塔克拉玛干沙漠腹地人工植被下土壤微生物的初步研究

在极端干旱的塔克拉玛干沙漠腹地利用矿化度为4～5 g/L的地下咸水灌溉,在风沙土上建立了人工绿地。对流沙和人工绿地中微生物三大类群（细菌、真菌和放线菌）进行了数量测定,结果显示：流沙上微生物数量很少,人工绿地的微生物数量显著增加;种植时间相同而植被类型不同的样地中的微生物数量有差异;微生物的组成中,细菌占绝大多数,达微生物总数的90%以上,其次是放线菌,真菌数量最少;表层微生物数量明显高于下层。人工绿地微生物数量的变化,说明风沙土已逐步向具有一定肥力水平的土壤方向演变。     

科尔沁沙地不同年代小叶锦鸡儿人工林植物群落特征及其土壤特性

 研究了科尔沁沙地小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)人工固沙林在0、5、13、21和28年的一个时间序列上土壤理化性状和植物群落特征及其恢复动态。结果表明：1) 土壤肥力随着人工植被建立时间的延长而逐渐恢复,表现为土壤粘粉粒含量、持水性能、土壤有机碳（SOC）和全氮（N）含量、潜在土壤呼吸在时间梯度上的增加,以及土壤容重和pH值的下降,0～5 cm表层土壤的恢复显著高于5～20 cm土壤;2) 在人工植被建立和发育的早期阶段 (0～13年),土壤肥力恢复的速率明显高于群落后期的演替阶段(13～28年);3) 灌丛对土壤肥力有明显的富集效应,随着人工群落发育时间的延长,“肥岛”面积扩展,富集率降低;4) 随着土壤环境条件的改善,侵入的草本植物种类数量、植被盖度增加,简单的人工植被向复杂的灌草群落演变。     

荒漠地衣对沙坡头人工植被固沙区的生态影响

腾格里沙漠东南缘沙坡头地区所形成的微型生物结皮(microbiotic crust)占优势的生态格局是荒漠地区天然植被中特有的生态景观之一。荒漠地衣作为微型生物结皮中重要的组成部分,在影响生态变化方面扮演着不可或缺的角色。本研究调查了不同建立年代的人工植被固沙区中的维管植物和微型生物结皮中地衣的物种组成和盖度,测定了结皮土壤的主要养分含量。结果显示:微型生物结皮中地衣以胶衣Collema和石果衣Endocarpon两属为优势类群;随人工植被建立时间的延长,维管植物和微型生物结皮盖度、结皮厚度与土壤养分含量呈增高趋势,并基本呈显著的正相关关系。维管植物、微型生物结皮、地衣和土壤养分基本一致的变化规律表明,微型生物结皮对固沙区中浅根系植被发育和土壤恢复具有正效应,为人工高效治沙及全面实施"沙漠生物地毯工程"提供了必要的理论基础。     

河西走廊沙漠人工植被区土壤种子库特征

土壤种子库作为地上植被更新的重要的种源储备库,在植被自然恢复和演替过程以及生态系统建设中起着重要作用。以河西走廊不同区域沙漠人工植被为研究对象,研究了土壤种子库物种组成、时空分布和数量变化特征。结果表明：河西走廊沙漠人工林土壤种子库共出现27种植物,分属8科22属,以藜科植物最多,生活型以草本植物种子比例最高,占到90.6%—95.06%;土壤种子库密度介于19.29粒/m~2—858.57粒/m~2之间,从东到西呈水平地带性分布,土壤种子库分布主要集中在0—2cm土层中,不同样地土壤种子库密度均呈明显的垂直分布,在0—10cm土层内,随着土层深度增加,种子库密度先减小后增大;土壤种子库多样性(Simpson指数)在河西走廊东段沙漠人工植被区最高,在0.671—0.812之间,河西走廊中段沙漠人工植被区为0.417—0.809之间,河西走廊西段沙漠人工植被区为0.256—0.707之间,从东到西呈下降趋势,Shannon-Wiener指数、Margalett丰富度指数、Peilow均匀度指数也表现出相同的趋势,说明由于生境的植被的异质性程度高,使土壤种子库之间的差异性显著;河西走廊沙漠...     

