三峡库区消落带土壤与沉积物重金属分布特征

三峡水库175 m高水位蓄水后生态环境发生显著改变,目前对于库区消落带土壤及沉积物重金属的迁移转化规律还缺乏研究.本研究采集库区涪陵至巴东段土壤沉积物样品,对重金属形态含量进行分析,旨在探明库区消落带土壤和沉积物中重金属分布特征及相关关系,为进一步研究库区消落带重金属污染和迁移转化规律提供基础依据.     

水位调节对三峡水库消落带植被群落特征的影响

水位运行或调节模式是影响水库消落带植被组成与结构的关键因素,三峡水库独特的水位调节形成了具有明显不同出露-淹没特征的梯度性消落带.为了解水位调节对三峡库区消落带植物群落特征的影响,选择在三峡水库高水位运行5年后,在库区腹地3个受人为干扰较小且近自然状态的消落带,开展了不同高程(150 m、160 m和170 m)梯度的消落带植被物种组成、盖度、生物量、生物多样性和优势物种的比较研究.结果显示:消落带植被共有51种植物,多年生和一年生植物分别为25种和26种;随着高程增加,总物种数量越来越高,3个高程分别为8种、22种和45种分布;150 m高程盖度和生物量明显低于160 m和170 m两个高程,而后两者均没有显著差异;不同水位高程优势种明显不同,以白酒草为主的一年生植物多分布在消落带170 m高程,以狗牙根和马唐为主的多年生和一年生植物分布在消落带的160 m高程,以狗牙根为主的多年生植物分布在150 m高程;生物多样性指数随着高程的增加而变大,其中Shannon-Wiener多样性指数在150 m、160 m和170 m高程分别为0.877±0.298、2.137±0.186和3.097±0.407.综上表明,水位调节导致三峡水库消落带植被在30 m高程(145-175 m)范围内形成了不同组成与结构的群落,优势物种间差异可能是消落带植物对三峡水库水位调节模式的一种适应性策略体现;150 m高程出露时间相对较短,其土壤沉积物淤积严重,表层土壤种子库萌发受影响,物种数量、生物多样性、植被盖度和生物量明显低于其他高程,自然恢复能力较差.     

三峡消落带土壤古菌群落组成与代谢功能预测

三峡消落带是受人为干扰影响而周期性水淹的一类特殊生境,微生物是消落带生态系统的重要组成部分。然而,消落带土壤中微生物群落组成与潜在代谢功能的相互联系还缺乏认识。本研究通过采集不同高程消落带土壤样品,结合古菌16S rRNA基因高通量测序和群落水平的代谢功能预测,分析消落带土壤古菌群落组成和代谢功能的变化特征与影响因子。结果表明,消落带古菌群落组成和代谢功能均表现出沿高程梯度的空间分异。其中古菌群落组成主要受土壤中氨氮、总氮和含水率的影响,而代谢功能的变化主要由含水率、有机质和总碳驱动,含水率是同时影响群落组成与代谢功能变化的关键因子。消落带各个高程淹水时间的不同可能是造成这种空间分异的主要因素,进一步导致三峡消落带土壤氮碳循环在不同高程上的功能分异。     

消落带夏冬季土壤溶解有机质的组成特征及来源

溶解性有机质(Dissolved organic matter,DOM)普遍存在于土壤、沉积物和水体中,在环境地球化学和全球碳循环中发挥重要作用。消落带独特的"干湿交替"使土壤有不同的季节特征,但有关不同季节土壤DOM的性质、组成及来源差异还未见报道。利用紫外-可见光谱、三维荧光光谱(Excitation-emission matrices,EEMs)与平行因子分析模型(Parallel factor analysis,PARAFAC)相结合的方法,分析了丹江口库区消落带表层土壤DOM在不同季节的组成、结构,并对其来源进行解析。结果表明,不同季节消落带土壤DOM的组成特征存在一定差异。冬季土壤的有色溶解性有机物(Chromophoric dissolved organic matter,CDOM)浓度、土壤DOM的芳香性、缩合度、腐殖化程度、所含疏水性组分都高于夏季土壤,但参与光漂白的活性要低于夏季土壤。荧光指数(FI)、腐殖化指数(HIX)和生物源指数(BIX)表明该区土壤DOM的来源在不同季节都有明显的自生源特征,且腐殖化程度和生物可利用性都不高,并未表现显著差异。该区土壤DOM存在两个主要的荧光峰:紫外光区类富里酸峰、可见光区类富里酸峰和类腐殖酸峰。研究提出消落带淹水期间产生的DOM对水环境有很大影响,以内源为主的库区在水质改善的过程中需加强对内源物质的管控。这些研究结果可为消落带的水体修复和污染物的迁移转化提供科学依据。     

