盐池封育草场土壤种子库特征及其与植被的关系

封育是退化草场恢复的重要措施之一,封育的效果在一定程度上取决于土壤中种子库的状况。以毛乌素沙地西南缘宁夏盐池县的退化草场为研究对象,采用相似性分析和排序方法对封育和未封育草场土壤种子库的特征及其与地上植被间关系进行了研究,结果表明无论封育区还是未封育区,土壤种子库中的种子主要分布于0～5cm的土层,6～15cm土层的种子数很少;封育区土壤种子库的物种丰富度大于未封育区,物种多样性则表现为H值较大,而D值较小,总体上看封育措施可以提高地上植被和土壤中种子的种类和数量,一些一年生植物、中生植物和盐生植物开始出现在地面或土壤种子库中。地上植被和土壤种子库间的相似性分析结果则表明相同措施同一土层间种子库中等相似,而不同土层间还是存在着一些差异。由于封育措施导致了植被样方的相似性较低,然而土壤种子库间的相似性仍然较高,两者间是否存在着一定程度的滞后效应有待于进一步研究。     

两种等级喀斯特石漠化地区生物结皮对土壤养分恢复的影响

生物结皮是喀斯特生态系统中重要的地表覆盖植被,在石漠化土地恢复和生态治理工程中扮演着关键角色。通过土壤农化学分析方法研究不同石漠化等级下各类型生物结皮对其下层土壤理化性质的影响,对于探索喀斯特生态脆弱区土壤的形成发育及土壤环境的稳定至关重要。研究结果表明:在结皮层中全氮、速效氮、全磷、速效磷、速效钾、土壤有机碳、土壤田间持水量、土壤孔隙度均表现为苔藓结皮混生结皮地衣结皮藻类结皮(P0.05),土壤容重则表现为藻类结皮地衣结皮≥混生结皮≥苔藓结皮(P0.05)。生物结皮下0—5 cm和5—10 cm土层理化性质的变化规律与结皮层相似。整体上看,生物结皮在潜在-轻度和中度-强度这两种典型石漠化区域内,对下层土壤理化性质改善有较好的影响,土壤恢复指数体现为苔藓结皮混生结皮地衣结皮藻类结皮,不同类型的生物结皮对下层土壤理化性质的影响随着土层的加深而减小。在撒拉溪研究区中,对比空白组,苔藓结皮、混生结皮和藻类结皮的土壤养分恢复指数分别为25.1%、18.6%、10.4%和6.3%;而在花江研究区中,苔藓结皮、混生结皮和藻类结皮的土壤养分恢复指数分别为25.8%、18.9%、7.6%和5.7%。除pH值外,不同类型的生物结皮各土层间土壤理化性质均呈显著相关。生物结皮能有效改善土壤的理化性质,增加土壤养分含量,提升土地承载力与抗侵蚀能力,加速石漠化地区土壤养分的积累及恢复,平衡土壤环境稳定,为植被的生长发育提供良好的先决条件。因此研究并掌握喀斯特石漠化地区生物结皮对土壤理化性改良机理及其与土壤环境的交互机制进而对研究喀斯特生态系统的生物多样性建设,物质能量循环及石漠化生态治理措施等意义重大。     

盐池柳杨堡人工封育区植被特征研究

封育措施是一种主要的草场恢复和重建的措施。在宁夏自治区盐池县人工封育区采用样方调查法对不同封育年限和不同封育措施下封育区植被的群落结构和生物量进行调查分析。结果表明：封育可以提高生物多样性,使群落的组成趋于稳定。但是长期封育并不利于植被恢复,边缘区和外围区分别在封育后的第五年和第四年生物多样性指数达到最大,边缘区的丰富度指数（R1）和综合多样性指数D、H分别为22、2.26、6.18,外围区的分别达到13、1.67、3.24,然后逐年减小。在不同封育措施下,生物多样性指数核心区最大,说明封育是有效的植被恢复措施。植被盖度和生物量都是外围区最大,说明对草场进行适当的利用是有利于植被恢复的。带状翻耕对植被的恢复作用并不明显,建议进行适当的放牧或刈割。     

宁夏盐池封育区植物特征值及多样性影响

封育措施是一种主要的草场恢复和重建的措施。通过对半干旱沙地老封育、新封育和对照区的比较分析,量化了不同封育措施下植被变化。对3种封育措施群落组成和生物多样性的分析结果表明,封育改变了群落的组成成分并增加了生物多样性,同时对群落植物的生活型、饲用价值分析计算结果则显示,老封育的群落植物逐渐向多年生发展,放牧价值开始降低,而对照区则明显处于一种非平衡的稳定状态。从3种措施植被的盖度、高度、生物量和饲用价值来看,老封育区均低于新封育区和对照区,表明长期封育不利于促进并提高草场的放牧利用价值。     

