铜尾矿复垦地土壤动物群落的恢复

土壤动物在退化生态系统的恢复与重建中发挥着重要作用.为了解铜尾矿复垦地区土壤动物群落特征的变化规律,采用样带法和陷阱法对安徽铜陵市林冲铜尾矿复垦地及其外围林灌地土壤动物群落进行调查.样带法共获得土壤动物3 154只,隶属5门10纲,共计27个类群,优势类群为线虫纲、弹尾目和蜱螨目,常见类群为猛水蚤目和鞘翅目幼虫;陷阱法共获得土壤动物2 160只,主要有弹尾目、膜翅目、双尾目、蜘蛛目、倍足纲和寡毛纲等12类群.自铜尾矿复垦地中心到外围林灌地,土壤动物密度和丰度呈递增趋势;与外围林灌地相比,铜尾矿复垦地土壤动物群落多样性DG指数较低而Shannon-Wiener指数较高;与外围林灌地距离越大,与外围林灌地群落相似性系数越小;表聚性越明显.地表土壤动物从外围林灌地迁入铜尾矿复垦地的多度和丰富度随间隔距离的增加而不断减少,随调查时间的延长而增加,随外围林灌类型的变化而变化.上述结果表明,铜尾矿复垦地及其外围林灌地土壤动物群落之间具有明显的时空差异性和渐变性,这为外围林灌地土壤动物迁入铜尾矿复垦地定居提供了证据.     

淮南煤矿废弃地重金属污染对土壤动物群落的影响

土壤动物是煤矿废弃地生态环境变化最敏感的指示指标,已成为土壤生态恢复研究的热点。通过对淮南大通废弃地土壤重金属含量分析和污染等级确定,选取2条不同污染带的8个采样点调查,分析重金属污染对土壤动物的影响,结果显示:(1)大通煤矿废弃地8个样地,共获得土壤动物2286个,隶属于4门8纲24个类群,优势类群为弹尾目、线虫类和蜱螨目,膜翅目、蜘蛛目等9类为常见类群,其余12类为稀有类群。(2)重金属污染对煤矿废弃地的土壤动物群落影响显著。煤矸石和原化工厂的重金属污染对土壤动物群落的影响表现为:随着污染程度增加,个体数和类群数均呈减小趋势,群落的均匀性、多样性和密度-类群指数也呈降低趋势,优势度指数在煤矸石堆污染带呈逐渐降低趋势,在化工厂污染带则先减小后增加。(3)重金属污染使土壤动物群落多样性降低,群落结构趋于简单,重金属污染与群落结构指数之间呈显著负相关,与土壤有机质等营养物质关系不明显。(4)随污染程度增加,土壤动物垂直分布的表聚性降低。     

科尔沁沙地不同造林类型对土壤动物多样性的影响

为深入认识流沙生境中种植人工林对土壤动物多样性的影响,选择科尔沁流动沙地及其周围灌木林和乔木林地(生长年龄均为30年左右)为研究样地,对土壤动物群落与土壤环境进行调查,分析了土壤动物群落结构对流动沙地种植人工林的响应及影响因素.结果表明:流动沙地种植人工林对土壤性状产生显著影响,尤其是灌木林覆盖流动沙地显著改善了土壤环境,增加了土壤水分,提高了土壤营养条件.在3种林地中共捕获土壤动物485只、11个类群.优势类群为蜱螨目和弹尾目,常见类群为啮目,其他8个类群为稀有类群.从流动沙地到灌木林地和乔木林地,土壤动物密度减少,类群数和Shannon指数增加,而均匀度指数下降.但土壤动物密度、类群数、Shannon指数和均匀度指数在3种样地间均无显著性差异.土壤电导率是影响土壤动物类群数分布的重要因素.在科尔沁沙地,流动沙地种植人工林能够改善土壤环境和影响土壤动物多样性,但以30年的人工林研究其对流动沙地土壤动物群落的影响存在局限性.     

