河北太行山低山丘陵区植被恢复过程中物种多样性与土壤养分变化

采用野外调查与室内试验相结合的方法,以1986年和2008年调查数据为基础,分析了植物组成与种群结构的变化,运用Shannon多样性指数、丰富度指数、Pielou均匀度指数对太行山低山丘陵区植被物种多样性进行分析,并探讨了土壤养分变化及其与植物物种多样性的相关性。结果表明:1)植被恢复22年后,群落结构和物种组成发生了明显的变化,群落逐渐由草本向乔灌木转变,且草本植物的物种数显著减少;2)灌木的盖度和生物量显著增加,引起灌下小环境的改变,使湿生草本植物明显减少,从而导致物种多样性和丰富度指数降低;3)植物物种多样性主要受土壤有机质、全N、全P、全K、全Ca和全Mg含量的影响。封山育林22年以后,群落结构渐趋合理,生物量显著增加,物种多样性有所减少,并且对土壤表层的养分产生了明显的回馈作用。     

黔中石漠化地区不同土地利用类型土壤种子库特征

在贵州省普定县喀斯特石漠化地区通过种子萌发试验,对封山育林、退耕还林2a、农耕地等3种不同土地利用类型的土壤种子库进行分析.结果表明,不同利用类型土壤中种子数量差异显著,封山育林土壤中平均种子密度为1664粒/m2,退耕还林2 a土壤中平均种子密度为8060粒/m2,农耕地土壤中平均种子密度为6239粒/m2.土壤中的种子集中分布在表层0～5cm范围内,随土层深度变化,土壤中所含种子数量和物种数呈减少的趋势.不同利用类型土壤种子库物种相似指数较低,物种数、多样性指数、均匀度及生态优势度指数以退耕还林地最大,农耕地高于封山育林地.土壤种子库所含物种数较接近,物种组成以草本植物为主,菊科、禾本科占优势.封山育林地、退耕还林地属于进展演替,封山育林地处于较高演替阶段,农耕地属于逆行演替.应引进适宜物种以促进植被恢复.     

恢复年限、林下植被及季节对马尾松林土壤氮转化的影响

侵蚀红壤区植被恢复能有效防治土壤侵蚀,改善生态环境。提高侵蚀退化地土壤氮矿化潜力、增加氮有效性是改善贫瘠土壤植被生长发育的关键途径,对恢复侵蚀地生态系统具有重要意义。采用顶盖埋管培养法研究了不同恢复年限(Y0、Y16、Y34))不同芒萁处理的马尾松林土壤净氮矿化量和净氮矿化速率的季节变化特征,分析了植被恢复年限、林下植被覆盖及季节变化对土壤氮矿化的交互影响。结果表明,植被恢复能使侵蚀退化地土壤养分条件得到改善。不同恢复年限马尾松林净氮矿化最高值出现在夏秋季,而在春季为负值。植被恢复能使土壤净氮矿化量显著增加,且净氮矿化过程以氨化作用为主。净氨化速率与净矿化速率具有相似的季节变化,硝化速率随着恢复年限增加季节变化减小。林下裸露地净氮矿化量及速率低于芒萁覆盖地,且去除芒萁可以降低净氮矿化量及速率。方差分析表明,恢复年限、季节变化及其交互作用能显著影响土壤净氮矿化量及矿化速率(P0.001),而芒萁处理未能达到显著水平(P0.05)。马尾松林土壤氮转化过程季节变化明显,林分管理应按季节变化进行,林下芒萁覆盖对侵蚀退化地马尾松林土壤氮恢复具有重要作用。     