生物土壤结皮演替对高寒草原植被结构和土壤养分的影响

生物土壤结皮(生物结皮)是退化高寒草原常见的地表覆盖物,具有调控土壤养分循环和影响植物群落结构和特征的作用。以青藏高原地区典型的高寒草原生态系统为研究对象,采用野外样方调查和室内分析相结合的方法,根据样方内生物结皮的发育程度将所有样方分为4个类型,并分析了青藏高原典型高寒草原生物结皮的发育演替对草本植物群落的结构、特征以及0-10 cm土壤理化性质的影响。结果表明,(1)在生物结皮由藻结皮向苔藓结皮发育的过程中,草本植物群落结构发生了变化,其中禾本科植物占比上升,莎草科植物和杂类草占比下降,而豆科植物占比无显著变化。(2)在草本植物群落中,禾本科和莎草科植物的重要值最高,溚草(Koeleria Pers.)、异针茅(Stipa aliena Keng)、高山嵩草(Kobresia pygmaea)、矮嵩草(Kobresia humilis)和矮火绒(Leontopodium nanum)是主要的优势物种。(3)生物结皮盖度与植被盖度呈极显著的负相关关系(P0.01)。(4)生物结皮的发育演替增加了禾本科植物比例,减少了杂类草比例,增加了植物群落的多样性、高度和生物量。(5)无结皮、地衣结皮和苔藓结皮覆盖下0-10 cm土壤的全氮含量差异显著(P0.05),而土壤全磷、有机碳含量、碳氮比和氮磷比无显著变化。由此可见,高寒草原生态系统下,生物结皮对植被和土壤的影响具有一定的复杂性和特殊性,需进一步探明其生态作用,以发挥其在退化草原治理中的重要作用。     

封育措施对半干旱沙地草场植被群落特征及地上生物量的影响

随着干早区草场非平衡态理论的提出和发展，退化草场封育的时间、方式与草场恢复间的关系已成为目前研究的主要课题之一：作者选择完全封育、季节封育和未封育3种措施进行对半干早沙地草场的植被特征及其生物量进行比较研究，结果表明，在封育处理的年份中，不同封育措施（放牧压力）是决定植被差异的主要因子。完全封育区和季节封育区植物以一年生草本为主，在植物种数量、生物多样性上差异并不显著，未封育区植被则以多年生草本为主，且Simpson和Shannon多样性指数与前两者差异均显著；完全封育并未导致一些牲畜喜食植物种的完全消失，但一些饲用价值差的植物如平卧碱蓬等大量出现在完全封育的群落中，同时旱生和强旱生植物的比例明显增加。尽管3种措施地上部分总生物量差异并不显著，但各群落中主要植物种的地上部分生物量则存在这一定的差异，从3种措施植被的饲用价值来看，季节封育区植被的饲用价值较高，表明季节封育可以促进并提高草场的放牧利用价值。     

半干旱区人工封育草场植物群落物种多样性与复杂性研究──以宁夏盐池为例

围栏封育促进植被恢复效果研究方法很多,其中通过研究植被的群落特征及物种多样性来阐述恢复状况仍是比较常用和有效的手段,但多样性测度对生物群落的自组织及有序性方面的特征描述欠缺,鉴于此,多样性与复杂性测度结合起来研究群落结构与功能显得更有意义。研究人工封育对植被恢复过程中群落的多样性与复杂性的影响,必然有助于揭示生态恢复过程机理。目前,利用多样性与复杂性测度相结合来对群落结构进行量化研究不多,用于对草原生态系统植物群落结构研究更少。本文通过样地调查,利用多样性和复杂性指数相结合定量研究半干旱区人工封育草场植物群落物种多样性、复杂性随封育年限的变化规律,并对比分析复杂性与物种多样性之间的相关性。结果表明,（1）老封育区、新封育区丰富度指数整体高于对照区,说明封育有利于物种丰富度的增加。但随封育时间的延长,封育区的优势种占据主要的资源空间,丰富度指数降低。长时间封育,草场植被丰富度将发生规律性波动变化,低峰值和高峰值出现频率均约为4~5年/次。老封育区、新封育区的SW、SP多样性指数值大部分也高于对照区,说明封育措施增加草场植被的多样性。物种多样性指数受降水影响显著,当降水量增加或减少时,多样性指数也相应出现增加或减少,但降水影响效应具有一定的滞后性。老封育区、新封育区均匀度变化比较平稳,且指数值高于对照区,说明封育有利于均匀度的增加。（2）老封育区、新封育区总复杂性指数、无序结构复杂性指数值大部分比对照区指数值高,且指数波动相对平稳,说明封育区群落结构比对照区稳定,更适合荒漠草原植被的生长,封育增加了群落总复杂性、无序结构复杂性。封育也提高群落有序结构复杂性,但?     

