陕北黄土丘陵区撂荒草地群落生物量及植被土壤养分效应

为了明确植被演替过程中植被与土壤的互动效应,为植被恢复提供依据。根据陕北黄土丘陵区36块不同年限（时间尺度为2—45a）的撂荒样地地上生物量、土壤养分和水分的测定结果,及4块典型撂荒群落样地地上／地下生物量,7种撂荒群落主要植物生长特性的测定,分析了撂荒演替过程中群落生物量与土壤养分的变化过程、趋势及其相互关系,进而探讨了撂荒演替过程中群落生物量对土壤养分的作用效应,并利用多元回归和通径分析法分析了土壤养分对群落生物量的作用。结果表明：（1）除速效磷外,撂荒演替过程中群落地上生物量和土壤有机质、全氮、全磷、全钾、NO3-N、NH4-N和速效钾都呈先减少后增加的趋势,步调基本一致。（2）从撂荒年限与土壤养分的相关性来看,0—20cm土壤有机质含量、速效磷含量和0—20、20—40cm土壤层NO3-N含量与撂荒年限相关显著,说明演替过程中有机质、速效磷和NO3-N有较为明显的植被土壤效应,而其它土壤养分与撂荒年限相关不显著,不能排除演替初始条件和植物暂时固定的影响;从群落生物量与土壤养分的相关性来看,群落生物量对土壤有机质、全氮、磷、钾、NO3-N、速效钾和速效磷含量具有正效应,而对NH4-N具有负效应,但都不显著。（3）通径分析说明撂荒年限、土壤全氮、全钾、速效钾和土壤水分变异量对生物量表现为正的直接作用,其中以撂荒年限和土壤水分波动量作用较大,土壤养分对群落地上生物量的作用以土壤全氮最大,全钾和速效钾影响较小;演替过程中群落地上生物量的变化主要是由于植被盖度和群落组成种的生态学特性造成的（撂荒年限较大的直接作用）,其次是由于撂荒演替过程中土壤水分的波动造成的（撂荒年限通过土壤水分的间接负作用）。（4）随着土层深度的加深植物根系生物量呈幂函数递减过程,演替后期群落根冠比有增加的趋势,演替后期序列种根冠比和根长也有增加的趋势,这些在一定程度上会影响到生物量积累和有机质分解等,进而会影响到植被土壤效应。     

子午岭地区植被恢复演替过程与环境因子的分类与排序

在野外实地调查基础上,采用双向指示种分析法(TWINSPAN)和除趋势对应分析(DCA)对子午岭地区植物群落进行了数量分类和排序。结果显示:(1)TWINSPAN将50个样方划分为14个群系;DCA排序结果与TWINSPAN分类结果相互印证。(2)第一排序轴上显示出植被由草地、灌丛到森林的恢复演替系列,在此演替过程中土壤中的速效磷逐渐减少,全氮和有机质逐渐增加;第二排序轴反映环境因子的梯度不明显,但植被的演替过程会受到海拔、坡度的影响。研究表明,随着植被恢复演替的进展群落结构在变化,乔木层的重要值增加,所在群落中的全氮、速效磷、有机质等亦呈现规律性变化。     

半干旱黄土高原苜蓿草地撂荒过程土壤水分变化特征

土壤水分是黄土高原植被恢复和生态建设的主要限制因子,明确土壤水分随植被演替的变化规律是阐明黄土高原植被与水分相互作用机制的重要基础。以半干旱黄土高原小流域苜蓿草地撂荒过程为研究对象,通过对2016-2018年生长季苜蓿群落、苜蓿+赖草群落、赖草群落和长芒草群落四种草地群落0-1.8 m土壤水分进行动态监测以及0-5 m深度土壤水分测定,分析不同演替阶段苜蓿草地土壤水分的动态特征,探讨土壤水分对苜蓿草地撂荒过程的响应。结果表明：（1）在苜蓿草地撂荒演替过程中,土壤水分随群落恢复时间的延长呈先增加后降低的变化,降水的年际动态显著影响不同演替群落的土壤水分响应;（2）0-0.4 m土壤水分主要受降水影响,使得各草地群落在这一层次没有显著差异（P>0.05）,而1 m以下的土壤水分含量则主要受植被类型的影响,各草地群落之间存在显著差异（P<0.05）;（3）0-5 m深层土壤水分随群落的演替,1 m以下各土层土壤水分含量逐渐增加,表明撂荒过程中使土壤水分得到了一定程度的恢复。研究结果揭示了苜蓿草地撂荒过程土壤水分的变化规律,可为黄土高原生态恢复提供理论依据。     

