不同植被被覆下温性草原土壤养分分异特征

以青海湖区4种不同植被被覆下温性草原为对象,研究在自然及放牧因素影响下土壤异质性分布格局.结果表明:速效养分(速效氮、速效磷、速效钾)具有明显的分层特征,表层土壤含量最高,随土层加深含量逐渐降低.紫花针茅退化样地各层土壤速效养分含量普遍低于其他3个样地,恢复时间较长的样地(早熟禾样地)和有外来物质输入的样地(赖草样地)含量较高.全量养分表现不同,全氮含量表现出分层现象,退化和恢复时间短样地(紫花针茅退化样地、垂穗披碱草样地)表层(0～10 cm)和第二层(10～20 cm)全氮含量高,下层含量迅速降低;早熟禾样地和赖草样地各层全氮含量都较高;全磷含量随土层降低没有出现显著差异(P＞0.05),紫花针茅退化样地0～40 cm土层全磷含量都显著低于其他样地(P＜0.05),其全钾和有机质含量也普遍低于其他样地;有机质与全量养分、速效养分均呈现极显著相关(P＜0.01).随土层加深土壤容重增高,退化使土壤pH值升高.退化温性草原在恢复6a后土壤基本得到恢复,人类扰动和自然因素都影响到土壤养分状况.     

三峡库区不同植被类型土壤养分特征

通过三峡库区8个植被类型370个样地的群落调查和土壤分析,研究了不同植被类型、土壤类型、海拔对表层土壤有机质及全氮、速效磷、速效钾含量的影响.结果表明:(1)三峡库区不同植被类型土壤有机质、全氮平均含量规律为阔叶林＞竹林＞针叶林＞灌丛＞草丛,森林土壤有机质及全氮平均含量丰富;速效磷平均含量表现为草丛＞落叶阔叶林＞灌丛＞暖性针叶林＞常绿落叶阔叶混交林＞温性针叶林＞竹林＞常绿阔叶林,草丛与其他植被类型差异显著;速效钾平均含量表现为常绿落叶阔叶混交林＞落叶阔叶林＞灌丛＞针叶林＞竹林＞草丛＞常绿阔叶林,竹林、草丛、常绿阔叶林与常绿落叶阔叶混交林、落叶阔叶林、灌丛、针叶林差异显著.(2)不同土壤类型养分含量差异显著,黄棕壤中有机质、全氮含量高,分别为6.83%、0.44%,紫色土中速效磷含量高,达到54.24mg/kg.(3)随海拔升高,有机质、全氮含量呈明显增加趋势,速效磷、速效钾含量变化趋势不明显.     

陕北黄土丘陵区撂荒草地群落生物量及植被土壤养分效应

为了明确植被演替过程中植被与土壤的互动效应，为植被恢复提供依据。根据陕北黄土丘陵区36块不同年限（时间尺度为2—45a）的撂荒样地地上生物量、土壤养分和水分的测定结果，及4块典型撂荒群落样地地上／地下生物量，7种撂荒群落主要植物生长特性的测定，分析了撂荒演替过程中群落生物量与土壤养分的变化过程、趋势及其相互关系，进而探讨了撂荒演替过程中群落生物量对土壤养分的作用效应，并利用多元回归和通径分析法分析了土壤养分对群落生物量的作用。结果表明：（1）除速效磷外，撂荒演替过程中群落地上生物量和土壤有机质、全氮、全磷、全钾、NO3-N、NH4-N和速效钾都呈先减少后增加的趋势，步调基本一致。（2）从撂荒年限与土壤养分的相关性来看，0—20cm土壤有机质含量、速效磷含量和0—20、20—40cm土壤层NO3-N含量与撂荒年限相关显著，说明演替过程中有机质、速效磷和NO3-N有较为明显的植被土壤效应，而其它土壤养分与撂荒年限相关不显著，不能排除演替初始条件和植物暂时固定的影响；从群落生物量与土壤养分的相关性来看，群落生物量对土壤有机质、全氮、磷、钾、NO3-N、速效钾和速效磷含量具有正效应，而对NH4-N具有负效应，但都不显著。（3）通径分析说明撂荒年限、土壤全氮、全钾、速效钾和土壤水分变异量对生物量表现为正的直接作用，其中以撂荒年限和土壤水分波动量作用较大，土壤养分对群落地上生物量的作用以土壤全氮最大，全钾和速效钾影响较小；演替过程中群落地上生物量的变化主要是由于植被盖度和群落组成种的生态学特性造成的（撂荒年限较大的直接作用），其次是由于撂荒演替过程中土壤水分的波动造成的（撂荒年限通过土壤水分的间接负作用）。（4）随着土层深度的加深植物根系生物量呈幂函数递减过程，演替后期群落根冠比有增加的趋势，演替后期序列种根冠比和根长也有增加的趋势，这些在一定程度上会影响到生物量积累和有机质分解等，进而会影响到植被土壤效应。     

