土壤原生动物群落及其生态功能

土壤原生动物是土壤微生物区系的重要组成部分。在土壤生态系统中 ,由于微生物与微动物的生命活动及其相互作用 ,从而形成了土壤的物质循环和能量转化。土壤原生动物既参与了微生物所介导的物质转化和能量循环 ,又参与了动物对微生物的捕食作用。由于原生动物具有丰富的种类和多样性以及巨大的生物量 ,所以土壤原生动物的群落及其生态功能 ,已引起了人们的广泛关注 ,并且研究理论与方法日益深入。但我国在这方面的研究报道较少 ,本文拟从群落与生态功能方面的进展做一概述。1　土壤原生动物的群落特征土壤与淡水原生动物最早是由Ａｎｔｏｎ…     

宁夏东部荒漠草原-灌丛地转变过程土壤氮素响应

选取近30年荒漠草原灌丛引入形成的典型草地-灌丛镶嵌体内部的荒漠草地、草地边缘、灌丛边缘、灌丛地为研究样地,对各样地及其微生境(植丛与空斑)相关土壤指标进行测定,以了解荒漠草地向灌丛地转变过程中土壤氮素的响应特征.结果 表明:随草地灌丛化转变,草本与灌丛生物量均增加,其中一年生草本随灌丛引入增加明显;土壤水分、全碳、全...     

灌丛化对宁夏东部荒漠草原草地植被群落的影响

草原灌丛化是全球干旱半干旱地区面临的重要生态问题,对草地植被群落特征的影响较为复杂,尚存在较大争议。在宁夏东部荒漠草原分别选取轻度、中度、重度及未灌丛化样地,利用植被群落调查和经典生态位理论,研究了自然入侵的柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)对宁夏东部荒漠草原植被群落及生态位特征的影响。结果表明:(1)灌丛化过程中,草本植被群落的高度、地上生物量显著上升,而密度显著下降,群落向着密度稀疏,而生物量增大的方向演替。(2)Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数、Margalef丰富度指数表现为:轻度灌丛化＞重度灌丛化＞中度灌丛化＞未灌丛化样地,Pielou均匀度指数随着灌丛化程度的加剧而显著上升。(3)猪毛蒿(Artemisia scoparia)、猪毛菜(Salsola collina)、蒙古虫实(Corispermum mongolicum)、兴安胡枝子(Lespedeza davurica)、雾冰藜(Grubovia dasyphylla)等物种具有较大的重要值和生态位宽度,作为荒漠草原优势物种。中度灌丛化区域重要值与生态位宽度的拟合度高,置信带区间较窄,相关性强,进一步说明中度灌丛化更适宜于这些优势物种的生存和繁殖。(4)灌丛化模式驱动下,除了部分优势物种的生态位重叠度较高,荒漠草原植被群落整体生态位重叠度普遍较低,物种生态位分化明显,种间竞争小。综上所述,柠条锦鸡儿入侵荒漠草原生态系统,促进了灌下草本植物的生长,且有利于草原生态系统的稳定。     

荒漠草原区柠条灌丛对地面节肢动物群落小尺度空间分布的影响

在宁夏盐池沙地以围栏封育柠条灌丛林为研究对象, 在距离灌丛0(即灌丛下, S)、1.5(D1)、7.5(D2)、15 m(D3)处分别设置调查样点, 采用陷阱诱捕法调查了地面节肢动物群落小尺度空间分布规律。结果表明, 共捕获地面节肢动物11 目4 科71 个类群。在远离灌丛的小尺度空间上, 优势类群和常见类群多度呈现相反变化趋势, 分别在距离柠条灌丛7.5 m 处达到最低(58%)和最高值(34%), 而稀有类群多度低于10%, 且呈逐渐降低趋势。优势类群数和常见类群的丰富度均少于7 个类群, 而稀有类群数均超过25 个类群, 且波动变化较大, 在D1 和D2 处分别达到最高 (44)和最低值(25)。地面节肢动物总个体数表现为灌丛下与灌丛外样点间无显著差异性(p>0.05), 但远离灌丛的D3 显著高于靠近灌丛的D1 和D2(p<0.05); 总类群数表现为S、D1、D3 间均无显著差异性(p>0.05), 但均显著高于D2 (p<0.05)。冗余分析(RDA)表明土壤粗砂和细砂含量是影响地面节肢动物空间分布的土壤因子, 其中土壤细砂含量是主导因素。研究表明, 柠条灌丛本身对地面节肢动物空间分布的影响范围小于7.5 m, 随着空间距离的增加灌丛对地面节肢动物空间分布的作用逐渐弱化, 而在围封条件下远离灌丛(15 m)处封育草地地面节肢动物群落与灌丛下相似。     