黄土丘陵区草地土壤微生物C、N及呼吸熵对植被恢复的响应

以野外样地调查和室内分析法研究了黄土丘陵区不同植被恢复年限下草地土壤微生物C、N及土壤呼吸熵的变化.结果表明,土壤微生物量碳明显地随着植被恢复年限的增加而增加.在恢复前23a, 土壤微生物量碳在0～20 cm土层年增加率为24.1%;20～40 cm为104.4%.植被恢复23a后,0～20 cm土层增长率为0.83%,20～40 cm为0.19%.土壤微生物量N表现为在植被恢复的初期略有下降,3a后,开始出现明显增加.0～20 cm土层年增长率为20.14%,20～40 cm为15.11%.在植被恢复23a后,0～20 cm土层的年增长率为0.14%,20～40 cm变化不大.土壤微生物呼吸强度随着恢复年限的增加逐渐加强;土壤呼吸熵随植被封育时间的增加而呈对数降低趋势.土壤呼吸熵(qCO2)在反映土壤的生物质量变化时,显得更加稳定,受植物生长状况影响较小.相关分析表明,土壤微生物量和土壤微生物活性与土壤有机质、碱解氮和粘粒含量显著正相关;与土壤粉粒含量明显负相关;表层土壤pH值对其也有明显影响.草地植被自然恢复过程可增加土壤微生物活性,有利于土壤质量的提高.     

黄土区露天煤矿排土场土壤与地形因子对植被恢复的影响

在脆弱的生态环境改善和恢复过程中,植被恢复与重建扮演着重要的角色。黄土露天煤矿区生态环境极其脆弱,认识矿区损毁土地植被恢复与地形、土壤因子之间的作用规律对矿区土地复垦与生态恢复改善至关重要。为此,选择山西平朔安太堡露天煤矿南排土场对2条样带27个复垦样地的土壤、地形、植被参数进行了采集与测定,并应用单因素方差分析与CANOCO4.5软件的降趋势对应分析和冗余分析研究了地形与土壤因子对植被恢复的影响。结果表明:植被与土壤变量之间呈显著相关,与地形变量之间相关性不明显;坡度主要影响草本覆盖度,坡向与有机质和速效磷之间具有线性相关性;速效钾对植被的变化起着重要的作用;土壤容重与砾石含量对土壤养分含量具有明显的指示作用;有机质与全氮呈显著正相关,各土壤养分指标之间存在明显的相关关系。为了改善和恢复黄土区露天煤矿排土场脆弱的生态系统,应该考虑植被和土壤的联合演替。在当地的生态环境状况下土地复垦与生态恢复的关键是改善土壤状况和增加人工植被,同时加强对排土场人工和自然植被的保护。     

南方红壤侵蚀区不同植被恢复年限下芒萁叶功能性状对土壤因子的响应

目前关于我国南方红壤侵蚀区生态恢复植被—芒萁(Dicranopteris dichotoma)功能性状(Functional Traits)的研究鲜有报道。以该区域不同植被恢复年限下(包含0年未恢复地、6年、12年、18年、36年以及80年的次生林地)芒萁叶功能性状为研究对象,结合不同植被恢复年限下土壤因子的变化,采用样方调查分析法,探讨随植被恢复年限的增长芒萁叶功能性状的变化规律及其相互关系,以及芒萁叶功能性状对土壤因子的响应。结果表明,芒萁叶功能性状各指标随着植被恢复年限的增加变化差异明显(P0.05),并随植被恢复年限的增长表现出胁迫型、扩展型、竞争型不同功能性状组合;芒萁叶功能性状间的相关性也表现出显著的特征(P0.01);主成分分析(Principal Component Analysis, PCA)表明叶全氮含量、比叶面积和叶全磷含量主成分贡献排名高,可作为芒萁叶功能性状评价的主要指标。通过冗余分析(Redundancy Analysis, RDA)发现,土壤全碳含量、土壤全氮含量、土壤全磷含量对芒萁叶功能性状各项指标影响显著(P0.01)。芒萁伴随着植被恢复年限的增长,叶功能性状表现出不同的组合状况,且受土壤因子变化表现出相应的适应策略,反映了芒萁叶片随土壤因子变化形态可塑性强,作为重要的生态恢复植被有利于南方红壤侵蚀区植被的有效建植与恢复。     

