石漠化强度对喀斯特植被演替过程土壤真菌组成及多样性的影响

喀斯特是我国南方广泛分布的地貌类型,土壤真菌对喀斯特植被演替恢复具有重要调节功能,不同石漠化程度的喀斯特区植被演替受到土壤微生物影响,因此研究不同石漠化区域植被演替阶段的土壤真菌组成及多样性,探索土壤真菌在喀斯特植被演替过程中的作用机制具有重要意义。本文采用时空替代法采集了不同石漠化程度（潜在、中度和强度）的喀斯特区植被演替乔木、灌木和草本演替阶段土壤样品,通过Illumina HiSeq第二代高通量测序分析了土壤真菌组成及多样性。结果表明,试验共获得3 871个OTUs,分属4门17纲116科174属;潜在和中度石漠化区各演替阶段土壤真菌优势门均为担子菌门,强度石漠化区各演替阶段土壤真菌无相同优势门;土壤真菌组成及多样性在潜在石漠化区表现为乔木>草本>灌木,中度石漠化区为灌木>乔木>草本,强度石漠化区为灌木>草本>乔木,且石漠化程度对真菌组成及多样性的影响大于植被演替的影响;土壤理化性质随石漠化程度及演替阶段发生变化,且显著影响真菌多样性指数,以碱解氮为主导因子显著影响土壤真菌群落。     

典型农田退耕后土壤真菌与细菌群落的演替

土壤真菌和细菌作为地下生态系统的重要组成部分,其群落的恢复状况是评价农田退耕还林生态效益的重要指标。以云南省维西县典型退耕还林农田为对象,利用高通量测序等方法比较了不同退耕年限的农田土壤中真菌和细菌群落随植被演替的变化特征。结果发现,农田撂荒后土壤细菌多样性先显著降低后缓慢上升,真菌多样性变化不明显;地上部植被由草本经灌丛再向林地演替的过程中,土壤真菌的群落组成随植被变化呈现明显的改变,主要体现在粪壳菌纲(Sordariomycetes)所占比例的减少(由30%减至10%左右)和伞菌纲(Agaricomycetes)所占比例的增加(由5%以下增至20%以上);而细菌的群落组成无明显变化。聚类分析的结果显示,真菌的群落组成变化与植物群落的演替规律更为同步。不同演替阶段的退耕农田土壤真菌和细菌群落均明显区别于未经扰动的天然林,表明人为扰动对土壤微生物群落的影响可能在较长时间内持续存在。研究揭示了云南典型农田退耕后地下土壤真菌和细菌群落随植被演替的变化特征,为全面评价该地区退耕还林的生态效益提供了数据支撑。     

中度石漠化生态修复初期土壤螨类群落结构变化

土壤螨类群落监测是生态恢复监测的重要内容之一,土壤螨类群落结构的变化可以反映退化环境生态恢复的效果.2014年按季节对贵州省毕节市朝营小流域中度石漠化生态修复区的土壤螨类进行调查,并与原生栓皮栎林和中度石漠化区的土壤螨类群落结构进行对比.结果表明: 中度石漠化生态修复区土壤螨类计有3目35科58属,以单翼甲螨属和威单翼甲螨属为优势属;土壤上层具有较高的属数、个体数量和个体密度;捕食性革螨群落以r对策者为主,甲螨群落结构以有翅孔背甲螨型(P型)为主.中度石漠化生态恢复区土壤螨类个体数量与个体密度分别高于中度石漠化区和栓皮栎林,属数、多样性指数和丰富度指数分别高于中度石漠化区,但低于栓皮栎林;该区在对照区基础上恢复和新增螨类共32属,占该区螨类总属数的55.2%.在研究区,螨类属数与土壤速效钾含量、丰富度指数与有机碳含量具有显著相关性,个体数量、个体密度、多样性指数、丰富度指数分别与速效钾含量以及丰富度指数与有机质含量具有显著相关性.表明石漠化的植被修复有利于土壤螨类群落结构的恢复和土壤环境的改善,且螨类优势类群、新增类群和恢复类群能对环境变化进行较好地指示,但土壤螨类群落结构与修复区植被和土壤理化因子变化的关系还有待进一步研究.     

