长白山苔原植被变化对土壤呼吸影响研究

气候变化导致长白山苔原由灌木苔原向灌草苔原演化,对土壤呼吸及碳循环造成了重要影响。为了明确植被变化对苔原土壤呼吸的影响,该研究选取了长白山苔原典型的群落,测定分析了不同草本植物盖度下的土壤呼吸的季节动态变化及差异。结果表明：(1)在生长季,3个群落下不同变化阶段样地的土壤呼吸速率均有明显的动态变化,均呈单峰型变化特征;草本植物盖度增加没有改变土壤呼吸的季节动态变化趋势。(2)草本植物盖度增加对土壤呼吸速率有显著影响,随着草本植物盖度的增加,土壤呼吸速率也逐渐增大。(3)不同植物群落下土壤呼吸不同,在草本植物盖度相同的条件下土壤呼吸速率依次为：牛皮杜鹃 小叶章群落>牛皮杜鹃 地榆群落>笃斯越桔 苔草群落。(4)不同群落草本植物盖度增加对土壤呼吸的增速效应不同,牛皮杜鹃 小叶章群落的土壤呼吸增速最快,笃斯越桔 苔草群落的次之,牛皮杜鹃 地榆群落最小;草本植物盖度的增加也使3个群落之间土壤呼吸的差值出现明显的变化。     

长白山土壤微生物群落结构及酶活性随海拔的分布特征与影响因子

长白山是由火山喷发形成的山地生态系统,是研究生态系统重建和演替过程的天然实验室。以长白山西坡垂直带中的亚高山针叶林带、亚高山岳桦林带、高山草甸带、高山苔原带土壤为研究对象,采用磷脂脂肪酸法(PLFA)和微孔板法分别测定土壤微生物群落结构及酶活性,探讨(1)长白山西坡微生物群落结构及酶活性沿海拔的分布特征;(2)垂直带植被因子、土壤因子对微生物群落结构及酶活性的影响。结果表明:土壤有机碳、全氮、全磷含量均随海拔升高先增加再减少,有机碳和全氮最高值出现在岳桦林带;随海拔升高,土壤微生物总PLFA和各类群微生物PLFA呈现出先增加后减少的变化特征,表现为亚高山岳桦林带亚高山针叶林带高山草甸带高山苔原带;在对土壤微生物总PLFA的贡献率上,表现为细菌真菌放线菌,G~-G~+;微生物PLFA相关性方面,细菌、放线菌、G~+、G~-之间的关联性较大,真菌与这四者之间的关联性较小;土壤全氮含量与各微生物类群均表现为显著正相关,而C/N则与各微生物类群均表现为负相关,二者是调控土壤微生物沿海拔变化的主要因子;土壤水解酶βG和AP活性随海拔升高而逐渐增加,其中AP活性对高山苔原带生态系统表现出很好的响应;土壤含水量、C/N和土壤温度是调控土壤酶活性垂直变化的主要因子;高山苔原带草甸化过程对土壤含水量、全磷含量、水解酶AP活性产生重要影响,而对土壤微生物PLFA含量和其他酶活性影响不大。长白山垂直带土壤微生物群落结构和酶活性除了受到土壤环境因子和水热条件的影响,还与植被群落组成及凋落物性质具有紧密联系。     

长白山南坡苔原植被的特殊性及坡向间差异性分析

以长白山苔原带南坡植被为对象,通过植被调查,与北坡和西坡植被进行比较,研究长白山苔原植被因坡向差异导致的不同植被变化模式。结果显示:(1)长白山苔原南坡植被中灌木处于优势地位,与北坡、西坡情况一致。但在物种组成上,各坡向差异明显,为中度不相似水平;(2)在生物多样性、多度、盖度等群落特征上,南坡与西坡的差异较大、与北坡相似性较强;(3)在物种多样性的空间分布上,南坡与北坡相同,即随海拔升高呈单峰变化且峰值出现在中部,与西坡物种多样性随海拔升高呈单调递减的趋势完全不同。表明不同群落抗干扰能力以及所受干扰程度存在差异,北坡处于演替中后期,较为稳定,抗干扰能力更强。南坡因受干扰强度较小,植被处于较稳定状态;(4)长白山苔原各坡向植被变化差异较大。南坡和北坡的植被相对稳定,与西坡草本植物强烈上侵明显不同。长白山苔原带植被的坡向差异源于各坡向的本底差异、环境差异以及对全球气候变化的差异性响应,是火山、强风干扰下植被演替与响应气候变化的植被变化共同作用的结果。     

