浑善达克沙地无芒雀麦（Bromus inermis）空间分布格局

通过西北-东南和东北-西南方向两条宽5m×长3 km的样带和一块4m×4m的样方调查,研究了浑善达克沙地无芒雀麦、植被、土壤水分及土壤盐分的空间变异特点及其相互关系。结果表明,样带内植被盖度、无芒雀麦盖度、土壤水分和土壤盐分的空间变化格局相似,然而,在不同的空间方向上,它们具有不同的空间变化;样方内无芒雀麦地上部生物量、分株数和土壤盐分具有相似的空间变化格局,但却不同于植被地上部总生物量和土壤水分的空间变化格局。相关分析表明,样带内植被盖度、无芒雀麦盖度与土壤水分和土壤盐分之间均具有显著的正相关关系。土壤水分和土壤盐分也具有显著的正相关。样方内无芒雀麦地上部生物量、分株数及植被地上部总生物量与土壤水分均具有显著的正相关关系,但与土壤盐分没有显著的相关关系。无芒雀麦地上部生物量、分株数和植被地上部总生物量三者之间,以及土壤水分和土壤盐分之间也均具有显著的正相关关系。研究结果表明了植被与土壤之间的相互关系依赖于空间尺度。     

嘉峪关草湖湿地土壤水分含量与植被盖度的空间格局

土壤水分含量是植被格局形成和演变的主要因素。探讨干旱区盐沼湿地土壤水分含量的空间异质性,有助于揭示湿地植物的环境适应机理和土壤水分与湿地植物的相互关系。本研究利用地统计学方法建立了嘉峪关草湖湿地3个不同长势(植被盖度高、中、低)假苇拂子茅(Calamagrostis pseudophragmites)单优种群斑块土壤(0～90 cm)水分含量与植被盖度的变异函数理论模型,以Kriging插值法绘制了土壤水分含量与植被盖度的空间格局分布图,采用Moran I系数确定了湿地土壤水分含量和植被盖度的空间自相关关系,分析了湿地土壤水分含量与植被盖度的空间异质性及其相互作用关系。结果表明:草湖湿地样地土壤的平均含水量为湖边干湖沙丘间平地;盐分平均含量为干湖湖边沙丘间平地;在斑块尺度上,土壤水分含量和植被盖度均符合正态分布;各层土壤水分含量和假苇拂子茅盖度的空间结构均具有明显的斑块状分布特点,且均存在高度的空间异质性; 3个样地各层土壤的水分含量和植被盖度均具有空间正相关性和空间集聚特征,60～90 cm土壤水分含量的空间集聚强度较0～30和30～60 cm土层更大,湖边样地植被盖度空间集聚特征更明显。假苇拂子茅最大限度利用土壤水分资源,提高了其对干旱生境的适应力,且在一定程度上影响小尺度土壤水分的空间分布格局。     

克隆整合对无芒雀麦在异质性盐分环境中存活和生长的影响

无芒雀麦是浑善达克沙地植物群落中占优势的多年生根茎禾草.研究了克隆整合特性对无芒雀麦在异质性盐分环境中存活和生长的影响.结果表明,克隆整合显著提高了无芒雀麦分株在高盐环境中的存活能力,耗-益分析表明无芒雀麦在高盐斑块中分株的生物量、分株数、根茎节数和根茎总长显著受益于克隆整合,而与之相连的非盐分斑块中的分株却没有产生显著的损耗.因而,克隆整合特性是无芒雀麦对异质性环境形成的重要适应对策,它使无芒雀麦能够扩展到不适合植物生长的高盐分斑块中,从而增加了无芒雀麦在浑善达克沙地中的存活和生长,提高了其在半干旱沙化地区的适合度.     

