喀纳斯泰加林群落物种多样性环境解释与自然火干扰

以新疆喀纳斯国家自然保护区科学实验区未受人为干扰的泰加林火成演替森林群落为对象,基于160个样方及其自然火干扰发生时间和火烈度的调查,采用冗余分析方法,分析森林群落物种多样性与环境因子和火干扰因子之间的关系以及草本层、灌木层和乔木层物种多样性与群落物种多样性之间的关系。结果表明:喀纳斯泰加林群落草本层物种多样性受环境因子海拔、土壤含水量、土壤全氮含量、土壤温度和火干扰因子火烈度的影响较大;灌木层物种多样性受海拔、土壤含水量、土壤电导率和土壤有机质含量的影响较大;乔木层物种多样性受环境因子海拔、土壤含水量、土壤有机质含量、土壤全氮含量和火干扰因子火烈度的影响较大。泰加林群落物种多样性除受环境因子海拔、土壤含水量和土壤有机质、全氮含量和火干扰因子火烈度的影响较大,草本和乔木层的相互作用和影响,对群落物种多样性起了决定性作用。喀纳斯泰加林群落物种多样性分布格局是由以海拔为主的多种因子综合作用的结果。     

广东内伶仃岛薇甘菊危害与生态因子的关联度分析

用灰色关联度分析对广东内伶仃岛草本群落、草灌(或灌草)丛群落和灌木林受薇甘菊危害与环境因子的关联性进行分析。结果表明薇甘菊对草本群落的危害与环境因子的关联度中主要受土壤水分和电导率的影响较大,对草灌丛群落的危害与各环境因子的关联度差异不大,但其中受土壤含水量、pH值和群落透光度的影响稍大些,对灌丛群落的危害与各环境因子的关联度差异也不大,其中受土壤有机质、群落透光度和土壤含水量的影响较大。各环境因子对不同群落受薇甘菊危害的影响由强到弱的顺序为土壤含水量>土壤pH值、有机质含量>群落透光度、土壤养分。     

恒湖农场茶叶港草洲枯水期湿地植物与土壤关系及种群生态位分析

湿地植物与土壤关系问题一直就是生态学研究的热点,也是湿地植物种群生态位研究的基础。基于鄱阳湖典型湿地-|恒湖农场茶叶港草洲19个样地20种植物重要值组成的样地-|物种矩阵,用等级聚类分析中的Ward法(离差平方和法)将研究区植物划分为灰化薹草(Carex cinerascens)群落、虉草(Phalaris arundinacea)群落及南荻(Triarrhena lutarioriparia)群落3个群落类型。通过Spearman秩相关分析检验物种多样性指数(Shannon-Wiener多样性指数H'、物种丰富度指数S和Pielou均匀度指数J)与土壤因子(土壤pH值、电导率、含水量和有机质)的相关性,结果发现研究区植物物种的Shannon-Wiener多样性指数H'、物种丰富度指数S与土壤pH值分别为显著(P0.05)和极显著(P0.01)正相关关系,而与土壤有机质分别达到显著(P0.05)和极显著(P0.01)负相关水平,Pielou均匀度指数J与土壤因子相关性不明显。利用RDA(冗余分析)排序分析研究区植物物种分布与土壤p H值、电导率、含水量、有机质的关系,结果发现土壤pH值、土壤有机质与研究区植物物种分布关系最为密切(P=0.042,0.048),可以看成是关键控制因子。基于对研究区植物物种分布影响较大的土壤pH值及有机质环境因子,将其分别划分为10个梯度等级,分析植物种群生态位。发现研究区优势种灰化薹草、虉草生态位宽度较大,蚊母草(Veronica peregrina)、荇菜(Nymphoides peltata)等生态位宽度较小,生态位重叠值整体保持在较低水平,说明物种在土壤pH值和土壤有机质两个环境梯度上生态位分化明显。     