长白山苔原带植被变化与土壤微生物、酶活性及土壤肥力的相关性

全球变暖背景下长白山苔原带多种草本植物入侵,植被显著发生变化。本研究通过测试苔原植被不同变化阶段的土壤微生物、土壤酶活性和土壤肥力,分析苔原带植被变化带来的土壤中微生物群落结构、酶活性的变化,研究土壤中微生物群落结构、酶活性对土壤肥力的影响,以及土壤肥力的变化对苔原带植被变化的可能作用。研究表明:(1)苔原带植被从类型Ⅰ(稳定型,草本植物相对盖度5%)到类型Ⅴ(强烈变化型,草本植物相对盖度70%)的植被变化过程中,土壤微生物、土壤酶活性随之相应变化。其中,从类型I到类型Ⅳ(变化型,草本植物相对盖度为30%~70%)的植被变化过程中,土壤微生物PLFAs及酶活性持续增加;但从类型Ⅳ到类型V的植被变化过程中,土壤微生物PLFAs减少,酶活性降低;(2)苔原土微生物PLFAs(及酶活性)变化引起土壤肥力明显变化,土壤微生物PLFAs(及酶活性)增加,土壤有机质分解加快,速效养分增加;(3)鉴于土壤肥力提高有利于草本植被入侵,推断土壤微生物及酶活性和植被变化之间存在一个由正反馈向负反馈的转化过程,土壤微生物和土壤酶活性变化是长白山苔原植被变化的重要影响因子。     

包兰铁路沙坡头段人工植被区生境与植被变化研究

综合土壤、气体、植被等诸多因子,结合时间尺度上的环境变迁对植被的变化进行了研究。结果表明,（1）沙子水分随着人工植被建立时间延长而线性地减少,30a后人工植被的水分得以稳定,对降水量增加的响应也变弱。（2）虽然人工植被盖度有所下降,但以油蒿为建群种的群落能够适应沙坡头环境的变化,不断的自我繁衍,保持可持续性。（3）随着环境的变化,该地的生物多样性增加了;藻类、藓类以及浅根性植物和动物等的侵入,使简单的人工植被已演变到多层次的复杂的人工＋自然生态系统,该生态系统能够维持草原化荒漠条件下较高的盖度,有利于沙面形成结皮并向在土过程发育,从而可保持固沙系统较长时期的稳定。     

巴丹吉林沙漠南缘植被物种多样性及其与土壤特性的关系

通过对巴丹吉林沙漠南缘地区植被的野外调查,探讨了植被物种组成与物种多样性对样地沿距沙漠中心的距离变化的响应,以及物种多样性与土壤因子间的关系。结果表明:(1)研究区主要物种共计10科18属20种,植物种类以沙漠旱生植物为主,样地的植被群落类型都是灌木与草本植物群落。(2)随着样地向沙漠外缘的延伸,植物种类和数量逐渐增多,群落结构更加复杂化和多样化;样地Shannon-Wiener指数和Simpson指数呈上升趋势,优势度指数逐渐下降;灌木层与样地的α多样性指数变化趋势一致,草本层变化幅度较小;β多样性指数中BrayCurtis指数呈下降趋势,说明植物群落之间的物种替换速率降低。(3)物种多样性指数与土壤因子的相关关系及逐步回归分析表明土壤有机质和土壤全氮含量对植被的影响显著,土壤表层20~40cm中的土壤速效磷与样地物种多样性和草本层物种多样性之间具有显著相关关系。     

沙坡头人工植被演替过程的土壤呼吸特征

为探讨人工植被演替过程对土壤呼吸速率的影响,本文利用碱液吸收法同步测定了腾格里沙漠东南缘1956、1964、1981、1987、1989、2007年始植的人工植被区和2007年新铺设的草方格固沙区及流沙区的土壤呼吸速率变化,同时分析了土壤水分和温度对上述不同样地土壤呼吸的影响。结果表明:1) 总体而言,土壤呼吸速率随着人工植被演替时间的延长而逐渐增大。当土壤含水量较高时,不同始植年代人工植被区的土壤呼吸速率具有显著的差异(P<0.05);当土壤含水量较低时,不同始植年代植被区的土壤呼吸速率没有显著的差异(P>0.05)。2)土壤呼吸速率与土壤含水量呈正相关关系,且相关系数随着人工植被演替时间的延长而逐渐增大。3)利用土壤呼吸速率-土壤温度指数函数关系计算得到不同人工植被演替阶段土壤呼吸速率的Q₁₀值均较低(平均值仅为1.02)。土壤温度对1987、1989年人工植被区内的土壤呼吸速率产生了显著影响(P<0.05),而对其他样地的土壤呼吸速率影响不显著 (P>0.05)。综合说明,人工植被的演替过程改变了土壤呼吸速率大小及其对土壤水分和温度的响应。     

