五种荒漠灌木群落土壤有机碳垂直分布及其与根系分布的关系

研究土壤有机碳与根系分布之间关系对评估碳储量和固碳潜力具有重要意义,而我国荒漠区灌木群落土壤有机碳与植物根系之间的关系尚不清楚。本研究选取深根性表层型灌木(表层根系生物量最大)梭梭(Haloxylon ammodendro)和中间锦鸡儿(Caragana intermedia)、深根性非表层型(表层根系生物量不是最大)灌木白刺(Nitratia tangutorum)、浅根性表层型灌木红砂(Reaumuria songarica)及浅根性非表层型灌木霸王(Sarcozygium xanthoxylon)为优势种的5种荒漠灌木群落为研究对象,测定100 cm深度内不同层次根系生物量及土壤有机碳含量,探讨灌木群落土壤有机碳的垂直分布格局及其与根系之间的关系。结果显示:(1)0~100 cm土壤有机碳密度与群落0~20 cm根系生物量碳密度显著正相关,与其他层次或累积深度不显著相关;(2)梭梭群落0~100 cm土壤有机碳密度显著低于与其他4个群落(P0.01),其他4个群落无显著差异(P0.05);(3)优势种为表层型的梭梭、中间锦鸡儿和红砂群落土壤有机碳密度与群落及优势种根系变化趋势一致,优势种为浅根性非表层型的霸王群落仅表层40 cm土壤有机碳与优势种灌木根系分布规律一致,优势种为深根性非表层型的白刺群落土壤有机碳与优势种根系分布规律一致。本研究表明,荒漠灌木群落0~100 cm土壤有机碳储量与群落0~20 cm根系生物量显著相关,群落优势种根系分布类型是影响土壤有机碳垂直分布格局的重要因素。     

西南地区草地群落灌木植物盖度对生态系统碳库的影响

中国西南地区草地主要为暖性及热性草丛、灌草丛, 约占全国草地面积的1/10, 分析灌木植物盖度与草地碳库及其构成的关系对于准确评估尚处于次生演替阶段的南方草地碳储量具有重要意义。该研究基于野外实地调查, 将西南地区不同地貌类型的41个代表性草地样地依据灌木植物盖度划分为3种类型: 无灌木植物草地群落(灌木植物盖度为0)、低灌木植物盖度草地群落(灌木植物盖度0-10%)和高灌木植物盖度草地群落(灌木植物盖度10%-30%), 测定了群落地上、地下生物量和凋落物生物量以及植物和土壤碳含量, 计算碳密度。结果表明: 随着草地群落灌木植物盖度增大, 生态系统植被碳密度从0.304 kg·m ^-2增加到1.574 kg·m ^-2, 其中根系和凋落物碳库也呈增长趋势; 土壤碳密度从7.215 kg·m ^-2增加到9.735 kg·m ^-2, 生态系统碳密度从7.519 kg·m ^-2增加到11.309 kg·m ^-2。草地碳库构成中, 低灌木植物盖度草地群落的土壤碳库占生态系统碳库比例最小。草地群落灌木植物盖度增加改变了草地生态系统碳库构成并导致生态系统碳库增加, 建议在估算草地生态系统碳库时, 需要统筹考虑并兼顾南方地区草地群落灌木植物盖度变化。     

西南地区草地群落灌木植物盖度对生态系统碳库的影响

中国西南地区草地主要为暖性及热性草丛、灌草丛,约占全国草地面积的1/10,分析灌木植物盖度与草地碳库及其构成的关系对于准确评估尚处于次生演替阶段的南方草地碳储量具有重要意义。该研究基于野外实地调查,将西南地区不同地貌类型的41个代表性草地样地依据灌木植物盖度划分为3种类型:无灌木植物草地群落(灌木植物盖度为0)、低灌木植物盖度草地群落(灌木植物盖度0–10%)和高灌木植物盖度草地群落(灌木植物盖度10%–30%),测定了群落地上、地下生物量和凋落物生物量以及植物和土壤碳含量,计算碳密度。结果表明:随着草地群落灌木植物盖度增大,生态系统植被碳密度从0.304 kg·m~(–2)增加到1.574 kg·m~(–2),其中根系和凋落物碳库也呈增长趋势;土壤碳密度从7.215 kg·m~(–2)增加到9.735 kg·m~(–2),生态系统碳密度从7.519 kg·m~(–2)增加到11.309 kg·m~(–2)。草地碳库构成中,低灌木植物盖度草地群落的土壤碳库占生态系统碳库比例最小。草地群落灌木植物盖度增加改变了草地生态系统碳库构成并导致生态系统碳库增加,建议在估算草地生态系统碳库时,需要统筹考虑并兼顾南方地区草地群落灌木植物盖度变化。     

