科尔沁沙地东南缘不同生态恢复模式下生态系统服务经济价值估算

植被恢复与重建是遏制沙化过程的有效措施,生态恢复的最终目标是使退化生态系统恢复并维持生态系统的服务功能。基于生态系统服务价值的植被恢复工程效益分析研究有助于提高植被恢复工程的评估水平,以及植被恢复工程的进一步开展。该研究采用市场价值法、替代市场法、影子工程法、碳税法等手段对科尔沁沙地4种典型退化草地恢复方式下的生态系统服务经济价值进行了估算。结果表明,4种恢复方式下,有机质生产价值和生态系统碳贮存价值排序为北京杨(Populus×beijingensis)围草地樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)疏林草地榆树(Ulmus pumila)疏林草地撂荒草地;土壤保持价值和营养物质循环价值排序为北京杨围草地榆树疏林草地樟子松疏林草地撂荒草地;四项生态系统服务的总价值排序为北京杨围草地(8 109.78 yuan?hm~(-2)?a~(-1))樟子松疏林草地(7 774.52 yuan?hm~(-2)?a~(-1))榆树疏林草地(5 941.34yuan?hm~(-2)?a~(-1))撂荒草地(1 893.46 yuan?hm~(-2)?a~(-1)),与撂荒草地比较,3种恢复方式均显著提升了生态系统服务价值,平均增幅为57.92%,其中土壤保持价值与生态系统碳贮存价值占总价值的比例较高,分别为11.38%~12.78%,82.30%~83.28%。综上,科尔沁沙地东南缘营造防护林和稀疏林地有效提高了生态系统服务价值,是较适合降水不足和土壤有效营养元素缺乏的科尔沁沙地的植被恢复模式。     

科尔沁沙地恢复过程中地上定植群落与土壤种子库特征及其关系研究

选择科尔沁沙地固定沙地、半流动沙地和流动沙地样地,研究沙地恢复过程中土壤种子库密度、组成及其与地上植被的关系。结果表明,(1)退化沙地恢复过程中,流动沙地、半流动沙地、固定沙地的土壤种子库平均密度(以单位面积有效种子数量表示,ind·m~(-2))分别为814、3 125和16 294 ind·m~(-2)。土壤种子库物种组成以一年生草本为主,多年生植物和灌木类所占的比例小。(2)地上定植群落与土壤种子库的变化趋势一致,地上定植群落的平均密度分别为68、242和673 plant·m~(-2)。地上定植群落物种组成也以一年生植物为主,但所占比例较土壤种子库有所下降。(3)不管是土壤种子库还是地上定植群落,Shannon-Wiener指数、Simpson指数、均匀度指数和丰富度指数大小顺序均为:固定沙地半固定沙地流动沙地,土壤种子库物种多样性指数均大于地上植被。(4)地上植被与土壤种子库组成上的相似性系数在0.333~0.739之间,相似性系数较高。地上定植群落与土壤种子库密度存在显著的正相关关系。流动沙地、半流动沙地、固定沙地地上植被密度分别有36%、52%、60%的变异可归结为土壤种子库密度的变异。科尔沁沙地土壤种子库是地上植被自然恢复的重要物质基础,土壤种子库中的大量种子,在植被自然恢复中将发挥积极的作用。     

露天煤矿排土场复垦区不同植被类型土壤质量评价

采用室内土壤理化分析与根系扫描技术等研究方法,系统地研究排土场复垦区不同植被类型土壤理化性质及根系分布特征,并对4种植被类型(刺槐Robinia pseudoacacia、榆树Ulmus pumila、紫穗槐Amorpha fruticosa、火炬树Rhus typhina)土壤质量进行评价。结果表明:(1)排土场复垦区土壤容重在1.19-1.28 g·cm~(-3)之间,刺槐和火炬树土壤容重较小;排土场毛管孔隙度表现为紫穗槐(40.29%)刺槐(39.45%)火炬树(38.67%)榆树(36.56%),土壤含水率在9.85%-11.73%之间;(2)排土场不同样地初始入渗率表现为刺槐火炬树榆树紫穗槐,稳定入渗率表现为刺槐(3.06mm·min~(-1))榆树(1.03 mm·min~(-1))火炬树(0.98 mm·min~(-1))紫穗槐(0.85 mm·min~(-1));(3)刺槐、榆树、紫穗槐、火炬树土壤有机质依次为12.6、10.49、8.45、9.96 g·kg~(-1),全氮含量在0.54-0.69 g·kg~(-1)之间,有效磷含量在4.73-6.13 mg·kg~(-1)之间,速效钾含量在102.15-137.13 g·kg~(-1)之间;(4)排土场各样地根重密度表现为刺槐火炬树榆树紫穗槐,根长密度为紫穗槐火炬树刺槐榆树,根表面积密度为刺槐榆树火炬树紫穗槐;(5)筛选13个指标来评价排土场土壤质量,排土场土壤质量综合指数表现为刺槐(0.637)火炬树(0.426)榆树(0.416)紫穗槐(0.369),刺槐林地土壤质量最佳。研究结果可为排土场土地复垦与植被恢复提供科学依据。     