西南喀斯特高原盆地石漠化环境植物群落结构与物种多样性时空动态

为阐明西南典型喀斯特石漠化类型——喀斯特高原盆地石漠化植物群落结构和物种多样性特征及其演变规律,科学支撑喀斯特石漠化治理,选取了喀斯特高原盆地典型石漠化区贵州清镇簸箩小流域为研究区域,对其植被进行广泛的野外勘察,设置典型样方研究其植物群落结构和物种多样性特征;运用空间替代时间方法,研究石漠化演变过程中植物群落结构和物种多样性变化;基于2013—2015连续3 a的监测数据,研究其年际变化。结果表明:研究区群落结构简单,共记录到的植物分布58种,其中草本层18科24属28种、木本层17科25属30种;单种属的比例很高,为82.86%。不同等级石漠化环境植物群落高度、平均地径、平均冠幅、草本层生物量和灌木层生物量均具有显著差异;植物种群密度在不同等级石漠化环境变化依次为轻度石漠化中度石漠化潜在石漠化无石漠化。不同等级石漠化环境植物多样性指数、均匀度指数、丰富度指数和优势度指数均偏低,而且4种指数均与石漠化等级演替无明显耦合关系。不同年份植物群落高度、平均地径、种群密度和灌木层生物量随着时间的推移均呈增加趋势,但相邻年份增加不显著。研究区生态系统人为干扰逐渐减弱,植被呈现出正向演替的趋势,优势种的重要性趋于降低。该研究结果对我国西南喀斯特盆地生态功能恢复和石漠化植被重建具有一定的理论意义和实践指导价值。     

陕西省丹汉江流域退耕地恢复过程中的植被演替

以陕西省丹汉江流域退耕地南坡和北坡不同退耕年限的自然恢复植物群落为研究对象,开展群落物种组成调查,并进行物种多样性特征分析和群落极点排序,对该区退耕地恢复过程中的植被演替规律进行研究.结果表明： 研究区退耕地植被演替的阶段依次为：一年生草本群落→多年生草本群落→灌草群落→乔灌草群落.形成多年生草本群落需2～5 a,形成灌草群落需7～10 a,形成乔灌草群落需30 a以上.南坡和北坡不同类型退耕地的植被演替阶段相同,物种多样性指数略有差异.随着退耕年限的增加,南坡物种多样性指数总体呈先降后升的趋势;而北坡物种多样性指数呈先波动上升,而后在退耕30 a时略有下降.     

大保高速公路老营段路域植被生态恢复

路域植被生态系统的恢复与重建不仅是道路生态学的重要研究内容,而且也是恢复生态学的重要研究领域.以大保高速公路老营段路域植被生态系统为对象,对比分析了8种植被恢复模式的作用效果与作用机理.研究结果表明,在相同的恢复时间内,自然恢复的植物群落中本土植物的比例相对较高,自然恢复是该区路域植被恢复的理想模式之一.随着恢复演替时间的推移,所有群落中木本植物的比例不断增加,草本植物的比例不断下降,植物群落分层现象明显,植物群落向原生植被发生进展或偏途演替.补播本土植物是促进植被恢复演替进程的主要途径之一,不仅可以增加乡土物种的比例、增加植物群落的多样性和均匀度,而且随着恢复时间的推移,可以形成层次明显、功能群组合合理的植物群落.人工蓝桉经济林不仅降低了植物群落及各功能群的多样性、丰富度和均匀度,而且在一定程度上增加了潜在生态风险.研究结果还表明,植物群落中当地物种的比例、植物群落的物种多样性和植物群落的盖度可以作为植被恢复成功与否的重要判定指标.     