东川干热退化山地不同植被恢复方式对物种组成与土壤种子库的影响

探讨了在云南东北部干热河谷区域的严重砂石化土地上利用两种典型固氮树种进行植被恢复后对当地原有植被系统的影响。研究表明,不同植被恢复方式对地表植被和土壤种子库的影响是巨大的,物种的组成与密度都发生变化。高密度合欢(Leucaena glauca)恢复方式下,大量当地物种,尤其是一些阳性物种从地表植被中消失或生长受到抑制,生物多样性降低。参照稀灌草丛设计的马桑(Coriaria sinica)恢复方式对原有草坡地物种的数量和多样性影响不大。各种植被恢复方式的土壤种子库的萌发试验表明,合欢恢复方式(L．glauca)使土壤种子库的种子密度增大,同时种子组成也由原来的喜光耐旱为主变为耐荫型为主;马桑(C．sinica)恢复降低了种子密度并减少了种子种类,但主成分的性质未发生改变。一些当地物种仍存在于受影响后的地表植被和种子库中,使改变后的系统与当地草坡间存在着一定程度的相似性,但这种相似性随植被恢复的变化在地表植被与土壤种子库间表现不一致,显现出随干扰与植被恢复变化的非同步性。     

公路边坡人工恢复植被后土壤动物群落变化及多样性

对内蒙古中部呼集高速卓资段的公路边坡人工恢复植被后土壤动物群落进行研究,探讨人工恢复植被前后土壤动物的数量组成、结构,揭示人工恢复植被后土壤动物多样性变化规律及其影响因素,为路域生态恢复与生态建设提供科学依据.研究表明公路边坡人工恢复植被后土壤动物的种类和数量急剧增加.未进行人工恢复植被的裸露边坡没有大型土壤动物.不论是人工恢复植被当年还是人工恢复植被1年后,西北坡大型和中小型土壤动物的数量均高于东南坡.人工植被恢复的时间不同,大型土壤动物类群数量差异显著,个体数量差异不显著,中小型土壤动物类群数量和个体数量差异均显著.土壤动物的种类组成和个体数量随着人工恢复植被时间发生变化.隐翅虫及蜘蛛,线虫、节跳虫、辐螨、革螨和甲螨它们之间相关性大,经常共同出现在人工恢复植被后各边坡,并且个体数量多.无论是大型土壤动物还是中小型土壤动物个体数量和类群数量的垂直分布均具表聚性.土壤动物的多样性受土壤pH值和有机质、全P、全N含量的影响.土壤含水量对中小型土壤动物的多样性的影响较大.通过对土壤环境因子的主成分分析结果表明,0～5cm和5～10cm的土壤含水量为主导因子.     

黄土丘陵区植被恢复过程中土壤微生物数量演变特征

对黄土丘陵区不同植被恢复模式下土壤理化性状及微生物数量研究表明:植被恢复30年后土壤理化性状和微生物数量都得到明显改善,土壤有机质、全氮、碱解氮、速效钾含量以及微生物数量显著增加;人工刺槐恢复林细菌与真菌数量,随种植年限增长呈现为先增加后减少,到40年时再增加的变化规律;放线菌数量变化规律不明显。相关性分析显示细菌数量和有机质、全氮、碱解氮和速效钾相关性显著,真菌数量和有机质、全氮相关性显著,而放线菌数量与土壤肥力指标相关性不显著。主成分分析揭示出微生物数量可作为评价植被改善土壤质量的指标。     

衡阳紫色土丘陵坡地不同土地利用模式下土壤种子库特征

为了解衡阳紫色土丘陵坡地不同土地利用模式下土壤种子库特征,利用土壤种子库"萌发法",对衡阳紫色土丘陵坡地种子库在封山育林(20a)模式(Ⅰ)、退耕还林(2a)模式(Ⅱ)、农耕模式(Ⅲ)的土壤种子库进行分析。结果表明:(1)3种土地利用模式种子库平均密度的大小顺序为:模式Ⅱ模式Ⅲ模式Ⅰ。(2)土壤种子集中分布于0~5cm土层,随土层深度增加,种子数量与种类趋于减少。(3)3种土地利用模式种子库物种Czekanowski相似性系数(CC)较低,Patrick丰富度指数(R)的大小顺序为:模式Ⅱ模式Ⅰ模式Ⅲ(P0.05);Shannon-Wiener指数(H)和Pielou均匀度指数(E)的大小顺序均为:模式Ⅱ模式Ⅲ模式Ⅰ(P0.05);Simpson指数(D)的大小顺序为:模式Ⅰ模式Ⅲ模式Ⅱ(P0.05)。(4)土壤种子库所含物种数较接近,物种组成以草本植物为主,菊科、禾本科占优势。(5)封山育林模式和退耕还林模式属于进展演替,封山育林模式处于较高演替阶段,农耕模式属于逆行演替。研究表明:衡阳紫色土丘陵坡地具有依靠土壤种子库实现自然恢复的潜力,但单依靠土壤种子库自然恢复到现存植被是困难的,需要在自然恢复潜力评估的基础上积极充分采取人工促进自然恢复的策略,促进当地的植被恢复。     