放牧高寒嵩草草地不同演替阶段土壤酶活性及养分演变特征

以高寒草地演替序列禾草-矮嵩草群落、矮嵩草群落、加厚期小嵩草群落、开裂期小嵩草群落和杂类草-黑土型次生裸地为对象,研究多稳态放牧高寒草地土壤酶活性演变及其与养分的关联性.结果表明:随退化演替推进,植被盖度和地上生物量依次降低,而地下生物量在加厚期和开裂期小嵩草群落达到高峰.土壤蔗糖酶、脲酶、纤维素酶、碱性磷酸酶和芳基硫酸酯酶活性在土壤表层(0~10 cm)高于亚表层(10~20 cm),而几丁质酶相反;纤维素酶、碱性磷酸酶和芳基硫酸酯酶在禾草-矮嵩草群落最高,杂类草-黑土型次生裸地最低,加厚期小嵩草群落略有升高;几丁质酶在中间3个阶段均显示较高活性;脲酶和蔗糖酶在后期杂类草-黑土型次生裸地阶段明显升高.土壤水分、铵态氮、碱解氮、全氮、全碳和有机碳随退化演替依次递减,但硝态氮和速效磷在后期两阶段回升.除几丁质酶外,其他酶均与速效磷、铵态氮、碱解氮、全碳和有机碳呈正相关,与pH呈负相关;纤维素酶、碱性磷酸酶和芳基硫酸酯酶还与土壤水分和全氮呈正相关;影响土壤酶活性的主控因子为速效磷和铵态氮.高寒草地土壤酶受放牧退化演替影响呈现不同演变趋势,酶活性与土壤养分存在相互协同作用,但重度退化的极端环境也可能会激发与氮、碳养分转化相关的土壤酶活性.     

浙江天童植物群落演替对土壤化学性质的影响

对浙江天童植物群落演替过程的土壤腐殖质层、0～10cm层和10～20cm层化学因子的比较研究结果表明,随着进展演替,土壤全氮含量呈明显增长趋势,但硝态氮、氨态氮、速效氮、速效磷和速效钾含量除演替初期的裸地、灌丛较小外,森林群落阶段增长趋势一般不明显;土壤pH值则缺乏明显的规律性,但有机质含量呈明显增长趋势,而富里酸和胡敏酸含量,除栲树木荷林和栲树林较高,裸地最低外,其它演替阶段增长趋势也不明显;HA/FA在腐殖质层缺乏明显的规律性,但在0～10cm和10～20cm层则呈减少趋势。可见,常绿阔叶林次生演替能增加土壤有机物质含量,促进土壤有机物质的矿化和再合成作用;而土壤化学性状的改善,也为常绿阔叶林的进展演替奠定了基础。     

桂西北喀斯特峰丛洼地表层土壤养分时空分异特征

本文运用传统统计方法研究了典型喀斯特峰丛洼地4个植被演替阶段(草地、灌木林、次生林、原生林)表层(0—15 cm)土壤养分的空间分异特征,并分析其成因。结果表明：(1)不同植被演替阶段土壤养分（有机碳、全氮、碳氮比、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾）及pH值有明显差异（P<0.05）;除全钾外,其他养分含量均随植被正向演替而增加。(2)地貌部位对养分含量的影响不尽一致：各植被演替阶段的磷、钾及原生林的碳氮均符合养分的“洼积效应”,只有受人为干扰较强的草地、灌木林、次生林的碳氮养分存在随坡位升高而增加的现象。通过本研究得知,植被演替对养分积累具有积极作用;磷素（速效磷3.55—11.41 mg/kg）、钾素（速效钾64.05—105.75 mg/kg）是该区域的养分限制性因子;该区域养分的“倒置现象”并不普遍存在。     

石羊河下游盐渍化弃耕地植被演替与土壤养分相关性分析

以石羊河下游不同年代盐渍化弃耕地自然群落为对象,利用优势种群的消长和土壤养分的动态变化进行相关性分析,研究退耕地群落演替与土壤养分之间的动态变化以及相互关系。结果表明:1)植被类型一般经历3个阶段:田间杂草→荒漠草本→荒漠灌木,但群落演替可分为4个阶段:藜+田旋花群落(1～2年)→骆驼蒿群落(3～10年)→苏枸杞+黄毛头群落(10～40年)→黄毛头群落(顶极群落);2)土壤养分在整个植被演替过程中一般经历消耗-积累-消耗3个阶段,但速效钾不存在初期消耗阶段,演替后期土壤养分处于消耗状态,并逐渐接近本区域自然植被土壤养分;3)由于前期土壤养分处于消耗阶段,骆驼蒿种群对土壤养分的贡献不明显,其中与速效磷之间呈显著负相关,与速效钾呈显著正相关;苏枸杞种群与土壤养分呈正相关,其中与有机质、全氮、30～60cm速效钾相关性显著;而黄毛头种群与土壤养分之间呈显著负相关。黄毛头具有较强的适应性,可作为盐渍化弃耕地上的适宜引种物种,以调控和加速植物群落演替。     