小陇山国家级自然保护区次生林分类、排序及演替

在野外调查基础上,采用TWINSPAN和DCA对小陇山林区次生林群落进行了数量分类和排序,从植物群系组成、植物群落与环境的生态关系方面,研究小陇山植被群落的分布格局,用以确定该区次生林演替,并给予合理的环境解释。结果表明:采用TWINSPAN数量分类方法,将植被划分为12个群落类型;DCA排序图明显反映出排序轴的生态意义,第一轴基本上突出反映了湿度变化,沿第一轴从左到右,湿度逐渐增大;第二轴主要表现了温度梯度,沿第二轴从下到上,温度逐渐降低;次生林的演替序列为山杨林→山杨+白桦林→锐齿栎混交林及锐齿栎纯林,其自然恢复演替以锐齿栎林为顶极群落。     

1992—2018年内蒙古自治区植被动态演替特征及驱动力

人类的建设与破坏活动是植被动态变化的重要根源之一,利用遥感探究植被演替的量化监测过程及驱动力能够很好揭示人类活动对生态本底的影响。本研究利用欧洲航天局逐年土地覆被数据及地理学信息图谱方法,从植被型组、植被型尺度分析1992—2018年内蒙古自治区植被动态演替方向、演替速度及演替序列,明晰植被演替特征并量化其演替驱动力。结果表明: 研究期间,内蒙古自治区植被数量结构为“植增荒减”,具体年增长速率依次为耕地(353.10 km²)>草原(243.92 km²)>森林(-16.22 km²)>灌丛(-120.37 km²)>荒漠(-556.31 km²),并且空间相邻分布的草原、荒漠、灌丛三者的面积变化存在权衡关系。植被演替空间呈“绿进沙退”格局,演替热点集中于西辽河平原、内蒙古中部荒漠-草原交界处及黄河沿岸;植被演替序列结构复杂,进展、逆行演替相互交错,不同群落演替流量的截流率差距突出,其中,植被型组草原、灌丛与植被型草地、雨养农田群落在演替过程中截获最多演替流量。植被动态演替的核心驱动力为农牧业生产、经济发展水平、人口规模、生态工程、气候变化。作为“植物群落学-景观生态学”的实例研究,本研究结果可为植被格局优化、演替等级提升等生态措施实施空间的划定提供科学依据。     

基于功能性状的毛乌素沙地不同演替阶段适生植物筛选

沙地生态系统修复是恢复生态学研究的热点问题,适生植物筛选是修复的关键。植物功能性状反映了植物在不同环境中的生存策略,探究沙地植物功能性状及其与环境之间的关系,有助于筛选用于植被恢复的物种,为保护沙地生态系统提供理论依据。以毛乌素沙地为研究区,分析了1983-2015年间沙地典型飞播样地群落演替特征及其对环境因子的响应,建立基于10个植物功能性状的毛乌素沙地潜在种库,进一步筛选飞播恢复下沙地不同演替阶段的适生植物。研究表明:(1)飞播恢复下的毛乌素沙地植物群落分为三个演替阶段:固沙先锋物种群落、沙生植物为主的杂类草群落、中生植物为主的杂类草群落。(2)土壤因子是群落演替的主要驱动力,其中土壤全氮、土壤总有机碳、土壤硝态氮是影响群落演替的关键因素。(3)基于功能性状筛选出29种适生物种用于植被恢复,演替第一阶段可用雾冰藜、猪毛菜等,演替第二阶段可用拂子茅、无芒隐子草等,演替第三阶段可用草地风毛菊、猪毛蒿等。通过物种功能性状特征可以快速选择适合沙地退化生态系统修复的候选物种,为植被恢复提供了一定的理论支持。     

子午岭地区植被恢复演替过程与环境因子的分类与排序

在野外实地调查基础上,采用双向指示种分析法(TWINSPAN)和除趋势对应分析(DCA)对子午岭地区植物群落进行了数量分类和排序。结果显示:(1)TWINSPAN将50个样方划分为14个群系;DCA排序结果与TWINSPAN分类结果相互印证。(2)第一排序轴上显示出植被由草地、灌丛到森林的恢复演替系列,在此演替过程中土壤中的速效磷逐渐减少,全氮和有机质逐渐增加;第二排序轴反映环境因子的梯度不明显,但植被的演替过程会受到海拔、坡度的影响。研究表明,随着植被恢复演替的进展群落结构在变化,乔木层的重要值增加,所在群落中的全氮、速效磷、有机质等亦呈现规律性变化。     

