放牧后自然恢复沙质草地土壤节肢动物群落结构与多样性

以中国科学院奈曼沙漠化研究站为依托,对不同放牧强度后自然恢复沙质草地土壤节肢动物群落进行了调查,分析了土壤节肢动物群落结构及其多样性变化,探讨了植被和土壤环境对土壤节肢动物群落的影响.结果表明: 无牧草地土壤动物种类丰富,个体数量较多,多样性最高;中牧后恢复草地土壤动物个体数量少,但主要类群较多,分布较均匀,多样性较高;重牧后恢复草地土壤动物主要类群少,但个体数量多,多样性较高;而轻牧后恢复草地土壤动物分布均匀性最差,多样性最低.植物个体数、高度及盖度和土壤酸碱度是影响不同放牧强度后恢复草地土壤动物种类和个体数量分布的主要因素.说明沙质草地经过12年的围封可以一定程度上恢复土壤动物群落,而放牧干扰对土壤动物群落的负面影响是长期的.     

长春市不同土地利用条件下大型土壤动物群落结构与组成

对长春市郊区天然次生林、市区公园绿地、郊区防护林和农田等典型土地利用生境进行大型土壤动物调查,手拣法野外采集大型土壤动物,应用个体密度和类群数量等指标,研究土地利用变化对大型土壤动物群落特征的影响。研究区共捕获大型土壤动物3773只,分别隶属于3门6纲17目102科。研究结果表明：不同土地利用生境大型土壤动物群落个体密度和类群数存在差异,其中郊区农田和防护林土壤动物的类群数和个体密度明显减少;植物群落类型对大型土壤动物群落特征有一定影响;大型土壤动物群落个体密度和类群数主要集中分布在地表0-5cm土壤层,生境地表凋落物的移除对土壤动物群落的类群数和个体密度影响不明显;此外,不同土壤动物类群对土地利用变化的响应也不同。     

大型土壤动物群落对短花针茅草原荒漠化过程的响应

土壤动物是草地生态系统的重要组分,对维持草地生态系统结构与功能的稳定性具有重要作用,研究土壤动物群落对草地荒漠化的响应有助于揭示地下与地上生态过程的联系,全面认识荒漠化的本质。选取鄂尔多斯高原西部未荒漠化(Ⅰ)、轻度荒漠化(Ⅱ)、中度荒漠化(Ⅲ)、重度荒漠化(Ⅳ)及极重度荒漠化(Ⅴ)5种短花针茅荒漠草原生境,采用手拣法对大型土壤动物群落进行了野外调查。共获得1门2纲6目25个土壤动物类群,优势类群为蚁科和金龟子总科幼虫,常见类群8个。结果显示,短花针茅荒漠草原大型土壤动物群落具有温带草原土壤动物群落的基本特征。在荒漠化进程中,大型土壤动物群落优势类群(蚁科和金龟子总科幼虫)未发生变化,但群落总个体密度和类群数显著下降(P0.01,P0.01),群落香浓多样性、丰富度和均匀度降低(P0.01,P0.01,P0.05),群落结构趋于简单。不同荒漠化生境土壤动物群落显示出明显的退化梯度,各土壤动物类群的分布揭示了它们对生境因子的偏好和响应模式的差异。短花针茅草原荒漠化对土壤动物垂直分布的影响具有由个体到类群、由表土层到下层的变化规律,但未改变土壤动物分布的表聚性。荒漠化导致的食物资源减少是蚁科动物个体密度变化的主要原因,轻度荒漠化(Ⅱ)最适宜蚁科动物生存,土壤全氮、有机质和地上生物量对步甲科和象甲科幼虫个体密度影响较大,重度荒漠化(Ⅳ)和极重度荒漠化(Ⅴ)生境将严重影响步甲科和象甲科幼虫的生存,但对金龟子总科和蜘蛛目动物个体密度影响不大。土壤动物与生境因子、生境及荒漠化进程之间的关系综合反应了草地生态系统退化过程。     

