中国南海北部不同岛屿植被与土壤的耦合协调发展度

植被和土壤是陆地生态系统两个重要的组成部分,二者相互影响相互促进,探明两者的耦合协调关系是生态恢复与重建的顺利实施的关键。基于中国南海北部大庙墩岛、涠洲岛、大汉三墩岛、甘蔗岛和蜈支洲岛等个海岛的典型植被群落植被土壤的全面调查和取样分析,建立10个植被因子和14个土壤因子的2级层次指标体系,采用层析分析法确定各因子的权重,构建5个海岛植被土壤耦合度和耦合协调度模型。结果表明,不同岛屿的植被土壤耦合度和耦合协调度模型并不完全对应,植被与土壤的综合指数在不同岛屿中也不完全一致,甘蔗岛的植被效应和大汉三墩岛的土壤效应最佳。中国南海北部5个岛屿的植被土壤耦合协调状况较好,均处于初、中级协调发展状态,且除甘蔗岛外处于植被土壤同步型。总的来说,由于岛屿远离内陆,人类干扰相对较小,在植被土壤长期的演替过程中,中国南海北部岛屿植被土壤耦合协调较好,在其恢复与生态重建时要注重提高植物多样性、抚育水平和土壤管理水平。     

中国东部海岛森林和灌丛土壤碳氮磷养分库的纬度变化

虽然海岛结构相对简单,但在生物多样性和生态功能维持方面起重要作用.以中国东部暖温带、北亚热带、中亚热带和南亚热带的14个海岛为对象,研究森林土壤碳和氮磷养分库的纬度变化特征,并分析其与气候因子和植物多样性的关系.结果表明:土壤碳和氮磷养分库在温度带间差异显著,土壤碳库与氮库在暖温带最低,分别为49.35和1.08 t·hm^-2,在北亚热带最高,为137.25和4.63 t·hm^-2;磷库在南亚热带海岛最低,为1.3 t·hm^-2,在北亚热带最高,为5.19 t·hm^-2.各植被类型土壤碳氮磷库在不同温度带间存在显著差异,落叶林土壤碳氮磷库在亚热带高于暖温带;常绿阔叶林土壤碳和氮库不受温度带影响,磷库在北亚热带和中亚热带显著高于南亚热带.年均温、年降水量、土壤含水量和植物物种多样性间的交互作用对土壤碳氮磷库有显著正向影响;植物物种多样性对土壤氮库变化有正向影响,但对磷库具有负向影响.海岛森林土壤碳库的纬度变化趋势与大陆相反,土壤氮磷养分库变化格局与大陆相似;其中,水热和植物物种多样性是驱动中国东部海岛森林土壤碳氮磷库变化的主要非生物和生物因素.     

基于地面调查的植被生态质量综合评估指标体系构建

植被是陆地生态系统的主体，是保障生态质量的基础，也是基于自然的生态系统增汇、实现“碳中和”的重要利器。植被是生态质量评价的核心要素，但目前的生态质量评价研究中所用到的植被指标多是通过遥感反演或者气象指数模型计算得到的，而基于典型生态系统尺度地面调查的植被观测数据更直接、更准确，数据也很丰富，却很少用于生态质量评价，也缺乏系统的评价指标体系。通过文献研究、专家研讨和问卷调查，并借鉴群落退化演替和生态系统长期监测研究的理论基础，构建基于地面调查的植被生态质量综合评估指标体系。该指标体系整体分为三级，一级综合指数由群落结构指数、物质生产指数、生物多样性指数、群落发展或者演替趋势4个二级分项指标构成，二级分项指标由12—14个三级指标组成，不同植被类型各有其特征指标。该体系将完善我国多尺度陆地生态系统的生态质量评价指标体系，为新时期国家生态质量评价提供科学建议，为我国生态文明建设提供技术支撑。     

