植被恢复模式对石漠化生态系统碳储量的影响

为揭示石漠化生态系统碳储量对植被恢复模式的响应,在广西天等县中度石漠化山地,研究了吊丝竹纯林(Dendrocalamus minorD)、任豆纯林(Zenia insignis Z)、任豆、蚬木(Buerretiodendron hsienmu)和顶果木(Acrocarpus fraxinifolius)混交林(mixed plantation M),以及相应同龄封育林(D_(CK)、Z_(CK)、M_(CK))的碳储量。结果表明:人工林碳储量显著高于相应同龄封育林的碳储量,D、Z、M人工林碳储量分别为67.75、66.56、121.20 t/hm~2,而D_(CK)、Z_(CK)、M_(CK)封育林仅为49.75、52.89、60.86 t/hm~2。碳储量在乔木层、地被物层、土壤层分配排序因生态系统类型而异,如M:乔木层土壤层地被物层;D和Z:土壤层乔木层地被物层;D_(CK)、Z_(CK)和M_(CK):土壤层地被物层乔木层。此外,M、D、Z乔木层年平均碳储量差异显著,而封育林尚未形成乔木层,其植被碳储量则随封育时间的增加而提高,即M_(CK)Z_(CK)D_(CK)。可见,在中度石漠化山地,植被恢复模式显著影响生态系统碳储量及其分配。人工造林相对于封山育林更能快速促进植被恢复、形成乔木林,从而提高生态系统碳储量。     

环境筛选和扩散限制对长江流域湖北段湿地植物群落构建的共同影响

湿地植物群落构建机制的研究可为湿地生态系统管理和受损湿地生态恢复与重建提供重要理论依据。地处长江流域的湖北省是我国湿地资源最为丰富的地区之一,通过野外调查研究了长江流域湖北段内不同类型湿地中的主要湿地植物群落类型,分析了研究区内湿地植物群落物种β多样性格局;利用相关性检验(Mantel test)方法和基于相似或相异度矩阵的多元回归模型(MRM)分析了环境差异和地理距离与湿地植物群落的物种相异性的相关性,及其对该区域湿地植物群落构建的相对贡献率。结果表明长江流域湖北段8个不同类型湿地内的湿地植物群落物种相异性指数差异显著,群落间物种相异性指数与地理距离和环境距离均呈显著正相关关系;MRM分析表明环境筛选和扩散限制共同解释了研究区内群落物种变异指数的54.72%;其中,环境距离独立解释率为22.03%,地理距离独立解释率为9.98%,二者联合解释率为22.71%。结果表明环境筛选和扩散限制共同影响了长江流域湖北段湿地植物群落构建过程,且环境筛选贡献更大。建议除了考虑空间尺度、环境因子、植被类型外,未来需进一步研究时间尺度及人类干扰等因子对该区域湿地植物群落构建的影响。     

湖北省极小种群野生植物在原生群落中的竞争地位及保护建议

极小种群野生植物是亟需保护、最为濒危的植物, 研究极小种群野生植物物种重要值和竞争格局对保护与恢复具有重要实践意义。本文通过野外群落调查, 研究了湖北省分布的7种极小种群野生植物大别山五针松(Pinus fenzeliana var. dabeshanensis)、水杉(Metasequoia glyptostroboides)、峨眉含笑(Michelia wilsonii)、小勾儿茶(Berchemiella wilsonii)、长果秤锤树(Sinojackia dolichocarpa)、黄梅秤锤树(S. huangmeiensis)和庙台槭(Acer miaotaiense)的重要值及改进后的Hegyi竞争指数。结果表明: 从重要值来看, 水杉、长果秤锤树在各自所属的群落中具有较高的重要值及较低的变异系数, 为群落中的优势种; 庙台槭和黄梅秤锤树重要值较高, 为群落中的亚优势种; 大别山五针松、峨眉含笑、小勾儿茶重要值较低, 为群落伴生种。从改进后的Hegyi竞争指数来看, 湖北省7种极小种群野生植物受到的竞争压力的来源和强度存在较大差异, 大别山五针松、峨眉含笑、小勾儿茶、黄梅秤锤树主要受到种间竞争, 而水杉、长果秤锤树、庙台槭主要受到种内竞争, 因此在制定保护措施前要充分考虑物种间的竞争情况, 才能采取更有针对性的保护措施。     