模拟边坡条件下常见护坡植物苗期根系构型特征

植物根系对提高边坡稳定性具有重要作用。采用喷播的方式在侵蚀槽中制备模拟石质边坡,植物生长6个月后采用全根挖掘和Win-RHIZO根系分析仪扫描相结合的方法,研究了模拟边坡条件下11种常见护坡植物苗期的根系构型特征。结果表明：紫花苜蓿根系生物量最大,柠条根系生物量最小,二者主根发达,仅分布在下坡方向。沙打旺、胡枝子、紫穗槐和欧李根系生物量、总根数、总基根数、总根长、总根表面积、总根体积均较大,在上坡方向和下坡方向分布均匀,拓扑指数介于0.53—0.61之间,为叉状分枝结构,根系固土护坡能力较强,可作为边坡生态修复工程的优选植物。根系生物量与根系表面积、根体积呈现显著的线性正相关关系(R²分别为0.68和0.80),拓扑指数与根系长度、根系表面积、总根数、总基根数呈现显著的指数负相关关系(R²分别为0.82、0.68、0.87、0.86),可为植物根系构型研究提供科学依据及理论支撑。     

浅层滑坡多发区典型灌木根系对边坡土体抗剪强度的影响

生态建设是"一带一路"可持续发展的基础,甘肃省陇南市位于"一带一路"核心区域,地处浅层滑坡多发区,地质灾害频发。通过单根抗拉试验和重塑土直接剪切试验对该区域四种典型灌木杠柳、胡枝子、酸枣和石榴的土壤及根系进行研究,探讨灌木根系对土壤物理性质和浅层滑坡的改善效应。结果表明,灌木根系能显著提高土壤含水率,改善孔隙结构;抗拉强度与根径间存在显著幂函数关系(P0.01),根径1 mm的毛细根抗拉强度最强,单根抗拉强度依次为胡枝子石榴酸枣杠柳;重塑土抗剪强度随土壤含水率升高而降低,土壤粘聚力(C)和内摩擦角(φ)均随含水率增加而减小,在10%的最优含水率下,抗剪强度依次为石榴酸枣杠柳胡枝子;随根系密度增加,杠柳和胡枝子的根-土复合体抗剪强度减小,酸枣和石榴在1.5倍天然根系密度下对土壤抗剪强度增强效果最强。通过评价浅层滑坡多发区不同灌木护土固坡效应,为"一带一路"沿线展开生态修复提供理论依据。     