不同恢复类型植被细根分布及与土壤理化性质的耦合关系

针对陕北典型黄土丘陵区吴起县主要人工造林和自然封育植被恢复类型,确定5、15年和40年不同退耕年限下的沙棘、山杏及自然恢复草地样地,进行剖面采样,分析不同植被恢复类型下细根生物量、土壤理化性质,研究了不同恢复类型和不同年限植被细根生物量与土壤理化性质随时间的变异规律及耦合关系。结果表明,(1)总体上,主要造林树种和退耕自然封育草地细根生物量都随林龄和退耕年限的增长呈增加趋势,同年限人工造林树种细根生物量大于自然恢复的草地,不同植被群落细根生物量均表现出随着深度的增加呈指数递减规律。(2)自然封育的草地生态系统土壤含水量大于人工山杏林和沙棘林。人工造林和自然封育植被恢复下,土壤团聚体稳定性都随退耕年限的增加而增强,有机质、全氮、全磷含量也都呈增加趋势,土壤平均含水量则呈减小趋势。(3)细根生物量与土壤容重和团聚体稳定性显著相关,植物细根在土壤结构改善中起到了重要作用。     

渝东山地黄壤肥力变化与植物群落演替的关系

从土壤的理化因子出发,利用综合评价的方法,对渝东地区城口县坪坝区大巴山南坡山地黄壤的土壤肥力变化特征与地上植被类型之间的关系进行了研究.结果表明,马尾松林、杉木林、落叶栎类林、茶树林和常绿阔叶林下土壤肥力的综合指标值分别为0.1256、0.2085、0.351、0.2479、0.9329.阔叶林(落叶栎类林、茶树林和常绿阔叶林)下山地黄壤的土壤肥力综合指标值均大于针叶林(马尾松林、杉木林)下山地黄壤的土壤肥力综合指标值.即使在同一植被类型下,由于建群种的不同,其土壤肥力综合指标值也不相同.根据植物群落演替的过程可以断定土壤的发育与植物群落演替是两个密不可分、相辅相成的过程.     

宁夏东部荒漠草原向灌丛地人为转变过程中土壤胞外酶活性响应

以宁夏东部荒漠草原-灌丛地典型镶嵌体内部荒漠草地、草地边缘、灌丛边缘、灌丛地为对象,对各样地植丛和空斑下土壤特性及6种土壤胞外酶活性(纤维二糖水解酶、β-1,4-木糖苷酶、β-1,4葡萄糖苷酶、β-1,4-乙酰基氨基葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶和碱性磷酸酶)进行分析,研究荒漠草原向灌丛地人为转变过程中胞外酶的响应特征。结果表明: 荒漠草原向灌丛地转变过程中,土壤水分、有机碳、全氮、全磷、微生物生物量碳、微生物生物量氮均显著降低,且灌丛地显著低于草地26.0%～88.5%;除草地边缘土壤水分、有机碳空斑略高于植丛外,其他指标均表现为各样地植丛显著高于空斑3.9%～82.3%。6类土壤胞外酶活性在转变过程中均呈下降趋势,降幅为22.1%～82.4%,其中亮氨酸氨基肽酶和碱性磷酸酶降低最为显著,分别降低82.4%和75.5%;除灌丛地β-1,4-乙酰基氨基葡萄糖苷酶在空斑显著高于植丛外,其他胞外酶活性均表现为各样地植丛高于空斑10.7%～42.7%;转变过程中6类胞外酶活性之间呈显著正相关,且均与土壤特性呈不同程度正相关,其中各类土壤胞外酶活性对土壤微生物生物量碳、氮及全氮响应较为积极。     

