三峡库区消落带重建植被下土壤微生物生物量碳氮含量特征

为探究三峡库区消落带植被重建后,土壤微生物生物量含量特征及影响因素,对忠县消落带人工重建植被土壤及裸地土壤(作为对照)微生物生物量碳氮含量进行了调查研究。结果表明:(1)在消落带165-175 m高程土壤微生物生物量碳含量草地林地农耕地裸地,微生物生物量氮含量规律与微生物生物量碳一致,农耕地明显提高;土壤微生物生物量总体呈现出草地最高、林地和农耕地次之,裸地最低的趋势,表明进行消落带植被恢复对土壤微生物生物量有显著的促进作用。(2)不同植被类型下,土壤微生物生物量碳氮比变化范围为8.02-10.25,土壤微生物生物量碳、氮占土壤有机碳、全氮的百分比范围分别是2.40%-4.60%和2.13%-3.58%,其中林地对土壤碳、氮库贡献显著高于裸地(P0.05)。(3)土壤微生物生物量碳、氮与土壤有机碳、全氮和pH值呈现显著相关性,与土壤含水量呈现极显著相关性,说明消落带重建植被土壤的这些理化性质对土壤微生物生物量碳、氮含量有强烈的影响。因此,在三峡库区消落带进行植被恢复重建能显著提高土壤微生物生物量及土壤质量,对加强三峡库岸生态系统的稳定性具有重要意义。     

三峡消落带落羽杉人工幼林叶片分解及磷释放特征

为探究三峡消落带人工重建植被落羽杉（Taxodium distichum）幼林叶片在不同水文条件下的分解特征及其对土壤-水体磷的贡献潜力,本实验在控制条件下,模拟三峡库区消落带土壤水分变化设置了常规生长水分条件（CK）、轻度干旱水分胁迫（T1）、潮湿（T2）、2 cm水淹（T3）、10 cm水淹（T4）5个不同处理,研究落羽杉叶片分解及磷释放特征。研究结果表明：（1）在整个试验期间（90 d）,T3、T4两个水淹处理的叶片失重率分别达51%（T3）和55%（T4）,显著高于CK、T1、T2三个未水淹处理;（2）未分解残留叶片中的全磷含量在CK、T1、T2三个未水淹的处理组呈现增加趋势,而水淹处理（T3、T4）呈减少趋势;（3）土壤全磷含量在试验过程中呈现波动性变化特征,但至试验结束时,各处理中土壤全磷含量与CK相比均无显著差异;（4）T3、T4处理中叶片添加显著增加了上覆水体中总磷含量,试验过程中呈现出在分解初期迅速上升,在分解10 d时达到峰值,之后逐渐降低并趋于稳定,但试验结束时仍显著较高,分别是对应无叶片组的17.15倍（T3）和5.81倍（T4）。这些结果说明水淹通过促进落羽杉叶片的分解从而增加上覆水体中磷的含量,因此有必要在水淹前对消落带的落羽杉幼林叶片进行适时采收,以尽可能减少其对库区水体的磷负荷。     

三峡库区消落带落羽杉与立柳林土壤微生物生物量碳氮磷动态变化

为探究库区消落带人工乔木植被恢复重建后土壤质量及肥力的变化特征,于2016年6月(T_1)、2016年9月(T_2)、2017年6月(T_3)及2017年9月(T_4)选择165—175 m高程落羽杉与立柳土壤为研究对象,并以裸地作为对照,测定土壤微生物生物量碳、氮、磷和相关理化性质。结果表明:(1)经历水淹(T_2—T_3)会使土壤微生物生物量处于较低水平,落干期(T_1—T_2、T_3—T_4)落羽杉与立柳人工植被恢复生长能显著提高土壤微生物生物量,对土壤微生物恢复具有重要意义。(2)落羽杉与立柳土壤微生物生物量碳、氮占土壤有机碳、全氮百分比在4个时期均显著高于裸地,表明落羽杉与立柳土壤微生物对土壤碳、氮库的贡献大于裸地;落羽杉土壤微生物生物量磷及其占全磷百分比在T_1和T_3处于极低水平,T_2和T_4处于较高水平,应注意磷元素的迁移。(3)土壤微生物生物量碳、氮、磷与土壤有机碳和全氮有极显著相关性,与土壤pH值呈不同程度的负相关。在三峡库区消落带进行落羽杉与立柳乔木植被恢复重建能显著提高土壤微生物生物量及土壤肥力,进一步证实开展科学的植被修复与重建值得提倡和肯定。     

