长期机械耕作压实对绿洲农田土壤优先流的影响

长期机械耕作压实会对土壤的物理性质和水力特性产生显著影响,进而影响土壤优先流强度,但机械耕作压实对土壤优先流强度的影响仍存在较大争议。本研究在临泽绿洲农田边缘持续压实区(CC)和正常耕作区(对照,CK)分别设置3个样方,利用亮蓝溶液进行原位染色试验,测定土壤容重、土壤孔隙度和土壤饱和导水率等指标,分析长期机械压实对土壤优先流的影响。结果表明:长期机械耕作压实对耕作层(0～20 cm)的土壤物理和水力特性无显著影响,而对犁底层20～60 cm的土壤物理和水力特性影响显著(P0.05)。其中,持续压实区土壤剖面20～60 cm土壤容重增加了10.8%,土壤总孔隙度减少了11.9%,土壤饱和导水率减少了32.3%。长期机械耕作压实显著改变了土壤优先流特征及强度。持续压实区的土壤优先流呈现明显的横向流,显著区别于正常耕作区的大孔隙流;并且持续压实区的土壤优先流显著大于正常耕作区的土壤优先流(P0.05),主要体现在最大入渗深度(P0.05)。本研究结果表明,长期机械耕作压实显著改变了耕作层以下的土壤物理和水力特性,并加强了土壤优先流强度。     

青藏高原高寒草甸生物量动态变化及与环境因子的关系——基于模拟增温实验

以青藏高原高寒草甸为研究区,设置模拟增温实验样地,于2010年开始持续增温,2012和2013年调查植被地上-地下生物量,探讨气候变暖背景下高寒草甸生物量的动态变化及其与环境因子的关系。结果表明:(1)增温处理下地上-地下生物量与根冠比的中值和平均值大于对照,其中地下生物量(变异系数为0.30)的增加幅度大于地上生物量(变异系数为0.27),根冠比的变异系数(0.33)大于地上-地下生物量,这表明增温可导致高寒草甸植被生物量分配出现差异。(2)地上-地下生物量呈极显著的幂指数函数关系(R~2=0.147,P0.001),表现为异速生长,但在增温处理下异速生长出现减缓(R~2=0.102,P0.05)。(3)地上生物量受深层土壤水分和浅层土壤温度影响较大,地下生物量受深层土壤水分和深层土壤温度影响较大;土壤温度对地上-地下生物量的影响强于土壤水分,表现为20 cm深度土壤温度对地上生物量(R=0.582,P0.01)和根冠比(R=-0.238,P0.05)影响较大,60 cm深度土壤温度对地下生物量影响较大(R=0.388,P0.01),100 cm深度土壤水分对地上生物量(R=0.423,P0.01)和地下生物量(R=0.245,P0.05)影响较大,这说明增温导致浅层土壤温度对生物量分配产生影响,使生物量更多分配到地上部分,而冻土融化致使深层土壤水分对生物量产生影响。     

