土壤线虫群落对大连石门山森林植被恢复的响应

2007年9月至2008年8月对大连石门山不同植被恢复方式的样地进行土壤线虫调查,淘洗-过筛-浅盘法提取土壤线虫,应用类群属数、个体密度、多样性指数和功能类群指数等多个群落参数,研究不同植被恢复方式间土壤线虫群落特征的差异。共捕获线虫8577条,分别隶属于线虫动物门2纲7目26科43属,个体密度平均4.77条/g干土。研究结果表明,土壤线虫数量存在明显的季节波动,秋季明显高于夏季和春季;土壤线虫群落多样性指数、均匀度指数、丰富度指数和营养类群指数大小依次为阔叶林、针叶林和混交林,而优势度指数却表现为:针叶林混交林阔叶林;土壤线虫群落营养类群f/b值、MI指数、PPI指数、MMI指数、MI2-5指数、SI指数和EI指数均表现为:阔叶林针叶林混交林,而PPI/MI指数则表现为:混交林针叶林阔叶林,表明混交林受干扰明显;土壤理化特征与线虫数量、属数、生态指数间也存在明显相关关系。因此,植被恢复过程中土壤线虫群落结构分异及动态是一个重要的生态响应过程,能为进一步研究土壤生物在植被演替中的地位和作用以及土壤生物多样性保护提供基础数据。     

不同植被恢复方式下红壤线虫数量特征

退化红壤不同植被恢复方式下土壤线虫数量的顺序为：保护荒地＞干扰荒地＞马尾松＞小叶栋＞木荷＞混交林（木荷—马尾松）。土壤线虫数量的季节波动明显：春季和冬季较多,秋季居中,而夏季极显著少于其它季节（尸＜ｏ．０１）。就线虫数量季节变异系数所体现的群落稳定性而言,马尾松林地的变异系数最高（Ｐ＜０．０５）,指示其群落最不稳定。线虫数量在土壤剖面中呈明显的垂直梯度分布。在表层土壤,线虫数量与代表碳氮和生物活性水平的土壤质量指标,如有机碳、全氮、速效氮磷、微生物量、潜在可矿化碳氮、基础呼吸、酶活性等,一般呈极显著正相关（Ｐ＜０．０１）;而与代表土壤物理性质及交换性能的指标,如含水量、容重、颗粒组成、速效钾等一般没有相关性。鉴别分析（ＣＤＡ）将不同植被下的祥地分为３组,自荒１和自荒２为１组,小叶栋、木荷和混交林为１组,而马尾松单独为１组。总之,不同植被恢复下线虫数量的分异韧步体现了线虫指示红壤质量的潜力。     

甘肃定西华家岭土壤纤毛虫群落对生态恢复的响应

为了解土壤纤毛虫群落对生态恢复下的土壤环境的响应,于2007年9月—2008年8月用活体观察法和"三级十倍环式稀释法"对甘肃定西华家岭5个不同恢复阶段的人工云杉林和1个荒草坡对照点的土壤纤毛虫群落以及季节动态进行了研究,探讨了土壤纤毛虫群落组成对生态恢复下土壤环境的相关性。共鉴定到127种纤毛虫,隶属于3纲9目34科50属。研究发现,各不同恢复年限土样中土壤纤毛虫的物种分布存在明显差异,并随恢复时间的延长,样点间物种相似性减小,群落组成复杂化,丰度、物种数和物种多样性指数均呈上升趋势。优势类群也发生了响应,由I号对照样点和恢复初期II号样点的肾形目变为恢复后期样点的下毛目。结果显示,土壤纤毛虫群落动态很好地响应了生态恢复过程中土壤环境条件的变化。土壤纤毛虫群落可用于陆地生态恢复评价,但要建立有效可行的、具有普遍意义的评价指标体系,尚需大量的和系统的工作。     