阿拉善荒漠灌丛群落谱系结构及其影响因子

为探究阿拉善荒漠灌丛群落的构建机制,该研究选取净亲缘关系指数(NRI)作为谱系结构指数,在对阿拉善荒漠灌丛群落野外调查的基础上,以群落物种组成为基础数据,计算各样地群落的NRI,并分析NRI在经纬度梯度上的变化趋势及其与土壤因子和水热因子的关系。结果表明:(1)阿拉善荒漠灌丛群落谱系结构在阿拉善高原东南部以发散状态为主,在阿拉善高原西部和北部地区以聚集状态为主。(2)阿拉善荒漠灌丛群落的NRI随经度的升高而减小,随纬度的升高而增大。(3)阿拉善荒漠土壤质地、土壤容重、土壤pH值和土壤有机碳含量与其群落谱系结构均无显著相关性;在降水因子和温度因子中,与群落谱系结构相关系数最大的分别为年降水量和年温度变化范围(最暖月最高温与最冷月最低温的差值),其中:年降水量与NRI呈显著负相关关系,年温度变化范围与NRI呈显著正相关关系,且最暖月最高温和最冷月最低温与NRI均有显著相关性,推测年温度变化范围对阿拉善灌丛群落谱系结构的影响是通过最暖月最高温和最冷月最低温起作用的。研究发现,阿拉善高原东南部区域的荒漠灌丛群落构成主要受竞争排斥的作用,其西部和北部地区的群落构成主要受环境过滤的影响;阿拉善荒漠灌丛群落的谱系结构主要受年降水量和极端温度的影响。     

黑河中游荒漠灌丛斑块地面甲虫群落分布与微生境的关系

关于西北干旱区荒漠灌丛草地地面甲虫群落分布与微生境关系的系统研究尚鲜有报道。采用多元回归分析和RDA群落排序分析等方法,定量研究了甲虫群落分布与微生境因子的关系及其季节变异特征。多元回归分析表明,甲虫群落数量分布与土壤粗砂、中细砂和粘粉粒含量存在显著关系,3个因子解释了21%的甲虫群落变异。多元回归分析还表明,甲虫群落数量分布与春季地面/地下日平均温度和土壤含水量有显著关系(3个因子解释了32%的甲虫群落变异),而与夏季和秋季地面/地下日平均温度和土壤含水量无显著关系。RDA群落排序分析表明,土壤粗砂含量、中细砂含量、地面温度和地下温度对春季甲虫种群分布有显著的影响,解释了34.3%的甲虫种群变异;土壤粗砂和中细砂含量对夏季甲虫种群分布有显著影响,解释了18.8%的甲虫种群变异;土壤粗砂含量、地下日均温和土壤含水量对秋季甲虫种群分布有一定的影响,解释了17.1%的甲虫种群变异。Pearson相关分析表明不同甲虫种群对微生境因子的响应模式不同。主要结论是:微生境的非生物环境因子是决定荒漠甲虫群落空间分布格局的重要因子之一,但是环境因子的影响作用存在明显的季节变异,并且因种类不同而异。     

准噶尔盆地荒漠灌丛对融雪水空间分布的反馈初探

温带荒漠的积雪沿灌丛始融,并以灌丛为中心形成融雪漏斗,导致融雪水向灌丛基部汇集。观测资料表明:通过灌丛对融雪水分布的反馈,使灌丛周围的沙层含水量明显增加,为裸沙区的152.1-228.9％,从而提高融雪水的利用率并改善灌丛自身的供水条件,对荒漠植被的分布格局亦起一定影响。     

