三峡库区消落带初期土壤养分特征

对三峡库区消落带回水区内2种主要植被类型土壤养分特征进行了研究。结果表明,除有效磷外,次生灌丛土壤养分含量均高于弃耕地,且其他养分指标变异系数在50%左右,而有效磷的变异系数达到91%。随海拔的升高,土壤养分未表现出明显差异性。与对照样带相比较,消落带内全磷、全钾、有效磷、速效钾含量增加,表明水淹和清库等人为活动对土壤母质风化影响严重,导致消落带内土壤磷和钾含量增高,而速效钾在水淹后则大量流失;随着土壤层次的加深,除了有效磷外,其他养分都表现出逐渐降低的趋势。消落带处于幼年时期,尚未形成明显的水分梯度,其养分和水分没有显著的相关性。     

海拔和植被对三峡库区梨香溪消落带土壤酶活性的影响

消落带土壤生态环境对水库水质及坡岸稳定性具有较大影响,土壤酶活性具有驱动土壤物质循环进而影响生态系统的功能。本文以三峡库区梨香溪消落带土壤为研究对象,研究了四个海拔梯度和五种植被样地的土壤蔗糖转化酶、脲酶、碱性磷酸酶和蛋白酶的活性及相关环境因子。结果表明,在不同海拔样地中,表层土壤的有机质、总氮、总磷和有效磷的含量均高于土壤下层,并且有效磷和总磷含量随海拔高度的增加而增大。四种土壤酶活性随高程的增加均总体呈现出增大的趋势。除脲酶外,167~180 m样地的下层土壤的土壤酶活性均高于165 m样地。在不同植被样地中,苔藓结皮样地的表层土壤中,蔗糖转化酶、碱性磷酸酶和蛋白酶的活性均为最大。有植被覆盖的样地土壤酶活性和土壤有机质、总氮、总磷和有效磷含量均高于裸地,其中虎杖和藻结皮植被对土壤的养分和土壤酶活性影响作用高于狗压根和苔藓结皮。四种土壤酶的酶活性与土壤总氮、总磷、有效磷和有机质含量大体都呈现正相关关系。以上结果表明,消落带土壤酶活性和土壤肥力供给能力受水淹影响,藻类结皮和苔藓结皮对消落带土壤肥力具有促进作用。     

三峡库区消落带4种适生植物根际与非根际土壤养分与酶活性特征研究

三峡库区消落带植被修复过程中,物种的更替对库区土壤的地球化学循环产生潜在影响。以三峡库区忠县石宝寨汝溪河消落带植被修复示范基地165-170 m海拔段人工种植狗牙根、牛鞭草、落羽杉以及立柳根际与非根际土为试验对象,探究其根际与非根际土壤的养分含量及酶活性差异,以阐明不同物种的生长适应性及其根际养分利用策略,比较不同物种对库区土壤的营养改良作用。结果表明：（1）三峡库区消落带4种适生植物根系活动导致根际与非根际土壤养分因子以及土壤酶活性产生差异,不同物种的栽植均在一定程度上使库区土壤营养条件得以改善;（2）碳、氮两种元素在4种适生植物根际土壤中发生不同程度的富集,但磷素与钾素在不同物种根际与非根际土壤之间的变化不一致;（3）蔗糖酶、脲酶以及酸性磷酸酶在4种适生植物根际土中均表现出一定程度的根际正效应（R/S>1）,且狗牙根对3种土壤酶的根际活化效果最为明显,其根际效应分别高达2.39、1.89和2.7;（4）在植物根系的调控下,根际土中有机质与氮素、磷素以及钾素的相关性更为显著,而非根际土壤中,仅钾素与有效氮、有效磷呈显著负相关,其余各土壤养分因子之间均无显著相关性;（5）与落羽杉和立柳两木本植物相比,狗牙根与牛鞭草两草本植物根际具有更为合理的养分调节模式,对库区土壤的改良效果更好。     

