河岸带生态系统退化机制及其恢复研究进展

恢复和重建自然和人为干扰导致的退化河岸带生态系统是目前恢复生态学、流域生态学等学科研究的重要内容之一．对河岸带生态系统的干扰表现在河流水文特征改变、河岸带直接干扰和流域尺度干扰3个方面,分别具有不同的影响机制．河流水文特征改变通过改变河岸土壤湿度、氧化还原电位、生物生存环境以及沉积物传输规律对河岸带生态系统产生影响;河岸带直接干扰通过人类活动及外来物种入侵而直接影响河岸带植被多样性;流域尺度干扰则主要表现在河道刷深、河道淤积、河岸带地下水位降低和河流冲刷过程改变等．河岸带生态恢复评价对象包括河岸带生态系统各要素,评价指标已从单一的生态指标转向综合性指标．河岸带生态恢复应在景观或者流域尺度上进行考虑,识别对其影响的生物和物理过程以及导致其退化的干扰因子,通过植被重建与水文调控来进行．扩展研究尺度和研究对象及采用多学科的研究方法将是今后相关研究中的重要问题．     

滨海湿地生态系统土壤微生物及其影响因素研究综述

土壤微生物是滨海湿地生态系统中不可或缺的关键组分,在土壤发育、物质循环和污染物净化等诸多土壤生态过程中发挥着重要作用,对滨海湿地生态系统的维持与健康具有重大影响。系统梳理了滨海湿地土壤微生物群落结构特征和多样性,综述了土壤理化性质、植被状况、水文因素、生物入侵、全球变化、湿地开垦、石油污染等因素对滨海湿地土壤微生物的影响。在此基础上,对今后的研究重点提出了4个方面的展望:(1)加强全球变化多因子交互作用下滨海湿地土壤微生物的响应机制;(2)强化滨海湿地土壤微生物与环境因子的互作机理;(3)深化滨海湿地水动力条件对土壤微生物的影响机制;(4)开展土壤微生物与滨海湿地生态系统物质循环综合研究。研究以期为滨海湿地生态系统的保护和修复提供参考。     

河流岸带湿地沉积物重金属分布对植被物种多样性和底栖动物群落特征的影响

河流岸带湿地栖息地完整性对河流水环境、水生态和水文的安全与健康具有重要意义,为探究河流岸带湿地表层沉积物重金属分布特征及其对植被和底栖动物的影响,对滦河干流上中下游河段表层沉积物、植物群落和底栖动物调查分析,采用生物毒性效应系数法和综合潜在生态风险指数法评价沉积物重金属污染特征,采用植被物种多样性指数和底栖动物完整性指数评价滦河植物和底栖动物群落特征,探究岸带湿地沉积物重金属空间分布与植被及底栖动物群落特征之间关系。结果表明,滦河表层沉积物总体呈清洁水平,但不同河段重金属空间分布差异较大,下游重金属生态危害系数和潜在生态风险指数高于上中游。湿地物种调查共识别维管束植物219种,大型无脊椎底栖动物105种,综合评价结果表明下游植物群落物种多样性和底栖动物群落完整性低于上中游。滦河下游岸带湿地沉积物重金属对生物群落具有生物毒性和潜在的生态风险,降低了植被物种多样性和底栖动物群落完整性。大型底栖动物完整性指数能够综合反映底栖动物群落结构特征变化,对河岸带湿地生态健康评价和监测具有重要意义。     