黄土丘陵沟壑区退耕地土壤养分因子对植被恢复的贡献

为了探求各土壤养分因子对植被恢复贡献的大小．利用因子分析(Factor analysis)对黄土高原丘陵沟壑区退耕地植被恢复中的土壤养分进行了多元统计分析,定量研究了土壤养分环境对植被恢复的作用。结果表明：住所选取的6个土壤养分因子中,土壤有机质、有效N、全P和速效P对植被恢复的贡献较大．是限制该地区植被恢复的主导因素,其它养分因子的贡献相对较小。根据土壤养分因子间的相关系数,土壤有机质与全N和有效N呈显著相关。因此,在评价土壤养分因子对植被恢复贡献大小时．选取土壤有机质、氮和磷的含量作为评价指标,不但节省了时间和财力,而且有助于植被恢复的快速评价。     

土壤线虫群落对闽北森林植被恢复的响应

为了考察地上植物群落的演替与土壤线虫群落的相互关系, 作者对闽北退化常绿阔叶林不同恢复阶段的土壤线虫群落进行了为期一年的定位研究。研究表明, 线虫群落对植被不同恢复阶段有不同的响应, 各恢复阶段线虫数量差异显著(P<0.01), 从大到小依次为: 荒地(Wj)、天然阔叶林(Cc)、针阔混交林(Clc )、针叶林(Pm); 土壤线虫数量的季节波动明显, 属数与个体密度均体现为春季＞冬季＞秋季＞夏季, 而夏季极显著少于其他季节(P<0.01); 土壤线虫群落DG指数与丰富度指数从大到小依次为天然阔叶林、荒地、针阔混交林和针叶林。而多样性顺序却表现为: 荒地>天然阔叶林>针阔混交林>针叶林; 不同恢复阶段土壤根系生物量、土壤理化特征存在明显的空间变异, 并且线虫数量与根系生物量、土壤含水率、土壤孔隙度、土壤有机质、全氮以及速效磷具有显著正相关关系。因此, 植被恢复过程中土壤线虫群落结构分异及其动态是一个重要的生态响应过程, 能为进一步研究土壤生物在植被演替中的地位和作用以及土壤生物多样性保护提供基础数据。     

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.     

陕北风沙区不同植被覆盖下的土壤养分特征

选取了陕北定边县板凳滩风沙区四种典型植被覆盖下的风沙土壤,对其基本养分含量进行了测定。分析不同类型植被覆盖下的土壤养分含量特征、土壤养分含量层次特征以及土壤各层次养分含量之间的相关性,为风沙区土壤生态恢复重建及侵蚀土壤质量的恢复保育提供了科学依据。结果表明:(1)不同植被覆盖下的土壤对有机质、全氮、速效氮、速效磷的保持能力均为:小蒿草>羊草>沙蒿>苦豆子>无植被;对全磷的保持能力,各植被覆盖条件下差异不显著,但小蒿草覆盖下含量最高,羊草最低,且低于无植被;从土壤对全钾的保持能力来看,羊草覆盖下的全钾含量最高,小蒿草最低。(2)不同植被覆盖下的土壤养分含量层次变化除全磷和全钾变化微弱外,土壤有机质、全氮、速效氮、速效磷、速效钾含量均随着土层深度的增加而逐渐下降,且降低速度基本呈现出小蒿草>羊草>沙蒿>苦豆子>无植被。(3)不同植被覆盖下的土壤各层次养分含量之间的相关性以羊草最为密切,大体呈显著中度及以上正相关;沙蒿和苦豆子覆盖下的相关性稍弱,基本呈中度正相关;而小蒿草覆盖下的相关系数正负均有,相关性较为复杂。     