基于小波变换的土壤有机质含量高光谱估测术

利用统计分析方法选取了土壤N、P、K元素含量近似而有机质含量差异较大的样本60个,通过高光谱探测分析获得样本反射率对数的一阶导数光谱,采用Bior 1.3函数进行多层离散小波分解,剔除低频近似信号和高频噪声信号,得到反映土壤理化参数的特征光谱曲线;采用相关分析筛选土壤有机质含量的显著相关波段,基于显著相关波段和特征光谱曲线分别构建土壤有机质含量高光谱多元回归估测模型;通过比较分析,确定了提取土壤有机质特征光谱的最佳小波分解尺度并构建了最佳预测模型.结果表明:提取土壤有机质特征光谱的最佳小波分解层数是9层,其次是8层和10层;基于小波9层分解特征光谱曲线的有机质含量估测模型最佳,其决定系数(R2)为0.89,比基于显著相关波段构建模型的R2增加了0.31,比基于原始光谱所构建模型的R2增加了0.10.     

大兴安岭森林草原过渡带白桦及主要草本植物生态位关系的研究

以白桦、日阴菅及其它主要草本植物的个体数量为指标,分析了各植物种群在土壤有机质,速效P和pH值3个资源维上的生态位宽度和生态位重叠及其在不同海拔条件下的变化规律。日阴菅生态位宽度随海拔升高而增大,其余植物种类在有机质资源维上的生态位宽度,大都是以中等海拔（800m)的样带最宽,而在速效P资源维上,又以中等海拔的样带为最窄,由于高海拔及相应低气温在某种程度上限制了植物种群在土壤有机质和速效P的利用,主要植物种对之间在这两个资源维上的生态位重叠以高海拔（950m)样带为最小,在土壤pH值资源维上,溪荪与其它主要植物种间的生态位重叠皆以低海拔（650m)样带为最小,可能是其特殊的环境组合迫使溪荪发生了生态位移动,大多数种对在土壤有机质,速效P和pH值3个资源维上都以海拔800m的样带生态位重叠最大。     

青藏高原草地地下生物量与环境因子的关系

青藏高原草地生物量大部分分布于地下,地下生物量在其碳循环研究中起着重要的作用.基于大规模野外样地调查数据,分析比较了青藏高原南北和东西样带上草地地下生物量与环境因子的相关关系,探讨了环境因子对地下生物量控制作用的区域差异.研究结果表明:对于所有采样点而言,青藏高原草地地下生物量的环境控制因素主要有土壤含水量、表层土壤有机碳和全氮含量.通过比较南北和东西样带研究结果发现,草地地下生物量与土壤含水量、土壤表层有机碳和全氮含量相关的显著性水平,在东西样带上明显高于南北样带.同时,东西样带上草地地下生物量与降水量有显著正相关关系,这种关系在南北样带上不显著,表明水分对东西样带草地地下生物量的控制作用较强.气温与南北样带草地地下生物量呈显著负相关,但与东西样带草地地下生物量相关不显著,由此说明环境因子对青藏高原草地地下生物量的控制存在显著区域差异.     

基于小波变换的土壤有机质含量高光谱估测

利用统计分析方法选取了土壤N、P、K元素含量近似而有机质含量差异较大的样本60个,通过高光谱探测分析获得样本反射率对数的一阶导数光谱,采用Bior 1.3函数进行多层离散小波分解,剔除低频近似信号和高频噪声信号,得到反映土壤理化参数的特征光谱曲线;采用相关分析筛选土壤有机质含量的显著相关波段,基于显著相关波段和特征光谱曲线分别构建土壤有机质含量高光谱多元回归估测模型;通过比较分析,确定了提取土壤有机质特征光谱的最佳小波分解尺度并构建了最佳预测模型.结果表明： 提取土壤有机质特征光谱的最佳小波分解层数是9层,其次是8层和10层;基于小波9层分解特征光谱曲线的有机质含量估测模型最佳,其决定系数（R²）为0.89,比基于显著相关波段构建模型的R²增加了0.31,比基于原始光谱所构建模型的R²增加了0.10.     