滨岸带对河流生态系统的影响机制研究进展

从水文调节、水质改善、物质输入调控、生物多样性维持等方面梳理了滨岸带对河流生态系统的影响机制。滨岸带具有良好的水文调节效应, 这种调节效应主要通过滨岸带植被根系对土壤水分持留, 植物残体对径流路径的影响, 以及挺水和沉水植物对水流的物理作用等途径实现。滨岸带显著影响水质过程, 对于面源污染径流具有较好的净化效果。滨岸带能够经历周期性的干湿交替, 同时具有发达的植被系统和丰富的土壤微生物类型, 独特的水文和地球化学条件使滨岸带成为氮磷迁移转化的热区。滨岸带对水生态系统的物质输入起到重要的调控作用, 既能够为水体生态系统提供丰富的物质来源, 又能够避免过量的营养物质输入。这种调控作用对于水生态系统群落结构的维持和生态系统功能的发挥具有重要意义。滨岸带水生和湿生植被的生长使水体生态系统食物链不断完善, 大型无脊椎生物和鱼类种群数量得以增加, 对水体生物多样性的提升具有明显的贡献。自然的洪水扰动可能是滨岸带生物多样性的维持机制, 而水媒传播过程则可能是滨岸带影响河流生物多样性的重要机制。当前对于滨岸带生态机制过程的认识尚不够深入, 今后滨岸带研究要加强物质过程和生态学过程的探讨, 尤其是水文、水质、生物群落等要素的耦合机制, 滨岸带水环境效应的模拟预测, 以及滨岸带对河流生物多样性的影响机制研究等。     

干旱区包气带土壤水分运移能量关系及驱动力研究评述

包气带土壤能量和水分平衡及其驱动因子是维系地下水-土壤-植物-大气连续体(GSPAC)系统中水分运移发生的关键因素。在降水稀少、水资源短缺的干旱地区,开展包气带土壤水分形态、运移过程与能量的耦合规律研究对揭示区域水资源形成和转化机理具有极其重要的现实意义。文章总结了土壤水分运移理论研究进展,探讨了水分参与水文循环过程及干旱环境下土壤水分可能表现形态及其降雨入渗、再分布、渗漏、蒸发、毛管水上升等过程驱动机制,评述了包气带土壤水分与能量过程在不同空间尺度上生态水分效应。在一个非饱和土壤系统中,水分运移受包气带结构,土壤物理特征,植物根系和土壤生化环境的综合控制,物质和能量平衡改变是驱动水分循环的源动力,而土壤环境变化是导致水分运移形态的发生变化根本原因。因此,在气候变化背景下,研究干旱区土壤与大气界面以及包气带与饱和带界面水、汽、热耦合转化形式与能量驱动过程,能够提升我们对包气带土壤水分运移规律机理的深入理解,丰富对区域气候和水文变化认知。为干旱区生态植被恢复建设和水资源精细化管理提供理论向导。     

植物根孔在土壤生态系统中的功能

综合论述了植物根孔的概念,在土壤中的形成、分布以及生态功能。指出植物根孔是土壤大孔隙研究中的重要部分,是一个由植物根系、土壤、土壤微生物、水、空气等组成的“多介质界面”,众多的土壤生物过程在此发生,它在土壤水分、溶质传输以及环境污染物的迁移和转化等过程中具有重要意义。特别是在湿地生态系统中,发达的地下根孔系统为利用人工湿地系统净化污水、处理污泥等工程提供良好的污染物吸附转化界面以及“微生物消化池”     

黑河中游湿地不同恢复方式对土壤和植被的影响——以张掖国家湿地公园为例

湿地是自然界最富生物多样性的生态景观和人类社会赖以生存和发展的环境之一,对维护生态系统功能和区域生态安全有着重要意义。为阐明不同湿地恢复方式对土壤和植被的影响,以黑河中游地区张掖国家湿地公园为研究对象,比较了自然恢复方式、恢复利用方式和恢复保护方式下植物多样性、植物生长状态、土壤pH、盐分、容重、水分含量、有机碳、全氮、全磷、速效氮、速效磷的变化特征,研究结果表明:在自然恢复方式下,湿地各层土壤全磷、土壤速效磷、土壤速效氮、物种多样性值最高,反映出自然恢复方式可能成为干旱区土壤磷固存的有效手段,适当干扰可能成为干旱区提高物种多样性的有效方法;恢复保护方式下,湿地植物多度最高165.67±25,表明恢复保护方式有助于植被的生长繁殖;恢复利用方式下,湿地各层土壤含水量、土壤有机碳、土壤全氮、植被盖度值最高,土壤盐分含量、土壤pH值最低,湿地物种多样性较高。表明恢复利用方式可以有效降低湿地土壤盐分,提高土壤碳、氮含量的潜力,适当人为管理可能成为干旱区湿地恢复过程中提高湿地物种多样性的有效管理方法。该研究结果对于干旱区湿地恢复、保护与重建的效应评估和恢复方式的选择提供一定的理论支持和决策参考。     

