喀斯特槽谷区生态退化与修复专题导读

在国家重点研发计划项目——"喀斯特槽谷区土地石漠化过程及综合治理技术研发与示范(2016YFC0502300)"的支持下,经过项目组全体成员三年的共同努力,在喀斯特槽谷区生态退化与修复方面取得了一些重要进展。主要有:(1)2000—2015年槽谷区土壤侵蚀总量逐年减少,年平均侵蚀模数逐年降低,槽谷区植被覆盖明显提高;(2)拉巴豆地埂篱根土复合体不仅能有效提高喀斯特土壤的粒径大小和增强土体的抗剪/冲性能,并且能够利用大气N_2合成植物生长所需的氮肥,从而提高土壤肥力,可望实现石漠化治理中生态效应和经济效应的双赢;(3)喀斯特槽谷区隧道建设改变了地下水流场并降低了地下水位,进而降低了土壤微生物丰度和多样性,而增加了适应干旱的微生物种群,并导致土壤质量的降低;隧道建设加速了坡面产流和土壤流失,加剧了土地石漠化,从而导致生态退化;(4)随着槽谷区退化生态系统的恢复,生态系统的生态服务功能得到提升。     

化学灭鼠对长江流域农区鼠类群落结构的影响

长江流域农业生态系统内,农田的主要害鼠为褐家鼠、黑线姬鼠、黄胸鼠、小家鼠、东方田鼠等,各地的鼠种组成有所不同,优势鼠种也因地而异。农房区的害鼠主要有褐家鼠、小家鼠、黄胸鼠3种,优势鼠种各地亦有区别。但经化学灭鼠后的残留鼠种却有一共同的特点：灭鼠活动对褐家鼠种群的打击最大,灭后褐家鼠种群密度下降幅度最大;相对而言,小型鼠黑线姬鼠（农田区）与小家鼠（农舍区）及栖息在房屋上层的黄胸鼠,常成为灭鼠活动后的主要残留鼠种。化学灭鼠后鼠类群落结构比灭前都要发生较大的变化,这种差别中维持3a左右,但经过3-4a左右的恢复后,灭鼠区的鼠类群落组成与相似环境内自然演变区的已达基本一致。可见,化学灭鼠活动可以在短时间内对害鼠群落结构造成重大的影响,从长期看,害鼠群落的演变有着自身的规律,灭鼠后一定时期,鼠类群落结构将恢复到环境所决定的水平,灭鼠区的长期演替结构仍与相似环境内未灭鼠区的一样。     

太行山中低山区河谷内农田斑块特征及其分布格局—以河北省阜平县胭脂河主流河谷为例

以景观生态学原理为指导,调查了位于太行山中低山区的河北省阜平县胭脂河主流河谷,对河谷内农田斑块的特征及其分布格局进行了分析,结果表明,农田斑块了作河流源头外贯穿整个河谷,从上游向下游,人为活动的增加使农田的比重不断增加,导致自然景观减少,环境异质性降低,农田斑块破碎化和蔼减小,胭脂河河谷总面积为2297.09hm^2,构成河谷景观主体的农田有117个斑块,面积为1027.78hm^2,占河谷面积的44．74％,农田基本紧靠河岸分布,处在水分条件优越但易受洪水威胁的土地带上,农田在河流两侧是非对称分布,其中左岸农田面积587.58hm^2,占57．17％,斑块的宽度呈增加的态势,但变化比较大,基本上以狭长的特征出现。     

云南潞江坝怒江干热河谷植物区系研究

潞江坝１３００ｍ以下干热河谷地区计有种子植物（不包括栽培）８１科,２５９,３６１种,其中的肠须草属,为云南未见记录的属。本植物区系明显是热带性质,热带,亚热带科占５１．２％,热带属７７．６％;一些属种与印度,非洲甚至美洲稀树草原相同或相似。这意味着该植物区系在起源和联系上较古远,具有古南大陆的残余背景。Ｃ４禾本科植物的分布与气候有相关性。本文认为这类植物的多少可以作为生境干热程度的指标之一。     