晋西黄土区土壤理化特征对长期植被恢复的响应

晋西黄土区具有典型的残塬沟壑地貌特征,该地区植被恢复时间较长,探究植被恢复对土壤理化性质的长期影响,以及开展环境因子长期定位观测,对实现区域生态修复与保护具有重要意义。以晋西黄土区四种典型植被恢复林地(辽东栎次生林地、刺槐人工林地、油松人工林地、侧柏人工林地)为研究对象,测定2006年、2012年、20017年不同土层(0-10 cm、10-20 cm、20-40 cm、40-60 cm、60-80 cm、80-100 cm)土壤理化性质(有机碳、全氮、全磷、全钾、酸碱度、土壤容重、砂粒、粉粒、黏粒),采用主成分分析、冗余分析、相关性分析等统计方法,探讨长期植被恢复下土壤中各因子的变化和相互作用规律,分析不同植被类型对土壤属性时空异质性的影响。结果表明:在长期植被恢复过程中,不同林分土壤有机碳和全氮含量会表现为初期增加,然后下降。土壤全钾和全磷含量则是先减少后增加,植被恢复增强了土壤有机碳和全氮的积累。土壤的酸碱度、容重、砂粒、粉粒、黏粒的变化则不明显,这些属性在植被恢复期内受到的外部影响较小。总体来说,长期植被恢复增加了土壤养分含量、土壤砂粒、土壤粉粒,降低土壤容重、土壤黏粒。相比人工林,辽东栎次生林改善土壤结构、增加土壤肥力的效果最好。冗余分析表明,不同植被类型长期恢复条件下,影响土壤养分含量最主要的属性存在差异,刺槐的土壤粉粒、侧柏的土壤容重对多年土壤养分变化的贡献度最高。本研究结果可为黄土残塬区的长期植被恢复实践工作的生态效益评估提供数据支持和理论依据。     

基于土壤线虫群落分析的油页岩废渣地不同植被类型恢复过程中的土壤食物网能流状况

土壤健康与生态系统功能是当前生态学研究的重要课题。土壤线虫是评价生态系统健康状况的指示生物,特别是用于评价土壤污染和恢复的过程。对广东茂名油页岩废渣场人工实施不同生态恢复改造状况下的土壤线虫属的重要值及土壤线虫反映的土壤食物网能量通道进行了分析,以通过污染地土壤食物网内的能量流动状况反映种植不同植物物种相同时间后的土壤养分与健康状况。结果表明在废渣场种植不同植物物种约8年后,乌墨林和大叶相思林下土壤线虫类群数(属)分别为54和45,重要值最高的是食细菌的棱咽属(Prismatolaimus)和拟丽突属(Acrobeloides);而红荷林和荒草地的线虫类群数分别为41和38,重要值最高的是杂食性的真矛线属(Eudorylaimus);废渣地线虫属的数量最少,仅为34个,重要值最高的是食真菌的丝尾垫刃属(Filenchus)和滑刃属(Aphelenchoides)。食物网能流分析表明:细菌能流通道比重最高的是大叶相思林和乌墨林,而真菌能流通道比重最高的是废渣地,红荷林和荒草地居中,各样地植物能流通道比重都比较小,仅为2%—10%之间。总体来讲,在有植被覆盖的生态系统,养分周转更快,特别是乌墨和大叶相思林,而无植被的废渣地,土壤养分周转速率倾向于更慢的真菌能流通道,这表明在养分条件比较差的情况下,真菌通道的食物网可能会起更大的作用。研究还说明了在油页岩废弃地恢复过程中,植物资源的输入不仅仅刺激植物能流通道,同时也会刺激细菌和真菌能流通道,植被是土壤线虫群落发展的主要驱动力。     