晋西北丘陵风沙区坡面尺度下不同固沙植物群落稳定性分析北大核心CSCD

人工固沙植被群落的稳定是评价干旱半干旱风沙区植被恢复成功的重要标准。该研究运用模糊综合评判理论,对晋西北丘陵风沙区坡面尺度下(坡上、坡中、坡下)7种人工固沙优势植物的稳定性进行分析,选取优势植物生长状况、土壤质量、林下植物生物量和多样性以及Godron指数4项指标,通过计算其隶属度平均值来评价植物的稳定性。结果表明:(1)乔木油松枝叶生物量最大(1457.1 g),灌木柠条枝叶生物量最大(1429.1 g),各优势植物坡下枝叶生物量最大。(2)灌木表层(0~20 cm)土壤水分优于各乔木表层土壤水分,同时不同植物林均表现出坡下土壤水分最大;各植物表层土壤有机质、解碱氮、速效钾、速效磷基本都远高于撂荒地,其中乔木油松和灌木柠条各土壤养分指标显著高于其他植物,且不同植物林下养分也表现为坡下最优。(3)林下植物生物量乔木青杨最大(87.2 g),灌木柠条最大(50.4 g),坡下生物量最大;林下植物丰富度指数乔木青杨最高,林下植物多样性指数和均匀度指数乔木樟子松和油松最高,灌木中林下植物各多样性指数基本相近。(4)Godron指数:乔木中刺槐的交点坐标离群落稳定点最近,灌木中柠条交点坐标离群落稳定点最近。综合各指标的隶属度平均值得到乔木稳定性指数排序为:油松(0.69)>刺槐(0.67)>青杨(0.66)>樟子松(0.39)>旱柳(0.28),灌木稳定性排序为:柠条(0.82)>紫穗槐(0.64),乔灌木植物稳定性均远高于撂荒地(0.20)。研究认为乔木油松和灌木柠条稳定性最高,是西北丘陵风沙区适宜的造林树种,而坡下则是更优的种植坡位选择。该研究结果可为晋西北丘陵风沙区域以至于黄土高原人工固沙植被恢复和科学管理提供依据。     

西藏那曲地区高寒草地地下生物量

矮嵩草草甸、藏北嵩草草甸及紫花针茅草原是那曲地区主要的草地类型,通过对其地下生物量的分布特征、地下/地上生物量的关系及其对土壤环境影响的研究发现:(1)这三类植物群落的地下生物量表现为总的T字形趋势下的锯齿状分布,主要分布在0~10cm的草皮层中,而且不同的退化草地,其地下的生物量也不同;(2)各群落的地下生物量和地上生物量密切相关,相关性均呈显著正相关。地下/地上生物量的比值越大,地上生物量就越高。地上生物量的变化不大,而地下生物量变化显著;(3)在高山草甸土中,矮嵩草草甸的地下生物量和土壤的有机质,全N,碱解N的含量及土壤的容重呈相关关系,而与其他的土壤因子相关性不显著。(4)各群落的地下生物量的垂直分布特征及与土壤环境的关系是植物长期适宜高寒生境条件的结果和反映。     

林分密度对新津文峰山马尾松人工林林下物种多样性和生物量的影响

以四川省新津文峰山马尾松(Pinus massoniana)人工林为研究对象,用典型抽样法探究5种林分密度(A:1000株/hm~2;B:1125株/hm~2;C:1250株/hm~2;D:1375株/hm~2;E:1500株/hm~2)对林下植被物种多样性和生物量的影响及林下植被物种多样性和生物量的相关性。结果显示:(1)共调查到植物124种,隶属于74科115属,灌木层物种少于草本层。(2)灌木或草本层在不同林分密度下的优势种都较一致。(3)灌木层物种丰富度指数D值、Shannon-Wiener多样性指数H值及草本层4个多样性指数均在密度B、E分别有最大和最小值;灌木层D值随密度增大而先增后减,其他3个指数变化规律不明显。灌、草层J_(sw)值较稳定。(4)灌木层生物量比草本层多。总体上灌、草层地上生物量大于地下生物量,都在密度B达最大;灌木地下生物量保持较稳定,而草本层变化幅度较大。(5)除灌木层J_(sw)值与该层各生物量呈负相关外,其余各指标均显示正相关。不同林分密度对马尾松林下植物多样性和生物量产生不同的影响,经综合研究分析认为,林分密度1125株/hm~2相对更利于该地马尾松人工林的可持续健康发展。     

白桦和辽东栎纯林腐殖层土壤对9种灌草的化感效应

采集立地条件基本相同的白桦和辽东栎林地及无林荒地(对照)腐殖质层土壤,在塑料大棚内进行9种灌草植物播种盆栽试验,研究森林腐殖质土壤对林下灌草植物的化感效应.结果表明: 白桦林腐殖质土壤显著抑制紫花苜蓿和草木樨种子萌发,降低草木樨、小冠花、紫花苜蓿和胡枝子过氧化氢酶(CAT)活性,提高柠条、小冠花和沙打旺幼苗丙二醛(MDA)含量,小冠花、紫穗槐、紫花苜蓿、草木樨和沙打旺生物量在白桦林腐殖质土壤中显著降低48.2%、45.1%、44.2%、37.3%和36.0%.辽东栎纯林腐殖质土壤显著抑制紫花苜蓿和沙打旺发芽率,降低毛苕子、紫穗槐和紫花苜蓿叶片叶绿素含量,提高胡枝子、柠条、草木樨和沙打旺MDA含量,沙打旺、紫花苜蓿、草木樨和紫穗槐生物量在辽东栎林腐殖质土壤中显著降低52.6%、43.8%、35.5%和34.6%.白桦林腐殖质土壤对紫花苜蓿、草木樨和紫穗槐,辽东栎林腐殖质土壤对紫花苜蓿、沙打旺和紫穗槐生长整体上存在明显化感抑制效应.     

