长江口九段沙盐沼湿地芦苇和互花米草生物量及碳储量

2010-2012年,采用野外采样和实验室测定相结合的方法,研究了长江口九段沙芦苇、互花米草植被带生物量的季节动态和碳储存能力.结果表明:两种植物生物部分(地上、地下、枯立物生物量之和)的有机碳储量均为秋季最高、春季最低.地上活体互花米草单位面积的平均碳储量(445.81 g·m-2)高于芦苇(285.52 g·m-2),芦苇枯立物的平均碳储量(203.15 g·m-2)低于互花米草(315.28 g· m-2),但芦苇区土壤表层(0 ～30 cm)有机碳储量(1048.62 g·m-2)约为互花米草区(583.33 g· m-2)的2倍.芦苇区的碳储存能力(3212.96g· m-2)总体上高于互花米草区(2730.42 g·m-2).表明保护芦苇群落对于维护盐沼湿地的碳汇功能具有重要意义.     

闽江河口红树林土壤微生物群落对互花米草入侵的响应

采用磷脂脂肪酸标记法(PLFA)研究外来入侵植物互花米草对闽江河口湿地红树林土壤微生物群落结构的影响,并探讨其主要影响因素。结果表明:从3种不同植被群落土壤(红树林群落MC、红树林-互花米草混生群落MS、互花米草群落SC)共检测到22种PLFA生物标记,MS土壤微生物PLFA生物标记总量明显高于其他植被群落,3种植被群落土壤理化性质和酶活性的变化趋势为:MCMSSC,表明互花米草入侵后土壤微生物量增加,而理化性质和酶活性均有明显下降,红树林湿地土壤质量发生了明显退化。3种植被群落土壤中含量最高的PLFA生物标记是16:0,16:1w7c,9Me15:0w,18:1w12c。土壤中特征微生物相对生物量存在明显差异,细菌分布量最大,其次是真菌和放线菌,原生动物分布量最小。群落多样性指数呈相似规律,MS土壤微生物类群多样性指数均小于MC,表明互花米草入侵后土壤微生物群落多样性指数均有下降。通过主成分分析,基本能区分出3种不同植被群落微生物群落的特征。土壤理化性质、酶活性间存在相关性,有机碳、全氮、蔗糖酶、过氧化氢酶与革兰氏阴性菌、放线菌呈显著或极显著正相关。研究结果表明互花米草入侵在一定程度上具有影响红树林群落土壤营养代谢循环的潜力,特别是关于碳、氮、磷等的循环及酶活性,改变部分有利于自身生长的土壤环境相关的微生物类群含量,竞争有利环境,迅速扩张实现入侵。     

本土和外来湿地植物土壤微生物生物量对水、盐胁迫的响应

对比了淹水和盐度升高对长江口滨海湿地本土植物芦苇(Phragmites australis)和入侵植物互花米草(Spartina alterniflora)土壤微生物生物量(生物量碳-MBC、生物量氮-MBN)及其占土壤有机碳(SOC)和总氮(TN)比例的影响。淹水条件下芦苇土壤MBC、MBN、MBC/SOC和MBN/TN显著降低(分别为26.0、46.7、16.5和42.2%)。而淹水条件下互花米草土壤微生物生物量指标变化均不显著。随盐度升高, 芦苇土壤除MBC/SOC外, MBC、MBN和MBN/TN均显著降低(分别为26.4、36.2和30.2%), 而互花米草土壤微生物生物量指标降低程度相对较低。淹水+盐度处理加剧了盐度对两种植物土壤微生物生物量指标的影响。然而, 互花米草土壤微生物与土壤营养因子对水、盐变化的敏感性较低。因此, 在未来海平面上升条件下, 入侵种互花米草与本土种芦苇相比土壤微生物群落更能适应淹水延长和盐水入侵等环境变化, 而且互花米草入侵可能将进一步加剧。      

