腾格里沙漠东南缘人工固沙植被演替地面节肢动物群落多样性分布特征

在腾格里沙漠东南缘选取2、5、8、34 a和57 a的不同年限人工固沙植被区为研究样地,以流动沙地为对照,利用陷阱诱捕法调查了不同样地地面节肢动物的群落组成及多样性特征,阐明了固沙植被区地面节肢动物多样性对植被演替的响应规律。结果表明：(1)此次调查共获得地面节肢动物15685头,隶属于15目40科44个类群。随固沙年限的增加,地面节肢动物优势类群数基本无变化,常见类群数和稀有类群数分别增加了0.5—2.5倍和0.25—2.75倍;捕食性、植食性和杂食性地面节肢动物类群数均呈上升趋势,分别增加了0.5—3倍、0.2—4.2倍和0.3—1.67倍。(2)地面节肢动物总个体数表现为8 a和57 a固沙植被区显著高于流动沙地(P<0.05),分别是流沙地的3.85倍和3.03倍;类群数和多样性指数均表现为57 a和34 a固沙植被区显著高于其他年限固沙植被区(P<0.05),且57 a固沙植被区地面节肢动物类群数显著高于34 a固沙植被区(P<0.05)。(3)草本植物密度、土壤有机碳和灌木高度是影响固沙植被区地面节肢动物群落组成及多样性分布的主要因子,解释率分别为48.1...     

持久土壤种子库研究综述

土壤种子库是指存在于土壤上层凋落物和土壤中全部存活种子,简单地可分为短暂土壤种子库和持久土壤种子库。即使给予理想的萌发条件如季节、温度、湿度等,土壤种子库中也仍有部分种子保持休眠状态,休眠的种子组成了持久土壤种子库。持久土壤种子库具有在承受了空间或时间上不可预测的干扰的植被中发挥繁殖能力的潜势,因此,其在植被承受干扰后的恢复、管理和重建中常常起关键作用。研究持久土壤种子库能丰富生物多样性的内容,同时,可以为深入了解植被更新提供更多的信息。本文从持久土壤种子库的研究方法、分类方法、指示因子、生态意义,以及持久土壤种子库研究中存在的问题和今后的工作进行综述,试图为将来的工作奠定基础。     

引入土壤种子库对铅锌尾矿废弃地植被恢复的作用

检测了丢荒旱作地土壤种子库,其种子含量为（６８５０±３７７）·ｍ－２,共有４１种植物。其中９２．７％的种和 ７５． ８％的种子是分布在 ０～２ ｃｍ的表层中。从丢荒旱作地采挖 １０ ｃｍ深的表层土壤,以 １ｃｍ, ２ ｃｍ, ４ ｃｍ和 ８ ｃｍ 等４种不同厚度分别铺放在铅锌矿尾矿废弃地试验小区上。尽管由于铺土厚度不同,各小区所含有的土壤种子库 中的种子数量也不同,但４种铺土处理试验,其幼苗平均数量分别为每平方米８８３± ４３４,９９５± １５８,１２４２± ３２７ 和８０３±３１株,经检验差异不显著,而不铺放表土的对照区则没有幼苗生长。可见,如果仅仅是作为提供种子资源 而引入土壤种子库,则铺放 １ｃｍ的表土就已足够。然而,经过１年以后,在铺放表土厚度为１ｃｍ, ２ ｃｍ和 ４ ｃｍ处 理上的幼苗全部死亡,只有铺放 ８ ｃｍ厚度表土的小区上实现了植被恢复,共有 １５种植物成功定居,其中有 １１种开 花结果,盖度达１００％。这说明了较薄的表土不足以有效阻隔尾矿与大气的接触,减缓酸化,以及缓冲尾矿酸化的影 响,此外较薄的表土也无法提供植物根系足够的生长空间。因此,如能预先铺放一层阻隔层,如底土、馀坭、垃圾之 类,再引入土壤种子库将有助于土壤种子     