长白山温带森林不同演替阶段土壤化学性质及微生物群落结构的变化

土壤微生物是生态系统物质循环和能量流动的驱动者,其群落结构可以用来表征土壤生态过程及其对地上植被变化的响应机制。本研究采用时空替代法在长白山地区选取了阔叶红松林演替序列的5个不同阶段:杨桦幼龄林、杨桦中龄林、杨桦成熟林、阔叶红松成熟林和阔叶红松过熟林,采用磷脂脂肪酸法(PLFA)测定了土壤微生物群落组成和结构,分析了其随地上植被演替过程的变化,同时比较了不同演替阶段土壤化学性质差异。结果表明:随着演替的正向进行,土壤总有机碳、全碳、全氮、全磷含量显著提高,碳氮比逐渐下降。土壤微生物生物量、群落结构及组成发生明显变化:土壤微生物总PLFAs、细菌PLFAs、革兰氏阳性菌PLFAs、革兰氏阴性菌PLFAs含量显著增加;真菌PLFAs(18:2ω6c)先增加后减少,中期阶段的杨桦成熟林土壤真菌PLFA含量最高,同时细菌/真菌最小;革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌(G+/G-)随着演替的进行逐渐增大。土壤微生物生物量与土壤全碳、总有机碳、全氮、全磷含量呈显著正相关,与碳氮比呈显著负相关;冗余分析(RDA)结果显示,全碳、总有机碳、全氮和碳氮比是影响土壤微生物群落结构的主要因素。本研究表明,随着植被演替的正向进行,土壤质量逐渐提高;土壤微生物群落组成明显改变;土壤微生物群落结构与土壤理化性质显著相关。     

长白山苔原草本植物入侵与土壤环境的关系

在对长白山高山苔原西坡样带内132个样方进行植被调查和土壤取样分析的基础上,应用冗余分析(RDA)和典型相关分析方法,探讨了草本植物入侵苔原带程度与苔原土理化性质及环境之间的关系。研究表明,长白山苔原带西坡草本入侵程度区域差异明显,可分为5个不同的入侵等级;海拔、坡度、全钾含量、粘粒含量、有机质含量等10种土壤环境因子与草本植物入侵程度明显相关。RDA分析表明土壤环境因子能解释93%的植物物种多度信息,影响草本植物入侵的主要土壤因子是有机质含量,粘粒含量和坡度;第一对典型变量说明有机质含量与牛皮杜鹃多度正相关,与大白花地榆多度负相关,粘粒含量则相反;第二对典型变量说明海拔、速效氮含量与笃斯越桔、长白老鹳草多度呈负相关。长白山苔原带西坡草本植物在空间分布上是离散的,呈斑块状。可见,草本植物入侵,对生境是有所选择的。土壤有机质含量与灌木多度呈正相关,说明在草本入侵过程中,土壤有机质含量会减少;或者有机质含量减少的地方,灌木生长退化,草本由此开始侵入定植。     

