封育年限对岩溶植被组成和土壤肥力修复的影响

岩溶植被修复是国家重大战略需求,为揭示封育年限对岩溶植被组成和土壤肥力修复的影响,该研究以空间代替时间的方法,选择不同封育年限的草丛(封育5 a)、灌丛(15 a)、灌乔林(25 a)、次顶极乔林(35 a)和顶极乔林(55 a)作为研究对象,调查分析不同封育年限岩溶植被组成和土壤肥力的特征及其修复机制。结果表明:研究样地(18 000 m ^2)共有维管植物175种,隶属74科139属,不同封育年限群落科属种组成明显不同,以封育5 a的最低(6科19属20种),封育35 a的最高(48科74属88种)。随着封育期延长,乔木生活型比例显著增加,灌木为先增后减,草本急剧减少,藤本先增后减。随着进展演替,群落不同层次的优势种替代规律不同,草本层为阳性杂草→阳性禾草→中生性或阴生性蕨类植物的有序性替代;灌木层为灌木种类被乔木幼苗幼树所替代;而乔木层却表现为常绿种类占优势到常绿与落叶树种共优势的结构性替代。封育初期群落物种组成简单,多样性较低,土壤有机质、全氮、有效氮含量较低,进入中期(25 a),多样性升高,土壤养分含量也增高,进入后期(55 a),多样性降低,土壤养分含量也相应下降,但维持在较高水平,表现出较强的协同修复效应。冗余分析(RDA)表明,群落物种组成在封育初期受土壤容重(SBD)、毛管孔隙度(CP)、全钾(TK)、速效钾(AK)、速效磷(AP)的显著影响,而在中后期则受土壤有机质(SOM)、水分含量(MC)、非毛管孔隙度(NCP)、全氮(TN)、有效氮(AN)以及碳氮磷化学计量比的显著影响。     

蔡家河湿地土壤种子库特征及其与地上植被和土壤因子的关系

为明确蔡家河湿地土壤种子库特征及其与地上植被和土壤因子的关系, 采用野外调查取样和室内萌发实验相结合的方法, 对芦苇群落, 野艾蒿群落和林下杂草群落3种不同植被类型的土壤种子库密度, 物种组成, 地上植被以及土壤理化性质进行了调查研究。结果表明: 蔡家河湿地3种植被类型的土壤种子库密度分别为(7725±1286) 粒•m-2, (2535±556) 粒•m-2和(5085±984) 粒•m-2; 物种数量分别为36种, 28种和39种。3种植被类型土壤种子库的物种丰富度以及多样性均高于地上植被, 并且3种植被类型间土壤种子库物种组成的相似性高于地上植被, 说明土壤种子库比地上植被具有更高的稳定性。芦苇群落的种子库密度, 物种多样性指数以及土壤种子库和地上植被物种组成的相似性均高于野艾蒿群落和林下杂草群落。土壤含水量与土壤有机质是影响土壤种子库物种组成的主要土壤因子, 在土壤水分以及有机质含量高的芦苇群落中含有大量湿生植物种子, 但在水分和有机质含量低的野艾蒿和林下杂草群落未发现柳叶菜(Epilobium hirsutum)、马先蒿(Pedicularis resupinata)、问荆(Equisetum arvense)等湿生植物的种子。因此, 蔡家河湿地土壤种子库已出现一定程度的退化, 芦苇群落土壤种子库可用作退化湿地植被恢复的种源, 在植被恢复时要满足种子萌发对土壤水分和有机质的需求。     

高原湿地沼泽化草甸土壤真菌与理化性质的关系

以高原湿地纳帕海沼泽化草甸为研究对象, 采用稀释培养结合形态鉴定比较分析0—20 cm、20—40 cm土层的土壤真菌多样性及群落结构组成, 以及土壤理化性质对土壤真菌多样性及群落结构组成的影响。结果表明: 0—20 cm和20—40 cm土层中的真菌数量、Shannon-Wiener多样性指数(H')、均匀度指数(JSW)和丰富度指数(DMA)均表现为0—20 cm土层> 20—40 cm土层; 分别分离得到土壤真菌12属和10属, 其中木霉属、青霉属、腐霉属、曲霉属同为沼泽化草甸两个土层的优势类群, 表现出较高的相似性, 同时20—40 cm未发现枝孢菌属和壳囊孢属, 又表现出一定的差异性。经RDA冗余分析, 土壤有机质、全氮、速效钾、速效磷、pH、容重和自然含水率可能是影响沼泽化草甸土壤真菌群落结构组成的主要因子。     