米心水青冈林采伐地的早期植被恢复和土壤环境动态

 在对神农架太阳坪米心水青冈林及其采伐迹地早期植被的样方调查,和对林下土壤取样分析的基础上,通过物种多样性,生态优势度,群落相似性以及样方物种的生活型和适宜生境等的对比分析,表明该群落中不同生境和年龄的迹地恢复迅速而稳定,但物种构成、植被结构和土壤养分等的恢复存在空间异质性和时间差。     

粤港澳大湾区不同恢复模式植物群落结构与生态系统健康的动态变化

基于长期定位监测数据,量化揭示了红锥纯林（Castanopsis hystrix）、10种与30种乡土树种混交林等3种乡土人工林植物群落的生物量、物种多样性、生物热力学健康水平（eco-exergy）和土壤理化性状在种植后13年内的发展动态,并与尾叶桉（Eucalyptus urophylla）纯林,以及自然恢复系统（灌草坡）进行了比较。结果表明：（1）研究期间,5种恢复模式的植物群落生物量均呈现波动上升趋势,但在发展节率上有所差异。13龄时的尾叶桉纯林与两种乡土树种混交林生物量显著高于其各自1龄时的水平,且显著高于自然恢复灌草坡;相较于其他人工林,红锥纯林生物量增长缓慢,但快于灌草坡;（2）5种恢复模式植物群落的物种多样性（物种丰富度、Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数）在6至13龄间均呈下降趋势,且30种乡土树种混交林下降趋势最为显著。13龄时,两种混交林Shannon-Wiener指数略高于两种纯林,显著高于灌草坡;10种乡土树种混交林的Pielou均匀度指数略高于红锥纯林与30种乡土树种混交林,显著高于尾叶桉纯林与灌草坡。（3）4种人工林的植物群落生物热力学健康水平皆在6至13龄间显著增加;13龄时两种乡土混交林群落生态显著高于两种纯林,两种纯林显著高于灌草坡,且该差异主要源自于乔木层生态的差异。（4）不同植被恢复模式中,10种乡土树种混交林土壤养分的累积效果最佳,13龄时其土壤总氮含量显著高于红锥纯林和自然恢复灌草坡,但与30种乡土树种混交林和尾叶桉纯林无显著差异。（5）冗余分析结果显示,研究期间植被与土壤间的相关关系逐步建立,土壤理化性状对地上植被结构变化的解释度由1龄时的73.3%逐步上升至13龄时的82.0%,但只有土壤有机碳含量在13龄时与地上植被结构的相关性达到显著水平。上述结果表明,乡土种人工林与外来种人工纯林群落结构、生物热力学健康水平、及植被与土壤间关系的发展规律相似,且相对而言,混交林优于纯林,纯林优于自然恢复灌草坡。植被恢复的起始物种丰富度并不是越高越好;发展到13龄时,10种乡土树种混交林在植被结构与土壤改良方面均优于30种乡土树种混交林。植被与土壤间相关关系的建立是一个长期的过程,不同植被恢复模式对土壤理化性状的差异性影响难以在短期内有所显现。     