黑河中游荒漠绿洲过渡带土壤水分与植被空间变异

荒漠绿洲过渡带是绿洲生态系统的重要组成部分,对维持绿洲稳定具有重要作用。过渡带土壤湿度和植被之间的相互关系是了解荒漠绿洲过渡带的重要科学问题,从而开始受到重视。研究是在黑河中游荒漠绿洲过渡带,选择一条1700m×200m的样带（包括3条平行样线）,在对土壤湿度、植被高度、盖度等调查的基础上,应用统计分析和地统计的方法,研究了荒漠绿洲过渡带土壤水分和植被的空间变异性特征。结果表明：在荒漠绿洲过渡带上,0～200cm土层中土壤平均湿度介于1．45％～3．85％,变异系数在27．7％～83．2％;植被盖度介于9％～80％,变异系数为80％。植被盖度、冠幅与0～20、20～40cm两层土壤湿度显著负相关（p〈0．05）,与120～140、140～160cm两层土壤湿度显著正相关（p〈0．01）。土壤水分和植被空间分布在样带上存在明显的空间异质性,表现在小于100m的尺度上随机分布,而在100～3110m的尺度上呈聚集分布格局。     

毛乌素沙地南缘沙漠化临界区域土壤水分和植被空间格局

应用地统计学和经典统计学方法,对毛乌素沙地南缘沙漠化临界区域土壤水分和植被特征的空间分布格局及其相互关系进行研究,结果表明: 0-5 cm和5-10 cm土壤水分符合指数模型,10-15 cm土壤水分和植物群落物种数、植被盖度、植被密度都符合球状模型;0-5 cm土壤水分、植物群落物种数和植被盖度都具有强空间自相关性,5-10 cm、10-15 cm土壤水分和植被密度都具有中等程度的空间自相关性;从牛枝子群落到黑沙蒿群落,各层土壤水分与植物群落物种数之间具有相似的空间格局,都呈先升高后降低的变化趋势,而植被盖度和植被密度呈逐渐减小的变化趋势;0-5 cm土壤水分与植物群落物种数之间具有显著的正相关,是制约植被物种空间分布的关键因素。     

毛乌素沙地景观的植被与土壤特征空间格局及其相关分析

以毛乌素沙地景观不同尺度和生境中的植被盖度、植物物种数、土壤有机碳和全氮含量的空间格局和相互关系进行了研究。结果表明：不同尺度和生境中的植被盖度与植物物种数之间,以及土壤有机碳含量与全氮含量之间都具有显著的相关。在50－5000m的尺度上,植被盖度与植物物种数之间,以及土壤有机碳含量与全氮含量之间具有相似的空间格局,但植被特征（植被盖度与植物物种数）与土壤特征（土壤有机碳含量与全氮含量）具有不同的空间变化格局,两者之间没有显著的相关关系;在小于50m的尺度上,固定沙丘中的植物物种数与土壤有机碳和全氮含量之间具有显著的正相关,半固定水丘中的植物物种数与土壤有机碳含量具有显著的负相关。这说明,在小于50m的尺度上土壤有机碳和全氮含量格局制约了植被格局,但在50－5000m的尺度上却没有。这一研究表明植被与土壤之间的相互关系依赖于不同的空间尺度。     

古尔班通古特沙漠白茎绢蒿和准噶尔沙蒿种群多尺度多参数空间分布格局

以往种群空间格局的研究大多基于植株点位或株数(0维),极少针对植冠的投影盖度(2维)和生物量(3维,由植冠体积体现).目前对三者所体现的种群空间格局特征尚不清楚.本研究以古尔班通古特沙漠广布的小半灌木白茎绢蒿和准噶尔沙蒿种群为对象,测定每株的点位、投影盖度及地上生物量,通过GIS技术对坐标系进行6次尺度划分,利用聚集度分析、变异系数及其与尺度的幂函数关系,分析了3个参数的种群分布格局特征.结果表明: 在各尺度下,两种群的株数(白茎绢蒿0.5 m尺度除外)和生物量均为集群分布,聚集强度随尺度增加而增大;而投影盖度多为均匀分布(准噶尔沙蒿5 m和8 m尺度除外).随尺度增大,两种群各参数的变异系数均逐渐下降;株数的幂指数的绝对值(k值)高于投影盖度和生物量,且后两者无显著差异.白茎绢蒿各参数的k值均高于准噶尔沙蒿,可能与群落种间关系及个体大小有关.总之,株数和生物量的空间格局类型相似,而投影盖度和生物量具有近乎相同的格局复杂性和尺度变化特征.     