人为干扰活动对黄河三角洲滨海湿地典型植被生长的影响

为明确人为干扰活动对黄河三角洲滨海湿地植被生长的影响,在黄河三角洲选择受到不同人为干扰程度影响的4个研究区(一千二管理站、东营港、五号桩和现黄河入海口),对各研究区内主要植被的株高、密度、盖度、地上生物量、碳氮含量和碳密度等进行测定,并利用主成分分析方法对影响植被生长的关键环境因子进行了分析,以期为黄河三角洲湿地的保护、管理和修复提供有利参考。结果表明,人为活动对黄河三角洲植被生长具有较大影响,表现为人为干扰轻微的黄河入海口地区植被生长状况良好,其中芦苇(Phragmites australis)群落的株高、密度、地上生物量及盖度分别高达(103.0±7.81) cm、(584.11±12.3) plant·m~(-2)、(891.32±65.92) g·m~(-2)和98%。与之相反,人为干扰严重的东营港地区,芦苇群落消失,碱蓬(Suaeda salsa)和柽柳(Tamarix chinensis)群落也呈现出零星分布的状态,密度分别为(2.5±0.71) plant·m~(-2)和(1.0±0.0) plant·m~(-2)。主成分分析结果表明,影响现黄河入海口地区植被生长的关键环境因子是水盐梯度,而在一千二管理站、东营港和五号桩地区影响植被生长的关键环境因子发生了变化,且不同研究区影响植被生长的关键环境因子不同;在人为干扰活动轻微的黄河口研究区,植被化学计量比(碳氮比)相对稳定,而在干扰严重的区域,植被化学计量比变异性较大,这可能是植被对环境的一种适应机制。     

不同林分密度油松天然林土壤理化性质及微生物量碳氮特征研究

为应对天然林退化和天然林生态系统的经营问题,探究以林分密度为调节因子的森林土壤响应,在关帝山林区油松(Pinus tabulaeformis)天然林区开展探索研究,通过样地调查及土壤采样分析,对不同林分密度(725-1 375 plant·hm~(-2))森林土壤理化性质及微生物碳氮特征规律进行分析研究,探明土壤属性对林分密度变化的响应机制,为森林质量精准提升及森林生态系统可持续经营提供理论依据。结果表明,(1)林分密度的变化间接影响土壤含水量(18.27%-34.27%)、容重(0.87-1.10 g·cm~(-3))、pH(6.86-7.13),总碳(15.26-29.44 g·kg~(-1))、全氮(0.92-2.14 g·kg~(-1))、全磷(0.20-0.30 g·kg~(-1))、微生物量碳(760.56-1 808.73mg·kg~(-1))、微生物量氮含量(134.84-257.59mg·kg~(-1)),除容重、pH值、全磷含量外,其他指标现随密度变化均呈先增后减的变化规律。(2)土壤属性指标垂直分布规律:土壤含水量、总碳、全氮、全磷、微生物量碳、微生物量氮含量随土层深度增加而下降,土壤容重和pH值却呈相反趋势;林分密度不改变总体格局,但随林分密度的变化,土壤垂直分异程度在中密度林分中(975-1 175 plant·hm~(-2))最小,更为均一稳定。(3)当油松天然林林分密度适中时,0-30cm深度的土壤水分、总碳、全氮、全磷、微生物量碳、微生物量氮含量保持在较高水平。综上,认为研究地区油松天然林适宜的保留密度为975-1 175 plant·hm~(-2)。     