长脐红豆幼苗生长对不同土壤氮磷添加的响应及其对土壤养分的反馈

以热带豆科树种长脐红豆(Ormosia balansae Drake)幼苗为研究对象, 开展苗期控制试验, 共设置了5个添加氮(N, N1—N5)和2个添加磷(P, LP—HP)梯度, 观察长脐红豆在不同土壤N、P添加条件下的生长表现及对土壤养分的反馈。测定的植物和土壤响应指标包括: 植株地上和地下生长量、叶面积、叶和根的N、P含量、根际和非根际土壤N、P含量等。结果表明: (1)从苗高、总叶面积、地上生物量、地下生物量、总根长和根表面积这6个指标总体来看, 在低磷(LP)条件下, 中、高浓度的N添加(N4、N5)对长脐红豆生长有抑制作用; 高磷(HP)条件下, 高浓度的N添加(仅有N5)对长脐红豆生长有抑制作用; 表明长脐红豆的最适生长N浓度会随P添加浓度增加而升高; (2)随着N添加浓度的增加, 根和叶的全N含量呈先增加后减小的趋势, N4处理条件下达到最大; 根和叶的全P含量却呈现相反趋势, 符合元素稀释效应。叶的N:P>16, 且P浓度<1.0 mg•g-1, 表明长脐红豆生长受P限制; (3)基于氨态氮、硝态氮和有效P这3个肥力指标, 长脐红豆苗期非根际土壤肥力>根际土壤肥力, 表明豆科树种长脐红豆在其幼苗期共生根瘤尚未明显形成时期, 需补充适量N、P养分供给。     

测定时间对干湿循环条件下高寒湿地土壤呼吸的影响

土壤呼吸是土壤重要的生态过程之一,对全球碳循环有着重要的影响.准确测定不同干湿循环条件下的土壤呼吸,是评价土壤碳排放的重要基础.本研究以若尔盖高寒湿地土壤为对象,设置不同的干湿循环强度和频率,通过持续测定多个连续干湿循环周期下的土壤呼吸,将多次测定值进行累加,计算出土壤呼吸量,并分别与单次测定值所估算的土壤呼吸量进行比较,筛选出具有代表性的土壤呼吸测定时间.结果表明,在高频率干湿循环中(8天·周期^-1),高、低强度下土壤呼吸的最佳测定时间均为干湿交替周期的第4天;在低频率干湿循环中(16天·周期^-1),高、低强度下的最佳测定时间存在差异,分别为第6天和第4天.若统一不同干湿循环强度和频率下的土壤呼吸测定时间,则可选择在循环周期的第4天进行首次测定,之后每隔8天测定一次,此时估算的土壤呼吸量较为准确.以上结果表明,若尔盖高寒湿地土壤呼吸的最佳测定时间随干湿循环的变化而发生改变,在干湿交替循环周期的中间时段测定土壤呼吸,可以提高实验效率,较为准确地估算土壤呼吸,对评价和预测气候变化下高寒湿地生态系统土壤碳排放具有重要意义.     

尕海湿地植被退化过程中植被——土壤系统有机碳储量变化特征

青藏高原湿地作为陆地生态系统的重要组成部分,在全球碳循环中发挥着重要作用.以青藏高原东缘尕海湿地植被不同退化程度样地(未退化CK、轻度退化SD、中度退化MD及重度退化HD)为研究对象,通过分析地上植物、凋落物、根系和土壤有机碳,研究湿地植被退化过程中植被-土壤系统有机碳储量变化特征.结果表明:除HD外,不同退化程度湿地地上植被碳储量为99.58～205.64 g·m^-2,根系(0～40 cm)碳储量为56.96～754.37 g·m^-2,地上、根系碳储量随退化程度的加剧显著下降,土壤容重随退化程度加剧呈先增加后减少趋势,植被退化湿地各层土壤容重均大于对照样地,而凋落物碳储量为17.29～35.69 g·m^-2,CK和MD均显著高于SD;不同退化程度湿地土壤0～40 cm碳储量为7265.06～9604.30 g·m^-2,且MD>CK>SD>HD,土壤有机碳储量CK和MD显著高于SD、HD;植被-土壤系统的碳储量为7265.06～10389.94 g·m^-2,各样地大小顺序为CK>MD>SD>HD,有机碳主要储存于土壤中,占湿地总碳贮量的90%以上,说明适度干扰有利于发挥高寒湿地生态系统的碳汇功能.