低覆盖度行带式固沙林对土壤及植被的修复效应

在我国干旱、半干旱地区由于水分条件的制约,经过漫长的自然演替过程,逐步发育形成了广泛分布的低覆盖度植被,这些低覆盖度植被类型中存在大量的天然乔木疏林或稀疏灌丛,地表处于半流动状态,而配置成行带式后,能够完全固定流沙,并且不同配置模式下行带式固沙林土壤与植被自然恢复程度不同.因此,通过对不同带宽的低覆盖度行带式固沙林对土壤及植被修复的影响研究,揭示了不同带宽行带式固沙林带间土壤因子与植被因子的变化过程,从而阐明行带式固沙林对带间植被自然恢复和土壤发育的促进作用.结果表明,行带式杨树固沙林能够明显的促进带间土壤与植被修复;带间距离的宽窄影响植被恢复及土壤发育效果;宽带间距固沙林带间植被多样性指数高,地上生物量大,根系生物量,总长度及表面积均高,土壤水分养分条件好,微生物数量大植物残体分解快,有利于植被的生长;模糊综合评估结果表明,不同带间距行带式固沙林土壤植被恢复程度不同,宽带间距20m的恢复效果＞带间距15m＞带间距10m.行带式固沙林通过带间宽度的变化可以调节植被与土壤之间的相互作用,窄带间距固沙林土壤与植被的相互作用则由于造林密度大而受到抑制.宽带间距可以明显加快土壤及植被修复的速度,进而缩短土壤及植被修复的时间.     

西双版纳热带森林土壤种子库与地上植被的关系

通过实验研究探讨了西双版纳几类热带森林的土壤种子库与地上植被的关系．结果表明,在森林演替的初期,土壤种子库与地上植被共有的种类和种子储量较多,随着林龄的增大,外来种子的比例逐渐增加,到季节雨林阶段,土壤种子库中的种子大部分为来自群落外的先锋种类．这些种子在郁闭的林冠下很难萌发,一旦森林受到干扰出现林窗或空旷地,这些潜在的种源将迅速萌发,参与植被的恢复或演替     

Edge Structure Determines the Magnitude of Changes in Microclimate and Vegetation Structure in Tropical Forest Fragments1

Edge structure is one of the principal determinants of the extent and magnitude of edge effects in forest fragments. In central Amazonia, natural succession at forest edges typically produces a dense wall of vegetation dominated by Cecropia spp. that buffers the forest interior. Fire encroachment into forest edges, however, eliminates the soil seed bank, enhances plant mortality, and promotes succession to an open, Vismia–dominated edge that does not buffer the forest interior. Contrasting open, fire–encroached forest edges and closed, non–fire–encroached edges were examined in central Amazonia to assess the effects of edge structure on microclimate and vegetation structure in tropical forest fragments. Edge penetration distances for most microclimate and vegetation structure variables were as much as two to five times greater at open edges than at closed edges. The magnitude of these differences suggests that edge structure is one of the main determinants of microclimate and vegetation structure within tropical forest fragments. Edge effects also varied systematically with fragment area. For a given edge type, 100–ha fragments had consistently lower canopy height, higher foliage density, higher temperature, a higher rate of evaporative drying, lower leaf litter moisture content, and lower litter depth than continuous forest, at all distances from the forest edge. These differences, however, were relatively minor compared to the striking differences in edge penetration between open and closed forest edges. For organisms in small fragments, the difference between open and closed edges may be the difference between total edge encroachment on one hand and an effective nature reserve on the other, relatively independent of absolute fragment area.     

用天然13C丰度法评估贵州茂兰喀斯特森林区玉米地土壤中有机碳的来源

当森林生态系统转变成农田生态系统时,会把C4植物有机质导入到曾在C3植被下发育的土训中去,使土壤中含有来源不同的土壤有机质,引起碳同位素组成变化。因此,可以利用碳同位素来区分土壤有机质来源,实验结果表明,耕作几十年后原森林土壤有机质的含量仍占有主要地位,来源于原始C3植被的有机碳的比例为66.7％,但容易矿化的、对植物营养有效的有机质含量较低,这与当地的耕作方式有关,需要加强对植物残留物返回土壤工作的管理。     