抚育对黄土高原人工油松林林下植被的影响

2015年3月旬邑县林业局开展了人工林抚育项目,对清水沟管护区内的人工林进行抚育,主要措施是卫生伐。为了探讨抚育对油松人工林林下植被的短期影响,本文以此抚育项目为研究基础,对黄土高原45 a人工油松林的抚育区和未抚育区进行研究,分析抚育1.5 a后人工油松林林下植被结构、物种多样性和生物量的变化情况,为黄土高原油松人工林的科学抚育提供理论依据及为抚育后长期动态的研究提供基础数据。结果表明,(1)抚育区和未抚育区林下植物种数分别为59种和49种。抚育区和未抚育区灌木层的Simpson指数、Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数分别为0.786 0、2.069 6、0.734 4和0.777 9、2.028 6、0.712 3,无显著差异(P0.05);草本层的Simpson指数、Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数分别为0.713 6、1.543 4、0.755 8和0.660 6、1.328 7、0.805 3,仅Shannon-Wiener指数差异显著(P0.05)。(2)抚育后,林下灌木层的盖度从74.16%下降到22.8%,草本层盖度由12.11%增加到33.8%;草本层密度由57 125 plant?hm~(-2)增加到155 595 plant?hm~(-2),灌木层密度由13 620 plant?hm~(-2)下降到12 780 plant?hm~(-2);灌木层生物量由1 377.62 kg?hm~(-2)减少到324.87kg?hm~(-2);草本层生物量由138.87 kg?hm~(-2)增加到371.69 kg?hm~(-2)。(3)抚育后林下植被生物量在各个器官和物种中的分配比例发生了明显变化。抚育后灌木层和草本层一些喜光或喜温暖湿润环境的物种的生物量贡献率增加;灌木层地下部分生物量与地上生物量比例显著增加,由0.86增加到1.62;而草本层与之相反,由1.43下降到0.92。从总体上看,人工抚育措施虽然降低了灌木层的生物量、盖度和密度,但是有助于灌木层的物种多样性和草本层的物种多样性、生物量、密度和盖度的增加。这些试验结果说明抚育对油松人工林林下植被的影响短期内主要表现在草本层植物上,对灌木层植物的影响较小。     

八达岭林场不同密度油松人工林枯落物水文效应

研究不同林分密度对枯落物水文效应的影响,可为增强水源涵养、提升水文生态功能和优化生态系统服务提供理论依据。以北京八达岭林场4种密度(900、1 260、1 460和1 660 plant·hm~(-2))的油松(Pinus tabulaeformis)人工林为研究对象,采用样地调查和室内浸泡法,分析不同密度下未分解层和半分解层枯落物蓄积量、枯落物持水特征、枯落物持水量和吸水速率及其与浸水时间的关系。结果表明,(1)4种密度油松人工林枯落物蓄积量为14.94-25.74 t·hm~(-2),厚度为20.63-33.37 mm,不同密度林分枯落物蓄积量和厚度表现为1 260 plant·hm~(-2)1 660 plant·hm~(-2)1 460 plant·hm~(-2)900 plant·hm~(-2)。(2)枯落物最大持水量为33.03-51.88 t·hm~(-2),最大拦蓄量为29.98-47.04 t·hm~(-2),有效拦蓄量为25.03-39.25 t·hm~(-2),其中以1 260 plant·hm~(-2)林分最大。(3)枯落物及其各分解层的持水量均随浸水时间呈对数增加,其半分解层枯落物持水量均高于未分解层。(4)枯落物持水速率与浸水时间之间存在明显的幂函数关系,半分解层相对未分解层具有更强的持水能力。综合比较八达岭林场4种密度油松人工林枯落物的持水性能,认为1 260 plant·hm~(-2)的持水能力较好,可较好地涵养水源。     

广东英罗湾不同潮位红树林-滩涂系统碳密度差异

自然生长的红树林植被生物量及土壤碳密度沿着海岸潮滩的分布存在异质性和不确定性,而目前对于潮滩高程间的异质性及不确定性的原因研究还比较少。以广东英罗湾自然分布的红树林为研究对象,通过比较不同潮滩高程红树林群落碳储量,对自然分布的不同潮位红树林碳储量差异进行研究。结果表明,(1)研究区域低潮位、中潮位、高潮位红树林植被生物量分别为(67.39±3.51)、(150.67±22.29)、(364.14±64.82)t·hm~(-2)。(2)低潮位土壤有机碳质量分数为13.50g·kg~(-1),中潮位为17.25 g·kg~(-1),高潮位为32.87 g·kg~(-1)。高潮位红树林土壤有机碳质量分数显著大于中低潮位。(3)生态系统碳密度在低潮位、中潮位、高潮位分别为(117.63±12.10)、(159.68±15.06)、(312.06±44.23) t·hm~(-2)。(4)不同潮位土壤盐度均值介于17.83‰-32.67‰,容重均值介于0.78-1.10 g·m~(-3),pH均值介于4.84-5.75,总氮(TN)质量分数介于1.32-1.85 g·kg~(-1),总磷(TP)质量分数介于0.18-0.35 g·kg~(-1),除容重、pH外,其他指标均呈现随潮滩高程增加而增加的规律。(5)植被生物量、土壤有机碳质量分数与土壤总氮、总磷、盐度呈显著性相关,与pH呈显著性负相关。潮滩高程的变化是影响红树林碳汇的重要因素,研究结果能够为区域红树林的碳汇作用研究提供依据。     