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。     

三峡库区消落带水淹初期土壤种子库月份动态

干湿交替往往导致土壤种子库产生剧烈变化,严重影响着地上植被的自然恢复和生长。采用垂直空间梯度代替水淹时间梯度,研究了消落带水淹初期土壤种子库月份动态变化。结果表明：消落带内不同土地环境类型土壤种子库具有不同的月份变化趋势,分别是采伐迹地土壤种子库密度逐渐增加,弃耕地则逐渐降低。随着垂直空间梯度的升高,5、7、9月份消落带土壤种子库密度都表现为逐渐增加,说明水淹时间越长越不利于土壤种子的储存。不同月份共同出现的优势物种包括地果、黄鹌菜、具芒碎米莎草、毛马唐、婆婆纳、匍茎通泉草、鼠曲草、水田碎米荠、雾水葛、细穗腹水草、香附子、一年蓬、知风草、苎麻,这些物种构成了消落带土壤种子库的主要组成部分。各月份土壤种子库的物种生活型非常接近,主要以一年生草本和多年生草本为主,相对缺少乔灌木,且生活型百分比例在不同海拔梯度存在差异。结合土壤种子库物种水分生态功能,将其划分为湿生植物、湿中生植物、中生植物、旱中生植物,发现其主要以中生植物为主,高海拔区段旱中生植物比例相对较高,低海拔区段湿中生植物比例相对较高,而湿生植物比例则变化较小,水淹导致种子库植物呈现向中生和湿中生植物类型的变化趋势。消落带土壤种子库植物具有较高的生物多样性,但不同海拔区段植物变异性较高,没有形成绝对优势的物种,植被群落明显处于演替早期。研究认为,消落带水淹初期,土壤生境、物种组成以及种子储量都发生着剧烈的变化,仅依靠土壤种子库进行消落带植被恢复与重建是不现实的,必须要给予更多的人为干预。     

三峡库区消落带水淹初期地上植被与土壤种子库的关系

采用种子萌发法,研究了三峡库区消落带水淹初期所形成的已淹区段、未淹区段以及留存原有植被的对照样带地表植被与土壤种子库之间的关系。结果表明:三峡库区消落带已淹区段地表植被分属47科71属100种,未淹区段84科163属223种,优势科主要为菊科、豆科、禾本科、蔷薇科、莎草科。地上植被的物种生活型,已淹区段以生长周期短、适应性较强的1年生草本为主,灌木和乔木共占19%;未淹区段中1年生草本占20.45%,多年生草本占36.36%,灌木或藤本占28.18%,乔木占15%;对照样带中1年生草本占23.24%,多年生草本占41.32%,灌木及藤本占32.02%,乔木占17.05%。与对照样带相比,已淹区段地表植被物种多样性指数和丰富度指数都明显降低,未淹区段地表植被却表现出明显增加的趋势,只有Pielou均匀度指数都降低;已淹区段、未淹区段土壤种子库分别具有物种79种和108种,分别比对照样带增加了9种和38种;已淹区段种子库密度为(12667±2225.25)粒/m2、未淹区段为(38013±9796.04)粒/m2、对照样带为(18715±8234.77)粒/m2,与对照样带土壤种子库总密度相比,已淹区段降低了32.32%,未淹区段增加了103.12%,都以草本植物占绝大多数比例,且1年生草本所占比例大于多年生草本所占比例。土壤种子库的生物多样性指数、丰富度指数和均匀度指数与地表植被变化相一致,但变化幅度较小。消落带已淹区段、未淹区段、对照样带地表植被和土壤种子库共同出现的物种数分别为9,40和15种,土壤种子库和地表植被间Sorensen相似性系数分别为0.328,0.241,0.186,表明三峡库区消落带水淹初期区域整体相似系数较低,这与消落带形成时间短有很大的关系。     