香溪河消落带种子二次传播特征及其对土壤种子库的作用

种子通过水流进行二次传播是消落带植物种子扩散的主要方式.为揭示消落带种子二次传播的规律及其对种子库形成的作用,通过野外取样和实验室萌发实验,对香溪河消落带种子二次传播和土壤种子库的物种组成、多样性和密度特征及其随海拔高度的动态变化进行测定与分析.结果表明,消落带种子二次传播和土壤种子库分别包含42种和50种植物,其种子平均密度分别为1 876.27(±518.87)粒/m~2和7 322.18(±678.44)粒/m~2.二次传播种子数量占土壤种子库的20.40%.二者的物种生活型组成均以一年生草本和多年生草本为主,其中,二次传播种子的优势种主要为狗牙根和双穗雀稗,而土壤种子库优势种主要为龙葵和齿果酸模等.受反季节水位消涨的影响,土壤种子库和二次传播种子的物种组成和数量呈现出大体相同空间分布特征,但二者有存在一定的差异.土壤种子库物种数量、物种多样性指数和种子密度均以消落带中部最高,上部次之,下部最低;而种子二次传播则以上部最高,中部次之,下部最低.各海拔梯度之间二次传播和土壤种子库种子的物种组成的相似性指数大体上随着海拔梯度的升高不断升高,以消落带底部海拔高度150 m处最低,并在消落带顶部海拔高度175 m处相似性开始下降,总体上存在较高的相似性,两者的共有物种达37种.上述结果表明种子二次传播是消落带土壤种子库的主要来源,对土壤种子库的形成与空间分布有着重要影响.     

黄土丘陵沟壑区深层土壤水分空间变异及其影响因子

以甘肃省定西市龙滩流域为例,对比分析了不同坡位、坡度和坡向典型植被(柠条林地、油松林地、侧柏林地、苜蓿草地、荒草地和农地)0～8 m深度土壤水分的空间变异状况。结果表明,不同植被和地形条件下,深层土壤水分的剖面分布特征均表现为随土层深度增加而增加。地形是浅层土壤水分空间变异的重要影响因子,而植被生长状况是深层土壤水分空间变异的决定因素,植被生长越好则深层土壤含水量越低。坡度对深层土壤水分有显著影响,缓坡地土壤含水量显著高于陡坡地。水土保持工程和耕作管理措施能有效提高深层土壤含水量,可作为提高土壤储水的有效途径。     

土地利用方式和施肥管理对黑土物理性质的影响

为了探讨东北黑土区土壤水分的调控能力及其影响因素以及土壤水分对降水和不同植被覆盖的响应,以海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站内的长期定位试验为基础,利用中子水分仪测定土壤体积含水量,研究裸地、休闲地以及包括单施有机肥、化肥+秸秆还田、单施化肥和不施肥4种处理的农田耕层土壤物理性质和土壤水分动态.结果表明:与休闲地相比,农田土壤容重增加7.47％,而孔隙度、饱和含水量和田间持水量均呈降低趋势,分别下降2.59、6.04和1.90百分点;肥料的施入尤其是施用有机肥和秸秆还田能够改善土壤物理性质;裸地土壤物理性质最差.由于植被耗水量较大,农田和休闲地土壤剖面年平均体积含水量显著低于裸地,施用化肥和秸秆还田可显著降低农田土壤剖面年平均体积含水量.各处理土壤剖面水分变异系数均随土壤深度的增加(0～70 cm深处)而呈先减小后增加趋势.由于植被生长的耗水作用,休闲地和农田土壤水分变化比裸地强烈,秸秆还田加剧了农田土壤水分的变异.土壤储水量的动态变化与降水量之间存在明显相关性,不同土地利用方式和施肥管理对浅层土壤储水量的影响较大,但随着土壤深度的增加,各处理对土壤储水量的影响越来越不明显.     