不同植被恢复模式下矿区复垦土壤真菌群落组成及多样性

本研究利用Illumina MiSeq高通量测序技术,分析安太堡露天煤矿生态复垦区4种植被恢复模式(刺槐Robinia pseudoacacia、油松Pinus tabulaeformis、沙棘Hippophae rhamnoides和柠条锦鸡儿Caragana korshinskii)土壤真菌群落组成及多样性,并探究其与土壤环境因子的相关性。高通量测序结果共获得821 508条有效序列和1 841个OTUs,子囊菌门Ascomycota和担子菌门Basidiomycota为优势菌门,序列数占真菌总数的88.43%,此外还含有3.72%未被分类学鉴定的真菌。真菌α多样性分析结果表明：刺槐模式、沙棘模式和柠条锦鸡儿模式的Sobs指数、Chao1指数、Ace指数和Shannon指数均显著高于油松模式(P<0.01),而油松模式的Simpson指数显著高于其余3种植被恢复模式(P<0.05)。真菌β多样性分析结果显示：OTU水平下4种植被恢复模式土壤真菌群落组成差异显著(R=0.709 9,P=0.005),其中,油松模式的土壤真菌群落与其他3种模式距离较远,差异显著(P<0.01),而其余3种植被恢复模式之间两两组成相近,差异不显著(P>0.05)。通过土壤理化性质的测定、典范对应分析、冗余分析以及Spearman相关性分析,结果发现土壤有机质、全氮和有效磷是显著影响4种植被恢复模式土壤真菌群落组成的环境因子。综上所述,在矿区生态复垦过程中刺槐模式是物种相对多度最高的植被恢复模式,油松模式是优势菌群含量最高的植被恢复模式。研究结果可为植被修复煤矿复垦区土壤及真菌资源的开发利用提供理论依据。     

基于GIS和地统计学的稻田土壤养分与重金属空间变异

以湖南省长沙县北山镇3.56 hm²的水稻田为研究区域,基于网格法(25 m×25 m)等距离取样,采用GIS和地统计学相结合的方法,对研究区土壤耕作层(0～20 cm)的pH值、有机质、全氮、速效磷、阳离子交换量(CEC)与3种典型重金属元素Cd、As、Pb的空间变异特征进行了定量分析.结果表明: 研究区内土壤pH值和Pb含量表现为弱变异,其他各项指标均表现出中等强度变异,变异顺序的大小为:速效磷＞Cd＞全氮＞有机质＞CEC＞As＞Pb＞pH.半方差检验结果表明,有机质、速效磷、As的半方差函数的最佳拟合模型为指数模型;pH、全氮、CEC、Cd和Pb的最佳拟合模型为球状模型;除CEC呈中等空间相关外,其余指标均表现出强烈的空间相关.克里格插值分析表明: pH、全氮、CEC、Pb呈斑块状分布;有机质、速效磷、Cd、As呈块状和带状分布.植被、地形和人类活动是造成研究区土壤养分与重金属格局差异的主要因素.相关性分析表明,部分土壤养分与重金属含量的相关性达到显著水平,其中pH与有机质、Cd与Pb的相关性达到了极显著相关水平.     