崇明东滩盐沼植被成带性对土壤因子的响应

对东滩湿地不同植被带与土壤环境因子的关系进行了探讨,分析植被成带性分布与土壤含水量、土壤盐度、土壤温度之间的关系,研究表明:(1)光滩(TF)、海三棱藨草(Sm)、互花米草带(Sa)土壤含水量差异显著(P0.05),随着土壤含水量的显著变化,海三棱藨草和互花米草种群分布呈现明显带状分布,土壤含水量对植被带的分布起到一定的平衡作用,在土壤经常性淹水下,互花米草种群的海向性拓殖受到一定抑制。(2)光滩带、海三棱藨草带、互花米草带之间的土壤盐分(NaCl)差异极显著(P0.001),从海向陆依次为:NaCl光滩带NaCl海三棱带NaCl互花米草带,NaCl含量增加土壤含水量相对减小,土壤盐度和含水量的差异极大影响了海三棱藨草和互花米草植被带的分布模式,从而进一步制约了其演替进程。不同植被带间温度差异显著,总体趋势为互花米草带最高而潮滩带最低,并且互花米草带土壤温度显著高于其它各带,小尺度空间上植被对环境因子的响应明显。(3)相对于7月份而言,5月份各带内土壤含水量显著较高,但植被带间没有显著性变化。光滩最高,依次为海三棱带和互花米草带。然而,7月份土壤盐度和温度显著大于5月份,互花米草带最高,依次为海三棱和光滩带。     

黄渤海滨海湿地植被类型、生物量及其与土壤环境因子的关系

理解湿地植被类型、生物量与环境因素间的关系,是湿地植被恢复的基础。本文在野外调查的基础上,采用TWINSPAN对黄渤海滨海湿地进行类型划分,利用冗余度分析来确定影响研究区湿地类型分布和生物量差异的环境因素,以期为湿地的恢复提供科学依据。结果表明:黄渤海滨海湿地可以划分为11种类型;土壤电导率和土壤总碳对黄渤海滨海湿地类型的分布有显著影响;湿地具有较高的生物量,其中,互花米草(Spartina alterniflora)群落的生物量最高(48512 kg·hm~(-2)),盐地碱蓬(Suaeda salsa)、芦苇(Phragmites australis)和柽柳(Tamarix chinensis)群落的生物量较高,均超过5000 kg·hm-2,其他类型的生物量较低,小于5000 kg·hm-2;影响研究区湿地类型生物量的主要因素为土壤有机碳和总氮含量。在气候变暖、氮沉降增加情况下,滨海湿地生物量将进一步增加,滨海湿地具有很大的固碳潜力。因此,加强研究区湿地的保护和退化湿地的生态恢复,是增加滨海湿地碳汇和应对气候变化的有效途径。     

镜泊湖岩溶台地不同植被类型土壤微生物群落特征

为了探讨不同演替阶段植被类型土壤微生物群落特征,分别选取镜泊湖岩溶台地草本、矮灌木、高灌木、小乔木与灌木混生(简称混生)群落、落叶阔叶林及针阔混交林6种典型植被类型,进行植物群落调查和对土壤微生物生物量、群落结构和多样性指标、土壤物理化学性质的测定。结果表明：从土壤微生物量、土壤微生物群落组成、土壤微生物代谢动力学过程和代谢功能多样性的角度来看,各种植被类型土壤微生物群落具有明显的差异。演替前期的草本群落土壤微生物量碳氮、细菌生物量、真菌生物量,代谢活性及丰富度指数均最低,但Shannon-Wiener多样性指数和均匀度指数显著(P<0.05)高于其他植被类型。矮灌木土壤微生物群落组成显著受植被类型的影响。高灌木群落和混生(小乔木与灌木混生)群落具有极强的相似性, 但在碳源利用类型上两者表现出一定的差异。落叶阔叶林代谢活性最高,碳源利用能力最强,能利用BIOLOG微孔板中的所有31种碳源,这与其具有较高的微生物量碳氮和细菌生物量一致,其代谢功能丰富度最高。演替后期的针阔混交林下的土壤pH最低,真菌比例升高,在碳源丰富的条件下具有极强的竞争优势(仅次于落叶阔叶林),但在碳源贫瘠的条件下其利用碳源能力较弱(仅高于草本)。植被可能主要通过土壤全磷和有机质影响土壤微生物代谢功能多样性。     