金沙江上游干旱河谷植被

为了解金沙江上游奔子栏到羊拉约130 km河段范围内干旱河谷的植被特征, 作者采用样带与典型样方相结合的方法, 对该河段进行了植物群落调查。结果显示: (1)研究区域记录到野生维管植物51科95属111种(含种下等级), 其中, 蕨类植物4科4属6种; 无裸子植物; 被子植物中双子叶植物40科71属84种; 单子叶植物7科20属21种。(2)群落物种以草本为主, 达67种, 占总物种数的60.36%; 生活型以地面芽植物为主, 占总物种数的32.43%, 矮高位芽次之, 占27.93%; 叶型以微型和小型叶为主, 微型叶有30种, 占统计总数(50种)的60%, 小型叶有11种, 占总数的22%。(3)用双向指示种分析方法可将93个样方分为5个群系。分布最广、物种丰富度最高的是小叶荆 + 小叶野丁香(Form. Vitex microphylla + Leptodermis pilosa var. microphylla)群系。(4)根据对该河谷区域的气候特点、干旱程度、植被特征(植株矮化、叶片小、植物毛被发达、植株具刺、部分植物有吸湿反应性特征等)的分析, 综合植物群落的外貌、结构、物种构成和植物形态, 可以确认金沙江上游干旱河谷植被具有亚热带荒漠植被类型的 特征。     

祁连山典型流域谷地植被斑块演变与土壤性状

植物群落演变与土壤性状变化之间的相互作用和过程研究对于认识生态系统结构和功能演变有着重要的意义.对祁连山谷地灌丛草甸退化演变过程中植物群落物种组成、土壤物理和化学性状特征、及土壤与植被的相互作用进行了研究,结果表明,在祁连山谷地阴坡林线以下较小的空间范围,植被斑块由金露梅群落向金露梅-马蔺群落斑块和马蔺群落斑块演变,植被盖度降低,但物种多样性增加.不同植被斑块之间土壤水分有显著的梯度变化,土壤水分的变化导致植被的退化演替.植被斑块的演变导致土壤性状的明显分异,从金露梅灌丛斑块向金露梅-马蔺群落斑块和马蔺群落斑块演变,土壤容重显著增加,土壤团聚体组成由大粒级的大团聚体(》1mm)破碎为小粒级的大团聚体(1-0.25mm)和微团聚体(《0.25mm),团聚体稳定性降低,表明土壤结构的退化;土壤有机碳含量下降了31.2%和55.9%,干筛各粒级土壤团聚体中有机碳含量金露梅-马蔺群落斑块和马蔺群落斑块显著低于金露梅斑块,土壤团聚体平均重量粒径与有机碳含量存在显著相关,植被退化演变中土壤有机碳的损失部分地由于团聚体的破碎引起;土壤全氮和有效氮不同斑块之间也有显著的差异,植被斑块退化演变使氮的有效性降低;但磷、钾养分对植被变化的响应不敏感.植被的退化演变使土壤团聚体破碎、土壤结构退化,有机碳和全氮含量下降,使其抗侵蚀能力和水源涵养功能显著降低,又进一步加速植被的退化演替.在气候变暖的趋势下,马蔺斑块将进一步向林线逼近,灌丛草甸植被将会进一步退化和萎缩.     

岷江干旱河谷黄蔷薇和川滇蔷薇更新能力及其限制因素

植物种子、种子库和幼苗库的研究是种群更新和植被恢复的重要内容.研究了岷江干旱河谷两种乡土灌木(黄蔷薇和川滇蔷薇)的种子、种子库和幼苗库特征.黄蔷薇和川滇蔷薇种子产量较高, 分别为(627±216)和(7832±4347)果/丛,但种子质量较差,饱满率分别为(49.62±1.03)%和(73.83±3.42)%,活力为(32.25±0.67)%和(55.38±2.5)%.黄蔷薇种子产量和活力低于川滇蔷薇,但其种子重量和休眠程度却远高于川滇蔷薇.两种蔷薇土壤种子库的水平和垂直分布格局相似:在水平分布上,离植株基部越近,种子密度越高;在垂直分布上,种子主要分布在地表层.黄蔷薇和川滇蔷薇种子库密度均较高,分别为(560±90)粒m2和(1955±235)粒/m2,但活力种子数量较少,分别为(26±4)粒/m2和(152±18)粒/m2, 处于休眠状态的种子,黄蔷薇(60.6%)较川滇蔷薇(18.4%)高,可萌发的种子,两者分别为(10±1)粒/m2和(124±14)粒/m2.黄蔷薇(65.3%)的种子库中被啮齿动物取食的比例较川滇蔷薇(0.5%)高.两种蔷薇的幼苗密度差异不大,黄薇幼苗密度((4.28±0.49)株/m2)略小于川滇蔷薇((5.24±1.28)株/m2).幼苗组成的总体趋势是高度级低的幼苗所占的比例相对较高,且Ⅰ级幼苗数显著高于较其他级幼苗数.研究表明,两种蔷薇种子存在休眠,能形成持久种子库,种子特征对种子库和幼苗库具有深刻影响.两种蔷薇更新状况不佳,比较而言,黄蔷薇更新较川滇蔷薇好.黄蔷薇更新的主要限制因素是动物对种子的破坏,而川滇蔷薇更新的主要限制因素是幼苗存活定居.     