退化人工林不同恢复类型对土壤微生物群落功能多样性的影响

为了评价华南退化人工林生态系统的不同恢复类型,本研究以土壤微生物群落功能多样性为对象,探讨恢复林土壤微生物功能多样性的差异及影响因子.在研究区内选取代表性的近自然经营杉木林(CF)和毛竹林(MB),以天然次生林(NF)为对照,采集表层土壤样品.运用Biolog-Eco微平板技术,对3种林分的土壤微生物群落功能多样性进行研究.结果表明: 不同恢复林分的植物多样性差异显著,NF植物多样性指数显著高于MB和CF,而MB的植物多样性指数显著高于CF;不同林分类型的土壤pH和容重差异显著,其他土壤理化性质差异不显著;不同林分类型土壤微生物的平均颜色变化率(AWCD)为NF＞MB＞CF,不同林分对6种类型碳源底物的利用也有相似规律;NF的土壤微生物群落Shannon多样性指数、Shannon丰富度指数、Simpson优势度指数和McIntosh指数最高,MB次之,CF最低;主成分分析表明,从31种碳源类型提取的主成分1和主成分2分别能解释变量方差的60.0%和12.4%,在主成分分异中起主要贡献作用的是羧酸类、碳水化合物类和氨基酸类碳源;相关性分析表明,植物物种丰富度和多样性指数、土壤容重与土壤微生物群落多样性指数之间存在显著相关关系,对土壤微生物群落功能多样性具有重要影响.NF土壤微生物的碳源利用效率高于人工林,而MB土壤微生物碳源利用效率高于CF.从植被多样性及土壤微生物群落功能多样性来看,近自然经营的MB人工林更有利于退化人工林生态系统功能的恢复与提升.     

庙岛群岛典型植物群落物种、功能、结构多样性及其对环境因子的响应

海岛植被在全球生物多样性研究中起重要作用,研究海岛植被多样性对于理解海陆相互作用下植物群落的多样性维持机制有重要意义.本研究以庙岛群岛的麻栎群落、刺槐群落、黑松群落、荆条群落4种典型植物群落为对象,采用物种多样性指数、功能多样性指数和结构多样性指数,在群落尺度上探讨了海岛典型植物群落物种、功能、结构多样性间的关系及其对环境因子的响应.结果表明: 黑松群落的物种丰富度与Rao指数高于刺槐群落与麻栎群落,而结构多样性却较低;荆条灌丛的物种、结构多样性均低于森林群落,而功能多样性高于部分森林群落.物种丰富度与Rao指数以及树高多样性间呈显著正相关,与功能均匀度呈显著负相关.结构多样性主要由坡度决定且与坡度呈负相关;功能均匀度与坡度呈正相关,而功能异质性、功能离散度和物种多样性则更多地受土壤理化性质的影响,与土壤容重及土壤总碳呈正相关,与土壤含水率呈负相关.总体而言,庙岛群岛的植物群落多样性格局既有与大陆植被相似的特征,但也有其海岛特殊性.     

海岛陆地生态系统固碳估算方法

陆地生态系统在调节全球碳平衡和减缓全球气候变化中起着重要作用。海岛作为一种特殊的生态系统,生物群落和环境与大陆基本相似。虽然海岛生态结构相对简单,物种的丰富程度比大陆低,但对全球碳循环也有一定的影响。在海岛陆地生态系统中,森林和灌草的种属相对较少,且不同纬度的海岛森林植被种属差异明显,可采用典型样地清查和生物量模型估算相结合的方法估算乔木层和灌草层的碳储量。采用模型估算固碳潜力时,根据海岛生态环境的特殊性,综合考虑岛陆面积、季节、风向、坡度、坡向、海拔、平均温度、降雨量、土壤理化性质等参数对其碳储量估算的影响。海岛植被生物多样性影响其土壤碳储存的生态服务功能,利用多元统计分析方法,建立岛陆植物物种丰度与土壤碳储量的空间回归模型,明确植物多样性的改变对岛陆土壤固碳能力的影响。此外,从土壤固碳的角度而言,海岛土壤-植物-微生物间相互作用是其重要的研究方向。利用现代分子生物学技术,研究海岛陆地生态系统的土壤-植物-微生物相互作用关系,有利于海岛土壤固碳潜力估算精度的提高。     