孢粉记录的重庆岩溶槽谷区700年来植被演替与喀斯特石漠化

在精确AMS¹⁴C测年的基础上,对采自重庆中梁山岩溶洼地的剖面样品进行了孢粉分析,并结合详细的历史文献资料,获取了该地区近700年以来的植被变迁与石漠化演化记录。结果显示：（1）1274-1553 cal a AD研究区周围主要分布以松属、柏科/杉科占优势的亚热带常绿针叶林,伴人植物花粉少量出现,人类活动相对较弱。（2）1553-1780 cal a AD,针叶树松属、柏科/杉科花粉含量下降,伴人植物花粉增多,指示研究区人类活动开始加强。（3）1780-1840 cal a AD,松属花粉含量急剧下降,灌木和伴人植物花粉急剧增加,指示该地区人类活动加剧,石漠化现象出现。（4）1840-2000 cal a AD,玉米花粉含量大幅度增加,表明人类活动更加强烈,石漠化现象进一步加剧。近700年来不断增加的人类活动是重庆地区植被退化、石漠化现象严重的重要因素。该研究结果对重庆岩溶地区的全面治理,恢复和重建自然生态环境具有重要的指示意义。     

典型喀斯特地区石漠化景观格局对土地利用变化的响应

土地利用是人类活动最基本的表现形式,探讨石漠化与土地利用变化之间的响应关系,对于石漠化治理和区域的可持续发展是非常重要的。基于贵州道真县2005年、2015年LANDSAT和石漠化数据,再利用ENVI 5.3进行监督分类,将道真县土地利用分为8种类型。通过景观格局空间分析技术和3S技术,对道真县土地利用时空演变和石漠化景观格局进行综合分析,结果表明:(1) 2005—2015年间,道真县建设用地和灌木林地面积增加,大部分灌木林地由水田和旱地转化而来,其面积增加了7.51%,建设用地增加了1.30%。(2)近10年间,研究区石漠化等级间的转移表现为轻、中、重度转化为潜在石漠化,其斑块转移面积分别为11.26、38.79、2.71 km2,表明研究区石漠化景观得到了恢复,低等级石漠化斑块面积增加,降低了原有高等级石漠化斑块的优势度。(3) 2005—2015年间道真县土地利用和石漠化景观格局,多样性指数分别下降了0.6434和2.4309,均匀度指数各减少了0.0552和0.5436,分维度指数各提高了0.0061和0.0801,蔓延度指数各增加0.1751、25.5396和聚合度指数分别增加1.8688和2.9112,景观形状指数分别减少0.9812和4.536,石漠化景观格局的变化对应土地利用景观格局指数的变化,随着人们土地利用方式的改变,石漠化也发生相应的改变。通过该研究的进行,有助于提高人们对石漠化和土地利用景观格局的认识,基于景观生态学背景对石漠化治理成效进行评估,为之后的石漠化治理工作的进行及研究提供了参考。     