典型草原群落特征及种群生态位对土壤类型响应研究——以锡林河流域为例

土壤类型对植物群落特征、种群生态位以及对资源的利用状况有着极大的影响,有关于典型草原不同土壤类型对植被生长影响的研究鲜见报道。为明晰锡林河流域不同土壤类型中种群生态位特征、物种的分布和生长状况,以及对有限资源的利用情况。以12种土壤类型下植物群落为研究对象,利用TWINSPAN群落分类法对研究区植被进行群落分类,运用经典生态位理论,探讨其群落组成的数量特征和各群落中的主要种群(各群落中的建群种+优势种)生态位特征。结果表明,研究区内草原主要划分为5个群落类型,依次为大针茅(Stipa grandis)+羊草(Leymus chinensis)+黄囊苔草(Cares korshinskyi)、羊草+大针茅+糙隐子草(Cleistogenes squarrosas)、羊草+黄囊苔草+灰绿藜(Chenopodium glaucums)、羊草+糙隐子草+灰绿藜、糙隐子草+灰绿藜+猪毛菜(Salsola collina)。群落高度、密度、地上以及地下生物量的最大值分别出现在潜育黑土、石灰性黑钙土、石灰性黑土以及淋溶型栗钙土,其值分别为15.003 cm、707.667 plant·m~(-2)、146.217 g·m~(-2)以及15 700.18 g·m~(-3)。不同土壤类型中,植物高度的差异性最小。羊草占有绝对优势,淋溶型栗钙土中种群比较丰富,普通栗钙土中物种个体占比大,群落间共有种较少。其他土壤类型中,群落间共有种较多,物种个体所占比例较小。羊草和大针茅的生态位总宽度较大;灰绿藜的生态位重叠指数较高,双齿葱(Allium bidentatum)的较低。较高生态位宽度物种之间具有较高的生态位重叠,但在个别环境中,较窄生态位物种也会出现较大生态位重叠。     

大兴安岭南段华北落叶松人工林碳储量及分配特征研究

以大兴安岭南段内蒙古赛罕乌拉森林生态系统国家定位观测研究站为研究区,以华北落叶松(Larix prinicipis)人工林为研究对象,采用野外样地实测调查与室内分析相结合的方法对华北落叶松人工林碳储量及分配特征进行了研究。结果表明:不同林龄华北落叶松人工林生态系统碳储量表现为32 a(205.83 t·hm~(-2))28 a(186.38 t·hm~(-2))16 a(155.84 t·hm~(-2));华北落叶松人工林植被层碳储量为9.11~26.73 t·hm~(-2),占总碳储量的5.85%~14.0%,随着林龄的增加而先增加后减少;枯落物层碳储量为0.29~0.40 t·hm~(-2),占总碳储量的0.19%,随着林龄的增加其所占比例趋于稳定;土壤层碳储量表现为为32 a(178.70t·hm~(-2))28 a(159.92 t·hm~(-2))16 a(146.44 t·hm~(-2)),占总碳储量的比例为86.82%~93.96%,随着林龄的增加其所占比例呈递减趋势;不同林龄阶段碳储量均表现为土壤层植被层枯落物层,地下地上;植被层碳储量以乔木层最大(6.85~26.46t·hm~(-2)),占比为75.21%~98.99%,而乔木层碳储量主要分布在树干(2.53~14.98 t·hm~(-2)),占乔木层碳储量的比例为36.93%~56.61%,且随林龄的增加而增加;土壤层碳储量主要集中在0~30 cm土层,占土壤层总碳储量的70.78%~78.82%。研究结果可为华北落叶松人工林经营管理和高效培育提供理论依据。     