黄河中下游过渡区河岸植物多样性与土壤因子的关系

【目的】河岸带物种多样性与土壤因子的关系对维持河岸带生态系统的稳定性十分重要,为揭示黄河中下游河岸带物种多样性与土壤因子的关系,进一步为黄河中下游过渡区河岸生态恢复、保护和高质量发展提供一定的参考与理论指导。【方法】采用样方调查法、试验分析法、CCA排序法等方法,以河南黄河中下游过渡区对植物分布和物种多样性与土壤因子的关系进行研究。【结果】结果表明：（1）黄河中下游过渡区河岸土壤含水量、有机质、速效钾及有效磷均属于中等变异程度,全氮变异系数为强变异性,土壤养分空间分布总体呈现中度不均匀的特征。（2）黄河中下游过渡区河岸植物优势度指数（D）与土壤全氮具有显著负相关关系（P＜0.05）;土壤pH值、速效钾和有效磷对物种丰富度指数（S）的影响不明显;均匀度指数（E）、香农-威纳指数（H）与6个土壤因子之间均没有达到显著水平。（3）红蓼、头状穗莎草、长芒稗、糠稷、醴肠群落的分布受土壤含水量的影响较大;青蒿、酸枣、毛白杨等的分布主要受全氮的影响较大,在全氮含量较高的区域分布较多;葎草和反枝苋受速效钾影响较大;而狗牙根、苍耳、芦苇、狗尾草、春蓼、绿豆等群落受土壤因子的影响较小。     

黄土高原盆地土壤有机质与影响因子的空间多尺度关系

不同影响因子对土壤有机质含量的影响存在尺度依赖性。以太原盆地土壤有机质为研究对象,于盆地上、中、下部分别设置采样带,应用多元经验模态分解(multivariate empirical mode decomposition,MEMD),分析了盆地内不同部位土壤有机质与影响因子(高程、坡度、地形湿度指数、土壤容重、砂粒、壤粒、黏粒和光谱主份等)在表征尺度的相关性,并预测了采样尺度上土壤有机质含量,旨在研究黄土高原盆地区内土壤有机质与相关因子的空间多尺度关系。研究结果表明:(1)利用MEMD法可将盆地内不同部位处的土壤有机质空间序列分解为不同表征尺度,盆地上、中和下部的表征尺度分别为6、8和7个。研究区域内,尺度约1000 m处是土壤有机质的主要表征尺度,且盆地内垂直河流方向的有机质序列主要表征尺度沿河流方向表现分散。(2)土壤有机质和影响因子的空间多尺度关系表明,高程与土壤有机质的关系主要表现在大尺度,而坡度、地形湿度指数与盆地中、下部土壤有机质的关系较明显。土壤容重与有机质在不同位置的不同表征尺度存在显著差异。土壤质地中,壤粒含量与有机质的多尺度关系最为明显。光谱主份1在全部样带中所有表征尺度上均与有机质显著相关。(3)采用MEMD法对有机质的预测精度高于基于原始数据的逐步多元回归结果。综上,研究结果可为黄土高原盆地区内土壤数字制图、土壤田块的合理设计与有机质的精确预测提供理论依据。     

典型滨岸草地生态系统碳稳定同位素组成及分布特征

通过测定上海市青浦区东风港百慕大、白花三叶草、高羊茅和白茅等4种典型滨岸草本植物各组织以及不同垂直深度土壤有机质δ¹³C值,对滨岸草地生态系统的植物-土壤碳稳定同位素特征进行了分析.结果表明: 白花三叶草、高羊茅属于C3植物,百慕大、白茅属于C4植物,其茎叶、凋落物和根系各组织间δ¹³C值无显著差异.C3和C4植物样带表层土壤有机质δ¹³C值随着土壤深度递增而呈现截然不同的变化特征,这与样带本底δ¹³C值以及碳稳定同位素分馏效应有关,同时还受植物根系分布深度的影响.植物输入是土壤有机碳(SOC)的最主要来源,植物有机体δ¹³C组成对土壤有机质δ¹³C值有直接影响,植物各组分δ¹³C值与土壤有机质δ¹³C值均存在极显著相关.4种草本植物样带SOC含量与δ¹³C值均呈极显著相关,其中,C3植物样带SOC含量与δ¹³C值呈线性负相关,C4植物样带SOC含量与δ¹³C值呈线性正相关.     

