干旱荒漠白刺灌丛植被演替过程土壤种子库变化特征

土壤种子库是反映气候与土地利用变化的指示器,也是荒漠植被更新与恢复的基础。典型荒漠白刺灌丛植被广泛分布于我国西北绿洲边缘地带,对保护绿洲免受风沙危害发挥着重要作用。但是,对干旱荒漠白刺灌丛植被土壤种子库仍未见研究报道。应用空间代替时间的方法,选择石羊河下游白刺灌丛植被演替的初始阶段、稳定阶段、衰退阶段与严重衰退阶段样地,研究了白刺灌丛植被演替过程的土壤种子库物种组成、时空分布和数量变化特征。结果表明:石羊河下游白刺灌丛植被演替过程中,土壤种子库共出现9科18种植物,其中草本植物占到55%—80%,是白刺灌丛植被土壤种子库的主体。不同演替阶段土壤种子库密度以稳定阶段最高,达到660.7粒/m2,是初始阶段、衰退阶段和严重衰退阶段的5.6、14.5倍和6.2倍。不同沙堆部位,土壤种子库密度以迎风坡中部与背风坡中部最高,分别达到329粒/m2和309粒/m2;沙堆土壤种子库密度是堆间地的1.9倍,土壤种子库主要分布于灌丛沙堆上。不同演替阶段土壤种子库间的相似性系数均在0.6以下,除稳定阶段外,其他阶段间均属于中等相似水平;土壤种子库与地上植被的相似性系数均在0.5以上,达到中等相似或极相似水平。该研究进一步证明了灌丛沙堆和土壤种子库在白刺灌丛植被中的重要性,也说明人为干扰损害了白刺灌丛地下潜在植被及其恢复潜力。因此,需要开展人工种子库或人工植被建设以控制干旱荒漠白刺灌丛沙堆活化,并实现退化白刺灌丛植被恢复。     

甘肃民勤不同演化阶段白刺灌丛沙堆分布格局及特征

通过对甘肃民勤不同演化阶段灌丛沙堆的调查,研究了其空间格局、形态和表层土壤水分特征及其差异,并对研究区的生态环境现状进行了分析。结果表明,研究区灌丛沙堆以稳定阶段为主,但这种稳定状态可能是暂时的,随着距离沙丘距离的变化,不同演化阶段灌丛沙堆呈现出有规律的分布,植被、表层土壤水分以及风力的相互作用是引起这种分布的主要原因。随着灌丛沙堆的演化,灌丛沙堆的形态参数呈现不同的变化趋势,雏形阶段灌丛沙堆的高度与水平尺度之间无明显相关性,发育阶段灌丛沙堆高度随水平尺度的增加呈现二次函数增长,稳定阶段灌丛沙堆高度随水平尺度的增加呈现对数函数增长,活化阶段灌丛沙堆高度与水平尺度的相关性较差。     

福建平潭岛海岸不同演化阶段草丛沙堆表面老鼠艻叶水势日变化特征

以福建省平潭岛海岸不同演化阶段草丛沙堆表面典型沙生植物老鼠艻为对象,研究其叶水势日变化特征及其影响因素.结果表明: 老鼠艻叶水势日变化以“W”型为主,午间出现短暂升高现象.发育阶段沙堆表面老鼠艻叶水势日均值较稳定阶段高,且夜间水分恢复能力更强;老鼠艻叶水势与大气水势和相对湿度呈显著正相关,与气温呈显著负相关,但与不同深度土壤水势无显著相关性;发育阶段沙堆丘间地老鼠艻叶水势在10:00—16:00皆高于迎风坡和背风坡,迎风坡除10:00和12:00外皆低于背风坡.不同坡位叶水势日变异程度表现为背风坡>迎风坡>丘间地,但无显著差异.沙堆迎风坡老鼠艻叶水势与大气水势和相对湿度呈显著正相关,与气温呈显著负相关;沙堆背风坡和丘间地老鼠艻叶水势与气象因子有一定相关性,但不显著.     