长白山南坡苔原植被的特殊性及坡向间差异性分析

以长白山苔原带南坡植被为对象,通过植被调查,与北坡和西坡植被进行比较,研究长白山苔原植被因坡向差异导致的不同植被变化模式。结果显示：（1）长白山苔原南坡植被中灌木处于优势地位,与北坡、西坡情况一致。但在物种组成上,各坡向差异明显,为中度不相似水平;（2）在生物多样性、多度、盖度等群落特征上,南坡与西坡的差异较大、与北坡相似性较强;（3）在物种多样性的空间分布上,南坡与北坡相同,即随海拔升高呈单峰变化且峰值出现在中部,与西坡物种多样性随海拔升高呈单调递减的趋势完全不同。表明不同群落抗干扰能力以及所受干扰程度存在差异,北坡处于演替中后期,较为稳定,抗干扰能力更强。南坡因受干扰强度较小,植被处于较稳定状态;（4）长白山苔原各坡向植被变化差异较大。南坡和北坡的植被相对稳定,与西坡草本植物强烈上侵明显不同。长白山苔原带植被的坡向差异源于各坡向的本底差异、环境差异以及对全球气候变化的差异性响应,是火山、强风干扰下植被演替与响应气候变化的植被变化共同作用的结果。     

罕山土壤微生物群落组成对植被类型的响应

选取分布在中国东北部地区的阔叶林-针叶林-亚高山草甸这一明显的植被垂直带谱来研究植被类型对土壤微生物群落组成的影响。选取5种植被类型-山杨(Populus davidiana)(1250—1300 m),山杨(P.davidiana)与白桦(Betula platyphylla)的混交林(1370—1550 m),白桦(B.platyphylla)(1550—1720 m),落叶松(Larix principis-rupprechtii)(1840—1890 m),亚高山草甸(1900—1951 m),采用磷脂脂肪酸(Phopholipid Fatty Acids,PLFAs)分析方法测定不同植被类型下的土壤微生物群落组成。分别采用主成分分析(Principal Components Analysis,PCA)以及冗余分析(Redundancy Analysis,RDA)来解释单种特征PLFAs的分异以及土壤理化指标与微生物PLFAs指标间的相关性。结果表明不同植被类型下土壤有机碳(SOC)对土壤微生物PLFAs总量,各类群(真菌(f)、细菌(b)、革兰氏阳性菌(G+)、革兰氏阴性菌(G-))生物量以及群落结构影响显著;土壤微生物PLFAs总量及各类群的生物量随土层加深总体上表现降低趋势,G+/G-和f/b分别随土层加深总体上表现升高趋势。不同植被类型下,阔叶混交林土壤PLFAs总量及各类群生物量总体上最高;针叶林比阔叶林下的f/b和G+/G-高;亚高山草甸下低的p H值对有机碳的可利用性有一定的抑制作用,导致f/b和G+/G-的值相对较高。总之,不同植被类型下SOC对土壤微生物群落组成的影响最为显著,而较低的p H对有机碳的可利用性有一定的抑制作用;真菌对植被类型的变化比细菌更敏感,而细菌更易受可利用性养分和p H变异的影响,这对预测不同林型下的土壤微生物群落组成有重要的启示作用。     

红毛草不同程度入侵区土壤微生物群落结构和部分理化指标的比较及其相关性分析

采用磷脂脂肪酸( PLFAs)分析法比较了红毛草﹝Rhynchelytrum repens ( Willd.) C. E. Hubb.﹞非入侵区、轻度入侵区和重度入侵区土壤微生物群落结构的差异,并对不同程度入侵区土壤部分理化指标的差异进行比较;在此基础上,对土壤中不同类型微生物含量与部分理化指标的相关性进行分析。结果表明：在不同程度入侵区土壤中共检测到37种微生物,包括28种细菌、4种放线菌、4种真菌和1种原生动物,其中,细菌含量最高。6种微生物的PLFAs含量较高,且它们在3类入侵区均有分布;27种微生物的PLFAs含量较低,且它们在3类入侵区也均有分布;4种微生物的PLFAs含量较低,且它们仅分布在个别入侵区。随红毛草入侵程度加剧,土壤中细菌、真菌和原生动物的含量均逐渐升高,且它们在重度入侵区土壤中的含量分别较非入侵区增高11.34%、19.60%和13.95%;并且,土壤中的微生物种类也逐渐升高。随着红毛草入侵程度的加剧,土壤的过氧化氢酶活性逐渐下降,蔗糖酶和脲酶活性以及pH值和含水量均逐渐升高,而纤维素酶活性变化较小;与非入侵区相比,重度入侵区土壤的过氧化氢酶活性下降59.27%,而蔗糖酶和脲酶活性以及 pH 值和含水量分别升高73.71%、68.60%、15.09%和32.95%。相关性分析结果表明：土壤中的细菌含量与过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性以及pH值和含水量均存在极显著相关性(P<0.01),相关系数分别为-0.909、0.864、0.868、0.836和0.889;土壤中的真菌含量与过氧化氢酶活性存在显著负相关(P<0.05),与蔗糖酶活性和pH值存在极显著正相关,相关系数分别为-0.739、0.868和0.832。研究结果显示：红毛草能够改变土壤的微生物群落结构及理化性质,使土壤条件更利于红毛草的生长。     