三峡库区消落带农作区镉污染特征研究

为了研究三峡库区消落带农作区重金属镉的污染状况,对三峡库区典型支流-苎溪河消落带农作区耕作情况及镉污染状况进行了调查。结果表明:苎溪河消落带农作区土壤镉含量普遍偏高,均超过了国家土壤环境质量三级标准,远高于四川省土壤环境背景值,并存在中等程度变异,说明镉污染存在普遍性。相应地上作物不同部位对镉均有一定程度富集,叶的富集能力最大,而果实的富集能力相对较小。作物可食部分镉富集能力顺序为:蕹菜>香菜>花生>豇豆>绿豆。其中,香菜和蕹菜的风险商HQ值>1,暴露风险高,对三峡库区生态安全存在一定潜在健康风险。     

水位变化对三峡库区消落带落羽杉营养特征的影响

三峡大坝建成蓄水后,其独特的水位调度节律对水库消落带植物的生境造成巨大干扰。为了解落羽杉在消落带特殊生境下的生理生态过程,探究其水淹耐受机制,在三峡库区消落带植被修复忠县示范基地建立3 a后,对试验样地内种植于消落带海拔175—165 m范围的落羽杉进行叶片、根系样品采集,并调查其生长情况,测定分析落羽杉营养元素含量及其与植株生长和土壤养分间的关系。结果表明:(1)水位变化对适生树种落羽杉营养元素吸收造成了明显影响。随着淹水深度和淹水时间的延长,落羽杉根系能量代谢受阻,根系功能紊乱,营养元素吸收与运输受到抑制,落羽杉N、P、K、Ca、Zn吸收减少;水淹导致土壤中Fe~(2+)、Mn~(2+)含量升高,落羽杉Fe、Mn吸收增加。(2)相关性分析表明,落羽杉株高与N、K、Mg含量呈极显著正相关关系,与P含量呈显著正相关关系,而与Fe、Cu含量呈极显著负相关关系,与Mn含量呈显著负相关关系;落羽杉冠幅与植株N、P、K、Mg含量呈极显著正相关关系,而与Fe、Cu含量呈极显著负相关关系;落羽杉营养元素含量与土壤元素含量无显著相关性。(3)消落带不同海拔落羽杉营养元素的积累量均不低于植物正常生长水平,未见严重的缺素状况。研究结果表明,落羽杉对三峡库区消落带水位变化具有很好的适应能力,能够对水位变化做出积极的响应,平衡各元素的积累量,维持植株正常生长。     

三峡库区消落带典型植物根际土壤磷形态特征

三峡库区消落带生态系统演变对水库安全具有重要影响,其中植物群落演变与土壤氮磷形态转化及释放等广受关注。然而,消落带植物根际效应与土壤磷形态关系及潜在影响并不清楚。选择三峡库区澎溪河消落带为研究对象,分别在冲积潮土、紫色土和水稻土分布的消落区采集典型草本植物(狗牙根、香附子、苍耳)和农作物(玉米)根际、非根际土壤,分析无机磷和有机磷的形态特征,探讨了消落带典型植物生长对土壤磷形态的根际效应及潜在影响。结果表明,土壤类型对土壤磷含量及磷赋存形态具有显著影响,紫色土磷含量最高,且活性磷含量低于冲积潮土和水稻土,表现出磷库稳定性较高;4种植物根际土壤全磷、有效磷及不同形态无机、有机磷(弱吸附态磷WA-P、潜在活性磷PA-P、铁铝结合态磷Fe/Al-P、钙结合态磷Ca-P、残渣态磷R-P)含量均高于非根际,表现出明显的根际富集效应;不同植物根际土壤全磷和有效磷表现为狗牙根>苍耳>香附子>玉米,但磷形态在不同植物根际富集水平不同:活性较高的WA-P、PA-P含量在玉米和苍耳覆盖区均高于狗牙根和香附子,而较稳定Ca-P_i、R-P_i、Fe/...     