甘肃省民勤沙区土壤结皮理化性质研究

以甘肃民勤沙区为研究区域 ,分别采集了不同地貌部位和不同植被类型下的土壤结皮 ,并对其理化性质进行了初步分析。从结皮土壤的机械组成、土壤盐分、土壤养分、土壤阳离子交换量等方面来看 ,丘间地状况都明显要优于灌丛沙包。这可能与丘间地地形低洼 ,有利于土壤物质汇聚 ,以及其接受的大气降尘远较灌丛沙包为多有关。对于灌丛沙包来讲 ,白刺沙包在理化性质上 ,其状况要优于红柳结皮和梭梭结皮 ,这主要与其对环境的适应性及其所处的演替阶段有关。从目前的植被演替情况来看 ,白刺是当地的顶极种群 ,最适应环境 ,因此结皮发育状况也好 ;红柳目前已经处于极度退化进程中 ,而梭梭为人工植被 ,人工植被因在演替阶段中不起决定作用 ,故理化性质较差。另外从该研究工作还可以看出 ,对白刺植被采取围封措施之后 ,可以显著地促进结皮的生长发育 ,提高结皮中的有机质、全 N、全 P、速效 N等养分以及 Ca CO3含量。     

坡面土地利用方式与景观位置对土壤质量的影响

坡面土地利用与植被的斑块化镶嵌是人类干扰山区景观异质性的特点,在卧龙湿润高山地区,森林砍伐、植被破坏,农业坡耕地与人工林种植是居民区附近土地利用多样化的原因,从样带与生态系统类型尺度上探究土地利用与坡面景观位置对土壤水分与养分的影响,利用定量化的方法,揭示坡面上土壤质量与土地利用类型,景观位置之间的关系。选取了四种典型的土地利用类型（灌丛,撂荒地,坡耕和人工林）与4个坡面位置（上坡,中坡,下坡和坡脚）,通过样带采样研究它们之间土壤养分的差异。利用主成分分析（PCA）等多元统计方法来定量化比较不同土地利用与坡位下的土壤质量。结果表明,灌丛有着较高的土壤质量指数（QI）。而人工林与农田的QI值较低。这表明灌丛在坡面上有着“肥力岛屿”效应。不同坡位条件下土壤质量指数（PI）表明,与中坡位和下坡位相比,上坡位与坡脚处土壤质量要高。结果说明坡面土壤质量的变化是土地利用方式变化与景观位置分异综合作用的结果。     

藏锦鸡儿群落土壤资源空间异质性

在内蒙古高原, 藏锦鸡儿(Caragana tibetica)群落分布在草原向荒漠的过渡带上, 在植被区划中常作为由草原进入荒漠的指示物种。藏锦鸡儿是一种旱生垫状矮灌木, 由于其垫状生物学特性, 在地表覆沙的生境中常形成较均匀的、非常醒目的灌丛沙堆。不同大小的灌丛沙堆可对应其不同的发育阶段, 选取不同大小的藏锦鸡儿灌丛沙堆, 划分成小、中、大3组, 小、中两组灌丛沙堆对应其发育阶段, 大沙堆组对应于稳定阶段, 通过测定沙堆间、沙堆内(顶部、中部)及沙堆下的土壤有机质(Soil organic matters, SOM)、全磷(Total phosphorus, TP)和土壤质量含水量(Mass water content of soil, W_m), 分析了藏锦鸡儿群落土壤资源的特点。结果显示, 随着沙堆的发育, 沙堆内和堆下0~20 cm处的土壤有机质、全磷和土壤质量含水量的平均含量呈递增趋势, 大沙堆、中沙堆及堆下0~20 cm处的土壤有机质、全磷和土壤质量含水量的平均含量均大于沙堆间, 小沙堆的土壤有机质、堆下0~20 cm的土壤全磷和质量含水量的平均含量大于沙堆间。不同大小的灌丛沙堆, 在垂直方向上, 土壤有机质、全磷含量基本均呈先增加后减少的趋势, 土壤质量含水量呈递减趋势; 在水平方向, 随着灌丛沙堆的发育, 土壤有机质、全磷和土壤质量含水量在同一部位的同一土层基本呈递增趋势; 不同大小的沙堆表层0~20 cm 处的土壤有机质由顶部、中部、沙堆间依次呈先增加后减小的趋势; 大沙堆和中沙堆的全磷由沙堆顶部、中部、沙堆间依次呈递减趋势, 而小沙堆土壤全磷呈先增加后减少的趋势。随着灌丛沙堆的发育, 藏锦鸡儿灌丛截获的植物残体量呈增加趋势。研究显示, 藏锦鸡儿在发育过程中形成“沃岛效应”, 这种效应不仅表现在沙堆内, 也表现在沙堆下, 同时也引起土壤有机质、全磷和土壤水分的空间异质性分布。     