黄土丘陵区土壤水分空间分布差异性探讨

在对黄土丘陵区典型区域多点土壤水分调查数据的分析的基础上,系统总结了研究区土壤水分分布的区域性和地块性差异特征及其发生分异的主要因子。文章认为,降水格局是土壤水分具有南、北向逐渐增加的区域分布特征的主导因子。热量、地貌、植被等的不同组合使得土壤水分发生地块尺度的分异。地域尺度土壤水分表现为南部好于中部,中部好于北部。在地块尺度内,则由于地貌、植被、土地类型等因素,土壤水分一般表现为:坡下部>坡中部>坡上部;阴坡>半阴-半阳坡>阳坡;隔坡梯田好于梯田;植被不同会造成土壤水分利用型差异。由于影响土壤水分的因素之间存在复杂的关系,其分布的差异性随季节、土壤层深度等不同而在表现程度上具有差异性。这一研究对黄土丘陵区植被恢复中合理利用土壤水资源具有十分重要意义。     

金沙江干热河谷侵蚀陡坡植被恢复对土壤质量的影响

植被恢复关系到金沙江干热河谷陡坡冲沟侵蚀的发育,土壤质量的演化.文章以元谋干热河谷侵蚀陡坡为例,通过测定植被恢复地与侵蚀裸地的土壤质量,探讨了植被恢复对侵蚀陡坡土壤质量的影响.结果表明:侵蚀陡坡植被恢复有效地防止了土壤侵蚀的发生.与侵蚀裸地相比,植被恢复地土壤剖面层次保持完整,母质层以上有明显的A、B层,土壤厚度变异小且厚度大,物理性粘粒含量高,基本保持着母质为粘土层的变性燥红土质地粘重特征.植被恢复在3年多时间内对土壤紧实度尚没有起到明显改善作用.土壤容重依然偏大.植被恢复对雨季陡坡土壤水分的改善效果好,而在旱季改善效果不好.雨季,植被恢复地水分含量高,不同坡位土壤水分差异不明显.旱季,植被恢复地与侵蚀裸地土壤水分状况相似.两种类型的坡地土壤水分含量都很低,不同坡位土壤水分差异明显,而且土壤水分含量沿向下坡方向降低.植被恢复减弱了陡坡土壤侵蚀带来的有机质流失,促进了有机质的积累.因此,针对目前植被恢复的不足,采取有效的土壤改良措施,保土保水,提高土壤水分储量,减小土壤水分的时空差异,同时降低土壤紧实度,是今后侵蚀陡坡植被恢复值得考虑的一项工作.     

纳帕海流域典型植被类型的土壤水分状况及其影响因素

以纳帕海流域荒草地、松树林地、裸地、3 a修复区和1 a修复区5种典型植被类型为研究对象,测定其土壤水分、产流产沙、容重和有机碳含量等,研究不同植被类型土壤含水量差异及其影响因素,对当地脆弱生态水文环境的保护和区域可持续发展的实现具有积极意义。结果表明,不同植被类型土壤含水量φ差异明显,荒草地最高,为50.7%,3 a修复区和松树林地分别为34.5%和28.7%,而裸地和1 a修复区仅有20%左右;不同植被类型土壤理化特性无明显规律性;地表径流系数差异明显,荒草地最低,仅1.21%,而松树林地为5.73%;荒草地和松树林地泥沙产量低于裸地和1 a修复区。除容重外,土壤含水量与其他理化性质和产流产沙相关性均不显著。先种草迅速增加地表覆盖度的植被恢复方式可快速改善表层土壤性质,增强土壤保水能力。     