火干扰对森林生态系统土壤呼吸组分的影响研究进展

土壤呼吸是陆地生态系统与大气碳交换的主要方式,主要分为自养呼吸和异养呼吸。土壤呼吸不仅是森林生态系统碳循环过程的关键环节,也是森林生态系统能量流动和物质循环的重要生态过程。火作为森林生态系统中一个重要的生态因子,可以在短时间内对土壤呼吸组分造成巨大的影响。火干扰对土壤呼吸组分的影响与火烧强度、火烧频率、火烧持续时间以及火后恢复等因子有关,通过影响植被的根系与组成、微生物群落数量与结构,凋落物的数量以及生态系统的环境和小气候等,进而对土壤呼吸产生影响。火干扰对土壤呼吸影响整体表现为火烧后土壤呼吸速率下降,在几个月至几年内恢复到火烧前水平,之后火继续对土壤呼吸产生影响长达数年至数十年。通过描述火烧强度、火烧频率以及火后恢复时间,阐述火干扰对土壤呼吸组分的直接影响,以及通过火后环境对土壤呼吸组分产生的间接影响,来揭示火干扰对森林生态系统土壤呼吸组分的影响。同时针对火干扰对土壤呼吸组分的影响进行以下3个方面的研究展望：（1）火后产生的黑碳对土壤呼吸组分的影响;（2）火后植被恢复对土壤呼吸组分产生的影响;（3）火后土壤呼吸组分的长期变化规律。     

南亚热带水土流失地区人工加速植被演替过程

水土流失地区植被在自然条件下从阳生草本到乔灌草复合植被的演替过程常常需要很长的时间,选取适当树种人工造林可以省略先锋物种强阳生草本的发育时间,提早诱发灌木和草本植物发育,大大加速植被恢复演替过程。通过对广东惠州市惠阳区上杨试验站等南亚热带典型水土流失地区的研究发现：自然封育状态下,水土流失地区植被恢复和演替缓慢,25。后植被覆盖度只有35％,且主要以阳生性耐贫瘠的灌木及草本为主,土壤侵蚀仍然比较严重。选择大叶相思树人工造林加速了植被演替进程,控制了水土流失,12a左右植被覆盖度就达90％左右。造林23a左右,林地遮蔽涵养水分和控制侵蚀作用下迅速生长多种当地物种,形成了乔、灌、草、藤、竹多层复合植被。在南亚热带季风气候地区,自然封育状态下严重水土流失区植被恢复至较稳定的次生林阶段需要60a左右的时间;人工造林加速植被演替只需要20a。植树造林是该地区植被恢复发育及控制水土流失的有效措施。     

亚热带常绿阔叶林不同演替阶段土壤种子库的初步研究

 本文把四川缙云山亚热带常绿阔叶林的演替系列分成6个阶段：(1)弃耕地;(2)灌草丛;(3)马尾松林;(4)以马尾松为优势的常绿针、阔叶混交林;(5)以常绿阔叶树为优势的针、阔叶混交林;(6)常绿阔叶林。分别从每个阶段分3层采集0.5m2,l0cm厚度的5个小样地的土样,带回实验室,通过萌发法研究土壤种子库。得到如下结论：A、种子数量和物种多样性在演替早期阶段(从弃耕地到马尾松林)一般随演替发展而减少,种子数目随土层加深而降低;后期阶段(马尾松林到常绿阔叶林)种子数则大致随演替发展而增加;同一阶段各土层种子数差异不大。B、各演替阶段土壤种子库的种类组成均以草本植物为主。C、在湿度和光照比较一致的情况下,萌发种子数与温度成正相关。大多数种类的种子80%以上在实验的头六个星期内萌发。D、演替早期阶段的地上植物种类组成与土壤种子库中种类组成基本一致,演替后期阶段相关甚少。本文还讨论了土壤种子库研究的取样体积问题,以及土壤种子库在植被动态中的作用。     

Recovery of mycorrhizas of a fungus, <Emphasis Type="Italic">Cenococcum geophilum</Emphasis>, after urea treatment in warm temperate forests in Japan

We studied recovery of the ectomycorrhizal species Cenococcum geophilum (Cg) after urea treatment in two types of vegetation. The recovery was as quick as 6 months after the treatment and overlapped the fruiting period of ectomycorrhizal ammonia fungi. Ectomycorrhizas investigated as Cg belonged to a single species irrespective of treatment and vegetation type. Cg ectomycorrhizas were significantly more abundant in density in nontreated soil than in treated soil. Between vegetation types, Cg ectomycorrhizas were significantly more in density in broad-leaved deciduous forest than in broad-leaved evergreen forest. Moreover, Cg was dominant in the nontreated soils of the former type of forest.