科尔沁沙地植被恢复演替进程中群落土壤种子库研究

研究了科尔沁沙地植被恢复演替进程中各群落土壤种子库种类组成、密度以及物种多样性等特征。主要结论是:①科尔沁沙地植被退化后的恢复演替是一种次生的中途恢复演替。演替各阶段土壤种子库密度为流动沙丘<半流动沙丘<固定沙丘,从流动到半流动沙丘阶段,土壤种子库密度平均增加了709%;从半流动到固定沙丘阶段,土壤种子库密度平均增加了393%。从流动到半流动沙丘阶段是土壤种子库密度的快速增长期。②植被恢复演替过程中,土壤种子库组成均以1年生草本植物为主(优势度为60.40%~91.83%),到演替中后期阶段,多年生草本植物的种类有所增加,但其所占比例仍很小。③演替各阶段群落种子库物种多样性指数分别为0.6616、0.7736、0.7281、1.0939、1.0648和0.9682,可见种子库物种多样性最高的群落并非是演替历史最大的群落。④恢复演替系列各阶段土壤种子库间的相似性系数都较大,在0.368~1.000范围之内,任一群落总是与其下一阶段最邻近的群落具有最高的相似性系数。     

黔中石漠化地区不同土地利用类型土壤种子库特征

在贵州省普定县喀斯特石漠化地区通过种子萌发试验,对封山育林、退耕还林2a、农耕地等3种不同土地利用类型的土壤种子库进行分析.结果表明,不同利用类型土壤中种子数量差异显著,封山育林土壤中平均种子密度为1664粒/m2,退耕还林2 a土壤中平均种子密度为8060粒/m2,农耕地土壤中平均种子密度为6239粒/m2.土壤中的种子集中分布在表层0～5cm范围内,随土层深度变化,土壤中所含种子数量和物种数呈减少的趋势.不同利用类型土壤种子库物种相似指数较低,物种数、多样性指数、均匀度及生态优势度指数以退耕还林地最大,农耕地高于封山育林地.土壤种子库所含物种数较接近,物种组成以草本植物为主,菊科、禾本科占优势.封山育林地、退耕还林地属于进展演替,封山育林地处于较高演替阶段,农耕地属于逆行演替.应引进适宜物种以促进植被恢复.     

采石场废弃地的早期植被与土壤种子库

调查了广州市白云山地区一个弃置 2 a的大型采石场的排土场、采石坑以及原用作破碎加工石料和成品贮运的平台等的土壤种子库和自然植被。这些废弃地的基质毫无结构 ,质地亦极端 ,排土场 60 %的颗粒直径小于 1 mm,碎石平台则主要由散落的碎石、石粉组成 ,粒径大于 5 mm占 5 0 %以上。3种类型废弃地的养分元素含量都很低 ,水溶性氮和磷含量分别为 0 .74～ 1 .43mg· kg- 1和 0 .0 32～ 0 .0 5 3mg· kg- 1。 3种废弃地在植被自然发生的程度及土壤种子库种子含量上也差异很大。排土场表面极不稳定 ,大大小小水蚀沟分布其上 ,水蚀和水土流失严重 ,基本上没有植物定居 ,土壤种子库接近零 (所有样品只检测到两种植物各 1株幼苗 ,换算成种子库的大小约当 33粒· m- 2 ) ;采石坑废弃地的自然植被较好 ,发展成以湿生植物为主的郁闭草地 ,边坡较为干旱而以禾草类为主 ,盖度亦达 1 0 0 % ,水环境的多样性促进了植物种类的多样性 ,计有 1 3科 30属 31种植物 ,土壤种子库的种子含量为 1 93± 46粒·m- 2 ,有 6个种 ;碎石贮运平台废弃地由于经车辆的反复辗压 ,表面异常坚实 ,废弃后早期只有在周边较疏松处及偶然出现的裂缝中有植物生长 ,总植被盖度小于 1 0 % ,种类也较少 ,只有 4科 9属 9种 ,然而其土壤种子库却是最     

蔡家河湿地土壤种子库特征及其与地上植被和土壤因子的关系

为明确蔡家河湿地土壤种子库特征及其与地上植被和土壤因子的关系, 采用野外调查取样和室内萌发实验相结合的方法, 对芦苇群落, 野艾蒿群落和林下杂草群落3种不同植被类型的土壤种子库密度, 物种组成, 地上植被以及土壤理化性质进行了调查研究。结果表明: 蔡家河湿地3种植被类型的土壤种子库密度分别为(7725±1286) 粒•m-2, (2535±556) 粒•m-2和(5085±984) 粒•m-2; 物种数量分别为36种, 28种和39种。3种植被类型土壤种子库的物种丰富度以及多样性均高于地上植被, 并且3种植被类型间土壤种子库物种组成的相似性高于地上植被, 说明土壤种子库比地上植被具有更高的稳定性。芦苇群落的种子库密度, 物种多样性指数以及土壤种子库和地上植被物种组成的相似性均高于野艾蒿群落和林下杂草群落。土壤含水量与土壤有机质是影响土壤种子库物种组成的主要土壤因子, 在土壤水分以及有机质含量高的芦苇群落中含有大量湿生植物种子, 但在水分和有机质含量低的野艾蒿和林下杂草群落未发现柳叶菜(Epilobium hirsutum)、马先蒿(Pedicularis resupinata)、问荆(Equisetum arvense)等湿生植物的种子。因此, 蔡家河湿地土壤种子库已出现一定程度的退化, 芦苇群落土壤种子库可用作退化湿地植被恢复的种源, 在植被恢复时要满足种子萌发对土壤水分和有机质的需求。     