不同恢复模式对塔里木河下游物种多样性及恢复速率的影响

植被恢复是退化生态系统恢复与重建的前提。为明晰恢复模式对物种多样性及恢复速率的影响,以塔里木河下游自然恢复(NR)、沟灌模式(FUI)、漫灌模式(FLI)3种不同恢复模式下的试验区为研究对象,运用典型样地法,对比分析了3种模式群落结构与物种多样性的特征,探讨了不同恢复模式对植被恢复效果的影响。结果表明,(1)恢复后,3种模式物种的增加主要为草本物种的增加。自然恢复下,乔灌木物种数虽未增加,但胡杨(Populus euphratica)和柽柳(Tamarix ramosissima)依然居优势地位,沟灌和漫灌模式下群落盖度分别由3%和53%增加至15%和79%,密度分别由0.09plant·m~(-2)和0.89 plant·m~(-2)增加至0.63 plant·m~(-2)和43.64 plant·m~(-2),均增加显著。(2)自然恢复后物种的丰富度、Margalef、Simpson、Shannon-Weiner指数增加不显著,而沟灌和漫灌模式下增加显著。恢复后,沟灌和漫灌模式下的丰富度、Shannon-Weiner、Simpson、Jsw和Jsi指数均显著高于自然恢复。(3)恢复后,乔木的各指数在3种模式之间无显著差异,灌木的丰富度指数在沟灌和漫灌模式下显著高于自然恢复的,草本的丰富度、Shannon-Weiner和Jsw指数在漫灌模式下都显著高于沟灌模式和自然恢复的。(4)不同模式下物种恢复速率表现为漫灌模式沟灌模式自然恢复,不同生活型植物的恢复速率表现为草本灌木乔木。自然恢复模式对维持建群种在群落中的地位起到了一定促进作用,但沟灌和漫灌模式对物种多样性的恢复更加有利。     

韶关市小坑林场山杜英幼林植被层生物量和碳储量的分配格局

森林碳储量是森林生态系统碳库的重要组成成分,在全球碳循环中发挥着重要的作用。以韶关小坑林场山杜英(Elaeocarpus sylvestris)林为研究对象,研究其植被层和凋落物层的生物量、碳储量分配格局,为山杜英人工林的固碳能力和碳汇功能研究提供参考。在林地内建立3个20 m×20 m的样地,采用径阶标准木法,选取10株标准木,按照枝、叶、干和根分别进行取样。每个样地分别设置5个灌木样方(2 m×2 m)、草本样方(1 m×1 m)和凋落物样方(1 m×1 m)样方,收获样方内全部的灌木和草本及凋落物,并各取300 g样品,带回实验室分析。结果表明,山杜英林生物量为34.89 t·hm~(-2),平均碳质量分数为463.79 g·kg~(-1),碳储量为16.65 t·hm~(-2);山杜英林垂直结构的各组分中,乔木层的生物量(26.76 t·hm~(-2))和碳储量(12.85 t·hm~(-2))最大,占比分别为76.70%和77.18%;乔木层各组分中,树干的生物量(13.60 t·hm~(-2))和碳储量(6.62t·hm~(-2))最大,占比分别为50.82%和51.52%。山杜英林树干碳储量是乔木层碳储量的主体,因此应充分利用其生长特性,最大限度地增加树干碳储量,从而增加林分植被层碳储量。该林分具有较大的碳汇潜力,可通过提高林分密度以提高林分的碳储量。     

不同林龄阶段的松栎混交人工林碳储量研究

以不同林龄的马尾松-麻栎(Pinus massoniana-Quercus acutissima)人工林为研究对象,为尽可能减少样木法测定生物量对森林资源的破坏,采取估算和实验测定相结合的方法,探讨了不同生长发育阶段生态系统碳储量的时空变化规律。结果表明:人工混交林生态系统碳储量随着林龄的增加而增加,且主要分布在乔木层和土壤层。随着林龄的增大,乔木层碳储量增加,马尾松碳储量占乔木层的比重呈先增加后降低趋势,20年生所占比重最大,可达61.53%,而麻栎则相反,35年生麻栎碳储量高达80.30 t·hm~(-2),占比重的55.33%,二者生长呈现互补趋势;灌木层和枯落物层碳储量随着林龄的增大呈现"n"型,20年生达到最高值,分别为13.00和1.87 t·hm~(-2);8年生林龄的草本层碳储量最大,为0.15 t·hm~(-2),随着林龄的增加而减小;土壤有机碳储量随着林龄的增大而增加,同一林龄土壤机碳碳储量在垂直分布上表现为随着土壤深度的增加,碳储量减少,有机碳碳储量主要集中在0~20 cm的土层。植被层碳储量的空间分布序列是:乔木层灌木层枯落物层草本层,混交林生态系统碳储量分布情况为8~20年生林碳储量分布一致:土壤乔木灌木枯落物草本,25~35年生分布一致:乔木土壤灌木枯落物草本。该研究认为马尾松-麻栎人工林生态系统碳储量随林龄增加的变化规律明显,碳汇潜力巨大,为该区人工碳汇林业的经营提供了依据。     