黄土高原不同土地利用类型土壤含水量的地带性与影响因素

通过对黄土高原南北样带大面积(北纬34°05'—40°75'、东经107°14'—111°09')土壤含水量(0—500 cm剖面)测定和相应植被类型调查,研究了黄土高原农田、草地、灌木林地和乔木林地4种土地利用类型土壤含水量的空间变化及它们之间的差异性。结果表明:黄土高原4种土地利用类型的土壤含水量皆呈现南北向地带性变化,自南向北土壤含水量有明显递减趋势,与多年平均降雨量、潜在蒸散量、土壤质地等的分布具有一致性;同一地点不同土地利用类型下土壤水分含量具有显著差异(农地草地灌木和乔木林地),不同植被类型根系分布、蒸散耗水量的不同是造成含水量差异性的原因。植被建设应遵循土壤水分分布规律,研究结果对黄土高原植被恢复建设具有一定参考价值。     

Decomposition of 13C-labelled standard plant material in a latitudinal transect of European coniferous forests: Differential impact of climate on the decomposition of soil organic matter compartments

¹³C labelled plant material was incubated in situ over 2 to 3 years in 8 conifer forest soils located on acid and limestone parent material along a north-south climatic transect from boreal to dry Mediterranean regions in western Europe. The objectives of the experiment were to evaluate the effects of climate and the soil environment on decomposition and soil organic matter dynamics. Changes in climate were simulated using a north-to-south cascade procedure involving the relocation of labelled soil columns to the next warmer site along the transect.Double exponential, decay-rate functions (for labile and recalcitrant SOM compartments) vs time showed that the thermosensitivity of microbial processes depended on the latitude from which the soil was translocated. Cumulative response functions for air temperature, and for combined temperature and moisture were used as independent variables in first order kinetic models fitted to the decomposition data. In the situations where climatic response functions explained most of the variations in decomposition rates when the soils were translocated, the climate optimised decomposition rates for the local and the translocated soil should be similar. Differences between these two rates indicated that there was either no single climatic response function for one or both compartments, and/or other edaphic factors influenced the translocation effect. The most northern boreal soil showed a high thermosensitivity for recalcitrant organic matter compartment, whereas the labile fraction was less sensitive to climate changes for soils from more southern locations. Hence there was no single climatic function which describe the decay rates for all compartments. At the end of the incubation period it was found that the heat sum to achieve the same carbon losses was lower for soils in the north of the transect than in the south. In the long term, therefore, for a given heat input, decomposition rates would show larger increases in boreal northern sites than in warm temperate regions.The changes in climate produced by soil translocation were more clearly reflected by decomposition rates in the acid soils than for calcareous soils. This indicates that the physicochemical environment can have important differential effects on microbial decomposition of the labile and recalcitrant components of SOM.     

不同土壤培肥措施下农田有机物分解的生态过程

通过在河北曲周实验站的田间试验,研究了4种不同土壤培肥措施条件下农田生态系统中几种主要土壤生物随有机物分解的变化规律、有机物的分解及其主要影响因素。研究结果表明：除土壤线虫外,其他几种主要的土壤生物的分布规律基本上是堆肥区〉原貌区〉对照区〉化肥区,与施入的有机物（小麦秸秆）的分解规律一致。在受人为扰动的堆肥区、化肥区和对照区土壤中,细菌占绝对优势,而在未开垦的原貌区中,真菌起着重要作用。 在有机物分解初期,土壤微生物能比较快地迁移到秸秆表面,秸秆表面的生物数量最多的是细菌,随着细菌的数量增加,原生动物数量亦呈现增加趋势,蚯蚓数量增多,而线虫的数量则减少。而有机物分解后期,真菌的数量逐渐减少,蚯蚓的数量也呈下降趋势,有机物的分解速度减慢。通过灰色关联度分析,9种外界因素（生物因素和环境因素）对小麦秸秆分解作用的相对重要程度排序：土壤温度（0．844）〉蚯蚓（0．777）〉真菌（0．764）〉全氮（0．754）〉线虫（0．753）〉有机质（0．742）〉细菌（O．738）〉原生动物（0．693）〉土壤含水量（0．661）,其中土壤温度和蚯蚓是影响土壤有机物分解的最重要的两个因素。     