基于地形梯度的岩溶槽谷区土地利用空间格局分析

揭示当前多因素驱动机制下岩溶槽谷区典型地貌单元在地形梯度上土地利用分布的一般规律与差异性特征具有重要意义。以2017年landsat TM高清影像和30 m×30 m DEM（Digital Elevation Model）为数据源,并结合实地调查,通过地形位分布指数、土地利用多样性指数、土地利用程度指数及土地利用相对合理性指数指标计算,探讨岩溶槽谷区地形梯度的土地利用类型空间分布共同特征与差异。结果表明：（1）岩溶槽谷区土地利用类型呈现山坡（高地形位）-槽坝（低地形位）两种分布格局特色存在,且土地利用类型在地形梯度上主要以低、中、高3种地形位组合模式;（2）土地利用类型在地形梯度上呈现梯度效应,表现出各自分布特征与差异;（3）岩溶槽谷区土地利用多样性、土地利用程度和土地利用合理性在地形梯度上分布格局既存在一些共同性特征,又存在各自差异性;（4）地形梯度土地利用特征差异性是受自然因素、社会经济因素、政策因素共同作用的结果。     

Hydrological responses of a valley‐bottom wetland to land‐use/land‐cover change in a South African catchment: making a case for wetland restoration

Valley‐bottom wetlands are valuable assets as they provide many ecosystem services to mankind. Despite their value, valley‐bottom wetlands are often exploited and land‐use/land‐cover (LULC) change results in trade‐offs in ecosystem services. We coupled physically based hydrological modeling and spatial analysis to examine the effects of LULC change on water‐related ecosystem services in the Kromme catchment: an important water‐providing catchment for the city of Port Elizabeth. LULC scenarios were constructed to match 5 different decades in the last 50 years to explore the potential effects of restoring the catchment to different historic benchmarks. In the Kromme catchment, valley‐bottom wetlands have declined by 84%, driven by key LULC changes: an increase in irrigated land (307 ha) and invasion by alien trees (336 ha). If the wetlands were restored to the relatively pristine extent and condition of the 1950s, riverflow could increase by approximately 1.13 million m³/a, about 6% of the current supply to Port Elizabeth. Wetland restoration would also significantly improve the catchment's ability to absorb extreme rainfall events, decreasing flood damage. We conclude that in the face of the water scarcity in this region, all ecosystem services, particularly those related to water flow regulation, should be taken into account by decision makers in charge of land zonation. Zonation decisions should not continue to be made on the basis of provisioning ecosystem services alone (i.e. food provision or dam yield). We recommend prioritization of the preservation and restoration of valley‐bottom wetlands providing water‐related ecosystem services to settlements downstream.     

土壤因子对府谷清水川流域砒砂岩区刺槐和沙棘AMF的影响

应用相关性分析和通径分析研究了府谷清水川流域砒砂岩区土壤因子对刺槐(Robinia pseudoacacia)和沙棘(Hippophae rhamnoides)根际丛枝菌根真菌(AMF)的影响.结果表明:AMF可以与刺槐和沙棘形成良好的共生关系;从两种植物根际土中共分离鉴定出AMF 13种,其中摩西囊霉(Glomus mosseae)、地球囊霉(Glomus geospo-rum)和缩球囊霉(Glomus constrictum)为优势种;AMF平均侵染率为90.6%,平均孢子密度为559.1个?100 g-1干土;AMF的孢子密度、侵染率和种类之间没有显著的相关性;刺槐和沙棘根际AMF侵染率均与pH呈显著正相关,在刺槐根际,pH和有效氮通过直接作用影响侵染率,有机质和有效磷通过间接作用影响侵染率;在沙棘根际,pH和有效磷通过直接作用影响侵染率,有机质和有效氮通过间接作用影响侵染率;在沙棘根际,有机质和pH主要是通过直接作用影响AMF种类,有效氮主要通过有效磷的间接作用影响AMF种类.