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。     

不同土地利用方式对三峡库区消落带土壤细菌和真菌多样性的影响

旨在为三峡消落带选择适合的生态恢复方式提供参考依据。以三峡库区重庆忠县汝溪河流域典型消落带为研究区域,于2015年6月进行原位取样,利用末端限制性片段长度多态性(Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism,T-RFLP)方法,对消落带的耕地、林地、弃耕地土壤细菌和真菌群落多样性进行研究。研究发现:(1)除容重和密度外,不同用地类型对土壤各理化特性均产生显著影响,林地的含水量、有机质(OM)、全氮(TN)、全磷(TP)、速效氮(AN)、速效钾(AK)、速效磷(AP)的含量显著高于耕地和弃耕地(P0.05)。(2)在三峡库区消落带不同土地利用方式下细菌和真菌多样性均有显著性差异。(3)耕地和林地的细菌多样性无显著性差异,均显著高于弃耕地;不同用地方式中,土壤全磷(TP)和速效磷(AP)显著影响细菌群落结构(P0.05)。(4)真菌群落的Shannon-Weiner指数和辛普森指数在耕地中均为最低,但均匀度指数在3种用地类型之间没有显著性差异;在不同用地方式的土壤中,土壤有机质(OM)、全氮(TN)含量和p H显著影响真菌群落结构(P0.05)。结论:与弃耕地和耕地相比,林地可固持、滞留和保有更多的土壤养分,有较高的细菌多样性和真菌多样性。在三峡消落带165—175 m海拔高程,林地为最适宜的用地方式,建议限制耕作,推广人工生态修复林地建设。     

模拟水淹-干旱胁迫对水杉幼树实生土壤营养元素含量的影响

模拟三峡库区消落带水位变化情况,对2年生水杉幼树实生土壤p H值和主要营养元素含量进行研究。试验共设置3个处理阶段,阶段1为淹水处理阶段,包括常规供水组(C),半淹组(H)和全淹组(F);阶段2为干旱处理阶段,包括常规供水(C),半淹(H),全淹(F),常规供水-轻度干旱(CD),半淹-轻度干旱(HD)和全淹-轻度干旱(FD)6种不同水分处理组;阶段3时将所有处理组恢复到正常供水处理,每种水分处理均设置水杉幼树实生土壤与无植物空白对照土壤。测试的指标包括p H值,有机质(OM)、碱解氮(AN)、有效磷(AP)、速效钾(AK)、全氮(TN)、全磷(TP)和全钾(TK)含量。研究结果表明,阶段1结束时,C组和H组水杉幼树盆栽土壤的氮素及TP含量较无植物组显著下降,H组的AP含量及F组的氮素和TP含量显著升高;与正常供水组(C组)相比,淹水处理增高了水杉幼树盆栽土壤的p H值和OM含量,降低了其AP含量,而F组水杉土壤的TN、TP和AN含量分别较C组显著升高17.1%,16.9%和34.2%。阶段2结束时,前期水淹增加了水杉幼树实生土壤p H值、OM、AN和AP含量后期对干旱的敏感性;与无植物组相比,水杉幼树的栽植增加了除C组外的其他水分处理组土壤的OM含量;在水杉盆栽土壤中,与C组相比,H和F组的p H值分别升高2.6%和3.8%,OM含量却未出现显著差异。经过21 d的正常供水处理,H、HD组水杉土壤的p H值较无植物组土壤显著下降,所有水淹组土壤的OM含量则显著升高,与此同时,C组、CD组的TN和CD组的TP含量显著升高;各淹水处理组的水杉土壤在恢复生长后,其p H值及多项营养元素含量均已恢复至C组水平,HD和FD组水杉土壤的所有化学性质亦恢复至CD组水平。在对水杉幼树盆栽土壤化学性质的相关分析中发现,OM、TN、TP和AN含量两两之间存在极显著的正相关,p H值与OM、TN、TP、TN含量呈极显著负相关关系。研究证实,在三峡库区消落带适度营造水杉对于恢复库区植被、改良土壤肥力状况具有积极作用,但是在水库退水期时应及时浇水灌溉,避免将其置于干旱环境当中。     

三峡库区生态脆弱性评价

基于遥感和地理信息系统技术,采用"压力-状态-响应"评价模型,选取18个指标,利用空间主成分分析对2001—2010年三峡库区(重庆段)生态脆弱性进行综合定量评价,对生态脆弱性时空分布及动态变化进行分析。根据计算得到的生态脆弱性指数,将生态脆弱性划分为5个等级:微度脆弱、轻度脆弱、中度脆弱、重度脆弱和极度脆弱。通过统计不同脆弱性等级面积,求算得到生态脆弱性综合指数。结果表明:三峡库区(重庆段)2001—2010年生态脆弱性指数标准化平均值为4.23±1.29,整体处于中度脆弱。生态脆弱性空间分布呈现西高东低的格局特征,高度脆弱地区主要分布在中西部,低度脆弱地区主要分布在东北部和东南部。近10年生态脆弱性综合指数最小值为2002年的2.37,最大值为2008年的2.99,三峡水库蓄水后生态脆弱性综合指数逐年递增,2008年到达峰值后有所降低。三峡库区生态脆弱性是人类活动与自然环境相互作用的结果,城市生活污染、水土流失、植被状况等为主要的驱动因子。研究时段内三峡库区(重庆段)生态脆弱性呈现两极化趋势,高度脆弱地区的脆弱性显著增加,低度脆弱地区脆弱性明显降低。     

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。