漓江水陆交错带典型灌木群落根系分布与土壤养分的关系

在漓江流域水陆交错带选取一叶萩、细叶水团花、枫杨3种典型灌木群落,对不同土层深度的根长密度,以及根长密度与土壤有机质、全氮、有效磷的相关关系进行了研究,旨在为漓江流域生态修复过程中灌木植被恢复、主要灌木植被配置、快速绿化材料选取等提供科学依据。结果表明:(1)漓江水陆交错带典型灌木群落各土层根长密度差异性显著,分布规律均为:枫杨细叶水团花一叶萩。0—10 cm到40—60 cm土层,各灌木群落根长密度均减小,但不同灌木群落根长密度的差异程度逐渐缩小,表明地形、地表植物类型及生长状况对根长密度分布的影响也随土层深度的增加而逐渐减小。(2)枫杨(25.10g/kg)灌木群落底层腐殖质层厚,有机质含量最高,分别是细叶水团花、一叶萩的1.24、1.87倍。各灌木群落全氮含量从大到小依次是枫杨、细叶水团花、一叶萩,其值分别为:3.23、2.41、1.46 g/kg。土壤有效磷分布规律为一叶萩(11.56 mg/kg)细叶水团花(5.37 mg/kg)枫杨(3.99 mg/kg);一叶萩灌木群落有效磷含量远远大于枫杨和细叶水团花,原因是漓江水长期受人为洗漱影响,导致受江水干扰大的一叶萩灌木群落有效磷含量高。(3)根长密度与有机质、全氮含量呈正相关,与有效磷含量呈负相关,说明适量增加土壤有机质、全氮含量,减少土壤有效磷,有利于土壤根系的生长。根长密度与0L≤1 mm径级的根系所占比例呈极显著正相关,与1L≤2 mm径级的根系所占比例呈显著正相关,表明根系细根越多,根长密度越大。     

高寒沙化草地中先锋灌木根系水浸提液对4种高原牧草的化感效应分析

以川西北沙化地生态修复治理过程中2种先锋灌木植物高山红柳(Salix cupularis)和沙棘(Hippophae rhamnoides)为供体植物,中华羊茅(Festuca sinensis)、燕麦(Avena sativa)、垂穗披碱草(Elymus nutans)和老芒麦(E.sibiricus)等4种高原优质牧草为受体植物,比较2种先锋灌木的根系水浸提液,对受体植物种子发芽率、幼苗生长以及抗氧化保护酶活性的化感效应的差异,为先锋灌木选择适宜伴生的经济牧草植物提供理论依据。结果显示:2种灌木根系水浸提液对受试植物生长均具有显著的化感效应,且基本表现出低促高抑的规律。(1)燕麦、中华羊茅、垂穗披碱草和老芒麦种子发芽率在沙棘和高山红柳根系浸提液为10和20g·L~(-1)时均得到显著提高,当浸提液浓度达80g·L~(-1)后基本表现出抑制作用,但只有沙棘浸提液处理下燕麦和中华羊茅达到显著水平。(2)2种根系水浸提液处理下燕麦和中华羊茅幼苗根系生长被完全抑制,但垂穗披碱草只在浓度为80g·L~(-1)时才出现抑制现象;当沙棘根系浸提液为20g·L~(-1)时对燕麦和垂穗披碱草的叶长和鲜重均有显著的促进作用,而高山红柳仅对中华羊茅具有显著促进效应。(3)沙棘根系浸提液为20g·L~(-1)时,对4种受体幼苗体内过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性均有显著或极显著的促进效应;浓度为20和40g·L~(-1)的高山红柳根系浸提液,能极显著提高燕麦和老芒麦的CAT活性以及中华羊茅的SOD活性,但浓度为40g·L~(-1)时对燕麦和垂穗披碱草SOD活性有显著的抑制作用;4种受体植物幼苗MDA含量变化趋势均基本与酶活性吻合,能较好地反映酶活性变化下其受到的氧化胁迫程度。(4)综合化感效应指数(SE)显示,垂穗披碱草对2种灌木根系水浸提液适应性最好,其抑制浓度均为80g·L~(-1);各浓度根系浸提液处理中,高山红柳对燕麦和中华羊茅的促进效应均高于沙棘,但沙棘对垂穗披碱草和老芒麦则表现出更强的促进优势。     