围封对不同退化程度荒漠草原植物群落和土壤的影响

围封是退化草原生态系统恢复的有效措施之一,已在中国北方草原地区实施多年并取得良好的效果。由于不同退化草原生态系统具有完全不同的植被和土壤条件,围封对不同退化草原植物群落和土壤的恢复是否具有一致的影响,目前仍不清楚。对内蒙古地区轻度、中度和重度退化荒漠草原分别设置6年围封后,对植物群落特征和土壤理化性质进行了调查和测定。研究结果发现,围封显著提高了3种退化荒漠草原短花针茅（Stipa breviflora）和无芒隐子草（Cleistogenes songorica）种群以及群落的高度、盖度和地上生物量（P<0.05）,表明围封从多组织层次使退化草原植物群落得到有效的恢复。围封总体提高了轻度和中度退化荒漠草原植物多样性,但降低重度退化荒漠草原的植物多样性。重度退化荒漠草原在围封后群落高度、盖度和地上生物量恢复效率显著高于轻度和中度退化的（P<0.05）,表明围封对重度退化荒漠草原植被恢复更加有效。除轻度退化外,围封显著降低中度和重度退化荒漠草原土壤全碳、全氮、全磷、有效氮和速效磷含量（P<0.05）,但对3种退化荒漠草原的土壤水分含量无显著影响,表明围封对不同退化荒漠草原土壤的影响具有滞后性。研究为荒漠草原围封成效评估提供理论指导和退化荒漠草原生态系统科学合理实施围封政策提供科学依据。     

火烧对古尔班通古特沙漠土壤养分和土壤酶活性的影响

以古尔班通古特沙漠2016年6月意外火烧事件为背景,对比分析火烧和未火烧样地区不同土壤深度化学性质、土壤酶活性的变化特征,为全面评估火烧对温带荒漠生态系统的影响提供土壤学依据。结果表明:火烧样地和对照样地土壤养分含量和酶活性总体上均表现为上层土壤(0—5 cm)大于下层土壤(5—10 cm),仅土壤氧化酶(过氧化氢酶)活性表现为下层土壤大于上层土壤。同时,火烧和土壤深度存在交互效应,火烧对土壤特性的影响受土壤深度的限制。土壤化学性质受火烧的影响主要表现在0—5 cm土壤层,尤其是速效养分在火烧之后有显著增加趋势。火烧对5—10 cm土壤层土壤化学性质无显著影响。火烧后,硝态氮(NO3-N)含量显著下降,铵态氮(NH4-N)含量上升。土壤水解酶、氧化酶活性在火烧之后降低,具体表现为,蔗糖酶、脲酶、β-葡萄糖苷酶活性在0—5 cm和5—10 cm土壤层均极显著下降,而碱性磷酸酶活性仅在0—5 cm土壤层显著下降。过氧化氢酶活性则在5—10 cm土壤层活性显著下降。表明上层土壤水解酶活性对火烧干扰较为敏感,氧化酶活性在火烧干扰下相对稳定。从各土层土壤酶活性的变化特征来看,火烧对水解酶活性的影响随土壤深度增加而降低,而氧化酶则呈现相反的趋势。总体而言,火烧显著提高了古尔班通古特沙漠土壤速效养分的含量,降低了土壤酶活性,不同土壤酶对火烧响应的敏感程度不同。为深入评估火烧干扰对温带荒漠生态系统的影响提供一定理论依据。     

Effects of different fencing regimes on community structure of degraded desert grasslands on Mu Us desert,China

Grazing is one of the major anthropogenic driving factors influencing community structure and ecological function of grasslands. Fencing has been proved to be one of the main measures for rehabilitating degraded grasslands in northwestern China. However, data from combined empirical studies on the effects of different management regimes in desert grasslands are lacking. So we selected long‐term fencing (fenced since 1991), mid‐term fencing and seasonal fencing (fenced since 2002), and adjacent free‐grazing grasslands to investigate vegetation and soil properties on southwest Mu Us desert. Our results showed that fencing increased plant cover, height, aboveground biomass (AGB) of different plant life‐form groups, Shannon–Wiener diversity index, Evenness index, Simpson index, total soil nitrogen, total soil phosphorus, and soil organic matter, but decreased plant density, species richness, Richness index, soil bulk density, water content, and pH. However, 22–24 years of long‐term complete fencing might cause redegradation of vegetation and soil nutrients, characterized by the reduction of some vegetation properties, biodiversity, total AGB, and some soil properties. Seasonal fencing with 11–13 year was more beneficial to vegetation restoration than that with completely fencing measures. Our study suggests that appropriate artificial disturbances, such as seasonal fencing (winter grazing and summer fencing), should be used after long‐term fencing in order to maintain grassland productivity and biodiversity. These findings will help to provide theoretical support for vegetation restoration and sustainable management in grassland under grazing prohibition at Mu Us desert.     