多枝柽柳水分利用策略对沙堆堆积过程的响应

多枝柽柳(Tamarix ramosissima)作为干旱荒漠区的优势树种,其与风沙长期作用过程中形成了柽柳沙堆,研究沙堆上多枝柽柳水分利用来源及其对各水源的利用比例,可为干旱荒漠区原生植被的保护及恢复提供科学依据。该研究以空间序列代替时间序列的方法,通过野外调查及室内模型分析,解析了不同发育阶段沙堆上多枝柽柳的水分来源及其对各水源的利用比例,揭示了沙堆堆积过程中多枝柽柳的水分利用策略。结果表明:(1)多枝柽柳沙堆土壤水分含量随沙堆堆积增高而存在较大差异,且0–500 cm层土壤平均水分含量依次为雏形阶段(4.57%)>增长阶段(4.46%)>衰退阶段(3.62%)>稳定阶段(3.48%);(2)雏形及增长阶段沙堆土壤含水率在40–180cm层显著升高,稳定及衰退阶段沙堆土壤含水率分别在180–360cm和360–500cm层显著升高。(3)各发育阶段沙堆上, 0–40 cm层土壤含水率及稳定氧同位素比值(δ18O)波动较大,季节变化明显,且随土层深度的增加δ18O趋于稳定,表明表层土壤受外界环境影响较大。(4)春季,多枝柽柳在雏形阶段沙堆上主要利用360–500 c...     

沙漠绿洲过渡带柽柳灌丛沙堆-丘间地系统土壤养分空间异质性

以塔克拉玛干沙漠南缘策勒沙漠绿洲过渡带为研究区,选取植被盖度依次为30%、15%—20%、10%和5%的4个典型样地,对各样地的柽柳灌丛沙堆-丘间地系统典型部位0—10 cm和10—20 cm土壤进行系统采样,分析土壤枯落物、有机质、全效N、P、K和速效N、P、K含量,从风沙地貌的角度研究过渡带沙漠化进程中土壤养分分布特征。结果表明:(1)随着植被总盖度的降低,灌丛沙堆表层0—10 cm土壤的枯落物、有机质、全N、全K、速效K含量呈降低趋势,平均降幅为69.3%、37.0%、35.3%、8.3%和24.5%。全P含量没有明显的变化,速效N和速效P含量呈先减小后增大的趋势;(2)从灌丛下→沙堆边缘→丘间地→风影区,土壤枯落物、有机质、全N、全P、速效N、速效P、速效K含量表现出先减小后增大的趋势,最大值位于灌丛下部位,最小值位于丘间地,但在植被盖度5%的样地,沙堆-丘间地系统各部位之间养分含量无显著性差异;(3)与0—10 cm土层相比,10—20 cm土层的枯落物、有机质、全N、全P和速效P含量显著降低,平均降幅为40.0%、27.0%、25.0%、4.5%和2.0%,全K、速效N和速效K含量明显增加,平均增幅为4.8%、103.3%和12.1%。随着植被盖度的降低,10—20 cm土层的养分含量具有与0—10 cm土层相对一致的变化趋势;(4)灌丛的生物反馈作用使得灌丛下部位具有明显的养分富集效应,但随着植被总盖度的降低和风沙活动不断加剧,非生物因素逐渐占据主导,灌丛的养分富集效应趋于减弱和消失。     