Shrub encroachment in Argentinean savannas

Abstract. In the Wet Chaco region of Argentina, increasing shrub encroachment in savannas over the last few decades has led to important changes in the structure and functioning of the landscape. Some sectors of this territory are characterized by the appearance of circular clusters of woody patches, dispersed throughout the grassland matrix. The increasing size of these patches leads to a gradual change from grassland to dense shrubland. We studied these circular woody patches in the eastern region of the Argentine province of Formosa and characterized the variation in terms of floristic composition, diversity and predominant seed dispersal mode in different size patches. We observed an increase in species richness, diversity and compositional heterogeneity among patches with increasing patch size. Seed dispersal by animals, especially birds, is an important factor in the expansion of these woody vegetation patches within the grassland matrix.     

Avian Seed Dispersal of an Invasive Shrub

The incorporation of an animal-dispersed exotic plant species into the diet of native frugivores can be an important step to that species becoming invasive. We investigated bird dispersal of Lonicera maackii, an Asian shrub invasive in eastern North America. We (i) determined which species of birds disperse viable L. maackii seeds, (ii) tested the effect of gut passage on L. maackii seeds, and (iii) projected the seed shadow based on habitat use by a major disperser. We found that four native and one exotic bird species dispersed viable L. maackii seeds. Gut passage through American robins did not inhibit germination, but gut passage through cedar waxwings did. American robins moved mostly along woodlot edges and fencerows, leading us to project that most viable seeds would be defecated in such habitats, which are very suitable for L. maackii. We conclude that L. maackii has been successfully incorporated into the diets of native and exotic birds and that American robins preferentially disperse seeds to suitable habitat.     

高寒山生柳灌丛的群落特征研究

山生柳（Salix oritrepha）是我国的特有种。通过对山生柳灌丛植物群落结构特征的定量分析结果表明：该类型由97种植物组成,隶属30科65属。其中有灌木10种,草本植物87种,山生柳为建群种;地理成分以北温带分布为主;生活型以地面芽植物为主（52.59%）,其次为地下芽植物（27.89%）和高位芽（10.31%）,地上芽和一年生植物仅占9.21%;群落结构比较简单,大体可以分为灌木层和草本层植物。灌木层物种多样性指数偏低,垂直结构各层次间物种多样性大小为草本层>灌木层。     

Resprouting Ability of Six Atlantic Shrub Species

Resprouting from subterranean structures is a principal method of vegetative regeneration that many shrub species show after a disturbance. This study, therefore, aims to determine the resprouting capacity and intensity of six dominant species in an Atlantic shrubland area located in the NW of the Iberian Peninsula and compare their resprouting and germinating strategies. Resprouting intensity is measured using three variables: individual probability of resprouting, number of resprouts and length of these sprouts in three plant-age classes. The intensity for each species was calculated using a simple index (IRI) that included the three measured variables. All studied species, excepting Erica umbellata, could resprout. According to the IRI values, there are three groups of species: strong resprouters (Ulex europaeus, Ulex minor and Pterospartum tridentatum), weak resprouters (Ulex micranthus and Genista triacanthos) and non-resprouters (E. umbellata). The germination of strong resprouters is highly stimulated by fire. Frequent disturbances remove the non- and weak resprouter populations and promote the strong resprouter ones.     