苏北大丰生态工程区两种植物群落土壤酶活性比较

土壤酶在土壤生态系统的物质循环和能量流动方面扮演着重要的角色.研究了大丰海滨湿地中实施微地貌水文饰变生态工程后的芦苇群落和互花米草群落土壤磷酸酶、脲酶和过氧化氢酶的季节变化动态,并对两种群落的3种土壤酶活性与各理化因子之间作了相关性分析,结果表明:(1)芦苇群落和互花米草群落土壤中磷酸酶活性季节变化动态均为单峰型曲线,过氧化氢酶活性均为单谷型曲线,最大值和最小值都出现在夏季(8月份),土壤脲酶活性季节变化规律不明显.(2)相关分析表明,互花米草群落土壤磷酸酶活性与土壤含盐量、植物生物量显著相关,而其过氧化氢酶活性与二者呈显著负相关;芦苇群落土壤磷酸酶活性与有机质和速效磷含量呈显著正相关,过氧化氢酶活性则与二者均呈显著负相关.此外,两种群落中的土壤脲酶活性与所测土壤理化因子均无明显相关关系.(3)两种植物群落中土壤酶活性受土壤理化因子的共同影响.通径分析表明,在互花米草群落中,各因子对磷酸酶活性的影响程度依次为:土壤含盐量＞速效钾＞速效磷＞有机质＞铵态氮;对脲酶活性的影响程度依次为:有机质＞速效钾＞速效磷＞土壤含盐量＞铵态氮;对过氧化氢酶活性的影响程度为:速效钾＞土壤含盐量＞有机质＞速效磷＞铵态氮.在芦苇群落中,各因子对磷酸酶活性的影响程度依次为:速效磷＞土壤含盐量＞有机质＞铵态氮＞速效钾;对脲酶活性的影响程度依次为:有机质＞速效钾＞土壤含盐量＞铵态氮＞速效磷;对过氧化氢酶活性的影响程度为:铵态氮＞速效钾＞土壤含盐量＞速效磷＞有机质.(4)微地貌水文饰变生态工程在一定程度上改良了土壤,有利于实现芦苇对互花米草的替代.     

沙漠绿洲过渡带柽柳灌丛沙堆-丘间地系统土壤养分空间异质性

以塔克拉玛干沙漠南缘策勒沙漠绿洲过渡带为研究区,选取植被盖度依次为30%、15%—20%、10%和5%的4个典型样地,对各样地的柽柳灌丛沙堆-丘间地系统典型部位0—10 cm和10—20 cm土壤进行系统采样,分析土壤枯落物、有机质、全效N、P、K和速效N、P、K含量,从风沙地貌的角度研究过渡带沙漠化进程中土壤养分分布特征。结果表明:(1)随着植被总盖度的降低,灌丛沙堆表层0—10 cm土壤的枯落物、有机质、全N、全K、速效K含量呈降低趋势,平均降幅为69.3%、37.0%、35.3%、8.3%和24.5%。全P含量没有明显的变化,速效N和速效P含量呈先减小后增大的趋势;(2)从灌丛下→沙堆边缘→丘间地→风影区,土壤枯落物、有机质、全N、全P、速效N、速效P、速效K含量表现出先减小后增大的趋势,最大值位于灌丛下部位,最小值位于丘间地,但在植被盖度5%的样地,沙堆-丘间地系统各部位之间养分含量无显著性差异;(3)与0—10 cm土层相比,10—20 cm土层的枯落物、有机质、全N、全P和速效P含量显著降低,平均降幅为40.0%、27.0%、25.0%、4.5%和2.0%,全K、速效N和速效K含量明显增加,平均增幅为4.8%、103.3%和12.1%。随着植被盖度的降低,10—20 cm土层的养分含量具有与0—10 cm土层相对一致的变化趋势;(4)灌丛的生物反馈作用使得灌丛下部位具有明显的养分富集效应,但随着植被总盖度的降低和风沙活动不断加剧,非生物因素逐渐占据主导,灌丛的养分富集效应趋于减弱和消失。     