吉林省中西部平原区大型土壤动物群落组成与生态分布

对吉林省中西部平原区天然次生林、农田、居民点园地、“三北”防护林和天然割草场等典型土地利用生境进行大型土壤动物调查,野外手拣法采集大型土壤动物,研究大型土壤动物的群落组成与生态分布,了解土地利用差异对大型土壤动物群落特征的影响。共捕获大型土壤动物3门7纲16目101科5842只,优势类群为草蚁属、路舍蚁属和裸线蚓属,占全部总捕获个体数的49．20％。分析结果表明：大型土壤动物类群空间分布的广狭与个体数量的多寡在吉林省中西部平原区呈现出明显的一致性;中部平原区与西部平原区大型土壤动物群落组成存在显著差异;中西部大型土壤动物个体数量差异主要体现在优势类群方面,类群数量差异主要体现在稀有类群方面;土地利用差异明显影响大型土壤动物个体密度和类群数分布,其中农田和居民点园地土壤动物个体密度和类群数明显减少,但对土壤动物的垂直分布没有影响。     

浙江金华不同城市绿地大型土壤动物群落结构与多样性

2004年10-11月对金华市市区8种城市绿地生境中的大型土壤动物群落进行了调查,共获得大型土壤动物1231只,隶属3门8纲20目。其中优势类群为近孔寡毛目、膜翅目、双尾目和蜘蛛目,常见类群为正蚓目、等足目、柄眼目、鞘翅目、鳞翅目、双翅目和同翅目,其余类群为稀有类群。不同城市绿地生境中的土壤动物的类群组成以及个体数不同。在土壤动物研究中,群落复杂性指数(C)比Shannon-Wiener指数(H′)更能体现群落的复杂性与多样性,且能修正不同类群个体数对多样性的影响。大型土壤动物显示了明显的表聚现象,垂直分布有明显差异,类群数和个体数随深度增加而减少。群落聚类以及排序的结果显示,8种城市绿地生境中的大型土壤动物群落可以分为6大类:草坪类、草地类、新植草坪类、无草本层的人工林类、有草本层的人工林类和灌木林类。     

不同退化沙地土壤碳的矿化潜力

通过实验室土壤培养试验 ,研究了科尔沁退化沙质草地不同生境 (流动沙地 ,半固定沙地 ,固定沙地和丘间低地 )下土壤碳的矿化潜力及不同凋落物在沙地土壤中的分解。经 33d的室内培养 ,不同生境土壤 CO2 - C的释放有极显著的差异 ,与生境植被盖度 ,凋落物积累 ,土壤沙化程度 ,土壤有机碳和全氮含量的分布有显著相关。流动沙地土壤有极低的土壤有机碳和氮的含量及其微弱的土壤微生物呼吸 ,表明土地沙漠化不仅导致土壤有机碳库衰竭 ,也使土壤微生物活性丧失。在有机质含量很低的流动沙地和半固定沙地土壤中 ,含氮量高的小叶锦鸡儿 (Caragana microphylla)凋落物比含氮量低、C/N比高的差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)和 1年生植物凋落物有较快的分解。在沙漠化的演变中 ,土壤的粗粒化 ,有机物质和养分及微生物活性的丧失制约着凋落物在土壤中的矿化潜力。灌木的存在使更多的有机物质和养分积聚在灌丛下 ,形成灌丛肥岛 ,因而显著贡献于碳的固存。     

科尔沁沙地不同造林类型对土壤动物多样性的影响

为深入认识流沙生境中种植人工林对土壤动物多样性的影响,选择科尔沁流动沙地及其周围灌木林和乔木林地(生长年龄均为30年左右)为研究样地,对土壤动物群落与土壤环境进行调查,分析了土壤动物群落结构对流动沙地种植人工林的响应及影响因素.结果表明:流动沙地种植人工林对土壤性状产生显著影响,尤其是灌木林覆盖流动沙地显著改善了土壤环境,增加了土壤水分,提高了土壤营养条件.在3种林地中共捕获土壤动物485只、11个类群.优势类群为蜱螨目和弹尾目,常见类群为啮目,其他8个类群为稀有类群.从流动沙地到灌木林地和乔木林地,土壤动物密度减少,类群数和Shannon指数增加,而均匀度指数下降.但土壤动物密度、类群数、Shannon指数和均匀度指数在3种样地间均无显著性差异.土壤电导率是影响土壤动物类群数分布的重要因素.在科尔沁沙地,流动沙地种植人工林能够改善土壤环境和影响土壤动物多样性,但以30年的人工林研究其对流动沙地土壤动物群落的影响存在局限性.     