崇明东滩湿地不同盐沼植物群落土壤碳储量分布

海岸带盐沼植被的高生产力对湿地土壤碳库的形成具有重要意义.本文研究了长江口崇明东滩湿地3种主要盐沼植物(芦苇、互花米草和海三棱藨草)群落生物量差异、土壤碳储量时空动态和垂向分布特征.结果表明： 湿地盐沼植被总生物量表现为互花米草群落(5750.7 g·m^-2)>芦苇群落(4655.1 g·m^-2)>海三棱藨草群落(812.7 g·m^-2),且地上生物量在夏、秋季最高,地下生物量在冬季最高.湿地土壤碳储量(0～50 cm)在春季最低,随后逐渐增加,至冬季达到最大值.土壤碳储量年增量从高潮滩向低潮滩递减,表现为芦苇群落(711.8 g·m^-2)>互花米草群落(646.2 g·m^-2)>海三棱藨草群落(185.3 g·m^-2)>光滩(65.6 g·m^-2).光滩土壤碳储量在25～30 cm处最高,海三棱藨草、互花米草和芦苇群落土壤碳储量分别在10～15、30～35和30～40 cm处达到最大值,且不同群落土壤碳储量与植被地下生物量具有显著的线性关系.     

长白山温带森林不同演替阶段土壤化学性质及微生物群落结构的变化

土壤微生物是生态系统物质循环和能量流动的驱动者,其群落结构可以用来表征土壤生态过程及其对地上植被变化的响应机制。本研究采用时空替代法在长白山地区选取了阔叶红松林演替序列的5个不同阶段:杨桦幼龄林、杨桦中龄林、杨桦成熟林、阔叶红松成熟林和阔叶红松过熟林,采用磷脂脂肪酸法(PLFA)测定了土壤微生物群落组成和结构,分析了其随地上植被演替过程的变化,同时比较了不同演替阶段土壤化学性质差异。结果表明:随着演替的正向进行,土壤总有机碳、全碳、全氮、全磷含量显著提高,碳氮比逐渐下降。土壤微生物生物量、群落结构及组成发生明显变化:土壤微生物总PLFAs、细菌PLFAs、革兰氏阳性菌PLFAs、革兰氏阴性菌PLFAs含量显著增加;真菌PLFAs(18:2ω6c)先增加后减少,中期阶段的杨桦成熟林土壤真菌PLFA含量最高,同时细菌/真菌最小;革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌(G+/G-)随着演替的进行逐渐增大。土壤微生物生物量与土壤全碳、总有机碳、全氮、全磷含量呈显著正相关,与碳氮比呈显著负相关;冗余分析(RDA)结果显示,全碳、总有机碳、全氮和碳氮比是影响土壤微生物群落结构的主要因素。本研究表明,随着植被演替的正向进行,土壤质量逐渐提高;土壤微生物群落组成明显改变;土壤微生物群落结构与土壤理化性质显著相关。     

闽江河口互花米草不同入侵阶段湿地土壤nirK型反硝化微生物群落结构及多样性

为了明确闽江河口互花米草海向不同入侵阶段湿地土壤nirK型反硝化微生物的群落结构及多样性,在鳝鱼滩东部的互花米草分布区,由陆向海方向选择互花米草海向入侵前的光滩(MF)、入侵1～2年(SAN)和入侵6～7年的互花米草(SA)湿地为研究对象,基于高通量测序技术,测定并分析了不同互花米草入侵阶段湿地土壤nirK型反硝化微生物群落结构及多样性的差异。结果表明:互花米草海向入侵降低了土壤中nirK型反硝化微生物群落的多样性及丰富度。不同入侵阶段湿地土壤的nirK型反硝化微生物主要包括变形菌门和放线菌门,其中变形菌门占绝对优势地位。互花米草海向入侵整体改变了湿地土壤中nirK型反硝化菌属的组成特征,MF、SAN、SA湿地土壤中相对丰度最高的nirK基因菌属分别为慢生根瘤菌属、中慢生根瘤菌属和产碱杆菌属。互花米草海向入侵增加了土壤中nirK型反硝化微生物群落组成的空间异质性,尤其是在SAN样地,这主要与样地本身的环境扰动性较大及互花米草海向入侵加大了样地环境因子的空间异质性有关。互花米草海向入侵主要是通过显著改变土壤理化因子(粒度组成、pH值和含水量)和氮养分条件(全氮、NH₄⁺-N、NO₃^--N)来影响nirK型反硝化微生物的群落结构及多样性。本研究结果有助于揭示互花米草海向入侵对湿地土壤反硝化过程影响的微生物机制。     