高寒沙区两种典型固沙植物改良土壤的策略

植被恢复与重建是退化土地生态修复的重要途径,植物与土壤环境的关系一直是热点科学问题,但对高寒沙区尚缺乏系统性的研究。为探明不同沙生植物对高寒沙地土壤的改良策略,以青海共和盆地中间锦鸡儿(Caragana intermedia)和乌柳(Salix cheilophila)两种典型固沙植物为研究对象,通过对比细根分布规律分析其环境适应性,结合林地土壤物理性质、有机碳含量和土壤含水量等要素,分析两种植物对土壤的改良作用。结果表明,(1)两种植物的细根主要集中在0-60 cm土层,中间锦鸡儿水平方向分布更多,且细根平均生物量密度和有机碳含量都高于乌柳。(2)乌柳人工林各深度土壤有机碳密度均高于中间锦鸡儿,其累计百分比在0-40 cm土层较高,中间锦鸡儿在40-120 cm较高。(3)两种人工林的土壤容重、最大持水量和毛管持水量均值差异不显著。中间锦鸡儿林地土壤容重在0-40 cm土层大于乌柳,在40-120 cm小于乌柳;其最大持水量和毛管持水量在0-60 cm小于乌柳,在60-120 cm大于乌柳。(4)两种人工林土壤含水量和土壤温度都呈表层高,随土壤深度递减趋势。乌柳林地各深度土壤含水量均高于中间锦鸡儿,土壤温度均低于中间锦鸡儿。研究表明,中间锦鸡儿的环境适应性和固沙能力较强,倾向于深层土壤改良和固碳策略;乌柳人工林的固碳作用和涵养水源能力较强,倾向于表层土壤改良和固碳策略;同时,两种人工林都倾向于表层保水的策略。该文通过对比分析不同沙生植物改良土壤的策略,为长期研究高寒沙区生态修复与优良固沙植物筛选等工作提供理论依据。     

Association between plant species diversity and edaphic factors in the lower reaches of the Heihe River,northwestern China

The lower reaches of the Heihe River, in northwestern China, is characterised by unique local edaphic conditions that have influenced the development of local desert riparian forests. This study examines the variations in spatial variation patterns to reveal the relationships between plant species diversity and soil moisture/salinity/texture gradients at different soil depths, providing insights into the management and restoration of vegetation in ecosystems in the study area. The species–environmental relationships are investigated by redundancy analysis based on the plant species diversity matrix and the edaphic gradient matrix. A survey of 61 sampling plots identified 37 plant species in the study area. The distribution pattern of the plant species diversity are mainly affected by soil moisture, soil salinity, and soil texture at different soil depths. These edaphic factors are able to explain 98.47% of the total variation in the analysed vegetation dataset. Soil moisture, salinity, and texture content vary in terms of both the soil depths and the vegetation types in the study area. The plant community Class IV, xeric shrub, has the lowest soil water content among different vegetation types. The surface soil salinity differs for different plants and follows the order: Sophora alopecurides?>?Tamarix chinensis?>?Populus euphratica.     

山西芦芽山林线附近土壤水分空间分布特征及其影响因素

于2008年植被生长季,在芦芽山荷叶坪亚高山草甸及森林-草甸过渡带内布设观测样带,应用FDR土壤剖面水分测量仪测量10～40 cm深度土壤含水量,并分析其空间分布特征和影响因素。结果表明:(1)根据所处位置及地上植被状况可将样带分为林地样带和草甸样带,林地样带土壤含水量随深度增加呈先升高后降低的变化趋势,草甸样带则恰好相反。(2)10和40 cm深度为土壤含水量稳定层,20和30 cm深度为活跃层,且林地样带10 cm深度土壤含水量小于草甸样带,20、30和40 cm深度土壤含水量则大于草甸样带。(3)降雨发生后,阴坡上部树岛样带土壤含水量增幅最大,阳坡上、中、下部草甸样带土壤含水量增幅也较大;不同土层深度比较而言,10cm深度土壤含水量增幅最大,20、30和40 cm深度土壤含水量增幅较为接近,土壤含水量对降雨的响应存在1～2d的时滞。(4)10、20和30 cm土壤含水量变化值与坡度呈显著正相关,30、40 cm土壤含水量变化值与初始土壤含水量呈显著负相关,20、30 cm土壤含水量变化值与地形湿度指数呈显著负相关。研究区内土壤含水量空间分布格局及其动态变化受植被和降雨影响显著,初始土壤含水量、坡度以及地形湿度指数对其也有一定影响。     