不同密度华北落叶松林天然林土壤养分特征研究

采用样地调查和土壤采样分析方法,对五台山地区华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)天然林土壤养分特征进行研究,探讨不同林分密度华北落叶松天然林土壤养分特征,旨在为华北落叶松天然林的可持续经营提供理论依据。结果表明,林下土壤总碳、铵态氮和速效钾含量在0~10、10~20、20~30 cm土层之间的差异显著,表现出明显的由上到下递减的趋势;土壤硝态氮和速效钾含量在土层之间的差异不显著,但土壤硝态氮含量也在一定程度上表现出土层之间由上到下递减的趋势;土壤速效磷含量在各土层之间的差异最不显著,但中层略高于表层和下层。在不同土层中,不同林分密度的土壤养分特征存在差异。在0~10、10~20、20~30 cm土层中,土壤总碳、硝态氮、铵态氮、速效钾含量在576~1 568 plant·hm~(-2)密度范围内都表现为随林分密度的增大而先增加后降低的总体变化趋势;速效磷含量则分别表现为:表层先增加后减少,中层缓慢减少,下层先减少后增加。林分密度对表层土壤养分影响最为明显,随着土壤深度加深,营养元素对林分密度的响应发生改变。当华北落叶松天然林林分密度为896~1 216 plant·hm~(-2)时,0~30 cm深度土壤的总碳、硝态氮、铵态氮、速效钾、速效磷保持在相对较高的水平,以土壤养分为评价指标,研究地区华北落叶松天然林适宜的保留密度为896~1 216 plant·hm~(-2)。     

火后喀纳斯泰加林乔木更新数量与质量变化

以喀纳斯泰加林主要建群种为研究对象,区分火干扰烈度的情况下,对火后乔木树种的更新数量和质量进行研究,并分析火后乔木的演变趋势。结果表明,(1)喀纳斯泰加林4种建群种在不同烈度火干扰后的更新量不同,西伯利亚落叶松(Larix sibirica):中烈度(79.29 plant?hm~(-2))强烈度(69.14 plant?hm~(-2))弱烈度(28.33 plant?hm~(-2)),西伯利亚红松(Pinus sibirica):中烈度(581.06 plant?hm~(-2))强烈度(439.68 plant?hm~(-2))弱烈度(414.17 plant?hm~(-2)),西伯利亚云杉(Picea obovata):弱烈度(832.78 plant?hm~(-2))强烈度(705.11 plant?hm~(-2))中烈度(689.77 plant?hm~(-2)),疣枝桦(Betula pendula):弱烈度(148.19 plant?hm~(-2))强烈度(110.67 plant?hm~(-2))中烈度(97.09 plant?hm~(-2))。(2)建群种更新变化趋势:西伯利亚落叶松和西伯利亚红松的更新木数量在火干扰后均呈增长趋势;西伯利亚落叶松在中、后期更新木数量增长变快;西伯利亚红松在中、后期更新木数量增长速度稍有下降。西伯利亚云杉则在弱烈度火干扰后更新木数量呈下降趋势;在中烈度火干扰后更新木数量前期呈下降趋势,中、后期呈增长趋势;在强烈度火干扰后前期呈平稳趋势,中、后期呈增长趋势。疣枝桦的更新木数量在弱烈度火干扰后前期呈上升趋势,中、后期呈下降趋势;在中、强烈度火干扰后均呈下降趋势。造成几种树种更新木数量变化的原因是落叶松和红松在泰加林中属于后更新树种,云杉和疣枝桦属于优先更新树种,树种间存在竞争关系。(3)建群种在不同烈度火干扰后更新木数量增加速度均为:强烈度中烈度弱烈度。(4)不同烈度不同森林恢复时期乔木更新质量不同,弱烈度下前、中和后期森林更新质量得分:更新最差时(22-20-26);更新最好时(34-34-32);平均(30-28-30)。中烈度下森林更新质量评价得分:更新最差时(22-26-24);更新最好时(34-34-32);平均(30-28-28)。强烈度下森林更新质量评价得分:更新最差时(22-22-22);更新最好时(34-34-32);平均(30-28-26)。通过了解不同火烈度下各树种更新数量、质量和更新速度的变化情况,可为喀纳斯泰加林科学经营和森林加速恢复提供依据。     