长江口九段沙植物群落研究

长江口九段沙属于发育早期的河口沙洲,植被完全保持着自然演替的早期状况。对九段沙湿地高等植物群落的结构特点及演替特征进行研究。研究结果表明：九段沙湿地植被分布几乎覆盖整个沙岛,生物量丰富。高等植物中多克隆植物,植物群落结构简单,生物多样性低,植被具原生性,群落演替的早期原生特征明显,演替过程在没有引种互花米草之前人为干扰少,互花米草的引种加速了九段沙湿地植被的陆地化演替进程。最后提出保护和开发利用九段沙植被的适应原则。     

森林次生演替和土壤层次对微生物群落结构的影响

森林次生演替与生态系统结构和功能的动态变化密切相关。大多数研究主要关注植物群落以及土壤有机碳(SOC)的变化,然而土壤微生物群落如何响应森林次生演替还需要进一步探究。本研究以长白山森林次生演替序列(20、80、120、200和≥300年)和两个土壤层次为对象,采用磷脂脂肪酸微生物标志物,探究温带森林次生演替过程中地下微生物群落结构变化。森林次生演替改变了土壤微生物群落结构,主要归因于某些特定微生物类群的变化,演替前期革兰氏阴性菌和腐生真菌占主导,而在演替后期革兰氏阳性菌和丛枝菌根真菌占主导。另外,土壤有机质数量和质量差异是影响微生物群落结构和生物量的主要环境因素。森林演替前期和中期增加的SOC含量促进了微生物生物量,而演替后期增加的难分解芳香族有机组分抑制了微生物生物量合成。土壤层次间理化性质的差异导致微生物群落变化,有机质层高的SOC以及氮含量导致更多微生物生物量的合成。微生物群落在时间和空间尺度的变化及其驱动因素反映了生态系统结构和功能对环境变化的响应。     

青藏高原东缘高山森林-苔原交错带土壤微生物生物量碳、氮和可培养微生物数量的季节动态

为了了解青藏高原东缘高山森林-苔原交错带土壤微生物的特征和季节变化, 研究了米亚罗鹧鸪山原始针叶林、林线、树线、密灌丛、疏灌丛和高山草甸土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)和可培养微生物数量的季节动态。结果表明, 植被类型和季节动态对MBC、MBN和微生物数量都有显著影响。不同时期的微生物在各植被类型间分布有差异, 植物生长季初期和生长季中期, 树线以上群落的MBC高于树线下的群落, 而到生长季末期恰恰相反, 暗针叶林、林线和树线的MBC显著升高, 各植被之间MBC的差异减小; 微生物数量基本上也是以树线为界, 树线以下群落土壤微生物数量显著低于树线以上群落, 其中密灌丛的细菌数量最高; 可培养微生物数量为生长季末期>生长季初期>生长季中期。生长季末期真菌数量显著增加, 且MBC/MBN最高。统计分析表明, MBN与细菌、真菌、放线菌数量存在显著的相关关系, 而MBC仅与真菌数量存在显著相关关系( p < 0.05)。植物生长季末期大量的凋落物输入和雪被覆盖可能是微生物季节变异的外在因素, 而土壤微生物和高山植物对有效氮的竞争可能是微生物季节变异的内在因素。植物生长季初期对氮的吸收和土壤微生物在植物生长季末期对氮的固定加强了高山生态系统对氮的利用。气候变暖可能会延长高山植物的生长季, 增加高山土壤微生物生物量, 加速土壤有机质的分解, 进而改变高山土壤碳的固存速率。     

Ecosystem Restoration of Jhum Fallows in Northeast India: Microbial C and N Along Altitudinal and Successional Gradients