宁夏盐池封育草地植被群落多样性及其与环境关系的典范对应分析

为探究干旱区封育草地植被群落多样性以及影响植被群落分布的主要环境因子,结合国家荒漠化定位监测项目,于2014年7月对宁夏盐池封育草地进行植被调查。将研究区分为核心区(E)、边缘区(E1)、外围区(E2),采用样线与样方结合法调查植物名称、植物种类、株数、高度、盖度、生物量、土壤容重、土壤含水量、土壤紧实度、地表生物结皮盖度。在植被调查的同时,对每个样方中的土壤进行取样,分别测定土壤速N、速P、速K、土壤有机质含量。采用Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Pielou均匀度指数测得植被群落多样性,运用典范对应分析方法(CCA)分析植被与环境因子的相关关系。结果表明,边缘区共出现了22种植物,主要物种有:黑沙蒿(Artemisia ordosica)、刺沙蓬(Salsola ruthenica)、地锦草(Euphorbia humifusa)、赖草(Leymus secalinus)、蒙古虫实(Corispermum mongolicum)。其SW、SP指数高于其他2个区域,数值分别为2.548、0.893,植被多样性最为丰富,群落稳定性最高。外围区共出现了16种植物,主要物种有:苦豆子(Sophora alopecuroides)、阿尔泰狗娃花(Heteropappus altaicus)、蒙古虫实其JSW指数最高,为0.842,植被多样性较丰富,群落稳定性较高。核心区出现了19种植物,猪毛蒿(Artemisia scoparia)、刺沙蓬、苦豆子,其SW、SP、JSW指数均小于其它2个区域,数值分别为2.163、0.828、0.734,植被多样性较差,群落稳定性较低。植被与环境的典范对应分析表明,土壤容重和结皮盖度是影响干旱区封育草地植被群落的主要环境因子。     

封育对科尔沁沙地植被恢复和土壤特性的影响

过度放牧是科尔沁地区土地沙化的主要原因之一,围栏封育可以有效的抑制牲畜对植被的破坏,促进沙地植被恢复,从而改善区域的生态环境。本研究以科尔沁沙地主要固沙植被——小叶锦鸡儿群落为对象,采用空间序列代替时间序列的方法,分析不同封育年限和自然放牧条件下小叶锦鸡儿群落的土壤种子库和地上植被特征、土壤理化性质和土壤水分动态,较系统地探讨了封育措施对沙地植被和土壤特性的影响。结果表明:①封育措施促使固沙植被区土壤种子库密度显著增加(P<0.05),封育2 a、6 a和12 a的土壤种子库密度分别提高了15.7%、482.5%和728.1%;土壤种子库的物种多样性和均匀度随着封育年限的增加而降低。②封育措施对沙地植被恢复具有显著的促进作用(P<0.05),封育6 a和12 a后植被密度分别提高了108.0%和239.3%,植物盖度分别提高了261.6%和271.6%;适度的封育年限(<6 a)可以提高群落的物种多样性,过长的封育年限(11 a)反而使物种多样性下降。③封育措施促使土壤表层(0-10 cm)的养分(有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷、速效钾)含量有所提高,土壤含水量无显著变化(P>0.05)。     

不同人工措施对沙质荒漠生态恢复与重建初期效应的影响

机械措施与生物措施相结合是流沙治理行之有效的重要途径和方法。通过对4种不同人工措施干预治理流动沙地后其生态恢复初期(前3年)植被、土壤理化性质和水分动态变化进行了观测研究,并以流沙区为对照进行了对比分析。结果表明:沙质荒漠生态系统恢复变化首先始于各种机械措施所建立的稳定地面的形成,为天然植物的迅速增殖和侵入、人工固沙植物的介入、枯枝落叶的储存及流沙成土过程提供了必要的环境条件。枯枝落叶层的形成又为土壤-植物系统物质交换建立了介面,促进了流沙的成土过程。不同人工措施治理区0～200cm土壤平均含水量与流沙区土壤含水量相比差异不显著,说明土壤水分仍能保持流动沙地原有的水分平衡状态。但随着天然植被的恢复与人工固沙林生长,其对土壤水分的影响深度由干预前的40cm加深至第三年的160cm。系统内植物恢复与流沙成土过程的前期效果表明,草沙障或土沙障 固沙林措施优于塑料沙障 人工沙蒿和封育治理措施,是流动沙地得以快速治理的有效方法。从植被群落结构的变化看,人工植被在建立后第三年其生态功能才开始初见成效。     