水分对敦煌阳关湿地芦苇叶片与土壤C、N、P生态化学计量特征的影响

土壤水分是影响干旱区植物养分吸收和利用策略的关键因子之一。研究不同水分梯度叶片与土壤生态化学计量特征,有助于揭示植物对环境变化的响应特征及生态适应性。通过野外调查与实验分析,对敦煌阳关不同水分梯度芦苇叶片与土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征及其关系进行了研究。结果表明:(1)随土壤含水率升高,叶片C、N、P含量降低,叶片C/N、C/P、N/P升高。(2)随土壤含水率升高,土壤有机碳(OC)、总氮(TN)、总磷(TP)含量及土壤N/P升高,土壤C/N降低,土壤C/P先升后降。(3)低水分梯度叶片N、C/N与土壤N、C/N显著负相关(P<0.05),叶片C、P、C/P、N/P与土壤C、P、C/P、N/P无显著相关性(P>0.05);高、中水分梯度叶片C、N、P与土壤C、N、P化学计量特征相关性均不显著(P>0.05)。低水分梯度叶片受干旱胁迫和土壤养分制约,且能够保持较高的叶养分含量,体现了干旱区湿地植物异质生境下独特的养分调节机制。     

基于样带的滨海盐碱地土壤养分和盐分的空间变异

在黄河三角洲北部刁口黄河故道盐碱地设置一条南北土壤样带,采用地统计学方法分析土壤养分指标(有机质、全氮、有效磷、速效钾)和全盐含量的空间分布规律及其影响因素.结果表明:研究区土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾和全盐含量的块金系数分别为0.38、0.40、0.50、0.32和0.34,5个土壤指标均具有中等的空间相关性;样带上土壤有机质和全氮含量的分布趋势基本一致,土壤速效钾与全盐含量的分布具有很强的相关性,土壤有效磷含量呈波动式的空间分布.综合土壤有机质和全盐含量,将样带土壤划分为盐大肥低型、盐大肥高型、盐小肥高型3种类型.研究区各土壤指标的空间分布格局与成土母质、土地利用方式、距海距离、道路阻隔等因素密切相关.     

A comparison of soil climate and biological activity along an elevation gradient in the eastern Mojave Desert

Summary Soil temperature, moisture, and CO₂ were monitored at four sites along an elevation transect in the eastern Mojave Desert from January to October, 1987. Climate appeared to be the major factor controlling CO₂ partial pressures, primarily through its influence of rates of biological reactions, vegetation densities, and organic matter production. With increasing elevation, and increasing actual evapotranspiration, the organic C, plant density, and the CO₂ content of the soils increased. Between January and May, soil CO₂ concentrations at a given site were closely related to variations in soil temperature. In July and October, temperatures had little effect on CO₂, presumably due to low soil moisture levels. Up to 75% of litter placed in the field in March was lost by October whereas, for the 3 lower elevations, less than 10% of the litter placed in the field in April was lost through decomposition processes.     

不同林窗马尾松凋落叶与土壤养分变化研究

以现有42年生的马尾松（Pinus massoniana）人工纯林,经过采伐形成4种不同大小有效面积的林窗（100、400、900和1 600 m²）为研究对象,以未经采伐的42年生马尾松人工纯林为对照样地,采用凋落叶分解袋法,研究不同大小有效面积林窗对马尾松凋落叶、土壤C、N、P及化学计量比和养分损失率的影响。研究结果表明：（1）不同大小有效面积林窗下的马尾松凋落叶、土壤C、N、P含量及养分损失率除土壤P含量和马尾松凋落叶P养分损失率外,均存在显著差异。随着林窗有效面积G1~G4的增大,马尾松凋落叶C、N、P含量均呈降低趋势,三者均在G3林窗体现出较小值。马尾松凋落叶C、N、P养分损失率、土壤C、N、P养分含量多呈抛物线趋势,且均在G2或G3林窗体现出最大值。（2）不同大小有效面积林窗下的马尾松凋落叶、土壤C/N/P均存在显著差异。随着林窗有效面积G1~G4的增大,马尾松人工林土壤C/N/P基本呈抛物线变化趋势,土壤C/N在G3林窗出现最大值,土壤C/P、N/P均在G2林窗体现出最大值;土壤C/N、C/P、N/P变异系数分别为13.31%、16.51%、17.21%。马尾松凋落叶C/N、C/P均在G3体现出最小值。（3）马尾松凋落叶C、N含量与土壤C、C/N/P及环境因子的相关性较强,P含量与它们的相关性较弱;C/N与土壤P、C/N/P及环境因子的相关性较强,C/P、N/P与土壤C/P及环境因子的相关性较强;C、N养分损失率与土壤C、C/N、C/P及环境因子的相关性较强,P养分损失率与土壤C、N、P含量及其化学计量比和环境因子的相关性较弱。土壤C、N、P含量及其化学计量比与环境因子的相关性较强。     