三峡库区消落带落羽杉(Taxodium distichum)与柳树(Salix matsudana)人工植被对土壤营养元素含量的影响

落羽杉与柳树被认为是三峡库区消落带植被修复的适生树种。2012年7月(T1)及2013年7月(T2)在消落带人工基地取样,研究了消落带人工植被(处理组)及裸地土壤(对照组)的营养元素含量,并对植被生长情况进行调查。结果表明:(1)对比处理组与对照组养分含量发现,T1时除土壤p H值外,其他养分含量在处理组与对照组间均存在差异。T2时只有p H值、磷(包括有效磷AP、全磷TP)、速效钾(AK)含量在处理组与对照组中差异显著。(2)对同一植被类型而言,T2时落羽杉土壤p H值与土壤有机质含量(OM)均显著低于T1,同样,T2时柳树实生土壤OM也显著降低;处理组土壤中碱解氮(AN)、AP、全钾(TK)含量极显著的低于淹水前,而TP含量却显著升高;与T1相比,T2时裸地土壤除AN含量降低、AK含量显著升高外,其它养分含量均未呈现显著差异。(3)相关性分析表明,土壤p H值与TP含量呈现极显著负相关,而OM与AN、AP、TK分别呈现出极显著正相关。AN、AP分别与TP表现出极显著负相关关系,而与TK表现出极显著正相关关系。TK与TP也呈现极显著的负相关关系。此外,植物高度、基径与冠幅三项生长指标与土壤中的p H值、OM、AN、AP(高度除外)、TK呈现出负相关的现象。研究表明,落羽杉与柳树人工植被对土壤养分的影响主要出现在水淹之前,进一步证实在三峡库区消落带开展科学的植被修复与重建值得提倡和肯定。     

亚热带退化森林不同恢复方式对土壤团聚体胶结物质及稳定性的影响

退化森林的恢复一直是林业和生态学研究的热点。良好的森林土壤结构有助于林木生长发育,作为土壤最基本的结构单元,土壤团聚体组成和稳定性是衡量土壤肥力和质量的重要指标,其团聚结构的形成依靠土壤胶结物质。然而,土壤胶结物质与团聚体稳定性之间的关系尚不确定。为探明亚热带退化森林的不同恢复方式对团聚体稳定性的影响及其潜在机制,以自然恢复的次生林为对照(CK),选取了亚热带三种常见的人工林：一代杉木林(P1)、二代杉木林(P2)和黄山松林(P3),测定土壤团聚体稳定性及其胶结物质的含量,并分析了各胶结物质对团聚体稳定性的影响。研究发现：不同森林恢复方式显著影响了土壤pH值、碳氮比、速效磷含量、团聚体的组成和稳定性。所有森林类型中,三种人工林的团聚体稳定性显著高于CK,P2的大团聚体所占比例最大,团聚体稳定性最高。恢复方式显著影响了土壤游离氧化铁含量、菌根密度和易提取球囊霉素相关土壤蛋白(EEG)含量。团聚体稳定性与游离氧化铁含量、菌根密度呈正相关,但与EEG含量呈负相关。研究结果表明,亚热带退化森林的人工恢复比自然恢复更有助于增强土壤团聚体稳定性,土壤游离氧化铁、菌根密度和EEG是显著影响团聚体稳定...     

三峡库区岸坡消落带草地、弃耕地和耕地土壤微生物及酶活性特征

为研究不同用地方式对三峡库区消落带土壤性质的影响,选取三峡库区重庆忠县汝溪河流域典型消落带为研究区域,研究不同用地类型(草地、弃耕地、耕地)、不同土层间(0—10 cm、10—20 cm)土壤微生物、土壤酶活性和土壤化学性质的各自特征及其相互关系,旨在为该地区消落带生态恢复实践提供理论依据。研究发现:除蛋白酶活性、全磷含量、碱解氮含量外,不同用地类型对土壤各生化特性均产生了显著影响;与之不同,土层仅对细菌数量、放线菌数量、真菌数量、蔗糖酶活性、脲酶活性以及土壤有机质含量产生显著影响,但对其他生化性质影响不显著;用地类型与土层两者的交互作用仅对蔗糖酶活性影响显著。同时,弃耕地土壤的细菌数量在3种用地类型中最高;真菌、放线菌数量在草地中最高,耕地次之,弃耕地最低。弃耕地中的过氧化氢酶、蔗糖酶、蛋白酶和脲酶活性与其他两种用地类型相比较高,而耕地中磷酸酶活性则显著高于弃耕地和草地土壤。草地土壤全氮、有效磷以及速效钾含量均显著低于耕地,而草地0—20 cm土层的有机质含量却显著高于弃耕地和耕地;3种用地类型的全磷、全钾、碱解氮含量差异均不显著,弃耕地的pH值显著高于另外两种用地类型。另一方面,三峡库区消落带土壤的各生化指标间存在一定的相关性。pH值和微生物数量及酶活性间的关系最为密切,土壤真菌和放线菌数量与土壤有机质含量呈极显著正相关。研究结果表明,与弃耕地和耕地相比,草地在稳定消落带土壤环境、固持土壤营养元素、提高土壤肥力方面作用更为显著;相对而言,耕地的土壤微生态环境较差,故在消落带实施退耕还草、恢复草本植被等具有重要意义。     