滇西北亚高山不同退化林地植被与土壤养分特征

将滇西北亚高山退化林地划分为5个不同退化阶段,采用样方调查法研究其群落植被和土壤养分变化规律.结果表明:在以黄背栎为演替顶极的退化林地中,随草本群落→灌木群落→乔木群落的恢复演替过程,群落中木本植物的科、属、种均有不同程度的增长趋势,其中灌木种增长最大;在功能群组成比例变化上,1年生草本在早期占较大比例,随后与多年生草本一起逐渐减少;灌木和乔木种所占比例在各恢复阶段中一直处于上升趋势,并在针阔混交林内达最大比例,以后略为减少并趋于稳定.此外,各阶段群落内土壤pH值有所下降,土壤有机质、全氮、水解氮及速效钾均呈现增长趋势,但速效磷含量的变化没有规律性.     

子午岭植被自然演替中植物多样性变化及其与土壤理化性质的关系

在野外样方调查和室内实验分析的基础上,采用相关性分析和多元逐步回归方法,分析了黄土高原子午岭地区不同演替阶段群落物种多样性、土壤理化特性以及二者的相互关系.结果表明:群落物种多样性随演替进展呈增长趋势,但其增长并非完全线性,主要表现为草本群落演替阶段物种多样性指数高于灌木演替阶段.0~20 cm和20~40 cm土层土壤的全氮、有效氮和有机质等土壤养分指标随着植被演替不断增大.在演替过程中,土壤含水量变化虽有波动,但总体上升,土壤容重波动下降,说明演替过程中土壤环境在不断得到改善.40~60 cm土层土壤理化性质变化未表现出一定规律,说明其与植被演替没有必然联系.物种多样性指数与土壤因子的相关性分析表明,群落演替过程中物种多样性变化与土壤因子存在一定相关性,其中0~20 cm土层土壤的全氮和有机质与物种的多样性指数呈显著正相关.随着土层加深,物种多样性对土壤理化性质影响表现出减弱趋势.     

滇西北高原纳帕海湖滨湿地退化特征、规律与过程

采用双向指示种分析(TWINSPAN)和典范对应分析(CCA)方法,研究了滇西北高原纳帕海湖滨湿地退化特征、规律与过程.结果表明: 纳帕海湖滨湿地植物群落可以划分为4个群丛,群落演替规律为水生植物群落→沼泽植物群落→沼泽化草甸植物群落→草甸植物群落.随植物群落演替,群落盖度、密度、多样性指数、物种丰富度和地上生物量均增大,群落高度减小;植物水分生态型演替规律为水生植物→沼生植物→湿生植物→中生植物.随群落演替,湿地水体矿化度、硬度和碱度均降低,氨氮和总磷含量升高,总氮和硝态氮含量变化不明显;土壤pH、有机质和全氮含量逐渐降低,全磷和全钾含量逐渐升高,速效氮和速效磷含量先增大后减小.CCA分析表明,群落结构和物种组成主要受水分梯度影响,土壤pH、全磷和湿地水的总氮、氨氮对湿地植物物种分布和群落演替影响显著.     

Community biomass of abandoned farmland and its effects on soil nutrition in the Loess hilly region of Northern Shaanxi, China