半干旱草原大中型土壤动物在畜粪分解中的作用

土壤动物是陆地生态系统的重要组分, 在有机质分解过程中具有重要作用。目前有关土壤动物在生态系统分解中的作用研究主要聚焦于植物凋落物的分解, 而对动物粪便分解的研究稀少。本研究在内蒙古典型草原设置了马粪和牛粪分解原位实验, 使用不同孔径的金属隔离网排除不同体型大小的土壤动物, 通过测定大中型土壤动物对畜粪分解过程中质量损失、碳氮含量和微生物呼吸以及土壤养分动态变化的影响, 解析其在分解中的作用。设置5个处理, 即CK, 仅土壤, 无粪; T0, 粪添加+0.425 mm隔离网(排除了粪居型和掘洞型粪金龟和中型土壤动物); T1, 粪添加+1 mm隔离网(排除了粪居型和掘洞型粪金龟); T2, 粪添加+2 mm隔离网(排除了掘洞型粪金龟); T3, 仅粪添加(不排除土壤动物)。结果表明: (1)在畜粪分解60天内, 土壤动物对畜粪的干质量损失没有显著的促进作用(P > 0.05); 相反, 在畜粪分解360天, 不隔离土壤动物处理(T3)显著地提高了牛粪干质量损失(P < 0.05), 而降低了马粪干质量损失(P < 0.05)。(2)在畜粪分解的60天内, 畜粪中碳和氮含量下降速度在有土壤动物存在的情况下(T3)快于隔离土壤动物(T0和T1)。(3)两种畜粪添加增加了土壤微生物的呼吸, 且这种增加趋势在实验的第15天和第30天在土壤动物存在时(T3)最明显。(4)与对照(CK)相比, 马粪添加处理提高了土壤速效氮、有机碳的含量和土壤含水量, 且这种增加趋势在排除掘洞型粪金龟(T2)和不排除土壤动物(T3)条件下表现更显著(P < 0.05), 而牛粪添加处理没有明显改变这些指标(P > 0.05)。研究表明, 分解初期粪金龟的取食和活动会改变畜粪的理化性质, 进而影响分解后期土壤生物在畜粪分解中的作用。     

山西吕梁山亚高山草甸物种多样性的时空变化格局

在山西吕梁山系按照纬度从北向南依次选取马伦草原、荷叶坪、云顶山作为研究区,于2015、2016、2017年7月下旬进行亚高山草甸植被群落多样性调查,研究吕梁山亚高山草甸物种多样性不同年份、不同纬度的时空变化格局。结果表明:(1)吕梁山亚高山草甸群落中矮嵩草(Kobresia humilis)和珠芽蓼(Polygonum viviparum)、线叶嵩草(Kobresia capillifolia)和珠芽蓼、车前草(Plantago asiatica)和披碱草(Elymus dahuricus)分别为马伦草原、荷叶坪、云顶山的优势种,不同山地植物优势种和次优势种均以菊科(Asteraceae)、蔷薇科(Rosaceae)、莎草科(Cyperaceae)、禾本科(Gramineae)植物为主。(2)吕梁山亚高山草甸物种多样性在不同年份分布较为稳定,Pielou指数在连续3年内均无较大变化; Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Patrick指数在2016年最高,同时该年份的降水天数也是最多,表明吕梁山亚高山草甸物种多样性在时间上呈现出受降水条件影响较大的变化格局。(3)吕梁山偏南部的云顶山多样性指数高于偏北部的马伦草原和荷叶坪,表明吕梁山亚高山草甸物种多样性在空间上表现出由北向南逐渐升高的变化格局。因此,吕梁山亚高山草甸物种多样性在时空上呈现出受降水条件影响较大,且由北向南逐渐升高的变化格局,降水条件和纬度梯度对该山地亚高山草甸物种多样性的时空变化格局产生了重要影响。     

中国壳斗科植物属的空间多样性格局及其指标研究

通过植物专业网站及已发表的论文论著,查找每一种壳斗科植物在中国的具体分布地点(县),并采用地理信息系统技术,以县为空间数据的基本单元,以壳斗科植物为研究对象,从空间上获取多样性格局指标,定量研究中国壳斗科植物的属、类型的空间多样性格局。结果表明:(1)中国壳斗科植物中青冈属、栎属、锥属、柯属的斑块丰富度、多样性指数、斑块总数、总形状指数明显高于三棱栎属、栗属、水青冈属,而三棱栎属因只有一个斑块,属与种的空间多样性格局相同,与其他属明显不同。(2)中国壳斗科植物中属的空间多样性格局指标之间有一定的相关性,斑块丰富度、多样性指数、斑块总数、总形状指数相互之间、总面积与斑块总数、多样性指数、总形状指数之间呈显著正相关关系,总的最大斑块指数与均度指数之间呈显著负相关关系。(3)除三棱栎属外,其他属的斑块类型所占面积、占属面积的比例、斑块数目、最大斑块指数、形状指数各指标,基本上均随所在属斑块类型值的增加其相应指标依次降低,斑块类型与其他指标呈显著负相关关系。(4)中国壳斗科植物在青冈属、栎属、锥属、柯属中,每一个属种数为1~7的斑块类型所占面积之和、斑块数目之和分别占其属对应总指标的值均高于80%,表明种数较少的斑块类型构成了属的主要分布区,而种数较多的斑块类型,其各指标值均较低,分布范围很狭窄,但物种多样性高。     