闽江河口红树林土壤微生物群落对互花米草入侵的响应

采用磷脂脂肪酸标记法(PLFA)研究外来入侵植物互花米草对闽江河口湿地红树林土壤微生物群落结构的影响,并探讨其主要影响因素。结果表明:从3种不同植被群落土壤(红树林群落MC、红树林-互花米草混生群落MS、互花米草群落SC)共检测到22种PLFA生物标记,MS土壤微生物PLFA生物标记总量明显高于其他植被群落,3种植被群落土壤理化性质和酶活性的变化趋势为:MCMSSC,表明互花米草入侵后土壤微生物量增加,而理化性质和酶活性均有明显下降,红树林湿地土壤质量发生了明显退化。3种植被群落土壤中含量最高的PLFA生物标记是16:0,16:1w7c,9Me15:0w,18:1w12c。土壤中特征微生物相对生物量存在明显差异,细菌分布量最大,其次是真菌和放线菌,原生动物分布量最小。群落多样性指数呈相似规律,MS土壤微生物类群多样性指数均小于MC,表明互花米草入侵后土壤微生物群落多样性指数均有下降。通过主成分分析,基本能区分出3种不同植被群落微生物群落的特征。土壤理化性质、酶活性间存在相关性,有机碳、全氮、蔗糖酶、过氧化氢酶与革兰氏阴性菌、放线菌呈显著或极显著正相关。研究结果表明互花米草入侵在一定程度上具有影响红树林群落土壤营养代谢循环的潜力,特别是关于碳、氮、磷等的循环及酶活性,改变部分有利于自身生长的土壤环境相关的微生物类群含量,竞争有利环境,迅速扩张实现入侵。     

中亚热带地区两种森林植被类型土壤微生物群落结构

利用磷脂脂肪酸(PLFA)生物标记法分析了中亚热带地区罗浮栲天然林和相邻的杉木人工林土壤微生物群落结构特点.结果表明: 两种植被类型的磷脂脂肪酸总量、细菌特征脂肪酸、真菌特征脂肪酸、放线菌特征脂肪酸、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌特征脂肪酸含量均为0～10 cm高于10～20 cm土层,罗浮栲天然林高于杉木人工林.在两种植被类型的两个土层中,细菌PLFAs含量均显著高于真菌PLFAs含量.两种植被类型中,细菌PLFAs含量约占PLFAs总量的44%～52%,而真菌仅占6%～8%,表明细菌在该地区两种植被类型土壤中处于优势地位.主成分分析表明,土壤微生物群落结构差异主要由植被类型差异引起,土层深度的影响相对较小.相关分析显示,革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌以及细菌的PLFAs含量与pH呈显著负相关,与含水量呈显著正相关;土壤微生物主要类群PLFAs含量与总氮、有机碳、C/N和铵态氮均呈显著正相关.     