土壤动物多样性及其生态功能

土壤无脊椎动物生物量通常小于土壤生物总生物量的10%,但它们种类丰富,取食行为及生活史策略多种多样,且土壤动物之间,土壤动物与微生物之间存在着复杂的相互作用关系。土壤动物的生态功能主要通过取食作用(trophic effect)和非取食作用(non-trophic effect)来实现。原生动物数量大、周转快,故原生动物本身的代谢活动(即取食作用)对碳氮矿化的贡献可以接近甚至超过细菌的贡献;然而大多数中小型土壤动物的本身代谢过程对碳氮矿化的贡献远低于土壤微生物,但它们可以通过取食作用来调节微生物进而影响碳氮的矿化。大型节肢动物中的蜘蛛和地表甲虫等捕食者经常活跃于地表,它们常常会通过级联效应对土壤生态系统产生重要的影响。蚯蚓、白蚁等大型土壤动物除可以通过取食作用以外,还可以通过非取食作用调控土壤微生物,进而显著影响土壤碳氮过程。土壤动物取食行为的多样性和复杂的非营养关系的存在造就了多维度的土壤食物网,给土壤动物的生态功能研究带来了巨大的挑战。介绍了土壤动物的多样性及主要的生态功能,并对研究的热点和前沿问题进行了探讨,以期引起关于土壤动物多样性及其生态功能的深入思考。     

柴达木盆地荒漠灌丛群落谱系结构研究

谱系信息是群落生态学和保育生物学研究的主要内容之一。为探究柴达木盆地荒漠灌丛群落谱系结构及其与环境因子的关系,该研究以柴达木盆地荒漠灌丛为对象,基于群落中物种存在与否的物种组成数据,使用R语言中picante软件包计算了灌丛群落谱系多样性指数和谱系结构指数,并且分析了谱系结构指数与年均温度、年均降水以及土壤含水量之间的关系,以揭示柴达木盆地灌丛群落物种之间的亲缘关系和群落生物多样性维持机制。结果表明:(1)柴达木盆地灌丛群落谱系结构与土壤含水量之间存在极显著相关性(P=2.77×10-6),随着土壤含水量的增加,群落谱系结构聚集程度逐渐降低,表现出生境过滤作用逐步减弱,生物间相互作用逐渐加强的变化趋势。(2)群落谱系结构与年均温度、年均降水之间无显著相关性。(3)典型荒漠生境灌丛和河谷(河漫滩)生境灌丛群落的谱系结构差异显著(P0.05),整体上分别表现为谱系聚集状态和谱系发散状态;河谷(河漫滩)生境灌丛群落的谱系多样性显著高于典型荒漠生境灌丛(P0.05)。(4)将群落谱系信息应用在生物多样性保护实践中,发现河谷(河漫滩)生境灌丛群落较典型荒漠生境的灌丛群落可能具有更高的保护价值。研究认为,将群落谱系研究与保育生物学理论结合将会使生物多样性保护策略更加科学有效。     

川西亚高山针叶林土壤动物群落对模拟林下植物丧失的响应

受研究手段的限制,有关森林物种组成对土壤动物群落影响的研究少有报道。采用人工除灌和除草的林地控制实验方法,研究了亚高山人工林灌草层关键物种丧失对土壤动物群落结构的影响。结果表明:(1)灌木层去除后土壤动物密度极显著低于对照(P0.01);线虫纲(Nematoda)优势度持续增加,处理15个月时极显著高于对照(P0.01);土壤动物群落多样性指数极显著低于对照(P0.01);腐食性功能团类群数及个体数百分比有所下降。(2)草本层去除后土壤动物密度显著低于对照(P0.05);线虫纲优势度持续增加,处理15个月时显著高于对照(P0.05);土壤动物群落多样性指数极显著低于对照(P0.01);腐食性功能团类群数略低于对照,个体数百分比无显著差异。综上所述,林下灌草层去除,尤其是灌木层去除,导致土壤动物群落个体数量、多样性指数降低,优势类群格局、腐食性功能团构成发生变化,从而在一定程度上影响到森林生态系统的物质循环功能。     

灌枝覆盖对宁夏荒漠草地土壤呼吸的影响

锦鸡儿属(Caragana)灌木是我国北方地区广泛应用于退化荒漠草地恢复的常见植物,然而这些灌木需要定期的平茬以促进其更新,同时平茬产生的大量灌枝枝条为草地恢复提供了丰富的资源。因此,以宁夏盐池县荒漠草地为研究对象,以平茬后柠条(Caragana korshinskii)灌木枝条为覆盖材料,设置了无枝条覆盖(CK)、短枝条覆盖(S,枝条长度5-10 cm)和长枝条覆盖(L,枝条长度70-130 cm)3个处理,以探讨覆盖对荒漠草地土壤呼吸的影响。结果表明,与CK相比,2种覆盖措施均可以显著降低土壤温度,且S处理增加土壤含水率0.05%-3.31%,L增加土壤含水率0.04%-1.89%。此外,2种覆盖处理均显著提高了纤维素酶、β-1,4-木糖苷酶、脲酶、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶和β-1,4-葡萄糖苷酶活性,增加了土壤有机碳含量和速效磷含量,提高了地上植被生物量、高度和盖度,同时促进了土壤呼吸,且S和L处理土壤累积呼吸量高于CK 56.0%和29.0%。相关分析结果表明,土壤水分、土壤酶活性、土壤养分及植物生长均不同程度影响了草地呼吸,表明覆盖可以通过改善土壤水分促进植物碳的输入,同时通过促进酶活性加速对有机物的分解和养分的输入,并最终促进了土壤的呼吸速率。本研究表明,荒漠草地平茬的灌木枝条可以促进土壤碳循环,利用退化草地的生态恢复,为平茬灌木利用提供了途径,同时也为灌丛化草地管理提供了借鉴。     