Actinobacterial community dominated by a distinct clade in acidic soil of a waterlogged deciduous forest

Members of the Actinobacteria are among the most important litter decomposers in soil. The site of a waterlogged deciduous forest with acidic soil was explored for actinobacteria because seasonality of litter inputs, temperature, and precipitation provided contrasting environmental conditions, particularly variation of organic matter quantity and quality. We hypothesized that these factors, which are known to influence decomposition, were also likely to affect actinobacterial community composition. The relationship between the actinobacterial community, soil moisture and organic matter content was assessed in two soil horizons in the summer and winter seasons using a 16S rRNA taxonomic microarray and cloning-sequencing of 16S rRNA genes. Both approaches showed that the community differed significantly between horizons and seasons, paralleling the changes in soil moisture and organic matter content. The microarray analysis further indicated that the actinobacterial community of the upper horizon was characterized by high incidence of the genus Mycobacterium. In both horizons and seasons, the actinobacterial clone libraries were dominated (by 80%) by sequences of a separate clade sharing an ancestral node with Streptosporangineae. This relatedness is supported also by some common adaptations, for example, to soil acidity and periodic oxygen deprivation or dryness.     

冻融条件和土壤湿度对森林土壤渗漏液溶解性有机质含量与光谱结构特征的影响

土壤溶解性有机质(DOM)含量及其稳定性影响土壤碳氮循环关键过程,目前气候变化下森林土壤DOM含量及其光谱结构特征仍不明确.本研究利用长白山阔叶红松混交林和次生白桦林表层土壤进行室内冻融模拟试验,结合三维荧光光谱-平行因子分析方法,研究冻融强度和冻融循环次数及其交互作用对不同湿度温带森林土壤渗漏液DOM含量、组分和光谱结构特征的影响.结果表明: 森林土壤渗漏液DOM含量及其组分因林分类型、土壤湿度、冻融强度、冻融循环次数不同而存在差异.2种林分土壤渗漏液DOM含量均在中湿度下最低,并受高强度冻融影响显著,且随冻融循环次数增加呈现先增加后降低的趋势.可鉴别DOM的3个荧光组分:胡敏酸类DOM、富里酸类DOM和蛋白类DOM;阔叶红松混交林土壤渗漏液DOM组分以富里酸类物质为主,腐殖化程度较高;而次生白桦林土壤渗漏液DOM组分以胡敏酸类物质为主,3组分受冻融强度显著影响,稳定性较低.经冗余分析(RDA)发现,林分在很大程度上决定森林土壤DOM属性变化,次生白桦林土壤渗漏液DOM含量及其3组分荧光强度大于阔叶红松混交林;土壤湿度显著影响DOM芳香性,2种林分土壤渗漏液DOM芳香性均呈中湿度>高湿度>低湿度的趋势;随冻融强度增加,阔叶红松混交林土壤渗漏液DOM芳香性显著降低;多次冻融循环显著提高2种林分土壤渗漏液DOM腐殖化程度.因此,不同冻融作用下,低湿度温带森林土壤渗漏液DOM含量及其生物有效性呈现增加的趋势,尤其是次生白桦林土壤,可能会增加春季冻融期温带森林土壤溶解性有机质淋溶损失.这些结果可为深入研究野外冻融期温带森林土壤溶解性有机质周转机制提供参考.