河岸植被缓冲带主要生态服务功能研究的现状与展望

河岸植被缓冲带是河流生态系统和陆地生态系统之间的生态交错带,具有独特的生态系统结构和服务功能,也是近年来生态学和环境科学研究的热点之一.本文对河岸带的生态系统结构及其在生物多样性维持、非点源氮素污染防治等主要生态服务功能方面的研究进行了系统总结和分析.由于岸边缓冲带具有结构复杂、系统内外干扰因子多、时空异质性强等特征,要实现对河岸带生态系统的科学有效管理,还需要进行大量的理论和案例研究.从系统生态学和景观生态学的角度,展望了该领域的研究前景:(1)加强人类活动干扰如土地利用的时空变化对河岸区域生物多样性分布特征和生态环境效应的影响研究;(2)加强不同河岸植被缓冲带结构和区域环境特征对非点源氮素污染净化机理和控制过程的研究;(3)在小尺度长期定位观测和机理研究的基础上,综合运用数学方法、遥感(RS)和地理信息系统(GIS)等工具,开发适合我国地域特点和环境特征的生态系统管理模型,定量研究河岸带生态系统结构、过程与功能动态变化及其与人类活动干扰之间的相互关系和影响机制,为区域社会经济的可持续发展提供科学依据和管理对策.     

水文情势与盐分变化对湿地植被的影响研究综述

湿地植被是湿地生态系统的重要组成部分。水文情势与盐分变化直接影响到湿地植被的分布与演替。目前,全球气候变化和人类活动导致的水文情势改变与盐分聚集已造成大面积的湿地退化和盐渍化,已严重威胁全球淡水湿地生态系统的稳定和健康。系统总结了水文情势与盐分变化单一环境变量及其交互作用对湿地植物生理生态、物种多样性、群落结构与演替和植被动态等诸多方面的影响研究进展,并探讨了湿地水文动态-盐分变化-植被响应的综合模型研究现状,认为发展湿地综合模型预测未来水文情势与盐分变化情景下湿地演变,是应对气候变化湿地水盐管理和生态保护的重要工具,最后指出今后亟需加强的研究方向。     

喀斯特地区土壤异质性及其与植物相互作用

喀斯特地区复杂生境造成该地区土壤高度异质性,植被为适应特殊环境形成一定形态和生理结构特征,导致较高功能性状多样性。同时,植被又通过一系列生命活动改善了土壤的物理化学结构特征。植物与土壤之间的相互作用对研究生态系统的结构和功能及其对全球气候变化的响应具有重要作用。本文总结了喀斯特地区土壤异质性特征,概述了植物功能性状对异质土壤的响应及植物对土壤的反馈过程,揭示了喀斯特生态系统中植物-土壤耦合机制,并根据目前研究现状对该领域未来的研究内容和方向进行了展望,以期为喀斯特脆弱生态系统结构和功能稳定性维系提供科学参考。     

呼伦贝尔草原辉河湿地不同淹水状态的土壤碳氮磷特征比较

碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量比是生态系统过程及其功能的重要特征。为了比较不同淹水状态下草原区河岸湿地土壤生态化学计量特征差异,探讨用土壤生态化学计量特征来表征草原河岸湿地的退化状态,以呼伦贝尔草原辉河河岸湿地为研究对象,分别选择完全退化和未退化河岸湿地,从中选取常年淹水区域(W)、年际干湿交替区域(WD)以及河岸带边缘多年未曾淹没的干燥区域(D)为观测样地,对比研究退化与未退化草原河岸湿地土壤C、N、P化学计量比在不同淹水状态下的表征。结果表明:(1)随着淹水状态的改变,不论是退化河岸湿地还是未退化河岸湿地,不同淹水状态下的土壤C/N、C/P、N/P均差异显著(P0.05);(2)退化河岸湿地的C/N、C/P和N/P的平均值分别为9.05、273.08和28.25,与未退化河岸湿地相比(7.85、95.48、11.41)值显著升高;(3)相关性分析结果显示,土壤总磷与有机碳、全氮显著正相关,与C/N、C/P、N/P负相关,这可能是限制退化河岸湿地土壤养分元素循环的主要因素。研究结果表明:呼伦贝尔草原辉河河岸湿地不同淹水状态的土壤碳、氮、磷特征差异明显(P0.05),尤其是土壤C/P和N/P。与未退化河岸湿地相比,退化河岸湿地的C/N、C/P、N/P均明显高于未退化河岸湿地(P0.05),因此可以将土壤碳、氮、磷化学计量比特征作为草原区河岸湿地退化的评价指标。     