宁夏东部风沙区沙化草地土壤水分和植被的空间特征

土壤水分作为土壤-植被-大气连续体的关键因子,对沙化草地的演化过程具有重要作用。为探讨宁夏东部风沙区沙化草地土壤水分、物种丰富度指数及植被盖度的空间变异及其相互关系,以哈巴湖自然保护区沙化草地为对象,采用样线法自潜在沙化草地至重度沙化草地进行植被调查和土壤取样,通过经典统计学和地统计学分析,得出以下结果：0—100 m各土层土壤水分含量、植被盖度和物种丰富度指数的分布范围分别为0.82%—28.22%、41.00%—93.00%和0.82—2.80,变异系数范围为0.20—0.48,均属于中等变异。各土层土壤水分和物种丰富度指数表现为中等的空间自相关性,植被盖度则表现为强烈的空间自相关性。Kriging插值结果表明,0—100 cm各土层土壤水分和植被盖度的空间插值图呈条带状和斑块状的梯度变化,物种丰富度呈斑块分布,自潜在沙化草地至重度沙化草地,表现为逐渐降低的趋势。相关分析表明,植被盖度与0—40 cm各土层土壤水分呈显著正相关,与40—100 cm各土层土壤水分呈极显著正相关。宁夏东部风沙区沙化草地土壤水分含量总体较低,由于结构因素和随机因素的共同作用,随草地沙化程度的加重,表现为...     

绿洲-荒漠过渡带景观的植被与土壤特征要素的空间异质性分析

采用变异函数的理论和方法,通过空间异质性特征比较,研究了阜康绿洲-荒漠过渡带景观中的植被盖度和土壤环境因子的空间异质性、空间格局及其关系．在此基础上,应用Kriging局部块段插值法,以三维图形显示出各个要素的空间分布格局．结果表明,除土壤全盐量空间相关性较弱外,其他各要素具有中等程度以上的空间相关性,且空间变异主要发生在较小尺度上．其中,植被盖度的空间异质性程度较高,在3km的尺度内具有明显的空间格局．从空间分布格局看,植被盖度、土壤表层含水量和土壤pH值沿样带相邻点差异对比明显,高值区和低值区交错．草本盖度与土壤表层含水量、土壤pH间有相关关系,灌木平均盖度主要依靠深层次地下水维系．灌木和草本盖度的块金值具有明显差异,可能因为二者要求不同的生态条件,因而在同等尺度上具有不同的生态学过程．     

阿尔金山自然保护区植物群落生物量和物种多样性的空间格局及其影响因素

以阿尔金山国家级自然保护区的植物群落为研究对象,用样方法调查分析了不同植物群落的物种多样性、生物量的空间格局及其与环境因子间的关系。结果表明:西南高海拔地区主要植被类型为高寒草原,东北低海拔地区主要植被类型为沼泽草甸和高寒草原,西北部中海拔和东南低海拔区域的植被类型则主要为高寒荒漠;植物群落的物种多样性和生物量并未表现出明显的纬度、经度和海拔梯度变化;植物群落的多样性指数与土壤全氮、土壤总碳、土壤有机碳呈显著正相关,与土壤含水量呈极显著正相关;植物生物量与土壤有机碳和土壤含水量呈显著正相关,与土壤全氮呈极显著正相关,与土壤容重呈显著负相关。综上,阿尔金山保护区内植物群落生物多样性与生物量的空间分异是地理因子、土壤因子以及气象条件等综合作用的结果,在保护区尺度上土壤和气象因子对植物群落的影响超过地理因子的影响。     