生物土壤结皮对荒漠土壤线虫群落的影响

在干旱的沙漠生态系统中,生物土壤结皮对于沙丘的固定和土壤生物的维持起着相当重要的作用.土壤线虫能敏感的指示土壤的恢复程度,是衡量沙区生态恢复与健康的重要生物学属性,而目前关于生物土壤结皮与土壤线虫的关系研究很少.为探明生物土壤结皮对土壤线虫的影响,以腾格里沙漠东南缘的人工植被固沙区藻结皮和藓类结皮覆盖的沙丘土壤为研究对象,根据固沙年限的不同将样地分为4个不同的区进行采样(1956、1964、1981和1991年固沙区),以流沙区作为对照;同时,在不同季度(4、7、9和12月)分别采集腾格里沙漠东南缘的人工植被固沙区藻结皮和藓类结皮覆盖下不同土层(0-10、10-20和20-30 cm)的沙丘土壤,以沙坡头地区的红卫天然植被区为对照,分析生物土壤结皮下土壤线虫的时空变化.采用改良的Baermann漏斗法进行分离线虫,用光学显微镜鉴定并统计.研究表明:1956、1964、1981和1991年人工植被固沙区的藻结皮和藓类结皮均可显著提高其下土壤线虫多度、属的丰富度、Shannon-Weaver多样性指数、富集指数和结构指数(P＜0.05),这可能是因为生物土壤结皮的存在为土壤线虫提供了重要的食物来源和适宜的生存环境;固沙年限与结皮下土壤线虫多度、属的丰富度、Shannon-Weaver多样性指数、富集指数和结构指数存在显著的正相关关系(P＜0.05),这说明固沙年限越久,越有利于土壤线虫的生存和繁衍;结皮类型显著影响土壤线虫群落,相对于藻结皮而言,藓类结皮下土壤线虫多度与属的丰富度更高(P＜0.05),这说明演替后期的藓类结皮比演替早期的藻结皮更有利于土壤线虫的生存和繁衍.此外,藻结皮和藓类结皮均可显著增加其下0-10、10-20和20-30 cm土层线虫多度和属的丰富度(P＜0.05),但随着土壤深度的增加,这种影响逐渐减弱,表明生物土壤结皮更有利于表层土壤线虫的生存;而且,随着季节的变化,藻结皮和藓类结皮下土壤线虫多度基本表现为秋季＞夏季＞春季＞冬季,这些反映了生物土壤结皮的生物量、盖度和种类组成随着季节变化而变化.因此,腾格里沙漠东南缘的人工植被固沙区生物土壤结皮的存在与演替有利于土壤线虫的生存和繁衍,增加了线虫数量、种类和多样性,这指示了生物土壤结皮有利于该区土壤及其相应生态系统的恢复.     

水蚀风蚀交错区退耕坡面植被利用对产流产沙的影响

为有效利用水蚀风蚀交错区退耕封育坡面植被,确定合理的植被利用强度非常必要.本试验选取黄土高原水蚀风蚀交错区典型小流域——六道沟小流域为试验区,在多年退耕封育坡面布设径流小区,通过人工模拟降雨试验,研究植被地上部分在不同利用强度下各坡度(10°、20°和30°)坡面产流、产沙变化特征,以确定合理的利用强度. 结果表明: 次降雨过程中径流速率大体可分为两个阶段:初期迅速增长阶段和中后期增长变缓或趋于准稳定阶段.侵蚀速率的变化趋势因坡度的不同而略有差异.利用强度对产流量有显著影响,产流量随利用强度的加强而增加.坡度对侵蚀量影响显著,侵蚀量表现为20°坡面＞30°坡面＞10°坡面.以植被地上部分未利用小区为对照,相对增水量和相对增沙量均随利用强度加强而增加.结合降雨资料推测,退耕15年左右坡面植被地上部分盖度达到25%时,坡面年土壤侵蚀量基本低于容许土壤流失量.应重视该区20°坡面植被的恢复治理工作.     