露天煤矿不同恢复阶段大型土壤动物群落结构

对平朔安太堡露天煤矿恢复生态系统中不同恢复阶段的大型土壤动物群落组成进行了调查,共获取大型土壤动物316头,隶属4纲8目30科。利用DIC多样性指数与密度-类群多样性指数(DG指数)以及Gower相似性指数对土壤动物群落结构进行了分析。结果表明:随着土地复垦与生态重建时间的延长,恢复生态系统中土壤动物群落的结构趋于复杂;在排土场形成到复垦13年的这个恢复阶段中,大型土壤动物群落的演替处于增长期,且在增长期内,土壤动物群落的增长速度为快-慢-快;在恢复时间较长的生态系统之间,土壤动物群落之间相似性指数值相对较大。     

不同植物群丛下铜尾矿复垦地土壤线虫的分布特征

对铜陵市凤凰山铜尾矿复垦地禾本科(矛叶荩草AL、白茅IC)和豆科(野豌豆GS)等3类典型植物群丛及外围对照禾本科(毛马唐)植物群丛下的土壤线虫群落进行调查.共分离得到1277 条土壤线虫,隶属于51属,平均密度590条·100 g^-1干土.采用多样性指数和土壤食物网结构指数等分析铜尾矿复垦地土壤线虫群落的分布特征.结果表明： 铜尾矿复垦地3类植物群丛下土壤线虫群落的类群总数和Shannon〖KG-*4〗多样性指数明显小于毛马唐对照组.对比铜尾矿复垦地和邻近自然栖息地不同植物群丛下的土壤线虫群落生态指数,发现野豌豆群丛下土壤食物网结构较成熟,土壤有机质分解以细菌分解通道为主;生态系统较不稳定,低度干扰;表明该豆科植物群丛下的土壤食物网具有较大的发展潜力,从而提高铜尾矿复垦地的生态稳定性.白茅与矛叶荩草群丛下土壤食物网处于结构化状态,土壤有机质分解以真菌分解通道为主;生态系统较稳定,无干扰;表明禾本科植物群丛下的土壤食物网处于较低层次的发展状态.     

地埂植物篱对大型土壤动物多样性的影响

为了解地埂植物篱作为农田边界对于大型土壤动物多样性的影响,2006年冬季和2007年春季对桑园、桑埂、橘园、橘埂和农田大型土壤动物群落结构进行了调查,共获得大型土壤动物 4533只,隶属于3门、9纲、24类.结果表明,不同土地利用方式大型土壤动物群落的个体密度、类群数和DG多样性指数均存在显著差异.无论在冬季还是在春季,地埂植物篱桑埂和橘埂的个体密度、类群数和DG多样性指数均显著高于农田;冬季桑园和橘园的个体密度、类群数和DG多样性指数也显著高于农田.大型土壤动物群落的个体密度和类群数在垂直分布上与土壤含水量、全N和有机质含量的垂直分布规律一致,均随着土层深度的增加而递减.主成分分析表明,桑埂、橘埂和橘园的大型土壤动物群落组成与桑园和农田存在显著差异,桑园与农田也存在显著差异.地埂植物篱的存在对于大型土壤动物多样性保护具有重要意义.     