基于植物多样性特征的武汉市城市湖泊湿地植被分类保护和恢复

湿地植被多样性特征及其影响因素的调查分析是湿地植被保护与恢复策略制定的基础。借鉴生物多样性热点分析原理,在武汉市城市湖泊湿地植物多样性调查的基础上,研究了湖泊湿地的植被多样性特征,探讨了城市湖泊湿地植被分类保护与恢复对策。结果表明,武汉市湿地维管束植物的物种丰富度、植物多样性、优势度和均匀度指数在各湖泊间的变化趋势较为一致,但在空间变化幅度上存在一定差异。按照物种丰富度、多样性、优势度、均匀度、湿地植被群丛数目,以及典型湿地植物的物种所占比例、丰富度和优势度的差异,可将调查涉及的26个典型湖泊湿地分为原生植被湖泊、次生植被湖泊、人工植被湖泊和退化植被湖泊4类。原生植被湖泊应建立相对严格的湿地保护区,优先保护原有湿地植被。次生植被湖泊最多,城市发展区内的次生植被湖泊应建立30-100m的植被缓冲带,促进植被自然恢复和发育;而农业区的次生植被湖泊应引导和规范湖泊周围的农业生产模式,以减少人类活动干扰。人工植被湖泊应通过建立城市湿地公园,人工促进植被的近自然恢复。而退化植被湖泊则应尽快采用生态工程法促进湿地植被生境改善,并积极开展近自然湿地植被重建与恢复。     

武夷山国家自然保护区不同植被类型土壤微生物群落特征

运用BIOLOG微平板技术,对武夷山国家自然保护区不同植被类型土壤微生物群落结构和代谢功能多样性进行研究,探讨不同植被类型对土壤微生物群落的影响.结果表明: 不论是土壤理化性质、酶活性,还是反映土壤微生物代谢功能多样性的平均颜色变化率(AWCD),青冈林和米槠林代表的天然林均明显优于马尾松林和杉木林代表的人工林,荒地最差.AWCD随着培养时间的延长而逐渐增加,但不同植被类型土壤AWCD值具有较大差异.碳水化合物和羧酸类碳源是各植被类型土壤微生物的主要碳源,其次为氨基酸类、酚酸类和聚合物类,胺类碳源的利用率最小.土壤微生物Simpson指数、Shannon指数、丰富度指数和McIntosh指数也呈现天然林高于人工林的趋势.主成分分析表明,从31个因素中提取的与碳源利用相关的主成分1、主成分2分别能解释变量方差的56.3%和30.2%,不同植被类型土壤微生物碳源利用特征出现分异,在主成分分离中起主要贡献作用的是胺类和氨基酸类碳源.研究结果可为进一步探讨植被多样性与土壤微生物多样性之间的关系奠定基础.     

森林自然度评价研究进展

森林自然度是描述森林状态和确定景观保护价值的重要指标,广泛应用于近自然林业经营和植被恢复与重建。本文在分析森林自然度概念、森林自然度评价类型与方法的基础上,认为森林自然度概念应从森林的自然状况与人类干扰两方面结合起来考虑,森林自然度评价应在潜自然植被参照系研究的基础上采取定性描述与定量表达相结合的方法。林分尺度的自然度评价已形成了较一致的评价方法体系,但应针对不同的植被类型统一制定各植被类型自然度评价的指标选取与赋值标准、权重确定方法和等级划分与命名标准。景观和区域尺度的森林自然度评价对于森林的保护与管理可能更客观和实用,应进一步加强不同组成要素的自然度属性、指标体系及评价方法研究。     