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.     

腾格里沙漠东南缘固沙植被区生物土壤结皮及下层土壤有机碳矿化特征

植被恢复与重建是沙区退化土地修复的有效途径,是生物土壤结皮(Biological Soil Crusts, BSCs)拓殖和发育的关键影响因素。采用室内恒温培养-碱液吸收法研究了腾格里沙漠东南缘不同恢复年限固沙植被区BSCs及其下层0—5 cm土壤的碳矿化特征,分析了其与水分及土壤理化性质的关系。结果表明:BSCs及其下层土壤有机碳的瞬时速率、最大和平均矿化速率以及累计释放量均随着恢复年限的延长而增大,同一植被区表现为BSCs大于下层0—5 cm土壤(P<0.001)。土壤含水量的增加显著促进了有机碳矿化过程(P<0.001),土壤水分含量从5%增加到20%时,BSCs有机碳的平均和最大矿化速率及累计释放量分别增加了1.48—2.08倍、1.60—2.00倍和1.48—2.08倍,下层土壤分别增大了1.36—2.08倍、1.21—2.00倍和1.36—2.08倍。土壤电导率、有机碳和黏粒含量是影响有机碳矿化的主要影响因素。结果表明沙区植被恢复与重建背景下BSCs的发生发展促进了土壤碳矿化过程,而BSCs参与的碳循环过程受其理化属性及水分等环境因子的共同影响。     

Changes in soil and vegetation following stabilisation of dunes in the southeastern fringe of the Tengger Desert, China

Properties of the soil and sand-binding vegetation were measured at five sites plus a control on dunes of the Tengger Desert stabilized for periods of up to 50 years. In the topsoil, fine particles, total N, P, K and organic matter increased significantly with increasing site age. However, there were no significant changes in deeper soil profiles (>0.4 m depth). Soil pH, calcium carbonate content, and total salt content tended to increase with age. Soil water in the topsoil changed little with increasing age, but was closely related to rainfall during the 50-year period. For deeper soil layers (0.4–3.0 m) soil water decreased significantly with age. After revegetation, the number of herbaceous species increased up to 30 years and then levelled off to 12–14 species, whereas the number of shrub species decreased from the 10 initial sand-binding species to only 3 species. Shrub cover decreased from a highest average of about 33% to the current 9%, whereas cover and biomass of herbaceous species increased throughout succession from 1956 to 2006. The development of soil and cryptogamic crusts on the surface of stabilized dunes enhanced the colonization and establishment of herbaceous plants due to increasing water availability, clay and silt content and soil nutrients. We propose that changes in properties of the surface soil led to increased interception of water, favoring shallow rooted grasses and forbs over perennial shrubs.     

三江平原恢复湿地土壤种子库特征及其与植被的关系

通过幼苗萌发法和样方调查相结合的方法对三江平原不同演替恢复阶段的种子库特征及其与植被的关系进行了研究。将开垦湿地、不同演替恢复阶段湿地以及天然湿地不同土壤层次(0-5、5-10 cm和根茎)的种子库在两种水分条件下(湿润、淹水10 cm)进行萌发处理。结果表明: 随着演替恢复阶段的进行, 种子库的结构和规模逐渐扩大, 地表群落表现出由旱生物种占优势的群落逐渐演变成以小叶章(Calamagrostis angustifolia)占优势的湿生群落的演替趋势。恢复7年湿地、恢复14年湿地、天然湿地土壤种子库萌发物种数分别为24种、29种、39种, 植被物种数为21种、25种、14种。湿地类型、水分条件和土壤层次均显著影响种子库萌发的物种数及幼苗数(p < 0.01)。种子库具有明显的分层现象, 天然湿地0-5 cm土层种子库种子萌发密度是5-10 cm土层的4倍左右, 而恢复湿地仅1.3倍左右, 且土层间萌发物种相似性系数较低。湿润条件下的萌发物种数显著高于淹水条件, 且两种水分条件下萌发物种的生活型不同。由于恢复时间较短, 不同演替恢复阶段的种子库与植被相似性维持在30%以下。湿地中根茎分蘖出大量的湿地物种, 对于小叶章等优势物种的繁殖具有重要作用。研究表明, 在开垦湿地退耕后的次生演替阶段, 种子库能够保持大量的湿地物种, 通过对湿地种子库与植被的关系研究, 能够为三江平原湿地群落演替与湿地恢复提供策略指导。     

