热带珊瑚岛植物种植对土壤改良及其微生物群落形成的影响

植被及关联的土壤微生物对于维持热带珊瑚岛的生态系统功能和稳定性具有重要作用。采集了植物种植前的种植土和种植早期珊瑚砂土,以及栽植幼苗基质中的根际土和非根际土,利用扩增子测序的手段,分析其中的真菌和细菌的多样性、群落组成及变化。分析结果显示,种植土、幼苗基质中的非根际土和根际土可能是珊瑚砂土壤中微生物的重要来源,其中最主要的类群包括以担子菌门和接合菌门为代表的真菌,以及以变形菌门、酸杆菌门为代表的细菌。珊瑚砂土的真菌丰度（864.2±41.4,为每0.25 g土的物种数）显著低于来自苗基质的根际土（1086.1±64.3,P=0.014）和苗非根际土（1251.4±48.1,P < 0.001）;珊瑚砂土的细菌丰度与苗基质根际土和非根际土之间并没有显著性差异。通过对比种植土和植物种植后的珊瑚砂土的微生物群落β-多样性,也发现植物种植对真菌和细菌类群组成产生了影响;主要类群接合菌门真菌相对丰度从0.2%增加到17.4%,而伞菌纲真菌的相对丰度从20.8%下降到0.9%,β-变形菌纲细菌的相对丰度从17.7%下降到0.1%。研究结果启示,珊瑚砂土壤微生物的组成并非是对不同来源微生物进行简单的集合,其中生活史与植物关系密切的微生物类群,目前还未在珊瑚砂土壤中表现出优势分布;相反,一些在植物根际和非根际土中较少出现的微生物,在珊瑚砂土壤中则广为存在,从而说明土壤微生物群落恢复过程的复杂性。     

我国南方4种常见人工林林下植物多样性特征及影响因素

为了解长期植被恢复的成熟人工林林下植物组成与多样性特征及其影响因素,基于广东鹤山生态系统国家野外科学观测研究站的南亚热带人工林生态系统,对环境相似(坡度、坡向、海拔)、30 a生4种类型人工林(桉树混交林、马占相思纯林、乡土混交林、针叶混交林)进行调查研究,分析林下植物组成和物种多样性(Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Pielou指数)特征。结果表明,人工林林下植物类型丰富,均可形成乔-灌-草垂直结构;4种林型林下植物组成既有相似性,也有差异性,桉树混交林与针叶混交林、马占相思纯林与乡土混交林的灌木层组成相似;桉树混交林与马占相思纯林、乡土混交林与针叶混交林的草本层组成相似,而桉树混交林与针叶混交林的草本层组成极不相似。林分类型影响林下植物多样性,马占相思纯林林下灌草多样性显著低于其他3种混交林(P<0.05),灌木物种数、个体数最少;针叶混交林林下物种丰富度最高。林分郁闭度与林下植物多样性呈正相关(P<0.001),林下植物分布与土壤养分含量相关,桉树混交林、马占相思纯林林下植物多样性与不同形态氮含量相关,有效磷、全磷影响乡土混交林林下物种的分布,针叶混交林受土壤酸碱度、全钾的影响较为明显。在4种人工林林下植物群落中,乡土混交林多样性,均匀度最高,优势度最低,具有更佳的保育和维持林下生物多样性功能。因此,乡土树种混交林更适用于生态公益林构建或对一些针叶林及外来树种纯林进行林分改造。     

降水变化和氮沉降影响森林叶根凋落物分解研究进展

全球环境变化通过改变凋落物质量和产量、土壤生物以及非生物因子调控森林凋落物分解，从而对森林生态系统物质和能量循环产生重要的影响。就森林凋落物分解对当前我国面临降水格局变化和大气氮沉降增加的响应进行了回顾和系统的分析，发现降水格局改变如降水减少可能降低凋落物质量从而减缓凋落物分解，而氮沉降增加通常提高凋落物质量从而促进凋落物分解（间接效应）；降水格局改变通过调节土壤含水量和溶解氧含量进而影响微生物参与的分解过程，或通过改变可溶性组分的淋溶量来影响凋落物分解的物理过程，而氮沉降增加主要通过提高外源氮素的有效性从而促进或抑制微生物参与的分解过程（直接效应）。现有研究大多是基于地上凋落物（例如叶凋落物）来理解和量化森林凋落物分解速率与环境因子之间的关系。但目前对降水格局变化及其与大气氮沉降增加的交互作用如何影响森林地上和地下凋落物分解，以及潜在的微生物学机制仍然缺乏统一和清晰的认识。从土壤性质、凋落物质量、微生物群落结构和功能3个方面构建了环境变化对森林地上和地下凋落物分解的概念框架，并进一步阐述未来研究的重点方向：（1）亟需查明地上和地下凋落物分解的驱动机制；（2）探明降水格局变化和氮添加单因子及两因子交互作用对凋落物分解和养分释放的影响及其生物化学调控机理；（3）阐明微生物群落结构和功能对降水格局变化和氮添加单因子及两因子交互的响应机制。以期为深入探讨全球环境变化对森林凋落物分解的影响，以及环境胁迫下森林土壤"碳库"维持机制的解释提供科学依据。     