两种幼龄乔木修复林下土壤改良及植被多样性研究

以辽宁省抚顺市榆树铁矿和傲牛铁矿植被恢复区为研究对象, 两矿山分别选用先锋树种樟子松和刺槐进行单纯乔木层植被修复。通过调查样方植被株高及胸径、测定土壤指标, 参照全国第二次土壤普查分级标准分析两矿山已恢复样地土壤肥力状况, 再综合香农-维纳多样性指数和德尔菲法确定的指标权重计算植被多样性指数, 进而分析恢复初期林下草本层植被多样性及土壤基质变化情况。结果表明: 幼龄林恢复期间, 樟子松和刺槐的胸径和树高逐年升高, 刺槐年均树高增长可达樟子松的1.94—4.43倍, 两种乔木均可将酸性土壤改良至中性, 但幼龄樟子松林较幼龄刺槐林更易积累贫瘠地中的营养物质; 植被多样性调查共出现19种草本植物, 隶属于11科16属, 植被多样性评价显示刺槐林草本层植被多样性指数均高于樟子松林。综上, 推荐抚顺市废弃矿山乔木层混交种植樟子松和刺槐, 以共同作用促进草本层自然演替过程, 并引入灌木种形成“乔-灌-草”复合系统加快矿山修复进程。     

外马廊山岛植被特性与植物多样性

该研究对无居民海岛舟山外马廊山岛进行初步踏勘,了解该岛植被特征与植物多样性,探讨海岛植被与大陆植被的差异性,并对海岛植物的主要植物组成、生活型结构、地理成分、群落类型以及多样性和相似性进行了分析。结果表明:外马廊山岛面积小,共有33科51属55种植物,植物种类偏少,留存有普陀狗哇花,滨柃,厚叶石斑木等具有滨海特色植物,具有开发潜力。外马廊山岛热带成分较为明显,与附近地区较为相似。岛上群落优势种或建群种的科为山茶科,大戟科,松科等,与大陆的常绿阔叶林的优势种或建群种的优势科如樟科,金缕梅科,壳斗科,山茶科等不大相同。岛上植物主要以高位芽植物为主(58.18%),但较大陆常绿阔叶林的高位芽植物比例要低。外马廊山岛植物群落结构简单,植物多样性相对较低,物种丰富较低,主要原因在于生态适应性和演替过程的差异,岛上植物群落演替至稳定群落还需要相当一段时间。外来种比例占9.09%,外来种如黑松和红鸡竹能形成群落或在群落中具有较为明显的优势,并可能会造成一定的生态干扰。     

岛屿植物舟山新木姜子居群遗传多样性的RAPD分析

基于随机扩增多态 DNA(RAPD)方法分析了舟山群岛濒危植物舟山新木姜子 (N eolitsea sericea) 6个居群的遗传多样性及分化程度。 10条随机引物扩增出 84个可分析位点 ,多态位点百分比 (PPL)为 3 8.10 %。经 POPOGENE分析发现 ,舟山新木姜子居群平均水平的多态位点百分比 (PPL )为 2 3 .18% ,Nei' s基因多样度 (HE)为 0 .0 793 ,Shannon信息指数 (H )为 0 .12 0 1,与其它岛屿植物比较具有中等偏低水平的遗传多样性 ;岛屿各居群间遗传分化程度较高 (Gst=0 .3 646) ;地理距离与遗传距离之间具有显著相关性 (r=0 .7697,P=96.62 % ) ,岛屿隔离效应是导致居群间遗传分化的重要因素。结合居群遗传多样性及UPGMA聚类分析 ,推测普陀山岛舟山新木姜子部分个体可能为大猫岛迁入的后裔 ,而朱家尖岛舟山新木姜子则由人为移植自普陀山岛。基于舟山新木姜子的物种保护及资源利用 ,建议加强现有自然居群的就地保护 ,促进居群自然更新 ;建立种质资源库 ,收集不同岛屿的种源进行混合繁殖 ,促进基因交流 ;选育优良品系用于海岛植被恢复及园林观赏     