东祁连山高寒草甸不同退化阶段植被/土壤磷素特征及其与生物量的关系

磷素是高寒草地生态系统的重要支持元素,高寒草甸退化导致较为严重的生态和生产问题,同时也引起了生态系统物质循环的变化。为揭示高寒草甸退化中土壤磷素特征及其对植被特征的效应,以东祁连山轻度(LD)、中度(MD)、重度退化(SD)高寒草甸退化阶段为研究对象,以多年围封高寒草甸(FG)为对照,在春季和夏季分别对不同高寒草甸阶段样地不同土层深度土壤全磷、有效磷、微生物量磷含量及碱性磷酸酶活性等磷素特征进行了研究,并对夏季植被地上生物量和磷素含量等植被特征进行了调查。结果表明：东祁连山高寒草甸退化导致植被地上生物量和磷含量急剧下降,重度退化高寒草甸地上生物量干重仅是围封草地的35.93%,退化高寒草甸地上部磷含量仅为围封草地的60%,且不同退化阶段地上部磷含量没有明显差异。退化导致高寒草甸表层土壤的全磷、有效磷含量升高,相比FG,土壤有效磷含量春季LD、MD和SD分别升高了16.67%、36.67%和3.33%,夏季分别升高了4.35%、26.09%和4.35%,且有效磷含量具有夏季低于春季的季节差异性。退化导致土壤微生物量磷含量明显降低,而对碱性磷酸酶活性影响没有明显的规律性,但围封草地夏季碱性...     

黄河三角洲刺槐群落土壤优先流及养分分布特征

黄河三角洲湿地面临严重的水资源短缺、湿地退化、土壤盐碱化等问题,湿地土壤干旱缺水,土壤收缩产生裂隙等优先流路径,在小尺度上改变湿地内部以及湿地板块之间水文连通性,小尺度水文效应往往制约大尺度水文连通性,基于当前社会对湿地修复的迫切需求,从小尺度对水文连通研究有必要加以重视。然而,目前的研究多集中在大尺度水文连通的阐述,为进一步明确黄河三角洲湿地小尺度水文连通和养分随优先流路径运移分布情况,以此区域典型刺槐群落为研究对象,基于室外染色示踪实验和室内图像处理技术,分析土壤优先流形态和分布特征,并探究优先流和土壤养分含量之间的关系。结果表明：（1）刺槐群落染色面积比随土壤深度变化主要包括2个阶段,第一阶段：优先流和基质流相互影响作用显著,第二阶段：优先流和基质流相互作用不显著,优先流强度逐渐增强,明显存在指流现象,极少部分管流现象。（2）刺槐群落染色面积比、基质流深度和百分之五十染色深度的数值较大,优先流区染色面积比较小,基质流深度发生在土壤深10-15 cm区间,该类型植被群落水流均匀入渗深度较大,优先流和基质流相互作用程度大,水文连通性较高。（3）优先流区土壤有机碳、有机质、全氮、全磷和有效磷含量值均高于基质流区;（4）土壤优先流区染色面积比与5种养分指标均呈负相关关系,有机碳、有机质和有效磷含量受优先流路径影响显著。（5）土壤中有机碳、有机质和有效磷含量在一定程度上可以衡量土壤优先流发育水平。研究结果可为黄河三角洲湿地生态系统保护和管理提供参考。     