长白山西坡小叶章侵入苔原带过程及影响

长白山西坡岳桦林带的草本植物(以小叶章为代表)侵入了苔原带,形成了独特的植物入侵现象。在光谱及影像分析的基础上,结合GPS(Global Positional System)定位技术,并依据小叶章与牛皮杜鹃的光谱差异及其反演的NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)植被指数,揭示小叶章侵入苔原带的过程;通过对不同侵入时间、强度的斑块进行群落调查及土壤测试,探究小叶章侵入苔原带的生态后果。结果显示小叶章侵入苔原带始于20世纪80年代后期,由低海拔向高海拔推进,进入21世纪后逐渐形成了稳定的以小叶章为优势物种的植物群落结构。目前,低海拔处的小叶章斑块经过多年扩张已连接成片,而高海拔处的斑块正处于扩张的初期阶段。从生物多样性变化可以看出,小叶章侵入苔原带导致植物群落多样性升高和物种数量的增加,苔原带原有的灌木数量明显减少,草本植物逐渐增多。植被的改变影响了土壤的理化性质,C/N比下降,土壤腐殖质含量和全氮含量下降,但速效氮和土壤持水能力上升,土壤养分的高效利用又进一步推动了小叶章的侵入。小叶章侵入苔原带已经造成了严重的生态后果。     

长白山苔原带凋落物生态化学计量特征及其对模拟氮沉降的响应

长白山苔原是我国乃至欧亚大陆东部独有的高山苔原,根据前人调查植被以灌木苔原为主要类型。在全球变暖背景下,近30年来,长白山岳桦林下的草本植物侵入苔原带,原生灌木苔原分化为灌木苔原、灌草苔原和草本苔原,形成了灌木、灌草混合和草本3种不同类型的凋落物,凋落物数量和质量发生显著改变。与此同时长白山苔原氮沉降量也在逐年增加,导致了土壤中氮的累积,势必影响凋落物的分解。凋落物作为连接植物和土壤的纽带,其分解过程中碳（C）、氮（N）、磷（P）等化学组分和化学计量比的变化直接和间接影响着土壤养分有效性和植物养分利用策略。为揭示氮沉降增加对长白山苔原带不同类型凋落物化学组分及生态化学计量特征早期变化的影响,开展了为期8个月的模拟氮沉降室内凋落物分解实验。在苔原带采集灌木优势种牛皮杜鹃和草本优势种小叶章的凋落物带回实验室,模拟灌木牛皮杜鹃群落、灌草混合的牛皮杜鹃-小叶章群落和草本小叶章群落的3种不同类型凋落物,设置三个施氮处理：对照（CK,0 g N m^-2 a^-1）、低氮（LN,10 g N m^-2 a^-1）、高氮（HN,20 g N m^-2 a^-1）。研究表明：（1）不施氮处理时,3种凋落物的C、P均呈释放状态,木质素（Li）呈先累积再略有降解趋势;牛皮杜鹃凋落物的N元素富集而其余两种凋落物N元素呈释放状态;灌草混合和草本凋落物比原生的灌木凋落物C和N元素释放快、Li累积少;而灌木凋落物的P释放略快于灌草和草本凋落物。3种植被类型凋落物的C/N、C/P、Li/N大小表现为：牛皮杜鹃凋落物>牛皮杜鹃-小叶章混生群落凋落物>小叶章凋落物;N/P表现为：小叶章凋落物>牛皮杜鹃凋落物>牛皮杜鹃-小叶章混生群落凋落物。（2）氮沉降促进3种类型凋落物分解过程中C、N和P化学组分的释放,且氮浓度越高促进作用越显著。在牛皮杜鹃凋落物分解过程中,氮素添加到达某一阈值后,其C/N、C/P、N/P、Li/N的降幅最大,后续若再增加氮素,其对化学计量比的影响均会减弱;本实验中的氮素添加量增加促进了小叶章凋落物的C/N、Li/N下降。（3）草本植物入侵引起凋落物类型的变化带来凋落物分解加快,将导致长白山苔原带养分循环的变化;氮沉降增加对小叶章凋落物化学组分的释放及C/N、Li/N的下降更为促进,小叶章凋落物内难分解化合物减少,分解受到促进。高氮沉降加快了小叶章凋落物与土壤、草本植物之间的养分循环。因此,随着未来苔原带氮沉降量的增加,将更有利于小叶章在与牛皮杜鹃的竞争中获胜,使苔原带呈现草甸化趋势。     