丘塘景观土壤养分的空间变异

理解土壤养分空间分布的异质性对于评价和管理土地资源具有重要意义。利用地理信息系统和地统计学方法定量研究了丘塘景观土壤养分的空间异质性特征。结果表明 ,土壤全氮的有效变程最大 (为 16 5 m) ,有机碳次之 (10 2 m) ,而全磷的变程最小(90 m)。土壤有机碳含量由高到低 5个不同级别的土壤面积与丘塘景观整个面积的比值的变化范围较小 (10 .5 4 %～ 2 3.15 % ) ,土壤全氮含量比值变化范围较大 (5 .79%～ 32 .73% ) ,土壤全磷的比值的变化范围最大 (1.80 %～ 4 2 .0 6 % )。土壤有机碳和土壤全氮的分布情况较为一致 ,不同级别斑块分布也很相似 ,土壤有机碳含量高的地方土壤全氮也高。表层土壤有机碳和全磷的空间异质分布用球状模型拟合最佳 ,而全氮的空间分布规律更宜用指数模型来拟合。景观尺度的半方差拟合总体上优于斑块尺度。相对有机碳和全氮 ,全磷的空间异质性更多由随机因素 (如人类施肥活动 )引起和决定。土壤全氮的取样尺度应大于 16 5 m,而有机碳、全磷的取样距离则分别可大于 10 3m和 90 m。     

鹤山丘陵草坡的水文特征及水量平衡

 在中国科学院鹤山丘陵综合开放实验站的草坡集水区对大气降水和径流进行了连续4年的观测,并于1994年对该集水区的蒸散进行了测定,结果表明：1)鹤山丘陵区年均降水量1761.37mm,大气降水有明显的干湿季之分,干季降水量占全年降水量的12.47％,湿季占87.53％。年均降水量中有62.24％可引起地表产流,即年均产流降水量1096.3mm。产流降水以中、小雨频度为大,但产流水量主要由大、暴雨供给。文中根据降雨量较大地区的降水、产流特征和规律,提出了产流降水和产流水量的概念。2)鹤山丘陵草坡集水区年总径流系数50.12％,地表径流系数17.33％。地表径流主要集中在湿季产生,与降水量呈二次抛物线型回归关系,与降水强度关系不大。3)1994年水量平衡各分量中,实际降水输入1841.55mm,年径流量970.28mm,径流系数52．69％,径流是系统的最大输出项;蒸散量851.56mm,意味着年降水收入中46.24％的水量以汽态形式返回了大气。蒸散的月变化呈双峰型,不同于降水的季节分配,径流的月变化则与降水同步。系统蓄水年变化量19.71mm,约占年降水量的1.07％,但其月变化却非常大,在一68～104mm之间。草坡集水区的水量平衡是一种收入对支出的补给和收支项目中可变性的动态平衡。4)鹤山丘陵草坡水热季节分配失衡、产流降水量和地表径流量大是这种退化生态系统恢复的3个限制因素;认为退化生态系统恢复过程中系统水量支出和蓄留方式的转变是退化生态系统的恢复机理之一。     

南亚热带鹤山三种人工林小气候效应对比

先锋生态系统的小气候效应是评价它们在植被生态恢复过程中恢复效能的主要指标之一。对14龄的马占相思(Acacia mangium)、荷木(Schima superba)、湿地松(Pinus elliotii)人工林小气候效应的对比研究表明,荷木林的降温保湿效应最好。气温(最高温、最低温和平均温)和土壤温度(地表最高温、最低温和平均温度)均为3种林分中最低。荷木林林内气温一般比马占相思林和湿地松林低0．1～0．5C,地表和土壤温度一般低0．3～2．5C,相对湿度高1．2％。对荷木林和湿地松林温、湿度垂直方向上4个层次(距地0．5m,2．0m,4．0／5．0m,9．0m)上的观测结果表明,湿季林内温度随高度增加而增加;在最冷月(1月份)时,林内温度随高度增加而减小。无论是干季还是湿季,林内湿度都随林分高度的增加而减小。结合林分结构调查、森林土壤养分含量等资料。初步认为,南亚热带地带性森林植被人工恢复实践中,荷木等本地树种更为适宜。     

景观生态学与退化生态系统恢复

退化生态系统的恢复是一项艰巨任务,它需要考虑到所要恢复的退化生态系统的结构,多样性和其动态的整体性和长期性。现在对于退化生态系统恢复研究已经要使生态学家们关注受损生态系统的理论和实际问题。退化生态系统恢复所面临的挑战是理解和利用生态演替理论来完成并加速恢复进程。恢复的主要目标是建立一个自维持的,由不同的群落或生态系统组成的能够满足不同需要如生物保护和粮食生产需要的景观。景观生态学关注于大的空间尺度的生态学问题。景观生态学研究方法可以为退化生态系统恢复实践提供指导。在解决退化生态系统的恢复问题时,景观生态学的方法在理论和实践上是有效的。景观生态学中的核心概念和其一般原理斑块形状、生态系统间相互作用、镶嵌系列等都同退化生态系统的恢复有着密切的关系。如恢复地点的选择和适当的恢复要素的空间配置。在评价退化生态系统的恢复是否取得成功,利用景观生态学也具有重要的意义。景观生态学理论如景观格局与景观异质性理论,干扰理论和尺度理论都能够指导退化生态系统的恢复实践。同样地,退化生态系统的恢复可以为景观生态学的研究提供非常恰当的实验场。寓景观生态学思想于退化生态系统恢复过程是一种新的有效途径。