科尔沁沙地灌丛的“虫岛”效应及其形成机理

为了了解沙地灌丛对于土壤动物是否存在聚集作用,于2008-2009年在科尔沁沙地调查了流动沙地小叶锦鸡儿和黄柳灌丛内外大型土壤动物的群落特征.结果表明:流动沙地灌丛内大型土壤动物类群数量、密度和Shannon多样性指数较灌丛外流沙地分别高125.0％ ～ 175.0％、52.8％ ～263.9％和34.6％ ～57.1％,显现出明显的“虫岛”效应,其中小叶锦鸡儿灌丛的“虫岛”效应大于黄柳灌丛;灌丛内外土壤优势动物类群虽然相同,并有少量共有类群,但灌丛下聚集了多个流沙裸地没有的大型土壤动物类群,群落功能群结构也发生明显改变;流动沙地灌丛的“虫岛”效应主要源于灌丛的小气候效应和肥岛效应,其降风滞尘、遮蔽暴晒、改善土壤质地和养分条件的作用是导致流动沙地灌丛“虫岛”效应形成的主要机理.     

内蒙古武川县农田退耕还草对大型土壤动物群落的影响

用手拣法采集大型土壤动物,应用个体数、类群数、多样性指数等指标分析了内蒙古武川县农田退耕还草管理下大型土壤动物群落的变化.共捕获大型土壤动物49类1479只,隶属于3纲、7目、41科;农田退耕后大型土壤动物的类群数、个体数和生物量均有增加趋势;Margalef丰富度指数(D_Ma)和密度-类群指数(DG)显示,农田退耕还草后大型土壤动物群落多样性明显增加,但由于退耕时间短,Shannon-Wiener多样性指数(H′)和Pielou均匀度指数(E)并不比农田高;不同动物类群对退耕还草的响应不同.退耕后采用紫花苜蓿或紫花苜蓿+蒿属植物的人工种植管理方式较为合适.     

川西高山典型自然植被土壤动物多样性

为了解川西高山不同自然植被类型下土壤动物的多样性差异,于2008年8月至2009年6月对该地区代表性植被--针叶林、灌木林和草甸下的土壤动物群落进行调查.从3种植被下共捕获土壤动物48343只,隶属于7门16纲31目117科.不同植被类型的大型土壤动物优势类群差异较大,其土壤动物类群数存在显著差异(P＜0.05).3种植被下土壤动物个体密度与类群数的垂直分布均具有明显表聚性.针叶林苔藓层的土壤动物个体密度与类群数极显著高于凋落物层和土壤层（P＜0.01）.不同植被下土壤动物密度 类群指数(DG)存在极显著差异(P＜0.01).大型土壤动物生物量在6月达到最大值.Jacard相似系数显示:受干扰草甸的土壤动物群落与其他植被相似程度最低.表明植被类型对土壤动物群落结构特征影响显著;坡向、海拔以及干扰等因素对土壤动物群落结构也有影响.     

沙丘微地形生境蚁丘分布特征及其对恢复过程的响应

为了阐明沙丘微地形生境蚁丘特征及分布规律对沙丘固定过程的响应规律,以科尔沁沙地为研究区,选择不同固沙阶段沙丘的4个方位（西北、东南、西南、东北）布设调查样地,测定了不同样地的蚁丘密度、直径和高度,分析了不同样地蚁丘特征及空间分布规律。结果表明：（1）流动沙丘背风向（即东南方位）蚁丘密度显著高于其他方位,但从流动沙丘到半流动沙丘,背风向（即东南方位）蚁丘密度显著低于其他方位;从半固定沙丘开始,半固定和固定沙丘微地形对蚁丘密度分布的影响较小。（2）在流动沙丘、半流动沙丘、半固定沙丘,不同微地形生境中蚁丘直径和高度均呈现出相似的分布规律,即东南方位均小于其他方位。在固定沙丘,蚁丘高度表现为东南方位亦较低,但蚁丘直径表现为西南和东北方位显著小于西北方位。（3）在流动沙丘,西北、西南和东南方位上蚁丘空间分布均表现为均匀分布型,而在半流动、半固定和固定沙丘,4个方位上蚁丘空间分布均表现为聚集分布型。（4）相关性分析表明,不同固沙阶段不同微生境下蚁丘密度、高度、直径与植物密度、多样性间的相关性不同。随着固沙阶段演替,不同微生境下蚁丘特征与植物密度、多样性的相关性增强。研究表明,在科尔沁沙地,随着流动沙丘固定和生境逐渐恢复,沙丘不同空间方位上蚁丘密度分布差异缩小,而蚁丘直径和高度仍存在沙丘微地形间显著差异性,并且蚁丘空间方位上均呈现聚集分布状态。     