库布齐沙漠自然植被与人工植被土壤水盐的空间异质性比较研究

干旱半干旱地区土壤水盐的空间分布对土地利用和生态恢复具有重要作用。运用传统统计学和地统计学对库布齐沙漠5种自然植被和5种人工植被0～10和10～20cm深度土壤水分和盐分的空间异质性进行了小尺度比较分析。结果表明：9种群落的土壤水盐平均值下层大于表层,且盐分的空间相关性较水分更高;人工植被土壤水分（CV=5.3%～22.7%）和盐分（CV=15.7%～51.2%）具有空间分布均匀、层间差异不明显等特征,而自然植被水分（CV=9.9%～32.6%）和盐分的（CV=26.9%～180.0%）却与之相反;小尺度上,人工植被土壤不同层间的水分关系、盐分关系以及水盐关系可能随建植时间的增加会越来越不明显,格局强度将不断减弱,这也极有可能改变大尺度上的水盐运移状况,进而影响研究区生态系统的稳定性和安全性。     

中新天津生态城植物多样性分析

2008年对中新天津生态城规划区域植被进行调查,发现该区域以盐生植被为主,现存植被可分为4个类型15种植物群落;植物区系成分含38科101属135种。本区植被的分布受土壤盐碱度的制约,并受当代人为因素的严重影响,盐生植物资源丰富,其中26种耐盐植物具有较大开发利用价值。因此,建议采取保留与保护现存的盐生植被;利用耐盐植物进行盐碱地绿化及研究和发展本区盐碱地环境的生态管理。     

陕北黄土区陡坡土壤水分变异规律研究

土壤水分是制约陕北黄土区陡坡林草植被建设主要限制因素,深入系统的研究陡坡土壤水分变异规律是科学开展林草植被建设的重要前提。目前,陡坡不同季节、不同坡向、不同坡度的土壤水分变异规律尚未见系统的研究。为此,本研究通过观测陕北黄土区坡面尺度的自然恢复流域陡坡土壤含水量,研究分析了陡坡土壤水分季节变化规律、陡坡土壤水分垂直变化规律,结果表明：（1）陕北黄土区陡坡的土壤水分消耗期、土壤水分积累期、土壤水分消退期和土壤水分稳定期分别对应3-6、7-9、10-11和12月-次年2月;（2）0~120 cm土层中0~60 cm土层土壤含水量变化活跃。土壤水分随着土层深度的增加而增加,且各层间的差异也越来越显著;（3）基于土壤水分的垂直变化规律,陡坡的土壤水分弱利用层、土壤水分利用层、土壤水分调节层分别为0~40、40~60和60~100 cm。（4）在垂直于陡坡坡面方向上,深度大于40~50 cm的土壤层能为植被生长提供良好的土壤水分环境,有利于人工植被建设在陡坡开展。     

澳门植被恢复过程土坑法的效应机制探讨

在澳门凼仔岛和路环岛两个离岛的植被成功恢复过程中,土坑法这一技术的应用起到了很好的作用。对土坑法在澳门植被恢复过程中的作用机制及其应用价值进行了初步的研究。对土坑区和无坑区的土壤理化性质测定的结果显示,土坑区土壤容重小于无坑区土壤容重,土坑区土壤含水量、土壤pH、有机质、全N等指标均比无坑区要高;对群落优势种台湾相思(Acacia confusa)生物特征的测量也发现,土坑区的植物生长优于无坑区。这表明土坑区的土壤物理结构和土壤肥力都有所改善,也有助于植被的生长。以上研究结果表明,土坑法是一项行之有效的植被恢复技术,对植被的恢复起到促进作用,可以在澳门进一步的生态恢复中继续应用并加以推广。     