内蒙古高原湖滨湿地优势植物功能性状特征及其适应性

受人类活动和气候变化的影响,湖泊湖滨带退化速度显著加快。植物功能性状的方法可以量化植物特征,预测植物对外界环境干扰的反应,有助于理解退化湖滨带湿地植物应对环境变化所表现出的适应机制,对湖泊湖滨湿地生态系统植被的恢复与重建具有重要意义。在内蒙古高原典型湖泊湖滨湿地选取芦苇（Phragmites australis）、赖草（Leymus secalinus）、毛茛（Ranunculus japonicus）、鹅绒委陵菜（Potentilla anserina）、碱蓬（Suaeda glauca）、盐角草（Salicornia europaea）和拂子茅（Calamagrostis epigeios）7种优势植物的叶片和根系作为研究对象,对不同湿地植物的11种功能性状变化规律及其与环境因子的关系进行研究。旨在探究环境变化影响下湖滨带湿地植物的物种分布和功能性状的差异,以及湿地植物在不同湖滨带湿地生境下的适应策略。在评估植物功能性状差异基础上,采用环境矩阵连接性状矩阵（RLQ）结合第四角分析（Fourth-Corner）的方法分析环境因子对植物功能性状的影响。结果表明,内蒙古湖滨带湿地中7种优势植物为了适应不同的环境的影响,植物的功能性状均产生不同程度的种间与种内变异,在湖滨带湿地中植物的植株高度、叶片碳含量、叶片氮含量、叶片碳氮比、比根长、根组织密度、根氮含量对环境变化的响应比较敏感,土壤pH与叶片干物质含量呈显著负相关;土壤盐分与植株高度、叶片碳含量和叶碳氮比显著负相关,与叶片氮含量、根组织密度显著正相关;土壤的总氮含量与植株高度显著正相关,与比根长显著负相关;土壤碳氮比与植株高度和叶片碳含量显著负相关,与植物比根长显著正相关;土壤容重与根氮含量显著负相关。研究表明内蒙古高原湖滨带湿地植物的功能性状受环境的作用强烈,植物采取了不同的性状策略来适应环境。     

重庆主城河岸带植物群落功能性状与土壤理化性质的关系

基于功能性状视角开展植物群落与环境关系的研究有助于揭示植物的适应策略。然而,目前关于城市河岸带植物群落功能性状的研究较少。为此选取10项植物功能性状指标和14项土壤理化性质指标,探究重庆主城3种生境类型河岸带(自然型河岸带(NRZ)、农耕主导型河岸带(FRZ)和开发建设主导型河岸带(BRZ))植物群落功能性状与土壤因子特征及互作机制。结果表明：(1)与NRZ生境相比,FRZ生境中的土壤速效磷、速效钾和氧化还原电位和BRZ生境中的土壤含水量显著偏高(P<0.05);FRZ和BRZ生境中的土壤pH值和全磷含量显著偏高,而土壤有机质、全钾和全氮含量显著偏低(P<0.05)。(2)与NRZ生境相比,FRZ生境中的比根长和比根表面积显著较高,茎干物质含量和叶干物质含量显著较低;BRZ生境中仅茎干物质含量显著较低(P<0.05)。(3)冗余分析结果表明,影响各生境类型河岸带植物群落功能性状的土壤因子不同,NRZ生境为土壤容重、含水量和硝态氮,FRZ生境为土壤铵态氮、全磷和有机质,BRZ生境则是土壤含水量、温度和速效磷。研究发现与自然状态相比,农业和建筑类型的人为干扰导致重庆主城河...     

广佛地区典型湿地类型植物多样性与土壤因子的关系

为了解土壤影响湿地植物多样性的主要因子,在广佛地区9大湿地类型选取18个样地作为研究对象,通过样方调查以及内业试验获得湿地群落物种组成分布、植物多样性、土壤状况等数据,运用方差分析、典范冗余分析(RDA)、典范对应分析(CCA)对群落分布、植物多样性与土壤因子之间的相关性进行分析。经实地调查,统计出湿地植物312种,隶属90科198属,以禾本科(Gramineae)、莎草科(Cyperaceae)、菊科(Compositae)等为优势科。草本植物占绝对优势,占79.17%。主成分评价结果表明, 近海及海岸湿地土壤养分水平较高。RDA排序分析结果表明土壤因子对植物多样性影响较大的指标是土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮;CCA排序结果表明土壤环境因子对湿地草本植物群落分布主要影响因子为pH、速效钾、有效磷。各研究结果表明,湿地生态系统比陆地生态系统更为复杂和脆弱,植物群落与土壤环境因子之间的关系也更为复杂,湿地植被的分布格局、群落多样性、群落结构和土壤条件及其相互关系受到人为干扰的类型和强度影响更加明显。     