中间锦鸡儿的生长及生态化学计量学特征与基质稳定性关系初探

选取半流动沙丘、半固定沙丘和丘间低地3种生境条件下的中间锦鸡儿为对象,研究了灌丛群落学特征、叶片化学计量学特征及其与土壤基质条件的关系。结果表明：(1)中间锦鸡儿灌丛在3种生境下的基质特征差异明显,半流动沙丘土壤相对贫瘠、土质疏松,半固定沙丘和丘间低地土壤紧实度较大;(2)灌丛当年枝长度、枝干重、叶干重以及叶干物质含量均与土壤紧实度呈显著负相关关系,而叶片N∶P及C∶P与土壤紧实度均呈显著正相关,但叶片C∶N与土壤紧实度的相关性并不显著;(3)中间锦鸡儿灌丛的灌幅、密度和盖度在不同沙丘生境间差异显著,这可能是由于土壤紧实度的差异引起的。土壤紧实度对中间锦鸡儿生长状况的影响不仅表现在地上生物量和当年枝生长量上,而且也表现在叶片C:N:P化学计量学特征以及叶片对营养物质的保持效率上。     

科尔沁沙质草地沙漠化过程中土壤生物活性的变化

选择相邻地段的固定沙丘、半固定沙丘和流动沙丘为对象,研究了科尔沁西部沙质草地沙漠化过程中土壤微生物量、土壤酶活性和土壤养分的变化特征以及三者之间的相关关系.结果表明:土壤养分含量、土壤酶活性和微生物量均随土壤深度的增加而逐渐降低;沙漠化过程中土壤养分严重丧失,土壤微生物量碳、氮、磷,以及土壤脲酶、蛋白酶、蔗糖酶、磷酸单酯酶、脱氢酶、多酚氧化酶和硝酸还原酶的活性均随沙漠化程度的加剧而大幅度下降;土壤生物活性对土壤沙漠化比较敏感,在固定沙丘到半固定沙丘的转化过程中土壤生物活性下降最快;土壤微生物量、土壤酶活性以及土壤养分之间均存在显著的相关关系.     

Monitoring sandy desertification of Otindag Sandy Land based on multi-date remote sensing images

Sandy desertification is now the main ecological problem in the Otindag Sandy Land. In order to reveal the process of land degradation, especially the latest situation of sandy desertification, a method integrating remote sensing, Geographic Information System (GIS) and field survey was employed to build a sandy desertification dataset for analysis. Remote sensing images included the Landsat Thematic Mapper (TM) image in 1987, the Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM⁺) image in 2000, and the image with the Charge-Coupled Device Camera (CCD) on the China-Brazil Earth Resources Satellite (CBERS) in 2006. Five land-cover classes, including active sand dunes, fixed sand dunes, semi-fixed sand dunes, inter-dune grassland and wetlands, were identified. Results showed that the Otindag Sandy Land has been suffering sandy desertification since 1987 with 2 different desertified stages. The first stage from 1987 to 2000 was a severe sandy desertification period, characterized by the fixed sand dunes decreasing at a high speed, and the semi-fixed and active sand dunes increasing remarkably. The second stage spanned from 2000 to 2006 and the sandy desertification was weakened greatly. Although a large area of fixed sand dunes were transformed to other types, fixed sand dunes were still the dominant type in the Ointdag region at 2006. Spatial change detection based on active sand dunes showed that the expansion area was much larger than the reversion area in the past two decades, and that several active sand belts had been formed, suggesting that sandy desertification controlling of the Otindag Sandy Land will be a long-term task.     

Monitoring sandy desertification of Otindag Sandy Land based on multi-date remote sensing images

Sandy desertification is now the main ecological problem in the Otindag Sandy Land. In order to reveal the process of land degradation, especially the latest situation of sandy desertification, a method integrating remote sensing, Geographic Information System (GIS) and field survey was employed to build a sandy desertification dataset for analysis. Remote sensing images included the Landsat Thematic Mapper (TM) image in 1987, the Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM⁺) image in 2000, and the image with the Charge-Coupled Device Camera (CCD) on the China-Brazil Earth Resources Satellite (CBERS) in 2006. Five land-cover classes, including active sand dunes, fixed sand dunes, semi-fixed sand dunes, inter-dune grassland and wetlands, were identified. Results showed that the Otindag Sandy Land has been suffering sandy desertification since 1987 with 2 different desertified stages. The first stage from 1987 to 2000 was a severe sandy desertification period, characterized by the fixed sand dunes decreasing at a high speed, and the semi-fixed and active sand dunes increasing remarkably. The second stage spanned from 2000 to 2006 and the sandy desertification was weakened greatly. Although a large area of fixed sand dunes were transformed to other types, fixed sand dunes were still the dominant type in the Ointdag region at 2006. Spatial change detection based on active sand dunes showed that the expansion area was much larger than the reversion area in the past two decades, and that several active sand belts had been formed, suggesting that sandy desertification controlling of the Otindag Sandy Land will be a long-term task.     