In order to have a basic knowledge of revegetation, one needs to deepen his understanding of the interactive effects of vegetation and soil. In this article, aboveground biomass, soil nutrients and moisture of 36 old-fields with different abandonment ages (from 2 to 45 years after abandonment), aboveground biomass of 4 typical old-fields, and growth characteristics of 7 predominant old-field species were measured. Changing pace, trend and relationship of community aboveground biomass and soil nutrition during the secondary succession were evaluated; effects of soil nutrition on community aboveground biomass were analyzed using multivariable analysis and pathway analysis, and effects of aboveground biomass on soil nutrition were further discussed. The results show that: (1) Soil nutrients, including organic matter, total nitrogen, total phosphorus, total potassium, nitrate nitrogen, ammonium nitrogen, active phosphorus and active potassium, have the same changing pace and trends as the aboveground biomass. In the process of secondary succession, both the soil nutrition and the community aboveground biomass decreased in the earlier abandonment stage of succession and then increased subsequently. (2) On the basis of the correlation of soil nutrients and abandonment ages, effects of vegetation on 0–20 cm organic matter, active phosphorus, 0–20 cm and 20–40 cm nitrate nitrogen nutrition are significant, while on the basis of the correlation of soil nutrition and aboveground biomass, no significant effects were observed. Hereinbefore, aboveground biomass accounts for only a part of vegetation-soil nutrition effects. The effects of biomass on organic matter, total nitrogen, total phosphorous, total potassium, nitrate nitrogen, active potassium and phosphorous are positive, whereas for ammonium nitrogen it is negative. (3) Abandonment ages, total nitrogen, total potassium, active potassium and soil moisture fluctuation have direct positive effects on the aboveground biomass of old-field communities; abandonment and soil moisture fluctuation have lager effects. Each ingredient of soil nutrition has relatively small effect, among which total nitrogen has larger effects than total and active potassium. The changes in aboveground biomass of old-field communities during succession are caused mainly by the changes in coverage and ecological characteristics of community species (the relatively larger direct effects of abandonment ages), and secondly by the soil moisture fluctuation (the relative smaller indirect effect of abandonment ages through soil moisture). (4) As a dependent variable, belowground biomass approaches power function of soil depth and declines in deeper layer. The root/shoot ratio of communities tends to increase in later succession stages, which also has an increasing tendency. These may influence the accumulation of biomass and decomposition of organic matter, and the vegetation-soil effects may be different.     

高寒草甸不同演替阶段植物叶片功能性状研究

以甘南高寒草甸演替过程中5个阶段的典型群落为研究对象,对围封样地内不同演替阶段群落叶片功能性状进行比较,分析了围封地内各演替阶段群落水平上主要物种叶性状与环境因子的关系。结果显示:(1)此围封地形成了一个从草本到灌木的演替过程。随着演替的进行,Margalef指数显著增加,Shannon-Wiener指数呈先增加后降低的趋势。(2)从演替前期到演替后期,土壤有机碳(SOC)、土壤全氮(STN)、土壤含水量(SWC)逐渐升高,光照度(LI)、土壤温度(ST)逐渐降低,土壤全磷(STP)呈先降低后增加趋势;叶片有机碳(LCC)、全氮(LNC)、含水量(LWC)逐渐升高;比叶面积(SLA)、磷利用效率(PUPE)、稳定碳同位素(δ13C)逐渐下降,叶片全磷(LPC)先降低后升高,而氮利用效率(PUNE)先升高后降低。(3)RDA冗余分析表明,在此围封样地内,演替前期植物群落叶性状主要受到LI和ST的限制作用。而在演替的中后期SWC[WTBZ]是主要影响因子。此研究有助于我们认识高寒草甸生态系统的退化过程所导致的生态环境问题,进而寻求更好的草地恢复和重建方法。     

茂兰喀斯特森林不同演替阶段植物叶片功能性状与土壤因子的关系

植物如何改变功能性状来适应环境一直是生态学的研究征点。为探究茂兰喀斯特森林不同演替阶段植物叶片的适应策略，该文以茂兰自然保护区5个不同演替阶段(草本、灌木、灌乔、乔木和顶极群落阶段)优势种为研究对象，测定不同演替阶段的优势植物叶片功能性状与土壤理化性质。结果表明：(1)随着植被正向演替的进行，土壤全氮(STN)含量、土壤有机质(SOM)含量、土壤含水量(SWC)逐渐增加，土壤全磷(STP)含量和土壤全钾(STK)含量先增加后减少，土壤pH值整体呈减小的趋势。(2)随着植被演替的进行，叶面积(LA)、叶干物质含量(LDMC)、叶厚度(LT)和叶片碳含量(LCC)逐渐上升，比叶面积(SLA)与叶片钾含量(LKC)则与之相反，叶片氮含量(LNC)呈先升后降的趋势，叶片磷含量(LPC)呈先降后升的趋势。(3)冗余分析表明，演替初期植物主要分布在土壤pH值高而STK、STP、SWC、SOM、STN相对低的环境中，群落内植物叶片采取高SLA、LNC、LPC,低LA、LDMC、LT、LWC的性状组合，演替晚期植物主要分布在土壤水分和养分含量较高的环境，LDMC、LT、LA、LWC与演替初期相比呈上升...     