基于响应面分析法土壤种子库植被恢复的因素优化

表土厚度、覆盖物厚度、引用乔木种子数是土壤种子库应用于植被恢复工程中应考虑的重要因素.为了确定最优工程条件,利用Box-Behnken中心组合设计进行3因素3水平试验,用Design Expert进行响应面优化,以获取最优模型及各因素最优水平.结果表明: 本次响应面优化应采用二次模型,模型具有较好的统计学意义（P<0.0001）,能够很好地反映全体自变量和因变量的关系.响应模型的最优点为:表土厚度为4.3 cm,覆盖物厚度为2 cm,引入乔木种子数为224 ind·m^-2,种子库萌发个体总数可以高达6222 株·m^-2.土壤种子库幼苗萌发过程中,表土厚度与覆盖物厚度、表土厚度与引入乔木种子数交互作用显著,而覆盖物厚度与引入乔木种子数的交互作用不显著.表土厚度的响应曲线陡峭,且回归方程的标准化系数最大,是影响土壤种子库萌发物种个体总数的最重要因素.     

土壤纤毛虫群落对不同退还模式生态恢复的响应

为了探究土壤纤毛虫群落对不同退还模式生态恢复的响应及利用其群落特征来评价退还效果,于2014年4月至2015年7月在甘肃省天祝藏族自治县朵什乡退耕还林区选取了3个不同退还林型样点(云杉、沙棘混交林A1,云杉林A2,沙棘林B1)和2个对照耕地样点(小麦地A0,豌豆地B0)为研究样地,采用"非淹没培养皿法"、活体观察法和培养直接计数法对土壤纤毛虫群落特征进行了研究,同时测定了各样点土壤的相关环境因子,并分析了不同恢复模式下土壤纤毛虫群落特征与植被群落参数、土壤环境因子间的相关性。研究共鉴定到125种土壤纤毛虫,隶属于9纲19目29科34属。结果显示:退还样点和对照样点的土壤纤毛虫群落结构特征存在明显差异(P0.05),退还样点间的物种相似性减小,群落组成复杂化;退还样点土壤纤毛虫物种数、密度、物种多样性指数、均匀度指数和丰富度指数均明显增高(P0.05),且各样点间表现为A1B1A2B0A0;各样点优势类群的演替趋势,由对照样点的肾形目演替为退还样点的散毛目。相关性分析和冗余分析结果表明,退耕还林后,对纤毛虫群落结构稳定影响最主要的是有机质、含水量和全氮的含量,不同林型间土壤纤毛虫群落组成差异较大,表明土壤纤毛虫群落结构可作为对退耕还林生态恢复的评价指标。     

土壤线虫群落对施用EM生物有机肥的响应

1997年在中国农业大学曲周试验站设置了施用EM堆肥与传统堆肥的田间试验,2004年和2005年在玉米与小麦生长期间取样分析土壤线虫的群落结构,结果表明:在玉米与小麦田总共发现49个线虫属,包括17个食细菌线虫属,5个食真菌线虫属,18个植物寄生线虫属,9个捕食-杂食线虫属。在EM堆肥处理中共发现46个线虫属,而在传统堆肥处理中共发现42个线虫属。植物寄生线虫是优势的营养类群,其次为食细菌线虫,它们的相对丰度分别是59.26%,31.55%。在玉米与小麦生长季节,线虫的Wasilewska、营养多样性、申农多样性、均匀度及植物寄生线虫成熟指数处理之间差异不显著,但是取样日期之间差异显著(P0.01)。与传统堆肥相比,多年施用EM堆肥加快了土壤有机物的转化,提高了土壤的含氮量,增加了土壤线虫总数与食细菌线虫数量。     

黄土高原沟壑区土壤酶活性对植被恢复的响应

结合野外调查与室内分析,研究了黄土高原沟壑区小流域自然坡面和不同植被恢复条件下剖面土壤酶活性的分布特征,以及土壤酶活性对植被恢复的响应.结果表明:黄土高原沟壑区小流域坡地土壤的脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性为高度变异指标,过氧化氢酶活性则为弱变异指标.土壤剖面酶活性受植被恢复措施的显著影响,随土层的加深,土壤脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性逐渐降低,过氧化氢酶活性升高.3种水解酶活性之间呈显著正相关,并与土壤物理性质显著负相关,与土壤化学性质显著正相关;过氧化氢酶活性除与含水量和pH正相关外,与其他理化性质呈负相关.土壤水解酶类可以敏感指示植被恢复的土壤效应,植被恢复措施可以改善表层和深层土壤的生物学性质.     