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。     

三峡库区消落带回水区水淹初期土壤种子库特征

将三峡库区消落带回水区次生灌丛和弃耕地分成水淹区段、未水淹区段和对照样带,通过萌发法对其土壤种子库进行研究.结果表明:两种植被类型的土壤种子库储量存在极显著差异,次生灌丛种子密度为(6991±954)粒·m^-2、弃耕地种子密度为(26193±6928)粒·m^-2.3种生境中,水淹区段的种子密度最低,未水淹区段最高.随着土层加深,种子库密度逐渐下降.土壤种子库萌发试验出现的物种分属45科97属118种,以一年生和多年生草本植物为主,其中菊科、禾本科、玄参科和十字花科为优势科;个体数量占土壤种子库总储量小于0.01%的物种有34种,占28.8%.两种植被类型的土壤种子库中物种数较接近,物种多样性指数和均匀度较高,但优势物种组成差异很大,生态优势度较低.3种生境中,未水淹区段的生物多样性最高,水淹区段的生态优势度最高;而水淹区段和未水淹区段相似性指数最大.     

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。     

三峡水库涪陵-奉节段消落带优势草本植物生态位与种间联结性研究

参照相邻格子法对三峡水库中段(重庆市涪陵—奉节段消落带)地上植被进行调查,并运用生态位宽度、生态位重叠度、χ~2检验等手段对优势草本植物生态位与种间联结性进行分析,能在一定程度上揭示三峡水库消落带优势草本植物的生态学特性、进而推测植被群落的演替趋势,以期为三峡水库消落带植被生态修复提供理论基础或参考建议。结果表明：(1)本次调查发现共有优势植物57种、隶属22科44属,其中狗牙根的生态位宽度最大、占绝对竞争优势。(2)在105个种对中,生态位相似比(C_ih)≥0.50的种对有4个,生态位重叠值(L_ih)≥0.50的种对有7个,种间相似性较小、竞争关系较弱。(3)χ~2检验结果显示,优势植物种间正负联结比为1.33,正联结优势不明显;而Pearson与Spearman秩相关检验结果显示,种间正负联结比分别为0.54、0.75,负联结占优势。三种检验方式均表明,优势植物种间联结性较弱、稳定性相对较差、独立性相对较强。(4)种间联结系数(AC)≥0.60的种对数为7种,共同出现百分率(PC)≥0.7的种对数仅为1种。种间总体正联结性不强,物种趋于独...     

三峡库区不同林龄马尾松土壤养分与酶活性的关系

基于对三峡库区不同林龄马尾松林下土壤养分和酶活性的测定及典范对应分析,探讨了不同林龄马尾松林土壤养分、酶活性特征及其相互关系.结果表明:马尾松林0 ～ 20 cm土壤有机质、总氮、铵态氮和有效磷含量均表现出成熟林＞中龄林＞近熟林;随着林龄的增加,土壤转化酶活性先降低后增加,纤维素酶、多酚氧化酶活性逐渐降低,而脲酶和过氧化物酶活性先增加后降低.经典范对应分析,不同林分中主要土壤养分对酶活性的影响顺序为总氮＞有机质＞pH＞容重＞铵态氮＞有效磷,转化酶与土壤有机质、总氮、总磷呈显著正相关,过氧化物酶与有机质、总氮、总磷、容重呈显著负相关,土壤主要养分含量高,转化酶活性较高,过氧化物酶活性相对较低.转化酶、纤维素酶和过氧化物酶是评价土壤质量及肥力较好的生物学指标.     