红壤旱地不同复种方式养地效果

为了提出适宜南方红壤区旱地质量提升的持续高效种植模式,在江西农业大学科技园开展田间试验,以传统复种方式为对照,从土壤理化性状、微生物及酶活性等多方面分析比较不同复种方式对土壤的养地效果,为提出可持续发展的农田耕作模式提供理论基础。结果表明:不同复种方式中,绿肥种植和绿肥翻压还田对土壤具有明显养地效果,其中处理C"黑麦草-花生‖玉米-粟‖荞麦"具有较高的土壤阳离子交换量、有机质、碱解氮、全磷含量以及土壤酶活性和较多的土壤微生物种类、数量,从而显著提高土壤肥力和土壤持续生产力,养地效果最佳;处理B"混播绿肥(油菜、紫云英、肥田萝卜)-大豆‖玉米-绿豆‖芝麻"降低土壤容重,增加土壤孔隙度,改善土壤的通气性、透水性,明显提高土壤pH值、全氮、有效磷、全钾和速效钾含量,养地效果次之。因此,大力推广应用冬季绿肥是促进红壤旱地生态系统可持续发展的有效耕作措施。     

Macroecological patterns in soil communities

Aim To review published evidence regarding the factors that influence the geographic variation in diversity of soil organisms at different spatial scales. Location Global. Methods A search of the relevant literature was conducted using the Web of Science and the author's personal scientific database as the major sources. Special attention was paid to include seminal studies, highly cited papers and/or studies highlighting novel results. Results Despite their significant contribution to global biodiversity, our taxonomic knowledge of soil biota is still poor compared with that of most above‐ground organisms. This is particularly evident for small‐bodied taxa. Global patterns of soil biodiversity distribution have been poorly documented and are thought to differ significantly from what is reported above‐ground. Based on existing data, it appears that microorganisms do not respond to large‐scale environmental gradients in the same way as metazoans. Whereas soil microflora seem to be mainly represented by cosmopolitan species, soil animals respond to altitudinal, latitudinal or area gradients in the same way as described for above‐ground organisms. At local scales, there is less evidence that local factors regulate above‐ and below‐ground communities in the same way. Except for a few taxa, the humpbacked response to stress and disturbance gradients doesn't seem to apply underground. Soil communities thus appear weakly structured by competition, although competitive constraints may account for assembly rules within specific taxa. The main factor constraining local soil biodiversity is the compact and heterogeneous nature of soils, which provides unrivalled potential for niche partitioning, thus allowing high levels of local biodiversity. This heterogeneity is increased by the impact of ecosystem engineers that generate resource patchiness at a range of spatio‐temporal scales.     

不同土地利用方式对宁夏盐渍化土壤细菌群落的影响

为了解盐渍化土壤不同利用方式对土壤细菌群落结构的影响,该研究选取盐渍化荒地(CK)、水旱轮作12年玉米地(PD12Y)、连续种植12年水稻地(P12Y)、水旱轮作12年水稻地(DP12Y)以及连续种植12年玉米地(D12Y)的土壤,利用Illumina Hiseq高通量测序技术解析不同种植年限土壤细菌的群落结构特征,并分析土壤理化因子与细菌群落结构的关系。结果表明：(1)变形菌门是研究区所有土壤中最为优势的菌群,占21.25%~46.87%;其次为芽单胞菌门,占7.10%~25.36%,其丰度在盐渍化荒地(CK)组最高(25.36%),显著高于其他处理组96.28%~257.18%(P<0.05);第3大优势菌门为放线菌门,占5.30%~18.87%,放线菌门在CK中最高并显著高于其他处理组105.00%~261.51%(P<0.05)。(2)在属水平上,由于土地利用方式变化,盐渍化土壤中耐盐性的Salinimicrobium、unidentified Actinomarinales和Candidatus entotheonella等显著下降(P<0.05)。(3)土壤理化性质测定结果表明,全氮、碱解氮、全磷在PD12Y和D12Y处理中最高,其中碱解氮在D12Y处理中显著高于其他处理组(P<0.05),全磷在PD12Y处理组最高(P<0.05);速效磷在PD12Y处理组中显著高于其他处理组(P<0.05);土壤pH(P<0.05)、电导率值、含水量在PD12Y处理组最低。(4)冗余分析(dbRDA)与Spearman相关性分析结果表明,土壤含水量和总氮是影响细菌群落结构的主要因子。     