宁南山区不同植被恢复方式下土壤线虫群落特征:形态学鉴定与高通量测序法比较

线虫是土壤食物网的重要组分, 也是土壤健康与生态系统恢复的重要指示生物, 因此准确测定线虫群落特征是发挥其生态指示作用的基础。传统线虫学研究多采用形态学鉴定方法, 但高通量测序技术近年来也逐渐受到重视。然而, 关于这两种方法的对比研究目前仍比较缺乏。本研究同时采用形态学鉴定和高通量测序法, 在黄土高原宁夏南部山区, 对不同植被恢复方式下(农田、自然恢复草地、柠条(Caragana korshinskii)人工林地和苜蓿人工草地)土壤线虫的数量、群落格局和生态指数进行了测定和比较。结果表明: (1)高通量测序仅能提供线虫类群的相对多度, 而形态学鉴定法能够测定土壤线虫的绝对多度, 后者测定结果表明3种植被恢复样地, 特别是自然恢复草地和柠条人工林地, 较农田具有更高的土壤线虫多度; (2)高通量测序法检获的线虫类群数(3纲4目26科42属)高于形态学鉴定法的测定结果(2纲3目18科27属), 但两种方法仅检获15个共有线虫属, 前者检测到的植物寄生线虫属数(22属)较后者(7属)显著增加, 而食细菌线虫和杂食-捕食线虫则相反; (3)在两种方法下, 相比农田, 3种植被恢复样地尤其是自然恢复草地和柠条人工林地, 其食微线虫的相对多度均显著下降, 而植物寄生线虫和杂食-捕食线虫的相对多度大幅上升, 这也导致线虫成熟度指数(MI)和植物寄生线虫指数(PPI)的提高及瓦斯乐卡指数(WI)的显著下降; (4)相比形态学鉴定法, 高通量测序法能检测到更丰富多样的植物寄生线虫, 在该方法下土壤线虫群落的组成、结构和生态指数在植被恢复样地与农田之间的差异也更为显著。综上所述, 采用形态学鉴定和高通量测序法测定的不同植被恢复方式下的线虫群落特征具有显著差异。     

松嫩草原中度退化草地不同植被恢复方式下土壤线虫的群落特征

2005年5月～10月对松嫩草原中度退化草地不同植被恢复方式样地进行土壤线虫调查,淘洗-过筛-蔗糖离心法提取土壤线虫,应用类群属数、个体密度、多样性指数和功能类群指数等多个群落参数,研究中度退化草地不同植被恢复方式间土壤线虫群落特征的差异.研究共捕获线虫13 713条,分别隶属于线虫动物门2纲7目24科40属,个体密度平均113条/100g干土.研究结果表明,不同植被恢复方式间土壤线虫群落特征存在一定差异,围栏封育和种植苜蓿均能明显改善中度退化草地土壤线虫群落环境,但围栏封育较种植苜蓿更能显著提高土壤线虫的个体密度和群落多样性.土壤线虫个体密度垂直分布,围栏封育样地线虫表聚性最明显,种植苜蓿样地表聚性次之,过度放牧样地表聚性最差,其夏季和秋季土壤线虫向土壤下层移动明显.此外,研究结果还表明,功能类群指数能够指示中度退化草地植被恢复方式间的差异,其中∑MI指数和PPI指数对于不同植被恢复方式下土壤线虫群落变化反映最敏感,根据功能类群指数统计,与围栏封育相比,种植苜蓿和过度放牧显著改变了土壤线虫群落中r-和k-选择植物寄生线虫的比例.对于松嫩草原中度退化草地,选择围栏封育方式可能更利于草地土壤线虫群落的恢复与重建.     