不同恢复年限刺槐林土壤碳、氮、磷含量及其生态化学计量特征

地处西秦岭山地的甘肃天水吕二沟小流域土壤侵蚀问题严重,上世纪五六十年代开始,当地政府在研究区实施了多年的生态恢复措施以保持水土,但目前尚未有植被恢复对土壤生态计量特征的系统调查。分析不同林龄人工林土壤碳、氮、磷含量及其生态化学计量特征可在一定程度上揭示土壤养分的限制情况。选取黄土丘陵沟壑区不同生长年限(5、20、40、56 a)的人工刺槐林(Robinia pseudoacacia L.)为研究对象,以荒地为对照,探讨不同恢复年限人工刺槐林0-100 cm土壤碳、氮、磷含量及其生态化学计量特征。结果表明,5年恢复期后,随林龄的增加,土壤有机碳、全氮、C:P比和N:P比均显著增加(P<0.05),平均值分别为5.09 g·kg^-1、0.66 g·kg^-1、9.02、1.18,均低于中国土壤生态计量平均水平;土壤含水率下降,土壤干化明显;土壤容重和C:N比的变化不大(P>0.05);全磷无明显变化规律,均值为0.56 g·kg^-1,接近中国土壤的平均值。长期的植被恢复有利于增加土壤有机碳和全氮含量,但仍需要更长期的人工刺槐林种植来提高土壤肥力。研究区人工恢复水保林水分亏空是限制刺槐生长的重要因素,氮是流域土壤的主要限制性营养元素。本研究有助于当地政府调整植树造林措施、保持土壤质量稳步提升、预防人工林地退化,为人工林管理提供参考。     

Spatial variability in soil water and salinity in Tamarix community in a semiarid saline region of the upper Yellow River北大核心CSCD

Tamarix is widely distributed in semiarid saline regions of the upper Yellow River. The community of Tamarix affects the spatial distribution of soil water and salinity. It is important to explore the dynamic response relationship of Tamarix community and spatial distribution of soil water and salinity in order to evaluate the effects of vegetation community construction and ecological restoration in this region. The natural Tamarix community in the secondary saline-alkali land of the Ningxia Yellow River Irrigation Area was investigated in July 2016. Classical statistics and geostatistics were used to analyze the spatial distribution characteristics of soil water and salinity. The results showed that the soil water content was relatively low (1.98%-7.55%), whereas the soil salinity was high (average conductivity 10.28-25.38 mS/cm) in the study area. The variability coefficient range of soil water and salinity was 36.1%-83.7%, both with moderate variations. Furthermore, the variation degree of soil salinity decreased with the increase in soil depth. The soil water and salinity had obvious spatial structure characteristics, which was mainly affected by structural factors or structural factors associated with stochastic factors. The coefficients of nugget were 0.04%-49.88%, indicating the strong spatial correlation. The spatial distribution of soil water and salinity in Tamarix community showed a patchy pattern; the soil water and salinity distribution in the areas with high Tamarix growing density were considerably high. The correlation analysis showed that there was a positive correlation between soil water and salinity in the study area. In conclusion, soil water and salinity restrict the distribution and growth of Tamarix. Furthermore, the distribution and growth of Tamarix enhanced the spatial variability of soil water and salinity. Keywords. © 2018 Science Press. All rights reserved.     

紫色土区裸露地植被恢复技术

通过现场调查和样方调查法,分别调查衡阳市紫色岩裸露地的地形、地貌、气候、母岩、土壤等因子,以及植被分布、生态环境、植物生长等.在此基础上,采用对比研究法,有选择地进行植物及其配置模式的适宜性试验、整地方式的对比试验、宜林型紫色土经济林树种选择试验,评价不同立地条件类型下的植物适宜性与不同配置模式群落的生态适宜性及水土保持能力,最终筛选出不同立地条件类型下适宜的植物及其配置模式与整地方式,为紫色土裸露地植被恢复与宜林地经济开发提供理论依据和技术基础.表18,参11.