川西亚高山不同林龄云杉人工林土壤微生物群落结构

以川西亚高山云杉人工林林地土壤为对象,采用磷脂脂肪酸(PLFA)法研究了4种不同林龄(50、38、27和20年)的人工林土壤微生物多样性和群落结构特征.结果表明: 随着林龄的增加,土壤有机碳和全氮含量逐步增加;土壤微生物Shannon多样性和Pielou均匀度指数则呈现先增后减的趋势.土壤微生物总PLFAs量、细菌PLFAs量、真菌PLFAs量、放线菌PLFAs量以及丛枝菌根真菌PLFAs量均表现为随林龄的增加而增加.主成分分析(PCA)表明,不同林龄人工林的土壤微生物群落结构之间存在显著差异,其中,第1主成分(PC1)和第2主成分(PC2)共同解释了土壤微生物群落结构总变异的66.8%.冗余分析(RDA)表明,对土壤微生物群落结构产生显著影响的环境因子分别为土壤有机碳、全氮、全钾以及细根生物量.随着人工造林时间的延长,土壤肥力和微生物生物量增加,森林生态系统的恢复进程稳定.     

藏北古露高寒草地生态系统对短期围封的响应

过度放牧导致高寒草地生态系统退化,围封是生态保护和恢复的管理手段。以青藏高原那曲县古露镇过牧退化高寒草地为对象,系统分析了高寒草地生态系统的植被特征及土壤理化特性、土壤酶活性、土壤微生物生物量和群落结构对围封的响应。结果表明,短期围封后,(1)植被平均高度、盖度和地上生物量均有极显著增加(P0.01),而生物多样性指数则显著降低(P0.01);(2)土壤的水溶性有机碳含量、土壤物理结构(沙土与粉土的比例)及pH有显著变化(P0.05);(3)土壤酶活性没有明显改善;(4)土壤微生物生物量(细菌、放线菌、真菌)均呈显著增加(P0.05);(5)土壤中细菌的多样性有增加的趋势,其群落组成在门水平上也发生了变化;(6)Manteltest分析显示与土壤细菌群落结构的呈正相关性的环境因子主要为土壤有机碳含量(TOC)、总氮含量(TN)、碳磷比(C/P)与氮磷比(N/P)(P0.05)。这表明围栏封育有利于藏北草地植被、土壤理化特性的恢复,还能维持土壤微生物多样性,促进高寒草地生态系统的可持续发展。     

不同复垦年限煤矸山土壤微生物群落和酶活性及其影响因子

土壤微生物和酶能对土壤生态机制变化和环境胁迫做出反应,对土壤生态功能恢复具有指示意义。为揭示土壤微生物群落及酶活性对煤矸山复垦土壤质量变化的指示作用,以山西省霍州市曹村矿区煤矸山复垦地为研究对象,采集了复垦年限为3、5和7 a果园的0~10和10~20 cm土层土壤,利用磷脂脂肪酸法(PLFA)分析了土壤微生物群落和脲酶(URE)、过氧化氢酶(CAT)、脱氢酶(DH)和碱性磷酸酶(ALP)活性的变化情况,并运用通径分析法分析了土壤理化性质对微生物群落和酶活性的影响。结果表明:(1)3种复垦年限果园土壤有机质、碱解氮和有效磷均随复垦年限的增加而增加,但含水量与黏粒含量仅在复垦7 a果园中增加,与当地原地貌普通果园(CK)相比,3种复垦果园土壤性质均明显较差。(2)3种复垦果园不同群落微生物PLFAs浓度和酶活性随复垦年限的增加均有不同程度的增加,其中细菌、真菌、ALP和URE活性在0~10和10~20 cm土层均表现为随复垦年限的增加而增加的趋势;革兰氏阴性菌(G-)和DH活性在0~10 cm土层、放线菌和CAT活性在10~20 cm土层有显著增加。3种复垦果园土壤不同群落微生物PLFAs浓度和酶活性均低于CK样地。(3)土壤微生物细菌、真菌、放线菌、革兰氏阳性菌(G+)群落PLFAs浓度和CAT、ALP、URE和DH活性对土壤性质变化具有指示作用,可作为煤矸山复垦土壤质量变化的微生物学指标。     