互花米草入侵对滨海湿地生态系统的影响研究进展

滨海湿地受海、陆生态系统的交互影响,是典型的生态脆弱带和敏感区。互花米草是全球海岸带最为成功的外来入侵物种,对滨海湿地生态系统已经产生了重要的影响。本文对已有相关研究进行了系统梳理,揭示了互花米草入侵对滨海湿地生态系统生物地球化学循环(碳循环、氮循环、磷循环及土壤重金属迁移)和入侵地生物群落(微生物、植物和动物)的影响。并在此基础上对今后研究的重点提出了展望: 加强互花米草入侵对滨海湿地生态系统健康影响机制研究;重点关注全球变化背景下互花米草群落与湿地环境互馈耦合;开展长时序定位监测,厘清滨海湿地生态系统对互米草不同入侵阶段的响应差异,以期对互花米草的生态利用和治理提供指导。     

盐城滨海湿地优势植物碳氮磷生态化学计量高光谱反演

滨海湿地是海陆交界的生态过渡带,是自然界生物多样性最丰富的生态系统之一。湿地植物作为湿地生态系统重要的组成部分,研究其碳、氮、磷生态化学计量特征是了解植物生长状况与适应策略的有效途径。以江苏盐城滨海湿地为研究区,采集互花米草(Spartina alterifora)、芦苇(Phragmites australis)、白茅(Imperata cylindrica)、柽柳(Tamarix chinensis)、盐地碱蓬(Suaeda salsa)共5种优势湿地植物样本及冠层高光谱数据,对植物的碳、氮、磷生态化学计量特征进行高光谱反演研究。结果表示白茅、柽柳与芦苇的最佳反演模型为随机森林(RF)模型,对互花米草反演效果最好的是偏最小二乘(PLSR)模型,而对盐地碱蓬反演精度最高的是BP神经网络(BPNN)模型。研究表明利用高光谱数据可以实现湿地植物碳、氮、磷生态化学计量特征的准确反演,不同模型对于不同湿地植物的反演存在差异,RF模型的反演稳定性最强,是反演湿地植物生态化学计量特征的较优模型。     

塔里木河下游柽柳ABA累积对地下水位和土壤盐分的响应

近年来发现在逆境下(干旱、低温、高温、盐渍等)的植物体内大量积累ABA,从而引导人们去研究ABA与植物抗逆性之间的关系。在塔里木河下游地区影响植被正常生长发育的各种胁迫因子中,地下水位和土壤盐分是导致"绿色走廊"衰败的主要因素。柽柳是塔里木河下游荒漠植被的主体,对于改善生态环境、遏制沙漠化、保护生物多样性等诸多方面具有重要作用。因此,研究柽柳和地下水位以及土壤盐分的关系,对于维护塔里木河流域天然植被赖以生存的环境,保护柽柳这一重要的生物资源,维持生态平衡的良性循环具有重要意义。运用国际通用软件SAS6.12对塔里木河下游柽柳ABA和地下水位以及土壤盐分进行相关分析表明,柽柳ABA含量与地下水位呈极显著正相关,相关系数R=0.80305(显著性程度P=0.0003);与土壤盐分呈显著负相关,相关系数R=-0.59036(显著性程度P=0.0205)。由各断面柽柳ABA含量变化与地下水位和土壤盐分关系分析结果可以初步推断:3.12m的地下水位和0.96g/L的土壤盐分已经威胁到柽柳的正常生长发育,地下水位超过5.59m、土壤盐分大于1.61g/L则会对柽柳造成严重胁迫。在恢复和保育塔里木河流域天然植被的过程中,应该把对植被造成胁迫的外界条件的成因和植被自身的抗旱、抗盐等抗逆特性结合起来进行考虑:根据耐旱耐盐植被的合理生态水(盐)位,在主河道两岸维持一定范围的地下水位,使乔木、灌木、草本植被能良好地生长,发挥多种生态功能,这样既可以避免水资源的浪费又能充分发挥生态输水的功效,有利于从根本上解决"绿色走廊"的问题。