火烧迹地柽柳灌丛资源岛特征及植被的自然恢复

干旱半干旱地区灌丛资源岛特征及形成机制多有报道,但资源岛土壤对群落稳定性与火烧迹地植被的自然恢复作用尚不明确。以酒泉盐碱地柽柳灌丛地火烧3年后,自然恢复的柽柳(Tamarix ramosissima)及其冠下草本群落为研究对象,构建柽柳枯立株体量指数(SSI,Shrub Size Index)和恢复力综合指数,探讨了资源岛特征与植被恢复、冠下草本群落多样性的关系,量化不同大小柽柳灌丛的恢复力稳定性。结果表明:(1)在不同SSI的柽柳枯立株下土壤有机质和含水率明均显高于灌丛间地,形成了明显的资源岛特征。土壤有机质最大值出现在0—10 cm土层,中灌丛的肥力积聚效果最明显。(2)土壤主要以中性盐为主,在0—40 cm土层,灌丛区域土壤可溶性盐低于冠外,呈明显的盐谷特征,中灌丛的盐谷分布最为明显。(3)随着枯立株SSI的增大,柽柳新生枝条的数量及其高度均有所增大,冠下植物的高度、盖度、密度和地上植物量也明显高于灌丛间地,且灌丛越大恢复效果越明显。(4)灌下植物Simpson指数、Shannon⁃Wiener指数、Margalef指数和Pielou指数随着枯立株SSI的增大均先降后升,多样性指数低,群落结构简单。(5)恢复力综合指数随着枯立株SSI的增大呈先升后降的趋势,当SSI=52.17时灌丛群落的稳定性最强。柽柳较小时主要是冠下草本植物的恢复维持群落稳定性,随着灌丛的增大逐渐以柽柳灌木的恢复来维持群落稳定性。柽柳灌丛形成的高养低盐的土壤环境对植物群落稳定性的维持和植被的恢复有促进作用,对荒漠生态系统火烧迹地植被恢复和生态保护具有重要意义。     

生境片段化对千岛湖马尾松林内土壤种子库的影响

土壤种子库是森林群落更新的主要来源之一,对森林的演替和恢复等具有重要意义。生境片段化现象正日益严重地影响着森林群落,并可影响森林土壤种子库。研究了千岛湖地区的大陆及岛屿次生马尾松林内土壤种子库的组成及其影响因素(e.g.,岛屿面积,形状指数,隔离度和距岛屿边缘距离等)。根据大陆和岛屿的面积及边缘梯度,采用大数量小样方法,分别在土壤种子库最大化(初冬,2015年12月)和最小化(晚春,2016年4月)时期对马尾松林内土壤进行了机械取样。对土壤样品进行萌发实验,检测了两个时期的土壤种子库上层(0—2 cm)和下层(2—5 cm)种子组成,并通过广义线性混合效应模型等手段分析其影响因素。结果显示:(1)所有316个土壤样本中,萌发出幼苗1422株,隶属于29科、40属、41种。其中,木本植物幼苗占13种1024株,草本占28种398株。(2)Jaccard指数和相关性分析均显示初冬、晚春时期的土壤种子库组成具有很高的相似性;土壤种子库上、下层组成的相似性也很高。(3)广义线性混合效应模型分析显示,在大陆和岛屿上,土壤种子库下层种子含量低于上层;而大陆样地土壤种子库中的木本植物种子数较岛屿样地高。岛屿上,土壤种子库中的种子数随土层的加深而降低;随边缘梯度升高也下降,尤其是草本植物的种子。对于岛屿上的木本植物,不耐阴种的种子数量远大于耐阴种,尤其是土壤下层。表明千岛湖地区马尾松林内土壤种子库组成受到生境片段化的影响,进而可能作用于该类型森林群落的演替。     

Historical arthropod diversity patterns direct rehabilitation targets for Robben Island,South Africa,a continental island in a biodiversity hotspot

Island species are susceptible to extinction through disturbances such as habitat transformation. Due to the small size and isolation of islands, species have limited options for refuges and recolonization, making their rehabilitation a conservation priority. Robben Island is a continental island, isolated from the mainland ca. 15 000 years ago, and has been degraded by humans and alien species for nearly 400 years. Mainland areas with similar vegetation should be good reference sites for the biological restoration of the island due to historical connectedness. However, very little information exists as to which species were lost. Here we aim to identify the best mainland sites to use as reference sites for Robben Island based on remaining arthropod diversity on the island. Sites found to be most similar in terms of arthropod diversity to Robben Island were sites north of Robben Island (Elandsbaai and Dwarskersbos) rather than the geographically closest locations. These sites therefore represent ideal reference sites for biological restoration of the island. We do not suggest the reintroduction of species from these localities, but rather Robben Island should be restored to match their vegetation height and cover.     