杭州湾滨海湿地不同植被类型沉积物磷形态变化特征

研究了杭州湾滨海湿地不同植被类型下0-5 cm和10-20 cm沉积物总磷(TP)、无机磷(IP)、有机磷(OP)及其形态变化特征,揭示湿地植被演替对沉积物磷形态的影响.结果表明,沉积物TP,互花米草(MC)显著高于其他植被类型.在IP中,可溶性松散态磷(Soluble and loosely bound P,SL-Pi)含量光滩(CK)最小、MC最大;还原态可溶性磷(Reductant soluble P,RS-Pi)含量芦苇(LW)和MC显著高于CK和海三棱藤草(BC);钙磷(Ca-Pi)含量CK和BC显著大于LW和MC.在OP中,活性有机磷( Labile Po,L-Po)含量最低、中等活性有机磷(Moderately labile Po,ML-Po)含量最高、非活性有机磷(Nonlabile Po,NL-Po)处于中间水平.IP是磷素的主要形态、占TP的74％ -89％,而Ca-Pi又是IP的主要形态、于湿地沉积物淤积初期通过吸附沉淀作用存留.杭州湾湿地植被自然演替过程中不同植物生物量积累和营养物质循环过程的变化导致沉积物中磷形态的差异.植被演替初期,BC显著改变0-5 cm沉积物磷形态,对10-20 cm沉积物无显著影响;植物演替后期的LW和MC促使0-5 cm沉积物有机磷快速积累、10-20 cm沉积物有机磷小幅增加,同时促进Ca-Pi向可溶性、活性态磷转变.     

黄土高原植被不同演替阶段优势种的光合生理特性

在黄土高原子午岭林区,按照植被的演咎序列,分别选择植被次生演替不同阶段的优势种-白羊草、铁杆蒿、沙棘、狼牙刺、山杨和辽东栎,对其土壤与叶片氮素含量、叶片气体交换参数、叶绿素含量及叶绿素荧光参数进行了观测．结果表明：随着植被演替,0—20cm土壤全氮含量呈增大趋势,植被优势种叶片氮含量先升高后降低,叶绿素含量变化与优势种叶片氮含量相似．灌木群落优势种（沙棘、狼牙刺）叶片氮含量明显高于其它群落优势种（P〈0．05）,草本群落优势种（白羊草、铁杆蒿）和灌木群落优势种的光合速率（Pn）高于早期森林群落优势种（山杨）和顶级群落优势种（辽东栎）,叶片气孔导度（ga）与Pn变化规律相似．草本群落和灌木群落优势种叶片蒸腾速率（Tr）较高,随着演替的进行t逐步下降,顶级群落优势种辽东栎Tr较低．PSⅡ最大光化学量子效率（Fv／Fm）值呈缓慢增长趋势,辽东栎〉山杨〉沙棘〉狼牙刺〉铁杆蒿〉白羊草,而PSⅡ量子效率（ΦPSⅡ）值呈先增加后降低趋势;光化学淬灭系数（qp）在演替过程中呈整体增加趋势,而非光化学淬灭系数（qNP）呈先增加后降低趋势．这说明植被不同演替阶段优势种的光合生理特征以及对微生境的适应性存在明显差异．     

Vegetation Succession and its Consequences for Slope Stability in SE Spain

The effect of land abandonment as a result of changing land-use policies is becoming more and more important throughout Europe. In this case study, the role of vegetation succession and landslide activity on steep abandoned slopes was investigated. The influence of vegetation succession on soil properties over time, as well as how developing root systems affect soil reinforcement was determined. The study was carried out in the Alcoy basin in SE Spain, where the marl substratum is prone to landsliding along steep ravines. The bench-terraced slopes have been abandoned progressively over the last 50 years and show various stages of revegetation. The study was carried out at two scales; at the catchment scale long-term evolution of land-use, vegetation succession and slope failure processes were investigated. At a more detailed scale, vegetation cover, soil properties and rooting effects on soil strength were determined. Results showed that the soil has changed over a period of 50 years with respect to soil properties, vegetation cover and rooting, which is reflected in the activity of geomorphological processes. Vegetation succession progressively limits surface processes (sheet wash and concentrated overland flow) over time, whereas slopes affected by mass wasting processes increase in number. The spatial heterogeneity of infiltration increases over time, leading to increased macro-pore flow towards the regolith zone, enhancing the potential risk of fast wetting of the regolith directly above the potential plane of failure, as was concluded from rainfall simulations. In situ experiments to determine soil shear strength in relation to rooting indicated that roots contributed to soil strength, but only in the upper 0.4 m of the soil. Most failures however, occur at greater depths (1.0–1.2 m) as anchorage by deeper roots was not effective or absent. The observed initial increase in mass wasting processes after land abandonment can therefore be explained in two ways: (1) the limited contribution of anchorage by root systems at potential slip planes which cannot counterbalance the initial decline of the terrace walls, and (2) the fast transfer of rainfall to the potential slip plane by macro-pores enhancing mass movements. However, after approximately 40 years of abandonment, mass wasting processes decline.     