灵昆岛围垦区内外滩涂大型底栖动物生物多样性

2006年2月至2006年11月在灵昆岛东滩湿地选择1997年围垦潮沟滩涂以及围垦区外的自然滩涂作为样地,开展了自然滩涂与围垦潮沟滩涂大型底栖动物群落生物多样性比较的调查研究.共发现大型底栖动物36种,隶属7门8纲22科,这些物种中软体动物、节肢动物和环节动物共占物种总数的83.33%.其中在围垦区内的4个样点共发现大型底栖动物27种,在自然滩涂上的4个样点共发现大型底栖动物32种.通过对定量取样获得的各群落大型底栖动物密度数据进行计算,得到了各种大型底栖动物的生态位宽度和围垦区内外不同生境中大型底栖动物群落生物多样性指数(Shannon-Weiner指数 H'、Pielou指数 J、Simpson指数 D),结果显示围垦滩涂潮沟上的光滩和边滩以及自然滩涂上的高潮带和中潮带滩涂的Shannon-Weiner多样性指数 H'较高,Simpson优势度指数D则相对较低,表明了这些位点的大型底栖动物的多样性程度较高,而长满互花米草(Spartina alterniflora)位点的Shannon-Weiner多样性指数 H'和Pielou均匀度指数 J都要小于受潮水作用相似的邻近滩涂,但Simpson优势度指数D却相对较高,这表明互花米草入侵已改变了原来的大型底栖动物群落结构.运用相似度指数Jc、成对t检验以及聚类和排序等多种统计学方法对围垦滩涂潮沟和自然滩涂上的各个位点进行了群落相似性分析,结果表明潮位是影响自然滩涂上大型底栖动物分布的一个重要因素,不同潮位之间的大型底栖动物群落差异比较明显.相对而言,围垦区内各生境之间的大型底栖动物群落分化程度较低,即围垦导致潮位因素对大型底栖动物的分布的影响降低.     

土壤动物群落对沙化高寒草地生态恢复的响应

为了查明沙化高寒草地生态恢复过程中土壤动物群落的变化趋势,2015年9月在若尔盖选取重度沙化草地和中度沙化草地各2块,对重度沙化草地采取施加牛粪+补播草种+翻耕,中度沙化草地施加牛粪处理。2016年9月对两种生态恢复样地及其各自对照样地土壤节肢动物、线虫以及植物群落和土壤物理性质进行调查。结果表明:生态恢复1年后两种沙化草地的植物群落和土壤物理性质得到显著改善。两种生态恢复措施下沙化草地土壤节肢动物和线虫群落结构与对照样地间存在明显差异,群落密度均显著高于对照样地(P0.05)。土壤节肢动物类群数和Shannon指数均增加,Simpson指数降低,但仅重度沙化草地与对照地间有显著差异(P0.05)。土壤线虫类群数和Shannon指数显著高于对照样地(P0.05),Simpson指数显著低于对照样地(P0.05)。多元回归分析结果表明,植物群落高度、盖度与土壤动物群落密度和多样性指数有显著相关(P0.05)。研究表明,施加牛粪等生态恢复措施能够有效提高沙化高寒草地的土壤动物群落多样性,土壤线虫对生态恢复措施的响应比土壤节肢动物更敏感。     

水位调控措施治理互花米草对大型底栖动物群落的影响

采用物理控制措施治理崇明东滩自然保护区外来入侵植物互花米草(Spartina alterniflora)的蔓延和扩散,对保护该地区的生物多样性具有重要的意义.研究跟踪了崇明东滩治理互花米草示范样地内水位调控措施对大型底栖动物群落的影响.结果显示,潮间带大型底栖动物的密度和生物量具有显著的季节性波动,实施持续水位调控措施样地中大型底栖动物的密度、生物量和丰富度指数均显著低于同时期对照样地.破堤排水后的恢复样地中,随着恢复时间延长,大型底栖动物密度、生物量和丰富度指数均有不同程度的恢复.应用DCA排序方法有助于进一步分析大型底栖动物群落与水位调控措施强度之间的相互关系.研究结果表明,水位调控措施会对盐沼植被中大型底栖动物的密度、生物量和多样性产生负面影响,但这种影响在治理互花米草水位调控措施结束后可逐渐自然恢复.     

矿区废弃地土壤动物研究进展

土壤动物的侵入与定居是矿区废弃地群落结构形成的重要途径.随着矿区废弃地废弃时间的增加,土壤动物群落结构不断改变,这对于矿区废弃地生态系统演替与生态恢复具有重要的作用.本文综述了矿区废弃地土壤动物生态环境、土壤动物迁居与群落演替、土壤动物活动对土壤过程的影响、土壤动物对矿区废弃地环境的响应及其指示意义等方面的研究进展.在对已有成果进行综合分析的基础上,就目前矿区废弃地土壤动物研究中亟待解决的一些问题进行了探讨,并提出今后应加强研究的方向.     