深圳市快速城市化对城市生态系统碳动态的影响研究

城市化已成为全球土地覆被变化的主要驱动因素之一。城市化及其引起的土地覆被变化对城市生态系统碳动态具有重要的影响。以快速城市化的典型区域——深圳市为例,采用遥感影像解译与实地生态调查相结合的方法,研究了1986—2015年间城市化引起的土地覆被变化对城市生态系统碳密度和碳储量的影响,旨在加深对城市生态系统碳循环的认知,为城市生态系统碳管理提供科学依据。研究结果显示,(1)研究区城市化过程中土地覆被变化的主要特征是建设用地的急剧扩张。林地、耕地、园地等在面积减少的同时,景观趋于破碎化。(2)研究区植被和土壤的碳密度呈现出明显的空间异质性。研究时段内,植被和土壤的平均碳密度分别减少了约5.1 t?hm~(-2)、11.8 t?hm~(-2)。(3)研究区城市生态系统碳储量的变化大致经历了3个阶段:城市化"初始期"以自然植被和农业用地为主的高碳储量期;城市化"加速期"建设用地快速扩张带来的城市生态系统碳储量急剧下降;城市化"稳定期"城市生态系统碳储量逐渐恢复。(4)研究时段内土地覆被变化造成研究区城市生态系统约16.8 t?hm~(-2)的碳损失,占城市生态系统碳储量的37.7%。虽然城市化总体上导致了城市生态系统碳密度和碳储量的减少,但通过适当的城市植被与土壤的碳管理措施可以使城市生态系统碳库逐渐得到恢复。     

秸秆生物炭施用对玉米根际和非根际土壤微生物群落结构的影响

为探究生物炭施用对土壤微生物群落结构与功能的影响,以广东博罗某生态农业实验基地玉米地为试验对象,设置3个处理,分别按0(C)、5(B1)、10(B2)t·hm~(-2)施加秸秆生物炭,分别于第7天、14天、21天后采集根际土壤及非根际土壤样品,通过对玉米根际及非根际土壤细菌16S rDNA进行高通量测序分析,结合16S rDNA PICRUSt功能预测技术,探究生物炭施用对玉米根际土壤及非根际土壤微生物群落结构与功能的影响。结果表明,与空白对照组相比,施加生物炭可明显增加玉米非根际土壤微生物群落多样性,施加21 d后C组、B1组和B2组chao1指数分别为1 261、2 707和2 472;对根际土壤微生物多样性影响不显著(P=0.406)。施加5t·hm~(-2)生物炭后,玉米根际土壤酸杆菌门(Acidobacteria)相对丰度升高,但施加10 t·hm~(-2)生物炭处理酸杆菌门(Acidobacteria)相对丰度降低。在科水平上,施加生物炭后,玉米非根际土壤黄色单胞菌科(Xanthomonadaceae)受到明显抑制,而施加生物炭与否及施加量多少对根际土壤黄色单胞菌科(Xanthomonadaceae)丰度高低影响不显著(P=0.857)。PICRUSt预测结果表明,生物炭施加对玉米土壤微生物群落代谢、遗传、信息传递等过程产生影响,从而改变微生物的群落结构及生态功能。综上,施用生物炭会影响玉米土壤微生物群落结构与功能,相对于施加10 t·hm~(-2)处理,施加5 t·hm~(-2)处理对土壤微生物群落结构的影响效果更为显著。该研究结果可为生物炭农业化利用机制研究及施加量选择提供参考。     