南亚热带不同植被恢复模式下土壤理化性质

分析了广西大青山南亚热带11种植被恢复模式下（1种天然次生林、2种人工针叶林、5种人工常绿阔叶林、2种人工针阔混交林和1种灌丛）土壤理化性质的变化特征.结果表明:不同植被恢复模式下土壤理化性质存在明显差异.其中,次生林林地土壤的物理性质良好,2种针叶林较差.2种针阔混交林土壤容重较小,土壤总孔隙度、土壤持水量均高于其他人工纯林;而5种人工常绿阔叶林的土壤孔隙度差异不明显.次生林土壤除全K低于柚木林外,其余养分含量均明显高于人工林,C/N和pH值相对较低.与荒草灌丛相比,9种人工林的土壤养分变化明显,全N和速效P含量均呈增加趋势;2种针叶纯林的土壤养分含量较低,但与红椎混交后,土壤养分含量明显改善,C/N值降低.     

太行山南麓山区不同植被恢复类型土壤理化和细根结构特征

在干旱半干旱地区,由于水分匮乏、土壤贫瘠等因素,将形成一定的裸地斑块,而这些斑块极易造成水土流失、滑坡等灾害,而具有不同植被覆盖的林地则能有效的保持水土。为完善干旱半干旱地区不同植被恢复类型下土壤理化和细根特征,选择太行山南麓山区具有代表性的裸露地、草地、荆条地、侧柏地、栓皮地和刺槐地等植被恢复类型,比较了各植被恢复类型下的土壤养分、粒径及细根状况等差异。研究表明:1)相对于裸露地,有植被覆盖的植被恢复类型拥有良好的土壤及细根状况。2)在不同植被类型中,刺槐林的有效氮转化速率较高;侧柏林有较高的细根参数;草地能够提高土壤中可吸收的磷组分。3)林地类型和土层均对土壤中含水率、黏粒、细根生物量和比根长产生极显著影响(P0.001)。4)各植被类型的对于土壤斑块的利用能力不同;不同植被类型中土壤及细根状况变化量具有一定的相似性,研究为生态恢复中植被类型的合理布局提供了新思路。     

区域植被恢复对生态安全的影响预测 ——以岷江上游干旱河谷为例

退化生态系统恢复是保障区域生态安全的重要途径之一。在生态系统结构功能严重受损,威胁到区域生态安全时,通过引入物种进行主动的植被恢复可以有效地加速生态系统恢复进程,维护区域生态安全。但是区域尺度的植被恢复是一项规模浩大的工程,其效果和影响难以立即显现。为了评估区域植被恢复的生态风险,根据岷江上游干旱河谷区域植被恢复格局的设计结果,预测了区域植被恢复对生态安全的影响。通过对比分析现状植被盖度及生物多样性与植被恢复格局预测结果的差异,对区域植被恢复的效果进行评价,认为尽管植被恢复格局设计使部分区域生物多样性下降,但它整体提高了地表植被覆盖度,增强了抵御土壤侵蚀的能力。对保障区域生态安全具有积极的效果。     