土壤种子库研究综述

土壤种子库是指存在于土壤表面和土壤中全部存活种子的总和。土壤种子库研究是植物生态学研究的一个重要领域。研究土壤种子库是对生物多样性研究的一个重要补充 ,有助于对植被更新和植被演替动态的了解 ,对于植被重建与恢复具有指导意义 ,有利于指导我们的生产实践。本文从土壤种子库研究的取样方法、研究内容及进展等方面进行一个较系统的总结 ,为将来的研究提供一些有益的途径。     

Long-Term Ecosystem Effects of Sand-Binding Vegetation in the Tengger Desert, Northern China

The planting of sand‐binding vegetation in the Shapotou region at the southeastern edge of the Tengger Desert began in 1956. Over the past 46 years, it has not only insured the smooth operation of the Baotou–Lanzhou railway in the sand dune section but has also played an important role in the restoration of the local eco‐environment; therefore, it is viewed as a successful model for desertification control and ecological restoration along the transport line in the arid desert region of China. Long‐term monitoring and focused research show that within 4–5 years of establishment of sand‐binding vegetation, the physical surface structure of the sand dunes stabilized, and inorganic soil crusts formed by atmospheric dust gradually turned into microbiotic crusts. Among the organisms comprising these crusts are cryptogams such as desert algae and mosses. In the 46 years since establishing sand‐binding vegetation, some 24 algal species occurred in the crusts. However, only five moss species were identified, which was fewer than the species number in the crust of naturally fixed sand dunes. Other results of the planting were that near‐surface wind velocity in the 46‐year‐old vegetation area was reduced by 54.2% compared with that in the moving sand area; soil organic matter increased from 0.06% in moving sand dunes to 1.34% in the 46‐year‐old vegetation area; the main nutrients N, P, K, etc., in the desert ecosystem increased; soil physicochemical properties improved; and soil‐forming processes occurred in the dune surface layer. Overall, establishment of sand‐binding vegetation significantly impacted soil water cycles, creating favorable conditions for colonization by many herbaceous species. These herbaceous species, in turn, facilitated the colonization and persistence of birds, insects, soil animals, and desert animals. Forty‐six years later, some 28 bird species and 50 insect species were identified in the vegetated dune field. Thus, establishment of a relatively simple community of sand‐binding species led to the transformation of the relatively barren dune environment into a desert ecosystem with complex structure, composition, and function. This restoration effort shows the potential for short‐term manipulation of environmental variables (i.e., plant cover via artificial vegetation establishment) to begin the long‐term process of ecological restoration, particularly in arid climates, and demonstrates several techniques that can be used to scientifically monitor progress in large‐scale restoration projects.     

桂北喀斯特石漠化地区不同植物群落土壤种子库特征及其与土壤养分关系

土壤种子库作为地上植被遗传信息库，对植被自然演替更新以及生态修复建设具有重要作用。为探明桂北喀斯特石漠化地区植被自然恢复潜力和恢复策略，该文选取恭城瑶族自治县喀斯特石漠化地区3种典型植物群落为研究对象，分析不同群落的土壤种子库结构、多样性及其对土壤养分特征的响应，以期为该地区石漠化治理和植被恢复提供理论依据。结果表明：(1)共计监测到幼苗3 648株，隶属于33科51属55种，其中1年生和2年生草本幼苗共20种，多年生草本幼苗21种，藤本幼苗5种、灌木幼苗3种、乔木幼苗6种；不同植物群落土壤种子库平均密度为三华李经济林(22 493 grain·m^-2)>青冈次生林(1 033 grain·m^-2)>金竹灌丛(793 grain·m^-2)。(2)土壤种子库植物生活型方面，三华李经济林主要分布1年生恶性杂草，青冈次生林和金竹灌丛则以多年生草本为主，木本植物占比较少；不同植被类型中土壤种子库物种多样性和相似性总体较低，同时与地上群落物种组成的相似性也较低。(3)研究区域的土壤元素存在高氮低磷的现象，其中磷元素为金...     