基于多时相遥感影像的浑善达克沙地沙漠化监测

沙漠化是浑善达克沙地面临的主要环境问题.为了揭示该地区沙漠化过程,特别是其最新状态,利用1987年和2000年的Landsat TM/ETM 及2006年的中巴资源卫星CCD数据,在地面考察资料及地理信息系统(GIS)的支持下,提取了固定沙地、半固定沙地、流动沙地、丘间草原及湿地5种地表覆被类型,建立了浑善达克沙地沙漠化数据库.结果表明浑善达克沙地在过去20a里发生了沙漠化,但是可分为两个阶段.第一阶段从1987年到2000年,为沙漠化快速发展期,固定沙地面积显著减少,而半固定沙地和流动沙地则明显增加;第二阶段从2000年到2006年,为沙漠化缓减期.尽管发生了沙漠化,但固定沙地仍然是浑善达克沙地面积最大的类型.针对流动沙地的空间变化检测表明在过去20a里沙地恶化的面积远远大于逆转的面积,并且已经形成了几条流动沙带,这意味着浑善达克沙地沙漠化的遏制是一个长期的过程.     

科尔沁沙地农田-沙丘交错区白草无性系的生态适应性分析

对生长在不同沙地生境下的白草无性系进行了个体生长与形态以及种群生物量等指标的比较研究,结果表明,生长在不同生境下的白草无性系表现出显著的形态可塑性和不同的生物量分配模式,生长在农田-沙丘过滤带上的白草无性系与生长在半固定沙丘上的白草无性系相比,具有更大的生物量,更快的叶片延伸速率,根茎总长度和节间长度更长,不定芽更多,地下生物量所占比例更大且分布更深;这些特征的出现与农田-沙丘过渡带上土壤表层比较疏松而下层水分状况相对优越有着密切关系,因而生长在农田-沙丘过渡带上的白草无性系能更快地拓展其生存空间,在固沙和沙生植被演替中起重要作用。     

A combined approach using ISSR and ITS analysis for the characterization of Artemisia halodendron from Horqin sandy land,northern China

Artemisia halodendron is the most dominant and constructive species among the Horqin sandy land. We evaluated its genetic variation and phylogenetic analysis within and among its populations sampled from six different habitats gradient from the Horqin sandy land in the northeast of China by using inter-simple sequence repeat polymorphism (ISSR) and the nuclear ribosomal internal transcribed spacer (ITS) molecular markers. The results showed that eight ISSR primers generated 84 bands, of which 48 (57.14%) were polymorphic. The highest genetic diversity was observed in the inter-dune lowland population, whereas the lowest diversity was found in the mobile dune population. The AMOVA analysis revealed a relatively high level of genetic variation within its populations. The alignment of 124 ITS sequences showed 401 variable sites and the GC content ranged from 54.02% to 57.32%. The ITS tree revealed the existence of three major clades, and that the semi-mobile dune population was more closely related to the inter-dune lowland population.     

科尔沁沙地差巴嘎蒿种群生态位适宜度分析

以生长在科尔沁沙地的差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)为研究对象,对其在不同类型沙地上的综合活力指数和生态位适宜度进行计算,主要结论如下:1)在生长旺季,差巴嘎蒿种群综合活力指数随着沙地的固定显著下降。2)在同一生长季内,综合生态位适宜度表现为半固定沙地>固定沙地和流动沙地;水分生态位适宜度表现为流动沙地>半固定沙地>固定沙地。随着土壤含水量的变化,土壤水分的限制土层深度也有所不同:7月各类型沙地均为15~30 cm土层;8月随着雨水的下渗,限制土层也有所加深,为45~60 cm土层;9月除流动沙地为15~30 cm外,半固定沙地和固定沙地均为30~45 cm。3)在同一生长季内的不同生境上种群的限制因子(NF_min)不同:在流动沙地上为土壤有机质,而在半固定沙地和固定沙地上为土壤含水量,且土壤有机质和土壤水分的配置关系直接影响综合生态位适宜度值的高低。在一定范围内,二者的比值可直接反映有机质对植物细根的有效性,同时种群通过调节细根生长状况来适应限制因子间的配置关系。