模拟氮沉降对长白山苔原灌草混合群落中植物光合特性的影响

由于草本植物持续上侵长白山灌木苔原,形成了强烈的灌草群落种间竞争。本研究以牛皮杜鹃-小叶章群落(Comm. Rhododendron aureum-Deyeuxia purpurea)为对象,根据小叶章的入侵程度设置4种盖度差异显著的样方(无、轻度、中度、重度入侵),并设3个施氮水平(自然状态、添加11.8 kgN·hm~(-2)·a~(-1)及添加23.6kgN·hm~(-2)·a~(-1)),进行原位氮沉降模拟实验,监测灌木牛皮杜鹃和草本植物小叶章光合特性的差异和变化趋势,研究小叶章入侵苔原带的内在生理机制。结果显示:(1)小叶章净光合速率大于牛皮杜鹃,小叶章盖度越高、其叶绿素含量越高,而牛皮杜鹃叶绿素含量降低,随着小叶章入侵程度的增加,其净光合速率增强;(2)施氮可以提高牛皮杜鹃和小叶章的叶绿素含量和净光合速率,促进植物生长,但小叶章的增幅更大,从而增强了小叶章的竞争优势;(3)施氮和小叶章入侵具有复合作用,小叶章盖度越大,对其施氮导致小叶章净光合速率与叶绿素含量的增幅越大,而牛皮杜鹃的增幅减小。所以小叶章的成功入侵可能与其具有较高的净光合速率有关,并且施氮有利于提高小叶章的净光合速率,随着氮沉降的继续增加,更有利于小叶章的生长并提高其竞争力。     

长白山北坡表土花粉组合及数量分析

吉林长白山植被垂直地带性是欧亚大陆从温带到寒带植被水平地带性的真实对照。通过对长白山北坡不同植物群落21个样点表土花粉组合及其与群落组成数量关系的分析,结果发现:(1)木本植物花粉占76.1%,木本植物与草本植物花粉比值(AP/NAP)约3.2,以桦属和松属为主;(2)岳桦云冷杉林和岳桦林花粉组合能较好地反映植物群落组成;红松云冷杉林花粉组合只能部分反映植物群落外貌;红松林的花粉组合不能较好反映植被特征;高山苔原花粉组合未能反映植物群落数量特征;(3)主要花粉类型中松属和桦属花粉具超代表性,云杉属、杜鹃花科和蔷薇科花粉具低代表性;(4)通过花粉相对含量,DCA分析能较好地区分不同植被类型,但是红松林与红松云冷杉林、岳桦云冷杉林无法区分。本研究可为本区古植被与古环境恢复提供新证据。     