东北地区不同生境内蝗虫区系的比较

经过多年的调查,并参考其他研究成果,在所设的8个样点中统计出蝗虫7科,39属,107种。分析了东北地区蝗虫的群落结构、各蝗种的区系地理成分、种属分配,并讨论了该区蝗虫的地理分布关系等。结果表明,东北地区的蝗虫古北种占绝对优势,约占总种类数的87.85%,在所调查的8种类型的生境中,长白山地区的蝗虫种类最为丰富,向海自然保护区的蝗虫种类最少,并且和其他各生境蝗虫组成的相似性指数均较低。     

宁夏东部荒漠草原灌丛引入对土壤水分动态及亏缺的影响

全球气候变化背景下,荒漠草原人工灌丛引入加速其灌丛化进程,对草原土壤水分产生重要影响。为了解宁夏东部荒漠草原灌丛引入过程中土壤水分动态及亏缺现状,选取了封育草地、放牧草地、不同年限(3a、12a、22a)和间距(40 m、6 m、2 m)灌丛柠条(Caragana korshinskii)地进行土壤水分测定,并利用土壤水分相对亏缺指数(compared soil water deficit index,CSWDI)、样地土壤水分相对亏缺指数(plot compared soil water deficit index,PCSWDI)对土壤水分亏缺进行定量分析。结果表明:灌丛引入过程中不同年限、间距灌丛地0—200 cm土层土壤含水量均显著低于封育草地与放牧地(P<0.05);各样地季节动态均表现为春季返潮、夏季消耗、秋季蓄积的季节规律,但不同年限、间距灌丛地表现为春季返潮微弱,土壤含水量仅为7.80%—10.90%,显著低于封育草地和放牧地(11.90%—16.09%);灌丛引入过程中各灌丛地0—100 cm有效储水量(-16.98—18.69 mm)均低于封育草地(34.67 ...     

荒漠草原人工灌丛化对蒸散发及其组分的影响——以盐池县为例

我国西北防沙治沙工程中大量的种植中间锦鸡儿(Caragana intermedia)会导致荒漠草原发生灌丛化现象,研究人工灌丛化对荒漠草原蒸散发的影响,不仅能够揭示半干旱区人为活动对生态系统水循环的影响机理,还可以指导区域生态治理实践。以宁夏盐池县荒漠草原为例,基于植被的生理生态参数和荒漠草原水热条件,采用生物地球化学模型(Biome Bio-Geochemical Cycles,Biome-BGC)和地球呼吸系统模拟模型(Breathing Earth System Simulator,BESS)结合的方法,模拟荒漠草原生态系统人工灌丛引入前后蒸散发及其组分的变化,定量研究荒漠草原人工灌丛化对区域生态水文循环中蒸散发的影响。结果表明,人工灌丛的引入使植被结构及特征发生了变化,叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)年最大值由0.20增加为0.67,改变了植被年内与年际变化特征。荒漠草原人工灌丛化后,生态系统年均蒸散发由251.74 mm增加到了281.42 mm;人工灌丛化对生长季的蒸散发增强明显,8月蒸散发峰值时,日均蒸散发由1.27 mm/d增加到1.56 mm/d。...     