植物种间联结研究内容与方法评述

植物种间联结是植物群落重要的数量和结构特征之一,是植物群落结构形成和演化的基础。研究种间联结,对于植物群落的稳定与演替、植被的恢复与重建等具有重要的理论意义和应用价值。为了便于探讨种间联结的形成机制,本文评述了种间联结的研究内容、计算方法及其影响因素,同时指出了现研究存在的问题及今后的研究方向。植物种间联结受多方面因素影响,既有人为取样尺度的影响,又有环境与生物自身的因素。在群落演替的不同阶段,种间联结性往往有所不同。为此,可采用多尺度排序法分析不同尺度格局上复杂的种间联结关系,重点加强植物"利他作用"及入侵种种间联结的研究。在Fisher精确检验的基础上,结合Pearson相关系数和Spearman秩相关系数来检验种对间的相关性,并利用生态位理论或从植物生理、分子遗传的角度研究密度主导的种间联结的变化,可以准确揭示植物种间的内在关联性。     

中国蜈蚣衣科地衣多样性及区系研究

该研究通过对山西管涔山和五鹿山等区域采集的蜈蚣衣科地衣300余份标本的鉴定分析,结合已有报道,从物种多样性、空间分布特点、生境类型及区系成分等方面对蜈蚣衣科地衣进行研究,以明确中国蜈蚣衣科地衣物种组成及区系特点。结果表明：(1)中国蜈蚣衣科地衣共有7属197种54变种,饼干衣属(Rinodina)占绝对优势,约占蜈蚣衣科地衣总种数的30.5%。(2)中国蜈蚣衣科地衣多分布于新疆,蜈蚣衣属(Physcia)是该科中分布最广泛的属,但其中有26.4%的物种仅分布于单一地区。(3)蜈蚣衣科地衣生境类型多样,有树生、石生、藓丛生、土生和多生境5种,以多生境地衣为主(48.5%)。(4)中国蜈蚣衣科地衣的地理成分复杂,同时伴随多种区系成分,但以温带性质显著(占43.1%),东亚特色明显。(5)仅分布于中国的蜈蚣衣科地衣共4属10种,且主要分布于中国东北、西北和西南地区。     

模拟增温对云顶山亚高山草甸水热因子及群落结构的影响

高山草甸作为一种发育在高山林线以上位置的植被类型,高大的海拔促使其对气候变暖响应敏感而迅速,其群落结构在气候变暖影响下发生着显著变化。然而,现在的研究大都集中在诸如极地、青藏高原等高纬度、高海拔地区,对于中低纬度、低海拔地区分布的亚高山草甸研究就显得不足。因此,为了揭示中纬度、低海拔地区亚高山草甸群落结构在气候变暖背景下的动态变化规律,以山西云顶山亚高山草甸为研究对象,设置小幅度增温（OTC₁）和大幅度增温（OTC₂）两种模拟增温实验样地,调查草甸空气-土壤水热因子及植被群落结构特征,探究增温对亚高山草甸水热因子及群落结构的影响。结果表明：（1）在OTC₁和OTC₂处理下,草甸空气呈现暖干化,其中空气温度分别增加3.57℃和和5.04℃（P<0.05）,空气湿度分别减小7.36%和5.23%（P<0.05）;草甸土壤趋向暖湿化,其中土壤温度分别减小0.05℃和增加0.26℃（P<0.05）,土壤水分分别减小0.2%和增加0.62%（P>0.05）。（2）增温对草甸物种多样性产生一定负面影响,但Richness指数、Simpson指数、Shannon指数在不同处理间的差异均不显著（P>0.05）,表明物种多样性对增温响应不敏感。（3）增温促进草甸群落中禾草类植物生长,抑制杂草类植物生长,且随增温幅度变大,群落中不同植物功能型由杂草类向禾草类转化。（4）RDA排序和相关分析表明,空气、浅层土壤温度促进禾草生长,抑制杂草生长;深层土壤温度抑制莎草生长;浅层土壤水分促进禾草生长。因此,增温改变了云顶山亚高山草甸的水热因子状况,导致草甸群落结构发生改变,使之向禾草类植物进行演替。     