土壤有机质含量对黔南喀斯特天然次生林土壤理化指标与植物多样性的影响

为探讨自然恢复过程中喀斯特森林土壤有机质含量(SOM)与土壤理化指标及植物多样性指数的相关性,对贵州省茂兰国家级自然保护区中不同森林类型的SOM、土壤理化性质和植物多样性进行了研究。根据乔木层物种的重要值,将保护区的41个调查样地划分为香叶树-枫香林、檵木-马尾松林、槭树-朴树林、小叶栾树-化香林、灯台-小花梾木林和四照花-青冈栎林类型。结果表明,部分森林类型土壤A层或B层的SOM差异显著,且部分森林类型的植物种数、直径、高度和密度,以及Margalef指数、Simpson指数、Shannon-Wiener指数和Pielou指数也差异显著。土壤孔隙度、蓄水量和主要肥力与养分指标随SOM增加而增大。乔木层的植物多样性指数与SOM呈正相关,与土壤A层SOM相关显著、Simpson指数和Pielou指数与土壤B层SOM相关显著。灌木层、草本层的植物多样性指数与SOM相关不显著。多元分析结果表明,植物多样性指数对土壤A层SOM的总贡献率呈灌木层乔木层草本层、对土壤B层SOM的总贡献率呈草本层乔木层灌木层的趋势,表明喀斯特地区SOM管理的植物多样性措施适宜以乔木树种为主、辅以灌木与草本层植物的复合经营方式。同时,土壤SOM不仅受乔木层植物多样性指数的影响、也受林分所处演替阶段与结构指标的影响,植物多样性指数的二次多项式拐点可成为喀斯特石漠化治理工程中物种量化管理的参考依据之一。     

滇中几种人工林生态系统恢复效应研究

对滇中几种典型人工林生态系统恢复效应研究表明,由不同树种构成的人工林生态系统植物多样性、森林水文、地表土壤侵蚀控制、土壤改良和森林结构的恢复具有显著差异．用乡土树种造林能促进植物多样性．生态恢复变量间具有某种相关关系．草本植物盖度、群落均匀度、Shannon-Wiener指数、土壤有效钾、土壤容重、草本植物生物量、乔木材积、全钾、土壤侵蚀、土壤Si／V、枯落物凋落量、非毛管孔隙、穿透降雨是生态恢复主导效应变量．植物多样性的恢复处于生态恢复的中心位置．并用平均恢复距离指数及恢复距离树对几种生态系统恢复程度进行了评价。     

深圳坝光区域自然林及半自然林植物多样性比较

实地调查深圳市坝光区域2个封育状态下的自然林和2个处于恢复状态的荒弃果林半自然林的植物群落结构,测定植物高度、盖度等指标,分析两种类型植物群落组成及多样性特征。结果表明,在群落各层次的种类组成方面,自然林乔木层与灌木层的植物种类数均大于半自然林,半自然林的灌木层与草本层发育也较好,种类丰富;在物种多样性Simpson指数、Shannon-Wiener指数和丰富度指数方面,4个群落的灌木层多样性都较其他2个层次高,说明在人为干扰减小的情况下,灌木的自我更新能力较强。自然林3个群落层次及整体指标等多数高于半自然林,说明自然林植被结构发育较好,各层次种类数更为丰富,各种类个体数及分布更为均匀;而处于恢复状态的半自然林,由于受到人为干扰的印迹未完全消失,乔木层的多样性指数明显低于自然林,但也因为处于恢复状态,灌木层与草本层的恢复使其物种多样性逐渐增高。