荒漠土壤藻群落结构的原生演替

微生物结皮是荒漠化治理中新的热点之一,但其关键形成生物--微型藻类如何通过群落结构的变化向地衣结皮、藓类结皮转变的机理仍是未知的.本文以时空替代法,将沙坡头流沙,4、8、17、34及42龄结皮当作同一群落演替进程中的6个阶段,通过系统聚类、丰分量分析的方法首次对这一问题进行了研究,结果显示该地荒漠藻群落的原生演替朝着蓝藻总丰度和爪哇伪枝藻(Scytonema javanicum)丰度逐渐下降,纤细席藻(Phormidiumtenue)、绿藻、硅藻丰度逐渐增加的方向进行;多样性随群落演替的发展而增高;生物量在初期呈正向演替,后期随地衣、藓类的入侵逐渐下降;演替速度非常缓慢,高龄结皮中的优势种仍是建群种,只是优势度略有下降;水分、植被覆盖、地形、时间,土壤理化性质都影响演替途径和速度,特别是Mn含量对演替有重要的阈值作用.     

晋西北半干旱区不同灌丛土壤细菌群落特征

为探究晋西北半干旱区不同灌丛土壤细菌群落特征,本研究以灰栒子、忍冬和红瑞木3种植被的土壤为对象,利用16S rRNA基因高通量测序技术分析3种灌丛土壤细菌群落组成、结构及潜在功能,并通过冗余分析及Mantel检验探讨土壤细菌群落与土壤理化因子及胞外酶活性之间的相关性。结果表明：(1)土壤理化因子及酶活性在不同灌丛中存在显著差异(P<0.05),全碳、全氮、硝态氮和有效磷含量在灰栒子土壤中最高。(2)3种灌丛土壤细菌群落差异明显(P<0.01),其中放线菌门(Actinobacteriota)、甲基肌酐门(Methylomirabilota)、变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、粘球菌门(Myxococcota)和芽单胞菌门(Gemmatimonadota)的相对丰度在不同灌丛中存在显著差异(P<0.05)。(3)FAPROTAX数据库预测细菌群落代谢功能,结果表明,灰栒子土壤的各功能种群丰度最高;通过共现网络图分析发现,灰栒子土壤中细菌门与功能种群之间的联系更为复杂。(4)冗余分析和Mantel检验结果表明,土壤过氧化氢酶、碱性蛋白酶活性及全氮是不同灌丛土壤细菌群落结构的主要影响因子,这些因子对驱动细菌群落组成和结构变化起着重要作用。综上所述,灰栒子灌丛的土壤肥力与细菌群落功能水平更高,在该地区植被恢复中可优先考虑灰栒子。     

塔里木河上游荒漠区4种灌木植物叶片与土壤生态化学计量特征

分析了塔里木河上游荒漠区灌木植物叶片和土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量特征以及二者之间的相关性,旨在阐明荒漠植被在极端环境下养分循环及限制状况,为塔里木河上游荒漠生态系统的恢复与保护提供理论依据。以塔里木河上游多枝柽柳(Tamarix ramosissma)、盐穗木(Halostachys caspica)、黑果枸杞(Lycium ruthenicum)、铃铛刺(Halimodendron halodendron)4种荒漠灌木植物叶片和土壤为研究对象,分析植物叶片和土壤C、N、P生态化学计量特征及其相关性。结果表明:在4种不同荒漠灌木植物叶片中柽柳叶片的C含量为(484.77±59.74)mg/g,显著高于其他灌木植物(P0.05);铃铛刺的N含量是(14.20±1.58)mg/g,显著高于其他灌木植物(P0.05);柽柳叶片的P含量为(0.54±0.16)mg/g,显著低于其他灌木植物(P0.05)。4种灌木植物叶片C/N比值大小为黑果枸杞柽柳铃铛刺盐穗木,且黑果枸杞的C/N比值显著最高为(37.83±7.74)(P0.05);C/P为柽柳铃铛刺盐穗木黑果枸杞,盐穗木和黑果枸杞的C/P显著低于其他灌木(P0.05),其比值分别为(379.76±158.63)和(383.47±128.95);N/P为柽柳铃铛刺盐穗木黑果枸杞,柽柳的N/P比值显著最高为(22.34±4.60)(P0.05)。4种不同荒漠灌木土壤的有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量及其化学计量比特征均未表现出显著的差异。由相关性分析可知柽柳叶片仅P含量与土壤TP含量呈现出显著正相关(P0.05);铃铛刺叶片C含量与土壤TN、叶片P含量与土壤TN/TP均呈显著负相关(P0.05),而叶片C含量与土壤TN/TP呈极显著负相关(P0.01);盐穗木和黑果枸杞叶片化学计量特征与土壤的化学计量特征均未表现出显著相关性(P0.05)。说明植物叶片化学计量特征并非是由土壤养分含量特征直接决定的,更多受植物自身遗传特性的影响,体现了荒漠灌木植物对极端生境的适应性。