石林风景区不同石漠化人工修复方式对木本植物群落组成及种群生态位的影响

石漠化是我国西南喀斯特地区生态修复最严重的障碍,植被恢复是石漠化治理的重要途径。近50年来,我国开展了大量石漠化植被恢复的实践与研究,包括自然恢复与人工修复。但是,长期以来缺乏对已完成人工修复的植被的演替特征和修复效果的研究,而人工修复植被的效果评价能为石漠化生态修复提供理论依据与实践经验。以石林风景区中两类人工修复植被——栽植植被(PV)与飞播植被(ASV)为研究对象,以地带性自然植被(ZNV)为对照,研究人工修复植被中木本植物群落组成、群落多样性和种群生态位特征,以期揭示不同人工修复方式下的植被构成规律以及对有限资源的利用程度。结果表明:(1)在地带性自然植被、栽植植被和飞播植被3种植被类型中分别记录到木本植物92种(45科80属)、138种(50科101属)与44种(26科37属),3种植被类型中的共有种12种。(2)3种植被类型的Patrick丰富度指数与Shannon-Wiener多样性指数排序均呈现为地带性自然植被栽植植被飞播植被(P0.01),栽植植被与地带性自然植被之间的Jaccard相似性指数为0.14,飞播植被与地带性自然植被之间的Jaccard相似性指数为0.12;(3)3种植被类型中任意两者之间的生态位宽度均存在较大差异,但是清香木(Pistacia weinmannifolia)在3种植被类型中生态位宽度排位均靠前,利用资源能力较强;(4)生态位重叠程度的排序为地带性自然植被飞播植被栽植植被。综上,与地带性自然植被相比,人工修复植被物种多样性较低,但是人工修复植被的优势种中乡土植物占89.33%,乡土植物生态位较广,生态位重叠值偏低,植被较为稳定。在人工修复植被中,栽植植被的修复效果优于飞播植被。研究结果对未来喀斯特石漠化地区进行人工植被修复的物种规划与群落构建时具有重要的参考价值。     

重庆中梁山不同石漠化生境中石生南亚毛灰藓斑块的空间分布格局

基于重庆市中梁山喀斯特(Karst)地区3种不同石漠化生境(潜在石漠化、轻度石漠化和中度石漠化)中0.75 hm2样地的数据,以石生南亚毛灰藓(Homomallium simlaense)的3种斑块(小斑块、中斑块和大斑块)为研究对象,运用点格局O-ring的单变量和双变量统计方法对斑块空间格局以及斑块间的关联性进行生态学特性与形成过程分析,取得以下结果。(1)南亚毛灰藓总斑块数量关系为轻度石漠化潜在石漠化中度石漠化;在3种石漠化生境中,各种类型的斑块均呈现出小斑块中斑块大斑块的数量变化。(2)小斑块和中斑块在小尺度上主要为聚集分布,其它尺度上为随机分布;大斑块在整个尺度上都呈随机分布。(3)中斑块与小斑块在3种生境中均在小尺度上有显著的关联性;大斑块与中斑块仅在潜在石漠化生境中的小尺度上有关联性,其它斑块间在不同生境与尺度上均无关联性。(4)环境因子中坡度和石缝数对斑块的分布起很大作用,但是相对湿度是影响分布的主要因子。(5)在相对湿度和郁闭度胁迫方面,小斑块和中斑块随环境胁迫增大而趋于聚集分布。研究结果表明,苔藓斑块大小及其分布式样在石漠化地区裸露岩石的生态恢复中具有重要指示意义。     

Paecilomyces variotii extracts (ZNC) enhance plant immunity and promote plant growth

Plant and Soil - There are growing concerns regarding the restoration of karst rocky desertification (KRD) areas. However, the soil conditions and its residing microorganisms, which are essential...     

西南岩溶山地石漠化近50年演变——基于5个地点的案例研究

探讨岩溶山地长期以来的石漠化变化趋势,对于理解岩溶山地人地关系演变和石漠化的进一步治理具有重要意义。基于此目的,选择了贵州省5个典型岩溶山地区域,基于高分辨率遥感影像和实地调查,对其近50年期间岩溶石漠化的变化趋势进行了实证研究。结果表明:(1)石漠化面积、石漠化综合指数与石漠化面积比重、石漠化变化的幅度和动态度等表明,从1963年到2015年,石漠化演变经历了由增到减的转型,各研究区石漠化变化存在1980年代和2004年两个明显的转折点;(2)2010年以后,强度石漠化成为主要的变化类型,明显下降;(3)5个研究区因自然条件和社会经济背景不同,分别形成不同的石漠化演变模式,体现出石漠化演变在不同时段和不同地域的多样性;(4)石漠化转型演变与退耕还林政策和石漠化治理工程有关。研究结果为阐明中国西南岩溶山地石漠化长期演变趋势提供了参考。     