泥沙掩埋和干旱对三峡库区消落带狗牙根生长恢复的影响

三峡库区消落带植物恢复不仅面临长期淹水逆境,还面临泥沙、干旱等环境因素的胁迫。蓄水期后引种三峡库区消落带狗牙根,掩埋于不同粒径和埋深的沉降泥沙,探讨泥沙掩埋、干旱对反季节淹水后狗牙根出苗和生长恢复的影响。结果表明:在埋深≥8cm和粒径1.25 mm条件下消落带狗牙根萌发苗不能穿透覆盖层出苗。泥沙掩埋导致狗牙根出苗率显著降低,随着埋深增加狗牙根出苗率迅速下降;并且在埋深相同的条件下随着粒径减小狗牙根出苗速率呈增大趋势。随着埋深增加和粒径减小处理组株高、叶长的增长显著被抑制,处理组的株高、叶片数、叶长显著低于对照组。随着干旱、泥沙掩埋复合胁迫时间延长狗牙根分株株高、叶片数、叶长、叶宽的生长发育显著被抑制,且随着泥沙粒径减小和埋深增加其光合电子传递速率呈显著降低趋势,热耗散量显著增大。同时,干旱、泥沙掩埋复合胁迫导致处理组分株光合电子传递速率和热耗散能力显著低于对照组,光合作用能力显著降低,易受到夏季高光伤害。因此,三峡库区周年淹水导致狗牙根对泥沙掩埋以及干旱复合胁迫的耐受能力显著降低,在泥沙掩埋以及干旱复合胁迫下消落带狗牙根的生长恢复能力随粒径减小和埋深增加呈显著降低趋势,会导致库区消落带狗牙根种群衰退演替加快。     

三峡库区植被生物量和生产力的估算及分布格局

三峡工程对三峡库区的生态环境将会产生巨大影响,对库区生物量和生产力的本底研究具有重要的科学意义和历史价值.以108块临时样地及森林资源清查数据为基础,对三峡库区植被生物量和生产力进行估算,结果表明:(1)三峡库区植被总生物量和年生产力分别为1.17×108t、1.77×107t,占全国森林植被的0.91%和3.62%,均高于全国平均水平;(2)三峡库区马尾松林生物总量最多,达到4.14×107t,常绿阔叶林单位面积生物量最高,为85.60t hm-2;(3)竹林的NPP最高,为10.10t a-1 hm-2,柏木林最低,仅为4.21t a-1 hm-2;(4)三峡库区植被平均生物量和NPP均呈现"东高西低,北高南低"的分布格局,与经纬度没有明显相关性;(5)森林植被平均生物量随着海拔上升而增加,在海拔为1500～1800m范围内达到最大值59.05t hm-2,随后迅速下降.(6)NPP随海拔变化呈现"先减后增随后又减"的规律,最大值出现在900～1200m区段,为7.07t a-1 hm-2;(7)库区海拔在300～1500m间的森林植被总生物量和总生产力分别为8.15×107t和10.38×106t a-1,占整个库区的83.58%和83.83%.     

三峡库区多年高水位运行对消落带狗牙根生长恢复的影响

为深入了解三峡库区多年高水位运行对消落带优势植物生长恢复的影响,分别于2008年和2017年定量调研了库区长寿段消落带狗牙根(Cynodon dactylon)种群的变化,探讨了库区高水位运行对消落带狗牙根萌发、生长和物质分配的影响。结果表明,多年的高水位运行导致不定芽形成和萌发显著被促进,形成更多的分株;高水位运行导致狗牙根分株的株高、茎宽和叶片数被显著抑制,而叶长和种群的总叶片数被显著促进,且随着消落带水位的降低叶长呈降低趋势,而叶宽和总叶片数呈增加趋势;高水位运行导致狗牙根种群匍匐茎和地下茎的茎长、茎节数和总茎长均被显著促进,且随着消落带水位降低匍匐茎茎长和茎节数呈显著的降低趋势,而地下茎茎长和茎节数呈增加趋势;高水位运行导致狗牙根地下茎储存的干质量呈增加趋势,而分株和匍匐茎的干质量呈降低趋势,而且在种群物质分配中地下茎所占的比例呈增大趋势,低水位狗牙根种群的分株和高水位种群的匍匐茎所占的比例也呈增加趋势。因此,狗牙根不仅具有很强的耐淹和生长恢复能力,也具有很强的拓殖能力,可以作为库区中低位消落带恢复和重建的主要原生物种。