基于梯度稀释法分析细菌多样性对土壤碳代谢的影响

为探究土壤微生物多样性对土壤碳代谢过程的影响,利用梯度稀释法(处理D1、D3和D5分别为稀释10-1、10-3和10-5倍)改变土壤样品中原始土壤微生物群落的多样性,以探究土壤微生物群落多样性减少对土壤碳代谢的影响。进行为期6周的预培养实验,以消除梯度稀释法对土壤样品中微生物群落丰度的影响,并通过Q-PCR和高通量测序测定预培养结束后3种土壤样品中细菌丰度及其基因多样性指数(ACE、Chao1、Shannon),以验证预培养实验结果。后加入等量葡萄糖(0.5g/100g干土)继续培养,并于培养期间测定3种处理土壤的碳矿化速率,进行biolog ECO板实验,分析计算各土壤样品中细菌的功能多样性指数(Shannon指数(H)、Simpson指数(D)、McIntosh指数(U))及碳源代谢强度。结果表明:(1)3种处理土壤样品碳矿化速率及累积碳矿化量大小排序为:D1> D3> D5,且D1与D3、D5处理均有显著差异(P<0.05)。(2)D1处理下土壤样品中微生物群落的孔平均颜色变化率(AWCD)、功能多样性指数(Shannon指数(H)、McIntosh指数(U))均显著高于D3、D5处理(P<0.05)。(3)对31种碳源吸光度做主成分分析(PCA)分析,发现3种稀释处理下土壤样品的碳源利用模式存在差异,且D1处理下的土壤微生物群落对碳源的代谢功能大于D3、D5处理。因此,该研究表明土壤微生物多样性的减少会降低土壤的碳矿化速率及其碳源代谢强度,对土壤碳代谢过程产生一定程度的不利影响。     

Response of different decomposer communities to the manipulation of moisture availability: potential effects of changing precipitation patterns

The potential impacts of changes in precipitation patterns associated with global climate change on the relationship between soil community diversity and litter decomposition were investigated. For a period of ca. 5 months, two decomposer communities in litterbags (1000 and 45 μm mesh size) containing spruce litter were subjected to two irrigation treatments: constant and fluctuating (drying/rewetting) moisture conditions. The latter were expected to induce moisture stress on the decomposer communities. The two mesh sizes were used to exclude different faunal components from the decomposer communities. The 1000 μm mesh excluded only the macrofauna, whereas the 45 μm mesh excluded both the macro- and mesofauna. In the short-term perspective of the present study, mesofauna abundance showed no response to imposed fluctuating moisture conditions. Irrespective of the presence of mesofauna, mass loss, microbial biomass and the control mechanisms, regulating carbon mineralization appeared unaffected by fluctuating moisture conditions. The reduction in the functional/structural diversity of the decomposer communities in the 45 μm litterbags resulted in strongly increased Nematoda abundance but it did not alter the response of Nematoda to fluctuating moisture conditions. Processes in the nitrogen (N)-cycle and mass loss were sensitive indicators of changes in the structural and functional complexity of decomposer communities. However, a negative effect of fluctuating moisture conditions on extractable N was coupled to the presence of mesofauna. Extremes in rainfall patterns, generated by climate change, may have a negative impact on the availability of nutrients, particularly N, for plants. This effect could be amplified by an additional impoverishment in the structural and functional complexity of the respective decomposer communities.     