云南石蕊共生藻形态及分子系统学研究

该研究以2016年采自云南凤凰山的云南石蕊(Cladonia yunnan)为材料,在无菌条件下,采用微量微管吸法和直接法分离纯化培养云南石蕊共生藻,利用光学显微镜观察共生藻细胞的形态结构特征,并对该共生藻进行分子系统学分析。结果表明：(1)从云南石蕊中仅分离到1种共生藻,该藻细胞大小约2.5~6 μm,球形或椭球形,单细胞,不运动,色素体片状,无性繁殖,含有中央蛋白核和淀粉粒,且3~5个细胞包裹在粘液状的胶壳中,细胞核不可见。(2)该共生藻主要形态学特征与自由生活的胶球藻高度相似,根据采集地及形态特征将其命名为云南胶球藻(Coccomyxa sp. YN)。(3)基于对云南石蕊分子数据(rbcL, ITS)构建的云南石蕊共生藻的系统发育关系显示,云南胶球藻与胶球藻聚为一枝; ITS2 rRNA二级结构分析发现,云南胶球藻与胶球藻具有几乎一致的ITS2 rRNA二级结构。该研究首次揭示了胶球藻属(Coccomyxa)藻细胞与石蕊科地衣共生,且云南胶球藻与胶球藻具有高度一致的亲缘关系,而“地衣化”使两者细胞形态特征有明显差异,推测共生藻细胞可能是由自由生活的藻细胞进化而来。     

中国鼠李科植物属的空间分布特点研究

在ArcGIS软件中,以中国鼠李科植物物种分布数据为基础,以县为基本单元,制作属的空间分布数据,从空间分布图中提取各属的斑块面积、周长、数目,计算属的Simpson均匀度指数、形状指数及最大斑块指数,分析中国鼠李科植物属的空间分布特点,为确定其空间分布最小范围、定量研究及植物的保护、利用、资源的开发和恢复提供依据。结果表明:①麦珠子属、对刺藤属、苞叶木属、小勾儿茶属、蛇藤属、咀签属和翼核果属为狭域属,马甲子属、猫乳属、雀梅藤属、枳椇属、勾儿茶属、枣属和鼠李属为广域属,狭域属和广域属均占中国鼠李科植物总属数的50%。狭域属的总面积小于30×10⁴km²,其中小勾儿茶属主要分布在我国亚热带中部,其他狭域属主要分布在北回归线附近及其以南地区;广域属的总面积大于40×10⁴km²,分布在我国大部分地区,西北地区呈零星分布。②中国鼠李科植物中,鼠李属的分布范围和总面积最大,几乎涵盖所有属的分布范围,它能体现出鼠李科植物在中国的空间分布及其特点。③麦珠子属是中国鼠李科植物中唯一呈连续分布且分布最狭窄的属,其他属均为间断分布。苞叶木属、咀签属、勾儿茶属和鼠李属呈现只有主分布区,对刺藤属、雀梅藤属和枳椇属呈主次分布区,小勾儿茶属、蛇藤属、翼核果属、马甲子属、猫乳属和枣属均呈星散分布。