云雾山典型草原火烧不同恢复年限土壤化学性质变化

云雾山典型草原处于黄土高原半干旱地区,也是草原火灾多发区,试验比较了未烧地与新烧地、火烧后3 a和火烧后11 a土壤有机碳(SOC)、全N、全P和速效K含量的变化过程。测量的土壤深度为50 cm,每10 cm一层,比较了4个样地0—10 cm、10—20 cm、20—30 cm、30—40 cm、40—50 cm土壤养分的变化。结果表明:(1)新烧地土壤剖面各层SOC、全N、全P和速效K含量都显著高于未烧地。(2)火烧后3 a样地土壤剖面各层SOC、全N、全P和速效K含量与未烧地差异不显著。(3)火烧后11 a样地土壤剖面各层全N含量都显著高于未烧地,SOC、全P和速效K含量除了0—10 cm层与未烧地差异不显著外,其它土层均显著增加。(4)4个样地的土壤剖面各层从上到下SOC、土壤全N、全P和速效K含量呈递减趋势。(5)3个火烧样地土壤表层(0—10 cm)的pH值和未烧地差异不显著。     

Soil Formation and Vegetation Establishment on the Cliff Face of Abandoned Quarries in the Early Stages of Natural Colonization

The large number of abandoned quarries in many countries presents challenges for restoration of these extremely degraded habitats. To understand soil and plant development in these extreme habitats at a most critical stage of restoration, we evaluated the edaphic conditions and natural vegetation of three large quarries in southern China 3, 5, and 7 years following abandonment. Although soil fertility (organic matter, and N, P, K concentrations) did not differ significantly over a few years, it was much higher than would be expected from newly weathered soil and was comparable to that of the adjacent garden soil on level ground with no slope. This suggests that soil formation on the steep slopes of quarry cliffs is a secondary migration process rather than a primary weathering process. Vegetation cover increased from 10.6 to 18.6 and 23.4%, and species abundance increased from 8 to 11 and 12 species, and from 3 to 6 and 7 families. Plant species composition changed from predominantly annual and perennial herbaceous species to a more diverse community with drought-tolerant and heliophilous shrubs. The vegetation cover was highly positively correlated with soil depth and soil volume ( p < 0.001), and also significantly correlated with soil organic matter, total N, and available N and P concentrations ( p < 0.05). This suggests that vegetation succession is more limited by available soil volume than by soil fertility during the early stages of quarry restoration.     

川西亚高山次生林恢复过程中乔木层优势种变化及其影响因子

川西亚高山森林在20世纪下半叶遭受长时期连续砍伐,形成了采伐迹地上天然次生林恢复演替序列。该研究采用空间代替时间方法,以立地条件相似的暗针叶林作为对照,分析川西亚高山暗针叶林采伐迹地上次生林自然恢复过程中乔木层优势种组成及其影响因子。结果表明:(1)研究区亚高山天然次生林恢复演替过程中,不同演替阶段土壤各养分差异显著,其中土壤总氮、土壤总磷、土壤有效磷、土壤有效氮均在针阔混交林阶段最高,土壤pH值的变化在5.42～7.39范围波动,土壤有机碳随恢复的进行而增加,土壤C/N主要集中在15左右,只有针叶林达到18.62。(2)研究区次生林以16个乔木树种为主,针叶树种主要有粗枝云杉、岷江冷杉,阔叶树种主要有红桦、青榨槭等,且不同恢复阶段的群落乔木层优势种差异显著(R_(ANOSINM)=0.439,P0.001)。(3)多元回归树分析发现,次生林乔木层优势种组成主要受林龄、土壤有机碳和总氮的影响,其中在次生林恢复演替后期(80a后),乔木层组成可能主要由于种间竞争导致,在次生林恢复演替前、中期(80a前),环境选择可能是影响乔木层组成差异的主导因素。(4)反向选择筛选结果显示,土壤总氮、海拔高度、土壤有效磷和土壤有机碳是影响乔木层优势种差异的主要因子。     