城市污泥在矿山废弃地复垦的应用探讨

Based on the analysis of the existing problems in reclaimingabandoned mining land and their negative effect on the ecological environment,and in view of the limited factors to reclaim abandoned mining land,this paper puts forward the suggestions of using sewage sludge as an alternative in mining land reclamation.Application of sewage sludge in reclamation has beneficial effects, such as increasing organic matter content, preventing soil erosion,recovering vegetation,and promoting microbial population and its activities.Unfavorable factors including heavy metal and organic pollutant for applications of sewage sludge and their countermeasures are also discussed.     

沙质草地生境中大型土壤动物对土地沙漠化的响应

沙质草地沙漠化过程中土壤动物群落结构变化是沙漠化生物过程中的一个重要方面,对于掌握沙漠化过程中生物退化规律和提出合理沙漠化防治对策具有重要指导作用。选取处于不同沙漠化阶段的流动沙地、半流动沙地、半固定沙地、固定沙地和丘间低地5种生境类型,采用手拣法对其大型土壤动物群落进行了调查。共获得36个动物类群,属于8目32科,优势类群为蚁科,常见类群有22个类群,两个类群的个体数共占群落个体总数的93.33%;稀有类群有13个类群,其个体数占群落个体总数的6.67%。结果显示,丘间低地、固定沙地、半固定沙地和半流动沙地大型土壤动物群落个体数量、类群数和多样性显著高于流动沙地(P<0.05);固定沙地大型土壤动物生物量显著高于其它生境类型(P<0.05);沙质草地严重沙漠化显著地影响大型土壤动物多样性及其生物量。并且,不同土壤动物类群个体对不同沙漠化阶段生境的适应性存在一定差异,产生了不同的响应模式。土壤有机碳和酸碱度以及土壤含水量差异是影响大型土壤动物类群分布与生长的主要因素。研究表明,固定沙地是大型土壤动物的适宜沙地生境,具有较多的个体数量和较高的生物量;丘间低地、半固定沙地、半固定沙地和流动沙地影响大型土壤动物存活,其个体数量和生物量较低。     

黄土丘陵区坡耕地与撂荒地土壤水分对降雨的响应特征

为了揭示黄土丘陵区不同土地覆被方式下土壤含水量对不同强度降雨的响应过程,选取山西省冯家沟小流域农耕地和撂荒地为研究对象,基于2019年4—10月降雨和土壤含水量以小时为单位的观测数据,分析了土壤含水量对不同强度降雨的响应规律。结果表明:(1)小雨、中雨、大雨和暴雨对土层的影响深度分别为20、20、60 cm和60 cm,研究区降雨最主要的形式—小雨对土壤水分的补给作用较小。(2)各强度降雨过程中,除0—10 cm土层外,农耕地土壤含水量均大于撂荒地,且大雨条件下农耕地各土层土壤含水量变化较显著,而撂荒地仅0—10 cm和10—20 cm土层土壤含水量有所增加。(3)不同土层土壤含水量对降雨的响应不同,表层响应相对明显而深层相对减弱;农耕地土壤平均含水量最大值出现在50—60 cm土层,而撂荒地出现在30—40 cm土层。(4)本地区农耕地土壤含水量高于撂荒地,表明在该地区适当的作物种植有较好的储存土壤水分的作用。本研究的结果对地区水资源的高效利用和水土流失防控提供了一定的科学依据。     

Salamander diversity of reforested abandoned surface coal mines in the Appalachian Region,U.S.A.