新疆灌木植物地理成分分析

新疆灌木植物共416种(包括20个变种),隶属于109属,35科.对新疆灌木区系科、属的组成和地理成分进行分析,结果表明:新疆灌木植物地理成分多样,区系性质以温带为主.在科级水平上,除去世界分布科,温带分布科占80%.在属级水平上,北温带分布、旧世界温带分布和温带亚洲分布共有54属,占新疆灌木植物非世界属的56.25%;植物区系的种类趋向于集中在有限的少数科内,单种属和寡种属居多,区系的优势现象比较明显;在属的水平上,北温带成分和地中海成分占优势,分别占总属数的37.5%和23.96%,无中国特有成分,表明新疆灌木植物区系与本地区所处的北温带和古地中海地理位置是一致的.     

Landscape Heterogeneity of Shrub Expansion in Arctic Alaska

The expansion of shrubs into tundra areas is a key terrestrial change underway in the Arctic in response to elevated temperatures during the twentieth century. Repeat photography permits a glimpse into greening satellite pixels, and it shows that, since 1950, some shrub patches have increased rapidly (hereafter expanding), while others have increased little or not at all (hereafter stable). We characterized and compared adjacent expanding and stable shrub patches across Arctic Alaska by sampling a wide range of physical and chemical soil and vegetation properties, including shrub growth rings. Expanding patches of Alnus viridis ssp. fruticosa (Siberian alder) contained shrub stems with thicker growth rings than in stable patches. Alder growth in expanding patches also showed strong correlation with spring and summer warming, whereas alder growth in stable patches showed little correlation with temperature. Expanding patches had different vegetation composition, deeper thaw depth, higher mean annual ground temperature, higher mean growing season temperature, lower soil moisture, less carbon in mineral soil, and lower C:N values in soils and shrub leaves. Expanding patches—higher resource environments—were associated with floodplains, stream corridors, and outcrops. Stable patches—lower resource environments—were associated with poorly drained tussock tundra. Collectively, we interpret these differences as implying that preexisting soil conditions predispose parts of the landscape to a rapid response to climate change, and we therefore expect shrub expansion to continue penetrating the landscape via dendritic floodplains, streams, and scattered rock outcrops.     

柴达木盆地荒漠灌丛群落谱系结构研究

谱系信息是群落生态学和保育生物学研究的主要内容之一。为探究柴达木盆地荒漠灌丛群落谱系结构及其与环境因子的关系,该研究以柴达木盆地荒漠灌丛为对象,基于群落中物种存在与否的物种组成数据,使用R语言中picante软件包计算了灌丛群落谱系多样性指数和谱系结构指数,并且分析了谱系结构指数与年均温度、年均降水以及土壤含水量之间的关系,以揭示柴达木盆地灌丛群落物种之间的亲缘关系和群落生物多样性维持机制。结果表明:(1)柴达木盆地灌丛群落谱系结构与土壤含水量之间存在极显著相关性(P=2.77×10-6),随着土壤含水量的增加,群落谱系结构聚集程度逐渐降低,表现出生境过滤作用逐步减弱,生物间相互作用逐渐加强的变化趋势。(2)群落谱系结构与年均温度、年均降水之间无显著相关性。(3)典型荒漠生境灌丛和河谷(河漫滩)生境灌丛群落的谱系结构差异显著(P0.05),整体上分别表现为谱系聚集状态和谱系发散状态;河谷(河漫滩)生境灌丛群落的谱系多样性显著高于典型荒漠生境灌丛(P0.05)。(4)将群落谱系信息应用在生物多样性保护实践中,发现河谷(河漫滩)生境灌丛群落较典型荒漠生境的灌丛群落可能具有更高的保护价值。研究认为,将群落谱系研究与保育生物学理论结合将会使生物多样性保护策略更加科学有效。     

4种灌木地被植物耐旱指标探讨

对城市绿化中4种灌木类地被植物的抗旱性进行研究。结果表明,4种植物抗旱性强弱依次为:小叶蚊母树、火棘、红花檵木、水桅子。其中,小叶蚊母树适应性强,干旱条件下成活率高,可成为当今园林绿化中重点选择的色块植物之一。