Abstract To characterize the altitudinal and successional trends in microbial biomass and to understand their role in soil nutrient dynamics during the aggradation phase (vegetation recovery) of abandoned shifting cultivation systems, we determined the soil properties and microbial C and N in jhum (slash‐and‐burn) cultivation systems at different altitudes and 1‐, 7‐, and 16‐year‐old fallow agricultural lands at lower and higher altitudes in the northeastern Indian hills. Density of ground vegetation was lower in the undisturbed forest than in the jhum fallows. In general, 1‐year jhum fallow had greater herbaceous vegetation both at lower and higher altitudes. Although woody plants were observed in 7‐ and 16‐year‐old jhum fallows, their density was highest in the forest. Soil moisture, organic C, and total N also increased gradually with increasing altitude and progressive secondary succession. Soil pH showed a negative correlation with altitude (as also confounded by soil type) and fallow age. Both microbial C and N had a close correlation with altitude and fallow age. Contribution of microbial C to soil organic C was 2.0–2.6% and microbial N to total N 1.4–2.2% in jhum fields, 2.4–4.3% and 1.2–2.1%, respectively, in jhum fallows, and 2.5–2.9% and 1.6–1.9% in the forests. Microbial C and N showed a negative correlation with herbaceous plant density. Microbial biomass in the jhum fallows and forest stands had a positive relationship with woody vegetation. Along an altitudinal and/or successional gradient, microbial C and N were positively correlated with water‐holding capacity, soil moisture, organic C, and total N and negatively correlated with soil pH. Microbial C and N were positively correlated with each other. Therefore, the study suggests that the altitudinal and successional dynamics of microbial C and N are linked to, among other properties, soil organic matter and total nitrogen contents in the soil during community development after land abandonment from shifting cultivation.     

黄土高原天然次生林植被演替过程中土壤团聚体有机碳动态变化

土壤团聚体物理保护是促进有机碳积累主要机制之一。以黄土高原子午岭林区天然次生林植被演替群落为对象,研究从农田、草地（白羊草,Bothriochloa ischaemum）、灌木林（沙棘,Hippophae rhamnoides）、先锋林（山杨,Populus davidiana）到顶级林（辽东栎,Quercus liaotungensis）5个植被演替阶段0-20 cm土壤团聚体稳定性和团聚体有机碳的动态变化,并分析团聚体有机碳的影响因素。结果表明：土壤团聚体稳定性随着植被演替显著提高（P<0.05）,顶级林的团聚体稳定性最高;土壤有机碳含量和各粒径土壤团聚体（> 2 mm、2-0.25 mm、0.25-0.053 mm、<0.053 mm）有机碳含量均随着植被演替而增加。除草地0.25-0.053 mm团聚体有机碳含量最高外,其他演替阶段均为0.25-2 mm粒径最高。根系生物量、凋落物生物量、微生物生物量碳、团聚体稳定性均与团聚体有机碳含量呈显著正相关关系（P<0.05）。总体而言,长期植被演替有助于团聚体稳定性和团聚体有机碳累积。     

崇明东滩盐沼湿地大型底栖动物功能群分布特征及其影响因子

以长江口崇明东滩典型盐沼分布区为研究区域,在不同站位固定样地月际取样调查基础上,分析了大型底栖动物食性功能群沿高程梯度的分布特征及其主要影响因子,特别是外来入侵植物的影响。结果表明,不同高程区域,大型底栖动物优势种不同,除中潮带分布区以杂食性和植食性功能群为主外,其余各区域均以杂食性功能群为主。沿高程梯度,大型底栖动物各功能群的多度和生物量均发生极显著的变化(P<0.01),而不同功能群在不同植被带间的差异情况有所不同。其中,高程最低的光滩区域,肉食性功能群多度和生物量均显著高于高程相对较高的植被带(P<0.05);中潮带海三棱藨草分布区植食性功能群多度和生物量均显著高于其他高程区域(P<0.05)。主要生境因子,包括沉积物总磷、总氮、有机质、速效磷、硝态氮、铵态氮、中值粒径,以及植物的植株高度和地上部分生物量干重等指标,均随高程梯度变化显著(P<0.05),但不同因子变化特征有所不同。外来种互花米草的入侵并未造成相应区域大型底栖动物优势功能群的改变,但区域内杂食性功能群的多度和生物量均显著增加(P<0.05);环境因子中的部分因子,包括沉积物速效磷、硝态氮、铵态氮和有机质含量,表现出与同高程的本地种芦苇分布区间的显著差异(P<0.05)。导致大型底栖动物食性功能群组成及分布发生变化是多种生境因子综合作用的结果,而对不同食性功能群起作用的主要影响因子存在差异。沉积物营养盐含量差异是造成大型底栖动物食性功能群多度变化的最主要因素;沉积物盐度是影响大型底栖动物食性功能群生物量的最主要因素。要完整揭示底栖动物功能群分布特征及其影响因子的作用机理,需要综合考虑水文、植被、沉积物等多种生境因子。     