崇明东滩湿地自然植被演替过程中储碳及固碳功能变化

采用实地调查与实验室测定相结合的方法,研究了崇明东滩湿地植被演替过程中储碳、固碳功能的变化.结果表明：不同演替阶段的湿地植被的现存碳储量及其分配格局特征存在较大差异.先锋物种海三棱藨草的现存碳储量仅占芦苇现存碳储量的13%;地下根茎为芦苇现存碳储量的主要场所,而地上部分是海三棱藨草碳储量的主要场所.处于潮滩湿地演替中后期的芦苇群落比处在生态演替早期的海三棱藨草群落具有更强的固碳能力,芦苇群落和海三棱藨草群落的年固碳能力分别为(1.63±0.39) kg·m^-2和(0.63±0.28) kg·m^-2,说明随着海三棱藨草群落向芦苇群落演替,其固碳能力不断增强.     

石羊河下游白刺灌丛演替过程中群落结构及数量特征

白刺灌丛(Nitraria tangutorum Bobr.)是在石羊河下游存活面积最大的天然植被类型,研究不同演替阶段白刺灌丛群落的结构和数量特征可为该区白刺群落保护与恢复提供科学依据.根据白刺灌丛生长及其生境状况,在石羊河下游选择了初期发育、稳定、衰退、严重衰退的群落,研究了各演替过程中各阶段的群落物种组成、生活型谱,群落盖度、群落物种多样性及各演替阶段群落的相似性特征.结果表明,从初期发育阶段到稳定阶段的群落物种数量明显减少,而从稳定阶段至严重衰退阶段的演替过程中群落物种是逐渐增加的.在整个演替过程中,1年生植物所占比例逐渐增加,至严重衰退阶段时1年生植物所占的比重高达80％.不同演替阶段群落盖度最高、最低值出现的月份也不相同,5-10月群落盖度的平均值为稳定阶段＞初期发育阶段＞衰败阶段＞严重衰败阶段.各演替阶段多样性Simpson、Shannon-Wiener指数以及Pielou均匀度指数5-10月均呈现波动变化特征,Simpson、Shannon-Wiener指数大小顺序均表现为初期发育阶段＞严重衰退阶段＞衰退阶段＞稳定阶段,而均匀度Pielou指数为衰退阶段＞严重衰退阶段＞稳定阶段＞初期发育阶段.各演替阶段群落之间的相似性均较低,演替序列越相近,相似性系数越高.     

青藏高原东缘海螺沟冰川退缩区植被原生演替的氮磷动态

在青藏高原东缘海螺沟冰川退缩区植被原生演替序列的典型地段依次设置7个采样点(冰川退缩0、10、30、40、50、80和127年),测定各演替阶段表层土壤与植被各层氮(N)、磷(P)含量及生态系统生物量,分析不同演替阶段N、P养分的积累与循环特征。结果表明:乔木层叶、枝、根的N、P含量随演替下降,而干的N、P含量在演替末期较高,凋落物与土壤O层N、P含量的变化趋势与乔木层叶和枝一致。生态系统的N、P贮量均随演替逐渐增加,演替初期生态系统N的积累主要依靠植被层,演替末期尤其是植被层形成顶极群落以后,土壤成为生态系统中最主要的N库;植被层的P贮量在冰川退缩后的80年样地超过了表层土壤。生态系统N、P养分的积累速率在演替中期较快,且表现为表层土壤＞乔木层＞林下植被层;演替中期阔叶林阶段N、P养分的循环系数高于演替末期的针叶林阶段,而利用效率则低于针叶林阶段。可见,针叶树种养分循环低但利用率高的机制有利于同其他物种竞争,从而最终形成顶极群落。