收和滞留能力最强、影响最大,刚毛荸荠群落对土壤营养元素影响最弱。湿地植物群落和土壤之间彼此有着强烈的影响,其中植株的重量和土壤的SOC、TN及TP含量有非常显著的负相关关系,与土壤TK含量则有较强的正相关关系,同时,植株的重量和高度与土壤地下水埋深也有微弱的负相关关系。