氮沉降增加对贝加尔针茅草原土壤微生物群落结构的影响

土壤微生物是草原土壤生态系统的重要组成部分。为研究氮沉降增加对草原土壤微生物群落结构的影响,以内蒙古贝加尔针茅草原为研究对象,开展连续6年(2010—2015年)模拟氮沉降试验,以N计算,设置:N0(0 kg·hm~(-2))、N50(50kg·hm~(-2))、N100(100 kg·hm~(-2))、N150(150 kg·hm~(-2))和N300(300 kg·hm~(-2))5个处理,采用磷脂脂肪酸(PLFA)技术测定0~10 cm土壤特征微生物PLFA生物标记数量并探讨土壤微生物群落结构对氮沉降的响应。结果表明:随氮添加量增大,土壤微生物总PLFAs、细菌PLFAs、革兰氏阳性细菌PLFAs、革兰氏阴性细菌PLFAs和放线菌PLFAs含量呈先升高后降低的趋势,均以N100(100 kg·hm~(-2))处理最高。土壤微生物群落PLFA标记的主成分分析显示,不同氮添加下土壤微生物PLFA标记有显著差异。相关分析表明,土壤革兰氏阳性菌、放线菌PLFA含量、G~+/G~-与土壤p H值呈显著负相关,土壤微生物总PLFAs、土壤细菌PLFAs、革兰氏阳性菌PLFAs、革兰氏阴性菌PLFAs、放线菌PLFAs和饱和脂肪酸PLFAs含量均与土壤速效磷含量呈显著正相关。综合研究表明,连续6年氮添加改变了贝加尔针茅草原土壤微生物群落结构,土壤p H值和土壤速效磷含量是驱动这种变化的主要因素。     

不同放牧方式下的草场植被群落特征及其与土壤因子的关系——以新巴尔虎左旗为例

探究干旱半干旱草原不同放牧方式对退化草地生态系统恢复的影响,对退化草地植被恢复与重建及生态畜牧业可持续经营管理体系建设具有重要的科学意义。以呼伦贝尔市新巴尔虎左旗"七个一"生态家庭牧场为研究对象,对禁牧、休牧、轮牧和连续放牧4种放牧方式下的植被群落特征及与土壤因子间的关系进行研究。结果表明,(1)植被以多年生旱生、中旱生植物为主,轮牧区(45)和休牧区的物种数(42)大于禁牧区(37)和连续放牧区(34),禁牧区植被盖度(88.07%)和生物量(3 714.37 kg·hm~(-2))最高,连续放牧区植被盖度(61.33%)及生物量(1 029.83 kg·hm~(-2))最低。(2)4种放牧方式区的植被都以莎草科(Cyperaceae)和禾本科(Gramineae)植物为主,以寸草苔(Carex duriuscula)的重要值为最高,其中禁牧区最高(IV=38.30)。(3)休牧区和轮牧区的群落多样性指数较高,禁牧区的群落多样性指数最低(Ma=4.02,H=2.05,C=0.76,J_(sw)=0.72),且禁牧区与其他放牧方式区的物种分布及多样性指数均存在显著差异(P0.05)。(4)物种CCA排序结果显示,土壤容重、含水量和全磷是影响左旗植被分布的主要土壤因子。此外,群落多样性指数变化与容重、速效磷和含水量显著相关(P0.05)。研究认为,轮牧和休牧方式有利于保护草地生物多样性,禁牧对退化草地生态系统恢复有显著促进作用,但长期禁牧会导致群落多样性下降,连续放牧会降低草地生产力。建议减少连续放牧区放牧频率,在长期禁牧的牧场实施休牧、轮牧或适当的割草利用。     

基于文献计量的土壤微生物海拔分布规律研究

土壤微生物是生态系统过程中必不可少的参与者,控制着陆地生物圈中最大有机质库的周转。近年来,有关土壤微生物的海拔空间分布研究越来越多。以"elevation gradient(海拔梯度)"和"soil microorganisms(土壤微生物)"为关键词,在Web of Science核心集合数据库与中国知网数据库(CNKI)搜索到相关文章共717篇,利用CiteSpace软件对搜索文献进行发文量分析、关键词共现和文献共被引聚类可视化分析。结果表明,自2000年以来,土壤微生物对海拔梯度的响应研究呈快速增长态势,且国内外研究趋势存在一致性。重点关键词主要包括"森林(forest)""海拔(elevation)""土壤真菌(soil fungi)""植被(plant)"等,这表明森林生态系统土壤微生物的空间分布是近年来重要的研究方向之一。土壤微生物群落相对丰度及多样性在区域空间尺度上表现出明显的海拔分布格局,即沿着海拔上升出现递增、递减、单峰、"U"型和无显著变化5种模式。此外,驱动土壤微生物群落变化的环境因子也存在差异,包括土壤养分、植被特异性和气候因素等。因此,未来应根据研究区域特征,在不同海拔空间尺度探讨土壤微生物群落和多样性的分布变化机制,揭示不同尺度下的土壤特征和微生物群落变异程度,进一步量化自身及相关环境因素之间的关系。