退化中的长白山西坡灌木苔原优势种分布差异

长白山苔原带植被正在发生显著变化,灌木苔原中灌木植物分布范围萎缩,重要值下降。通过样方调查数据,分析灌木苔原中优势种的变化,灌木分布格局和灌木群落结构特征沿海拔的差异,旨在揭示长白山灌木苔原退化的区域差异,为明确其退化机理提供基础数据。研究表明:(1)长白山西坡灌木苔原退化严重,多种草本植物已经侵入,并成为优势种。目前7个优势种中灌木仅占2席,草本植物占据5席,与1979年的样方调查结果相比灌木优势种的数量和地位都明显下降。7个优势种均为聚集分布,各优势种分布呈现斑块化、分离化,统一的灌木苔原面临解体;大部分灌木苔原群落中,出现了草本层,苔原带下部灌木苔原中草本层高于灌木层,物种组成和群落形态接近草木苔原。(2)灌木在各海拔均仍有广泛分布,但其空间分布格局明显不同。在海拔2300m以下,灌木的分布产生较强的聚集现象,特别是在海拔2100m以下这种聚集分布现象更为突出;在海拔2300m以上灌木的聚集程度较弱。(3)长白山西坡灌木苔原退化的区域分异明显,在海拔2100m以下灌木苔原退化严重,成为草-灌苔原;在海拔2100—2300m之间,灌木苔原退化较严重,成为灌-草苔原;在海拔2300m以上,退化较轻,仍为灌木苔原。由此推断,长白山西坡灌木苔原的退化机理应包括两个方面:草本植物入侵,种间竞争导致灌木退化,以及环境变化导致灌木退化,二者皆可能是全球气候变化的结果。     

长白山苔原带土壤动物群落结构及多样性

长白山苔原生态系统对环境变化非常敏感,一旦破坏很难恢复。土壤动物是陆地生态系统的重要组成部分,联系着地上和地下生态系统。为探讨长白山苔原带土壤动物群落的组成、结构和多样性特征,于2009年5月、7月和9月对上部和下部苔原带土壤动物进行了研究。研究表明:长白山整个苔原带土壤动物优势类群为甲螨亚目、节跳虫科和球角跳虫科。下部苔原亚带土壤动物个体数和类群数多,群落结构较为复杂。土壤动物的个体数随生境和时间变化有很大波动,类群数变化则较小。在7月份个体数最少,而类群数随着时间的变化有减少的趋势。土壤动物的垂直分布随时间和生境的不同而异。上部苔原亚带9月的甲螨亚目(P﹤0.01)、革螨亚目(P﹤0.05)及下部苔原亚带5月的甲螨亚目、革螨亚目、辐螨亚目(P=0.03,P=0.011,P=0.027)0—5 cm土层显著高于凋落物层;下部苔原亚带5月的球角跳虫科(P=0.001)及各月的节跳虫科和山跳虫科在各层之间存在显著差异(P=0.001,P=0.036,P=0.005,P=0.001,P=0.04,P=0.009)。两个亚带土壤动物多样性随时间的变化都有递减的趋势。土壤动物的多样性指数、丰富度指数和均匀度指数均是下部苔原亚带高于上部苔原亚带,而优势度指数则相反。相似性指数表明两个亚带土壤动物群落组成上存在一定的差异,各类群的相对数量差异在9月最大。下部苔原亚带的生境条件较适宜土壤动物生存,生物多样性较高。     

氮肥添加对高寒藏嵩草(Kobresia tibetica)沼泽化草甸和土壤微生物群落的影响

以藏嵩草沼泽化草甸为研究对象,利用磷脂脂肪酸(PLFA)技术,研究连续6年N素添加对地上植被群落数量特征、土壤微生物群落结构的影响。结果表明:①藏嵩草沼泽化草甸群落生物量、枯枝落叶对施肥处理无明显响应,且莎草科植物对土壤氮素的吸收和利用率较低。②施肥增加了0-10 cm土壤微生物类群PLFAs丰富度尤其细菌和革兰氏阳性菌PLFAs,降低了10-20 cm PLFAs丰富度;③磷脂脂肪酸饱和脂肪酸/单烯不饱和脂肪酸、细菌PLFAs/真菌PLFAs的比值随土壤层次增加而增加;④0-10 cm土层革兰氏阳性菌、真菌PLFAs含量与pH、土壤速效磷、速效氮、土壤有机质显著正相关(P0.05或P0.01);10-20 cm土层,细菌、革兰氏阳性菌、真菌和总PLFAs含量与土壤有机质含量显著正相关(P0.05或P0.01)。表明藏嵩草沼泽化草甸微生物PLFAs含量和丰富度对施肥的响应存在明显的土层梯度效应,土壤微生物PLFAs含量和丰富度主要受表层土壤初始养分含量的影响。