塔克拉玛干沙漠腹地人工绿地土壤中微生物的生态分布及其与土壤因子间的关系

对咸水灌溉条件下的塔克拉玛干沙漠腹地人工绿地土壤微生物的分布规律和环境因子对土壤微生物分布的影响进行了研究．结果表明,人工绿地建成后,土壤结构和养分状况得到改善,土壤微生物在时间和地域分布上呈现明显的规律性．土壤微生物区系组成中,细菌占绝对优势,放线菌次之,真菌最少;表层微生物数量远多于下层土壤;林地外围距林缘近的土壤微生物数量较多,3m以外微生物数量已接近流沙微生物量;3类土壤微生物分布具有不同的季节性规律,且不同立地类型土壤微生物分布差异显著．土壤速效磷、速效氮、全N对微生物的分布有较大的直接作用,通径系数为1．01～2．58．速效磷-速效钾、有机质-速效钾、速效氮-速效钾、速效氮-效磷速、有机质-速效磷、速效磷-速效氮、全N-速效钾、速效钾-速效磷、全N-速效磷和含水量．速效氮之间的间接作用对微生物影响较明显,作用系数为1．37～2．58。其余因素的作用相对不显著．     

Convergence of community composition during secondary succession on Zokor rodent mounds on the Tibetan Plateau

Aims The community succession theory is much debated in ecology. We studied succession on Zokor rodent mounds on the Tibetan Plateau to address several fundamental questions, among them: (i) During secondary succession, does the community composition converge towards one community state or multiple states depending on the initial colonization? (ii) Do mound communities located in different background communities exhibit different assembly trajectories?Methods In a sub-alpine meadow, we investigated a total of 80 mound communities at several successional stages in three different background communities resulting from different management histories and compared their changes in species composition. The distribution of plant communities over time was analyzed with quantitative classification and ordination methods. The co-occurrence patterns of species were evaluated at each successional stage, and the degree of convergence/divergence among communities was obtained by calculating two beta-diversity indices.Important findings During secondary succession, species richness of mound communities changed over time, and this change was dependent on the background community. Five life-form groups exhibited different dynamic patterns in species richness and plant cover. Community composition and the degree of species co-occurrence between communities increased over time since disturbance. There was much variation in species composition at earlier stages of succession, but communities on older mounds became more similar to each other and to their surrounding vegetation over the course of secondary succession. Post-disturbance succession of Zokor mound communities transitioned from 'multiple alternative states' to 'background-based deterministic community assembly' over time. Tradeoffs between competition and colonization, as well as the characteristics of different life-forms and mass effects within a limited species pool are the mechanisms responsible for convergence of mound communities.     

毛白杨落叶分解的研究

本文对毛白杨落叶在土壤中的分解进行了为期一年的研究。结果表明:土壤微生物的活动导致落叶中氮、水溶性糖、钾和钙含量的变化,而落叶中磷、钠和镁的含量变化不显著;落叶分解可提高土壤中氮的含量,土壤中有效钾在分解前期也有明显提高。设计的室内保温保湿试验表明温度和湿度明显地影响分解程度,但对分解变化的趋势和微生物的演替影响较小。     

大兴安岭森林火烧后不同演替阶段土壤细菌多样性动态

【目的】研究我国最大的林区之一——大兴安岭森林火烧后不同演替阶段土壤细菌多样性动态,为天然林保护工程对于生物多样性的影响增添新的认识。【方法】以空间替代时间的方法分析大兴安岭森林演替对于土壤细菌多样性动态的影响。大兴安岭森林火烧后典型的自然演替序列为火烧迹地(LG-BA)、灌丛(SHR)、白桦林(BP)、白桦落叶松混交林(BP-LG)、落叶松林(LG-OM)。在演替序列的每个典型样地上采集0-10 cm土样,采用Illumina Mi Seq高通量测序技术测定土壤细菌群落组成及其多样性。【结果】细菌操作分类单位(OTU)数量从少到多的顺序为火烧迹地落叶松白桦混交林灌丛落叶松林白桦林。随着森林演替,多样性指数Simpson先增高后降低;Shannon指数先增加后减少再增加;OTU的丰度变化比较平缓,表明物种变化较小。在各演替阶段中,土壤细菌种类主要有变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和浮霉菌门(Planctomycetes),4个门的种类含量随演替顺序都呈现先增加后减少的趋势。主成分分析表明不同演替阶段土壤细菌群落存在一定的差异性。冗余分析表明有机质(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)和p H对于土壤细菌群落变化有影响。【结论】随着森林演替,大兴安岭地区土壤细菌种类和生物多样性会发生变化,其变化与土壤化学成分和p H有关。