强度石漠化区不同植被修复模式下土壤螨类群落差异

石漠化治理区不同植被修复模式下的土壤螨类群落差异反映了生态系统的恢复状况,可籍以反映石漠化治理的生态效果。2014年1月、4月、8月和10月,对贵州花江喀斯特峡谷区顶坛小流域强度石漠化区域的"花椒"、"金银花"、"花椒+金银花"3种植被修复生境的土壤螨类进行了调查,共捕获土壤螨类1372头,隶属3目55科89属。采用类群(属)数、个体数量、个体密度、多样性指数(H')、丰富度指数(SR)、均匀性指数(J)、相似性指数(CN)、捕食性螨类成熟度指数(MI)和甲螨MGP类群等参数对土壤螨类群落差异进行了表征。结果显示,花椒林拥有较丰富的螨类属,金银花林拥有较高的的个体数量和个体密度。不同模式下的科、属类群组成呈现差异;属数、个体数量存在一定的季节差异,花椒林的螨类属数、金银花林的螨类个体数量和个体密度呈现一定的表聚性;群落多样性大多存在季节差异;捕食性革螨以r选择型为主,甲螨主要为O型和M型。研究表明,强度石漠化在不同植被修复模式下,土壤螨类生物生态类群存在差异,土壤生态系统仍处于修复之中,其中螨类优势属、具有典型生物学与生态学特性差异的螨类类群对石漠化治理的生态效果具有重要的指示作用。     

喀斯特峰丛洼地石漠化治理与生态服务提升技术研究

针对峰丛洼地区域石漠化面积削减较为迅速、亟需从前期治理侧重遏制面积扩张转向生态服务提升为主的新阶段后面临的治理投入与分区较为粗放、治理技术与模式缺乏针对性、综合效益亟待提升等问题,以生态服务提升为核心目标,系统研究生态工程实施以来区域石漠化演变的关键因子、水土流失/漏失关键过程与调控、植被恢复与人工诱导提升土壤生态功能机理,突破面向生态功能优化的区域生态系统监测评估、表层岩溶水生态调蓄与高效利用、有机物资源利用与退化土壤肥力提升、耐旱型植物群落构建与规模化建植、可持续性生态衍生产业培育等关键技术,形成生态服务提升与民生改善的区域石漠化治理系统性解决方案,为石漠化治理二期工程与扶贫提供科技支撑与示范样板。     

我国西南山地喀斯特植被的根系生物量初探

在贵州茂兰喀斯特森林国家自然保护区内,选取2种立地条件上(岩石和土壤分别占优势)的5个植被恢复阶段(草本群落、灌草群落、灌木群落、次顶极常绿落叶阔叶林和顶极常绿落叶阔叶林)共10个样地,利用平均标准木机械布点法对根系进行采集,分析了其生物量总量、不同根系径级的分配格局和地下空间的分布规律。结果表明:1)喀斯特植物群落的正向植被恢复进程极显著地增加了地下生物量(p0.001),从草本群落的2.63Mg·hm–2增加到顶极森林群落的58.15Mg·hm-2;同一恢复阶段的石生和土壤立地上根系生物量的差异不显著(p0.05),在顶极和次顶极常绿落叶阔叶林阶段,石生立地的根系生物量高于土壤立地,而灌木、灌草和草本群落阶段则相反。2)同一恢复阶段的石生立地的粗根生物量均高于土壤立地,但差异不显著(p0.05),而细根和小根生物量则从石生到土壤立地显著增加(p0.05);随着喀斯特植被的恢复,石生和土壤立地上粗根占总根系生物量的比例均逐渐增加。3)石生立地根系的分布以水平扩散和穿梭为主,无垂直层次分布;而土壤立地各恢复阶段的根系生物量主要集中在地面到地下10cm的垂直空间内;在不同的土层深度,粗根占所有根径级生物量的80%,且随土层加深,其比例降低。该研究不仅填补了喀斯特植被根系生物量观测的空白,为估算我国西南喀斯特地区植被的总生物量和生产力提供了本底数据,也为进一步研究喀斯特森林稳定性维持机制和喀斯特石漠化防治与植被适应性修复奠定了基础。