不同更新方式对林地植被生长及土壤性状的影响

本文研究天然次生林采伐迹地的三种更新方式对林地植被及土壤性状的影响。结果表明,炼山人工造林对林地植被和土壤有一定的破坏作用,是影响林木生长、导致物种丧失、引起林地水土流失和地力衰退的重要原因。不同林分物种丰富度为:天然更新 >人促更新 >炼山人工造林;林下植被生物量为:人促更新 >天然更新 >炼山人工造林。不炼山的天然更新和人促更新,有利于物种多样性保护、植被生长、林地土壤理化性状改善和土壤肥力提高,并具有更高的经济效益。     

工业运输活动对周边荒漠草原植物多样性与土壤性状的影响

研究工业运输活动释放出的重金属元素对周边荒漠草原植被群落特征和土壤性状的关系,为工业活动影响下的荒漠草原植被恢复和重建提供科学依据。以宁夏盐池县高沙窝工业集中区邻近的荒漠草原为研究对象,结合前期土壤和降尘的重金属含量,根据内梅罗污染指数划分了五个污染梯度(梯度Ⅰ、梯度Ⅱ、梯度Ⅲ、梯度Ⅳ和梯度Ⅴ),采用野外调查和室内分析的方法,对比分析了不同污染梯度下的植被群落特征与土壤性状的关系。结果显示：在前三个污染梯度下物种组成相对较多,禾本科(Gramineae)、藜科(Chenopodiaceae)、豆科(Leguminosae)和菊科(Compositae)为优势科。其中,牛枝子(Lespedeza potaninii)和短花针茅(Stipa breviflora)的重要值分别为59.41和44.26,是研究区工业生产和交通运输影响下的主要物种。随着污染梯度的升高,植物群落均匀度指数显著下降(P<0.05),工业交通运输活动造成研究区荒漠草原植被组成单一,群落结构不稳定。表层土壤养分受重金属影响波动较大,土壤全氮和有机质是影响物种多样性指数的主要土壤因子,随着污染梯度的升高显著降低(P...     

Study on Water Balance and Evapotranspiration of Artificial Vegetation in Shapotou Area,Tenger Desert

Precipitation, the only water resource available for plants, is the main limited factor to plant growth in Shapotou area. After the vegetation protective system is built, the proportion between various components of water balance changes and exerts a great influence on growth and succession of artificial vegetation. By calculation on the basis of water balance using weighing electronic lysimeters, the results showed that the average precipitation (186.6 mm) met the need of plant growth in the earlier stage of sand control. The evapotranspiration of desert plants, of which the density is 75 in 100 m2 area of the ground, was much more than the annual' average precipitation. The ratio of evapotranspiration of Artemisia ordosica Kraschen. and Caragana korshinskii Kom. to precipitation was 136.6% and 131.1 % respectively. The ratio of soil evaporation in the water equilibrium rose as the precipitation decreased in the range of 100 ～ 200 mm. However when precipitation was around 100 mm, which was the lowest limit of precipitation available for artificial vegetation, water was almost solely dependant on the soil ineffective evaporation. The effects of precipitation distribution in time and space and formation of biocrust on the soil surface on water balance and water use in artificial vegetation were highly appraised.     

干旱荒漠区人工植物群落演替模式及其生态学机制研究

以我国干旱荒漠区包兰铁路沙坡头地段人工植被防护林体系作为研究对象,研究了区域植被建立与发展过程中,优势植物种的种群动态和人工植物群落的演替模式,探讨了植物群落演替的内在动因和生态学机制．结果表明,该区人工植被经过40余年的演变,其植物种组成发生了很大的变化,已由原来的灌木、半灌木人工植物群落演变为一年生草本植物占优势的人工-天然荒漠植物群落．在此演替过程中,人工栽植的灌木种如柠条、花棒等的重要值不断减少,逐渐从人工植物群落中退出;而天然繁衍的一年生草本植物如小画眉草、雾冰藜、刺蓬、虎尾草等相继侵入,并逐渐成为该区的优势植物种;油蒿由于具有天然下种自行更新能力,在群落中始终占有重要地位．这种物种替代模式与该地区降水资源严重匮乏以及沙地表面结皮的增厚,致使沙子下层含水量降低。深根系的灌木及多年生草本的繁衍受到限制密不可分．     

黄土高原不同植被类型土壤特性与植被生产力关系研究进展

针对黄土高原不同类型植被,不同立地条件下植被及不同的演替阶段的土壤特性进行了综述,包括土壤养分,土壤酸碱度和土壤水热条件与植被生产力的关系。众多的研究表明,土壤水分与营养供应是影响植被生产力的主要因素,而植被的根系分布和细根周转能够影响土壤有机质和理化性质,植被的演替过程改变着土壤的特性,土壤特性的改变驱动着植被演替。     

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。