Surface coal mining is a pervasive form of land use and leading cause of deforestation in the Appalachian Region of the United States. Contemporary reclamation practices tend to produce strongly altered landscapes that inhibit forest succession, so there is a need for the development of alternative methods. Surface coal mines that preceded modern reclamation laws, known as abandoned mine lands, have become reforested in many locations and may serve as a model for improving the restoration of forests in postmining landscapes. I compared salamander diversity between 5 forests growing atop abandoned surface coal mines to 5 similar aged reference forests in southeastern Ohio using time constrained transect searches in autumn 2012 and spring 2013. The survey revealed 1,480 salamander individuals, representing 11 different species from 3 different families. The vast majority of salamanders (93%) were from the family Plethodontidae. Salamander species richness was significantly higher in reference forests than in mined forests, but this difference was contingent on the presence of stream‐dependent species in the reference forests. Salamander relative abundance was not significantly different between reference and mined forests. This survey demonstrates that reforested abandoned surface coal mines can provide suitable habitat for many forest‐dependent, terrestrial salamander species, but impaired water quality of headwater streams may limit the colonization of these forests by stream‐dependent species.     

节节草生长对铜尾矿砂重金属形态转化和土壤酶活性的影响

通过盆栽模拟栽培试验,研究了节节草生长对铜尾矿砂重金属形态转化和土壤酶活性的影响。结果表明,节节草生长显著提高了尾矿砂中有机物结合态重金属比例(P0.01),降低了交换态和残渣态重金属比例(P0.05)。土壤过氧化氢酶、脲酶、多酚氧化酶和蔗糖酶活性均随着节节草的生长而不同程度的升高,其中过氧化氢酶和脲酶活性均与植物生长时间呈显著正相关(r过氧化氢酶=0.911,P0.05;r脲酶=0.957,P0.01),多酚氧化酶和蔗糖酶活性在植物生长旺盛期达到峰值,分别是对照组的2.40和2.02倍,随后迅速下降;而磷酸酶活性却显著下降(r磷酸酶=-0.923,P0.05)。土壤酶活性与节节草地下部分干重的相关性大于地上部分;且与土壤有机物结合态重金属的含量呈显著正相关,与交换态和残渣态重金属含量呈显著负相关。节节草生长不仅促进了铜尾矿砂重金属朝螯合态方面转化,有效降低重金属的生物有效性,同时还显著地改善了铜尾矿砂的基质环境和土壤肥力。因此,节节草在铜尾矿废弃地恢复实践中具有较大的应用潜力。     

Succession of Bacterial Community Structure and Diversity in Soil along a Chronosequence of Reclamation and Re-Vegetation on Coal Mine Spoils in China

The growing concern about the effectiveness of reclamation strategies has motivated the evaluation of soil properties following reclamation. Recovery of belowground microbial community is important for reclamation success, however, the response of soil bacterial communities to reclamation has not been well understood. In this study, PCR-based 454 pyrosequencing was applied to compare bacterial communities in undisturbed soils with those in reclaimed soils using chronosequences ranging in time following reclamation from 1 to 20 year. Bacteria from the Proteobacteria, Chloroflexi, Actinobacteria, Acidobacteria, Planctomycetes and Bacteroidetes were abundant in all soils, while the composition of predominant phyla differed greatly across all sites. Long-term reclamation strongly affected microbial community structure and diversity. Initial effects of reclamation resulted in significant declines in bacterial diversity indices in younger reclaimed sites (1, 8-year-old) compared to the undisturbed site. However, bacterial diversity indices tended to be higher in older reclaimed sites (15, 20-year-old) as recovery time increased, and were more similar to predisturbance levels nearly 20 years after reclamation. Bacterial communities are highly responsive to soil physicochemical properties (pH, soil organic matter, Total N and P), in terms of both their diversity and community composition. Our results suggest that the response of soil microorganisms to reclamation is likely governed by soil characteristics and, indirectly, by the effects of vegetation restoration. Mixture sowing of gramineae and leguminosae herbage largely promoted soil geochemical conditions and bacterial diversity that recovered to those of undisturbed soil, representing an adequate solution for soil remediation and sustainable utilization for agriculture. These results confirm the positive impacts of reclamation and vegetation restoration on soil microbial diversity and suggest that the most important phase of microbial community recovery occurs between 15 and 20 years after reclamation.