粤港澳大湾区不同恢复模式植物群落结构与生态系统健康的动态变化

基于长期定位监测数据,量化揭示了红锥纯林（Castanopsis hystrix）、10种与30种乡土树种混交林等3种乡土人工林植物群落的生物量、物种多样性、生物热力学健康水平（eco-exergy）和土壤理化性状在种植后13年内的发展动态,并与尾叶桉（Eucalyptus urophylla）纯林,以及自然恢复系统（灌草坡）进行了比较。结果表明：（1）研究期间,5种恢复模式的植物群落生物量均呈现波动上升趋势,但在发展节率上有所差异。13龄时的尾叶桉纯林与两种乡土树种混交林生物量显著高于其各自1龄时的水平,且显著高于自然恢复灌草坡;相较于其他人工林,红锥纯林生物量增长缓慢,但快于灌草坡;（2）5种恢复模式植物群落的物种多样性（物种丰富度、Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数）在6至13龄间均呈下降趋势,且30种乡土树种混交林下降趋势最为显著。13龄时,两种混交林Shannon-Wiener指数略高于两种纯林,显著高于灌草坡;10种乡土树种混交林的Pielou均匀度指数略高于红锥纯林与30种乡土树种混交林,显著高于尾叶桉纯林与灌草坡。（3）4种人工林的植物群落生物热力学健康水平皆在6至13龄间显著增加;13龄时两种乡土混交林群落生态显著高于两种纯林,两种纯林显著高于灌草坡,且该差异主要源自于乔木层生态的差异。（4）不同植被恢复模式中,10种乡土树种混交林土壤养分的累积效果最佳,13龄时其土壤总氮含量显著高于红锥纯林和自然恢复灌草坡,但与30种乡土树种混交林和尾叶桉纯林无显著差异。（5）冗余分析结果显示,研究期间植被与土壤间的相关关系逐步建立,土壤理化性状对地上植被结构变化的解释度由1龄时的73.3%逐步上升至13龄时的82.0%,但只有土壤有机碳含量在13龄时与地上植被结构的相关性达到显著水平。上述结果表明,乡土种人工林与外来种人工纯林群落结构、生物热力学健康水平、及植被与土壤间关系的发展规律相似,且相对而言,混交林优于纯林,纯林优于自然恢复灌草坡。植被恢复的起始物种丰富度并不是越高越好;发展到13龄时,10种乡土树种混交林在植被结构与土壤改良方面均优于30种乡土树种混交林。植被与土壤间相关关系的建立是一个长期的过程,不同植被恢复模式对土壤理化性状的差异性影响难以在短期内有所显现。     

喀斯特峰丛洼地植被恢复过程中土壤微生物特性

以喀斯特峰丛洼地草丛、灌丛、次生林和原生林生态系统为对象,研究了植被恢复过程中土壤微生物生物量、土壤微生物碳熵、土壤呼吸及其呼吸熵等微生物特性。结果表明:土壤微生物生物量与土壤微生物碳熵随着植被恢复呈增加趋势(P0.05),土壤呼吸熵变化规律与之相反,土壤呼吸变化不显著,说明随着植被的恢复土壤质量不断提高,顺序为乔木(原生林、次生林)灌丛草丛;同一生态系统中土壤微生物生物量氮、土壤呼吸及其呼吸熵均表现为冬季夏季(P0.05),土壤微生物碳熵为冬季夏季(草丛例外)(P0.05),而土壤微生物生物量碳却未呈现显著性季节变化;土壤微生物生物量氮与微生物碳熵不仅对地上植被及季节变化响应敏感,且与土壤有机质及其他微生物指标相关性较好(P0.05),可以灵敏表征喀斯特峰丛洼地不同植被恢复土壤质量变化。     

太行山片麻岩山区造地边坡植被恢复过程中植物多样性与土壤特性的演变

为了探究太行山片麻岩山区造地后坡面植被的演变规律,以太行山片麻岩山区不同治理年限的坡面为研究对象,研究了坡面的植被状况与土壤理化性状。结果表明:随着治理年限的增加,坡面植被覆盖度、地上生物量和植物种类均显著增加,分别由第2年的18.00%、67.52 g/m~2、10种增加到了第7年的92.67%、379.91 g/m~2、19种。随治理年限的增加,坡面土壤的理化性质得到改善,土壤容重由第2年的1.40 g/cm~3降低到了第7年的1.29 g/cm~3,土壤有机质含量由第2年的4.91 g/kg增加到了第7年的7.18 g/kg;土壤总孔隙度、全氮、碱解氮、速效钾含量分别由第2年的47.15%、0.17 g/kg、16.10 mg/kg、26.58 mg/kg增加到了第6年的51.60%、0.61 g/kg、62.18 mg/kg、57.40 mg/kg,在第7年又分别降低为51.42%、0.50 g/kg、37.80 mg/kg、30.90 mg/kg。坡面植被多样性与土壤多项理化性状表现为显著相关。随着治理年限延长,造地后的坡面土壤的理化性质发生改变,土壤有效养分增多,持水能力增强,植被覆盖度与植物种类均显著增加,植物多样性稳步提高,生态环境得到有效改善。