黄土高原纸坊沟流域不同植物对土壤微生物生物量和土壤酶活性的影响

为了解不同植被类型对土壤微生物生物量和土壤酶活性的影响,以黄土高原纸坊沟流域的9种植物为研究对象,选取撂荒地为参照,分析了各类植被植物根际土土壤微生物生物量、土壤酶活性及其与土壤理化因子的相关性.结果显示:(1)与撂荒地相比,经过植被恢复后,乔木和灌木植被下土壤肥力、微生物生物量和土壤酶活性均有所提高,而草本植被下土壤的碱解氮含量、微生物生物量磷、脲酶活性和过氧化氢酶活性却有所降低.(2)不同植被类型土壤微生物生物量碳和氮、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性符合灌木＞乔木＞草本的规律;土壤微生物生物量磷、脲酶和过氧化氢酶活性符合乔木＞灌木＞草本的规律.(3)土壤微生物生物量碳、氮、磷与土壤有机质、全氮及全磷含量呈极显著正相关;4种土壤酶活性与土壤有机质、全氮及碱解氮含量呈极显著正相关.研究表明,黄土高原纸坊沟流域土壤微生物生物量和土壤酶活性受植被类型及土壤养分等因素的共同影响,且人工灌木植被对土壤的恢复作用高于乔木和草本植被.     

坡位对东灵山辽东栎林土壤微生物量的影响

土壤微生物量是陆地生态系统中的重要组成部分,在森林生态系统养分循环和能量转化中扮演着重要的角色。坡位作为重要的地形因子,会影响土壤微环境、土壤理化性质、地上植被的生长以及地下碳输入等,从而影响着土壤微生物量。以北京东灵山海拔1000—1800 m范围内分布的辽东栎林为研究对象,分析相同植被群落中坡位对土壤微生物量空间分布的影响。方差分析结果表明,土壤微生物量碳、氮在各坡位间均无显著差异(P>0.05),而土壤理化性质在各坡位间差异显著(P<0.05),其中,下坡位的土壤含水量、土壤有机碳、土壤全氮显著高于中坡位和上坡位。偏相关分析结果表明,土壤微生物量碳、氮与土壤含水量、土壤有机碳和土壤全氮显著正相关(P<0.05),与草本丰富度显著负相关(P<0.05)。进一步的通径分析结果表明,在上坡位和中坡位,土壤含水量和土壤有机碳是主要的影响因素;而在下坡位,草本丰富度对土壤微生物量的负作用凸显。不同坡位上影响因素的差异可能是导致土壤微生物量在不同坡位间无显著差异的原因。     

五大连池新期火山熔岩台地不同植被类型土壤微生物群落的功能多样性

土壤微生物群落是陆地生态系统的重要生物活性成分,其结构和功能多样性直接影响到系统的碳、氮等生态过程,微生物群落功能多样性与地上植被类型变化密切相关,开展植被类型对土壤微生物群落功能多样性的影响研究具有重要意义。以五大连池新期火山熔岩台地苔藓、草本、灌丛、矮曲林、针阔混交林5种典型植被类型为对象,利用BIOLOG微孔板法研究不同演替阶段植被类型土壤微生物群落功能多样性特征。结果表明：不同植被类型土壤微生物群落功能多样性存在显著差异。平均颜色变化率（AWCD）随培养时间延长而逐渐增加,大小顺序为：苔藓 > 针阔混交林 > 矮曲林 > 草本 > 灌丛。灌丛土壤微生物多样性指数与其他植被类型间差异显著。主成分分析结果表明,主成分1和主成分2分别能解释变量方差的56.24%和29.59%,不同植被类型下土壤微生物的碳源利用格局差异主要是由氨基酸类和带磷基糖类引起,二者合计解释总变异量的47.51%。冗余分析表明,速效磷、铵态氮、C：N和pH对微生物功能多样性具有显著的影响,羧酸类、氨基酸类、酯类和胺类的降解更易受到环境因素的影响。研究结果为进一步探讨植被类型与土壤微生物之间在植被演替过程中的关系提供参考。