Land use,soil loss,and sustainable agriculture in Rwanda

The conservation of scarce land resources is essential to the long-term viability of agriculture in Rwanda. High population density, steep slopes, and abundant rainfall prevail in the highland portions of this African country, making the task of erosion control uncommonly difficult for the peasant farmer. The specific use to which land is put, e.g., cultivation, fallow, pasture, woodlots, and, if it is cultivated, the particular combination of crops grown, can be seen as contributing to both the cause and the solution of the land degradation problem. Based on data from a nationwide survey of over 4800 agricultural fields in Rwanda, this study reviews the extent to which the land use and cropping patterns employed by farmers are appropriately suited, in terms of erosion control, to the topographical and environmental characteristics of their landholdings. Analyses of other aspects of the traditional agricultural system, e.g., variations in relative soil fertility, the use of organic fertilizers, and the location of fields relative to the household, are introduced to help explain why farmers often fail to maximize erosion control through land use and cropping practices. Adjustments to current land use practices that can be expected to reduce soil loss are discussed.     

云南省三种典型气候带凋落物层弹尾类多样性分布格局

弹尾类是土壤动物中常见的优势类群,其作为土壤微食物网的重要组成部分,参与凋落物分解、土壤团聚体形成等重要生态过程。以往对弹尾类分布格局的研究通常关注其在不同海拔梯度或者不同生境类型下的分布情况,但在不同气候带下弹尾类多样性沿纬度分布格局仍不清楚。为讨论不同气候带下弹尾类沿纬度的分布格局及其潜在的环境影响机制,于2017年10月(雨季末期)在云南省同一经度(E 101°)分布的三种典型气候带设置海拔梯度样带:热带雨林(西双版纳,800 m、1000 m、1200 m、1400 m)、亚热带常绿阔叶林(哀牢山,2000 m、2200 m、2400 m、2600 m)、亚高山针叶林(丽江玉龙雪山,3200 m、3400 m、3600 m、3800 m),采集凋落物层弹尾类并调查分析土壤温度、土壤含水量、凋落物厚度、土壤pH、土壤容重及土壤孔隙度等环境因子。利用Berlese-Tullgren法收集土壤动物,共获得弹尾类19150只,隶属于10科29属,其中符■属(39.9%,等节■科)数量最多,其余优势属为棘■属(21.7%,棘■科)和球角■属(10.1%,球角■科),这3个属合计占总体的71.7%。凋落物层弹尾类的密度在亚高山针叶林明显高于热带雨林和亚热带常绿阔叶林,弹尾类的属数排序由多到少依次为热带雨林、亚高山针叶林、亚热带常绿阔叶林。通过最小二乘回归法对弹尾类多样性的海拔格局进行回归分析,得出弹尾类的丰富度指数(Margalef′s指数、Menhinick′s指数)、多样性指数(Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数)和均匀度指数(Pielou均匀度指数)沿热带雨林、亚热带常绿阔叶林、亚高山针叶林呈单调递减格局。通过全模型子集回归筛选最佳环境模型表明,温度是影响弹尾类多样性沿不同气候带分布格局的主要环境因子。本研究为预测不同气候带下弹尾类多样性如何响应环境变化提供参考。     

Diel patterns of autotrophic and heterotrophic respiration among phenological stages

Improved understanding of the links between aboveground production and allocation of photosynthate to belowground processes and the temporal variation in those links is needed to interpret observations of belowground carbon cycling processes. Here, we show that combining a trenching manipulation with high‐frequency soil respiration measurements in a temperate hardwood forest permitted identification of the temporally variable influence of roots on diel and seasonal patterns of soil respiration. The presence of roots in an untrenched plot caused larger daily amplitude and a 2–3 h delay in peak soil CO₂ efflux relative to a root‐free trenched plot. These effects cannot be explained by differences in soil temperature, and they were significant only when a canopy was present during the growing season. This experiment demonstrated that canopy processes affect soil CO₂ efflux rates and patterns at hourly and seasonal time scales, and it provides evidence that root and microbial processes respond differently to environmental factors.