马尾松人工林土壤和团聚体有机碳矿化对穿透雨减少的响应

为研究气候变化背景下降水格局对森林土壤碳排放机制的影响,在南亚热带马尾松人工林中模拟穿透雨减少50%,采用室内恒温培养法研究减水处理对土壤和不同粒级团聚体有机碳矿化的影响.结果表明: 1～2 mm团聚体有机碳累积矿化量高于其他粒级团聚体.干湿季减雨样地表层土壤含水量分别是对照样地的82.1%和82.7%,而其0.106～0.25 mm土壤团聚体质量分数分别比对照增加1.8%和4.2%.与对照相比,穿透雨减少显著降低了干季土壤和微团聚体易矿化碳库的矿化速率(k₁),增加了土壤和<1 mm团聚体难分解碳库的分解速率(k₂),但对土壤有机碳累积矿化量无显著影响.相关分析表明,土壤和微团聚体k₁呈显著正相关,土壤和0.25～1 mm团聚体k₂呈显著正相关.受团聚体结构、水分条件和土壤有机碳含量的影响,穿透雨减少对干季土壤易矿化和难分解有机碳的矿化分别起抑制和促进作用.     

模拟降雨减少对马尾松人工林凋落物量及其化学性质的短期影响

为研究气候变化背景下降水格局变化对森林生长和碳固持的影响,2012年在我国南亚热带地区选择广泛分布的马尾松(Pinus massoniana)人工林为研究对象,分别设置3块20 m×20 m的模拟降雨减少50%和对照样地,每个样地随机设置5个距地面40 cm的1 m×1 m的凋落物收集框,2016年1—12月每隔1月收集各样地林冠层凋落物,比较研究减水处理对凋落物组分产量和基本化学性质的短期影响。结果表明:马尾松人工林针叶凋落物量及其所占比例显著高于其他凋落物组分(P0.05),减雨处理对马尾松人工林凋落叶和总量无显著影响(P0.05)。与对照相比,减雨处理分别增加凋落针叶含碳量和凋落果含氮量27.4 g/kg和5.1 g/kg,以及凋落针叶的木质素含量、阔叶纤维素含量和皮半纤维素含量3.9%、5.2%和4.0%(P0.05),但显著降低凋落皮碳、纤维素含量和凋落果的碳氮比(P0.05)。凋落物N、P含量具有协同性,含碳量与木质素含量显著正相关(P0.05)。模拟降雨减少处理初期并未显著改变南亚热带马尾松人工林总凋落物量,但增加了凋落针叶的木质素含量和含碳量。本研究预示短期穿透雨减少可能降低南亚热带马尾松人工林凋落物的分解能力,由此降低马尾松人工林土壤中凋落物源性碳的输入量。     

新疆开都河流域水生植物多样性及其影响因素

河流是一个连续的、流动的、独特而完整的系统,研究河流生态系统中水生植物的多样性分布格局及其影响因素对河流生态学研究具有重要意义。本文通过野外调查,研究了新疆开都河流域水生植物多样性、主要水生植物群落特征及与环境因子之间的关系,并利用水分-能量动态假说和栖息地异质性假说对该流域水生植物物种多样性的地理格局进行解释。结果表明: 开都河流域共有水生植物71种,隶属于24科39属;聚类分析可将开都河流域水生植物群落划分为10个主要群落类型,其中芦苇群落物种丰富度最高,狭叶香蒲群落和金鱼藻群落物种丰富度最低;流域水生植物群落Shannon指数与pH呈显著负相关,Simpson指数与pH、经度呈显著负相关,与海拔呈显著正相关;流域水生植物群落类型主要受海拔、水深及水温的影响;流域水生植物物种多样性随经纬度无明显变化规律。水分-能量动态假说和栖息地异质性假说共解释开都河流域水生植物多样性格局变量的31.4%,表明这两个假说对于该流域水生植物多样性格局的解释力并不高。     

三峡库区消落带两种草本植被土壤细菌群落多样性

在三峡库区消落带植被重建区域,选取两种人工草本植被—牛鞭草与狗牙根(处理组),并以裸地土壤为对照,研究植被修复与重建对土壤细菌群落多样性的影响。采用分子生物学T-RFLP技术,分别于2012年7月(T1)、2013年7月(T2)及2014年7月(T3)进行原位取样,对消落带人工植被牛鞭草、狗牙根及裸地土壤细菌群落多样性进行了研究。结果表明:(1)除HhaⅠ酶切结果中,物种因素对消落带土壤细菌Shannon-Wiener指数(H)、时间因素对土壤细菌Simpson指数(D)无显著影响外,采用两种酶切之后(HhaⅠ酶、MspⅠ),物种、时间、以及两者的交互作用均对三峡库区消落带土壤细菌群落多样性指数产生显著影响;(2)HhaⅠ酶切后人工植被土壤丰度与裸地相比显著升高,此外,两种酶切结果均表明,人工植被土壤细菌群落多样性指数与裸地相比更加稳定。(3)植被类型、取样时间不同,土壤中的优势片段种类与丰度均不相同;(4)CCA分析结果表明三峡库区消落带土壤细菌群落多样性与化学性质关系密切。研究表明牛鞭草与狗牙根栽植后土壤细菌群落多样性指数的更加稳定,三峡库区进行植被恢复与重建值得肯定。