浙江天童植物群落演替对土壤化学性质的影响

对浙江天童植物群落演替过程的土壤腐殖质层、0～10cm层和10～20cm层化学因子的比较研究结果表明,随着进展演替,土壤全氮含量呈明显增长趋势,但硝态氮、氨态氮、速效氮、速效磷和速效钾含量除演替初期的裸地、灌丛较小外,森林群落阶段增长趋势一般不明显;土壤pH值则缺乏明显的规律性,但有机质含量呈明显增长趋势,而富里酸和胡敏酸含量,除栲树木荷林和栲树林较高,裸地最低外,其它演替阶段增长趋势也不明显;HA/FA在腐殖质层缺乏明显的规律性,但在0～10cm和10～20cm层则呈减少趋势。可见,常绿阔叶林次生演替能增加土壤有机物质含量,促进土壤有机物质的矿化和再合成作用;而土壤化学性状的改善,也为常绿阔叶林的进展演替奠定了基础。     

云南南涧干热退化山地人工植被恢复初期生物量及土壤环境动态

 研究了云南南涧干热河谷退化山地人工恢复植被初期阶段(3～5年)主要植物群落的地上生物量和恢复植被后土壤水分及养分的相关动态。结果表明,几种外来植物的适应性强,早期生长迅速并能很快郁闭。人工群落生物量都高于当地次生的坡柳灌草丛。引进种的地上生物量和总平均生长量分别是坡柳的3～16倍和5～20倍,其生长速度也高于乡土树种云南松。雨季人工植被下土壤含水量比光坡地增加约100％,表土层则增加2倍以上。但在旱季,林地土壤含水量与光坡地相近甚至低于光坡地。植被的恢复使土壤养分朝着良性循环转变。土壤有机质、速效钾含量提高,全氮含量稍有降低但不明显,速效磷含量降低,pH值有所下降。这些变化主要发生在土壤表层,人工植被及其土壤生态系统的恢复仍处于不稳定状态。     

西双版纳望天树林土壤养分含量及其季节变化

 对西双版纳望天树(Shorea chinensis)林地0～10 cm和10～25㎝土层的有机质,全氮、磷、钾,速效氮、磷、钾等几种营养元素的含量状态及雨季前后的变化进行了研究。结果表明：土壤的养分含量变化为旱季结束＞雨季结束,沟谷地带雨林＞低山地带雨林,并且差异显著;表土0～10 cm是养分富集区,10 cm以下土层的养分含量锐减,两层养分含量对比,除钾元素以外均差异显著,表明望天树热带雨林生存的环境与植被的生活习性,对土壤养分的含量都有一定的影响。雨季对林地土壤的全钾和速效磷含量影响很大,对有机质、全磷和速效钾的含量影响较小,对氮素的影响是低山雨林＞沟谷雨林。雨季期间土壤中的磷素消耗到严重缺乏的水平。     

樟子松固沙林更新迹地草本植物多样性及其对土壤理化性质的影响

以科尔沁沙地南缘的彰武县章古台万亩林为研究对象,野外取样调查和实验室检测分析相结合,以樟子松固沙林采伐迹地为对照,研究不同植被恢复类型下樟子松固沙林更新迹地生境的改良效果,探讨植被重建后植物多样性及土壤理化性质的响应。结果表明:1)樟子松(Pinus sylvestris)固沙林更新迹地植被重建后,草本植物物种多样性增加,林下植物偶见种数目增多,13种草本植物在8个样地中未重复出现;2)与采伐迹地相比,不同植被重建类型土壤理化性质均有所改善,土壤容重、田间持水量、有机质、全氮、碱解氮、速效钾在彰武小钻杨(Populus xiaozhuanica)、五角枫(Acer mono)林地改良效果较好,全钾在红刺榆林(Hemiptelea davidii)地含量明显提高、山杏(Armeniaca sibirica)林地的有效磷相比采伐迹地明显提高,且均表现为上层改良效果优于下层;3)不同植被恢复类型土壤理化性质间存在显著差异,随着物种多样性的增加,土壤理化性质逐渐改善,土壤容重、田间持水量、有机质、全磷与植物多样性具有显著的相关性,土壤理化性质的与植物多样性相互作用,共同促进生态系统正向演替。研究结果为控制科尔沁沙地土壤沙化,加速该区生态系统的恢复与重建提供理论依据。