Distribution and storage of soil organic carbon across the desert grasslands in the southeastern fringe of the Tengger Desert,China

荒漠生态系统环境的复杂性及其高度的空间异质性是土壤碳储量估算结果不确定性的重要因素。通过调查取样和室内分析, 研究了腾格里沙漠东南缘10种主要荒漠草地群落各土壤层(0-5、5-10、10-20、20-30、30-50、50-70和70-100 cm土层)的土壤有机碳(SOC)含量、垂直分布特征和影响因素, 以及0-5、0-20、0-50和0-100 cm土层剖面的土壤有机碳密度(SOCD)。结果显示, 灌木群落是SOC含量的重要影响因素, 各土层SOC含量在10种群落间均存在显著差异。从土壤表层到深层, SOC含量主要表现为由高至低和先升高后降低两种特征。SOC含量与黏粉粒含量、全氮(N)、全磷(P)和电导率呈显著的正相关关系, 与砂粒含量呈显著的负相关关系。各群落之间, 0-5、0-20、0-50和0-100 cm土层剖面的SOCD均存在显著差异, 其平均值分别为0.118、0.478、1.159和1.936 kg·m ^-2。这一结果低于全球和全国草地SOCD的平均值, 利用全国数据或该研究的平均值可能会高估或低估区域土壤有机碳储量, 因此利用不同群落的SOCD能增加荒漠地区土壤有机碳储量估算的确定性。     

腾格里沙漠东南缘不同类型生物土壤结皮对土壤有机碳矿化的影响

生物土壤结皮(BSCs)是荒漠生态系统的重要组成部分,是该区土壤碳循环及碳平衡的关键影响因素。研究了腾格里沙漠东南缘不同类型生物土壤结皮覆盖下土壤碳矿化过程及其对温度(10℃、25℃和35℃)和水分(土壤含水量10%和25%)变化响应特征,分析了土壤碳矿化过程与土壤理化性质的关系。结果表明:(1)结皮的形成和发育显著影响土壤有机碳矿化过程,藻类、地衣和藓类结皮覆盖的土壤碳矿化速率和CO₂-C累积释放量均显著高于去除结皮的土壤,不同类型BSCs覆盖土壤和去除结皮土壤之间均表现为藓类结皮土壤>地衣结皮土壤>藻类结皮。(2)含结皮层土壤的平均和最大矿化速率均随温度升高和水分增加而逐渐增大,有结皮覆盖的土壤和去除结皮的土壤对温度和水分变化的响应规律相同。(3)有结皮土壤和去除结皮土壤碳矿化速率的温度敏感性(Q₁₀)与结皮类型密切相关,均表现为藓类结皮>地衣结皮>藻类结皮。结果表明生物土壤结皮由以藻类为主向以藓类为主的演变进一步促进了土壤碳矿化过程,结皮对土壤碳循环的调控作用受水热等环境因子的共同影响。     

腾格里沙漠东南缘荒漠草地不同群落类型土壤有机碳分布及储量特征

荒漠生态系统环境的复杂性及其高度的空间异质性是土壤碳储量估算结果不确定性的重要因素。通过调查取样和室内分析, 研究了腾格里沙漠东南缘10种主要荒漠草地群落各土壤层(0-5、5-10、10-20、20-30、30-50、50-70和70-100 cm土层)的土壤有机碳(SOC)含量、垂直分布特征和影响因素, 以及0-5、0-20、0-50和0-100 cm土层剖面的土壤有机碳密度(SOCD)。结果显示, 灌木群落是SOC含量的重要影响因素, 各土层SOC含量在10种群落间均存在显著差异。从土壤表层到深层, SOC含量主要表现为由高至低和先升高后降低两种特征。SOC含量与黏粉粒含量、全氮(N)、全磷(P)和电导率呈显著的正相关关系, 与砂粒含量呈显著的负相关关系。各群落之间, 0-5、0-20、0-50和0-100 cm土层剖面的SOCD均存在显著差异, 其平均值分别为0.118、0.478、1.159和1.936 kg·m ^-2。这一结果低于全球和全国草地SOCD的平均值, 利用全国数据或该研究的平均值可能会高估或低估区域土壤有机碳储量, 因此利用不同群落的SOCD能增加荒漠地区土壤有机碳储量估算的确定性。