Effect of soil crust on evaporation and dew deposition in Mu Us sandy land, China

The development of soil crust on sandy land may affect the surface hydrological process. This paper investigates the process of evaporation and dew deposition influenced by different soil surface types which were dominated by sand, primitive biotic crust, and advanced biotic crust, respectively, in the south fringe of Mu Us sandy land in Northwest China from July to September of 2006. The experimental results indicate that the advanced biotic crust could increase evaporation and dew deposition compared to the primitive biotic crust and bare sand although the differences between them were not significant. The average evaporation from advanced biotic crust, primitive biotic crust and sand was 6.8, 6.6, and 6.5 mm/d, respectively, and water content is around 16.2 % in the condition of initially identical soil. The average dew amount on advanced biotic crust was 0.116 mm/d with extreme 0.05 and 0.24 mm/d. The average values on primitive biotic crust and sand were 0.105 and 0.101 mm/d, respectively, with extreme 0.04 and 0.21 mm/d for both treatments. Also, the dew deposition on advanced biotic crust seemed stable and might rest for a longer time than that on primitive biotic crust and sand. The results suggest that the advanced biotic crust possibly facilitates evaporation and dew deposition. Therefore, the development of biotic crust may potentially enhance the hydrological circulation in the upper sand layer in sandy land.     

温度和水分对羊草草原土壤呼吸温度敏感性的影响

采用静态暗箱-气相色谱法对内蒙古锡林河流域羊草(Leymus chinensis)草原土壤呼吸进行测定,研究了温度和水分条件对土壤呼吸温度敏感性系数Q_(10)值的影响.结果表明羊草草原土壤呼吸与5cm地温具有很好的指数关系(r~2=0.338～0.858,P<0.001～0.08),Q_(10)介于1.15～2.25之间,均值为1.72.Q_(10)值与5 cm地温呈负相关关系(r~2=0.407),而与0～10 cm土壤水分含量呈显著的二次函数关系(r~2=0.872,P<0.05).在较低含水量时Q_(10)值随着水分含量的上升而增大,当土壤水分含量较高时转而减小.以往大多数研究认为Q_(10)值与土壤水分含量呈正相关关系,这可能是土壤水分跨度不足造成的,极端的水分条件对Q_(10)值具有重要影响.     

Ecological properties of soil water and effects on forest vegetation in the Loess Plateau

In the Loess Plateau of China, soil water has three ecological properties: high infiltration capacity, high storage capacity and availability to deep plant roots. Soil desiccation is the most serious problem for forest vegetation in the Loess Plateau. Arid soils are the result of intensified soil desiccation caused by disturbances in plant succession, which constitute the ecological foundation of soil water. The negative effects of the arid soil layer on surface water infiltration for recharging underground water are discussed in terms of ecological hydrology. The arid soil layer disrupts the link between surface water and underground water and prevents vertical precipitation infiltration from supplementing underground water. Forest vegetation has a significant runoff-retaining efficiency that reduces total runoff from forest areas leading to low surface and ground runoff which affect the water cycle on a watershed scale.     

冻融作用下盐碱水田土壤含水率和氮素对有机碳影响研究

选择吉林西部前郭县盐碱水田土壤,进行实验室模拟冻融实验：以-5℃冻结1 d、5℃消融1 d作为1次冻融循环,揭示不同含水率和含氮量处理条件下土壤有机碳（SOC）的变化规律。结果表明,土壤含水率和含氮量是影响SOC含量的2个重要因素,冻融次数、土壤含水率、土壤含氮量以及冻融次数和土壤含水率、冻融次数和土壤含氮量的交互作用对盐碱水田SOC含量的影响显著（P〈0.05）。在1~3次冻融循环过程中,SOC含量明显降低,随着循环次数的增加,SOC含量降低速度减缓;适量的氮素和较低的含水率有利于SOC的稳定,初始含水率为50%的SOC含量明显低于含水率30%和40%的土壤,加入20%硝酸铵的SOC含量明显低于对照组和加入10%硝酸铵的土壤。研究结果对深入研究季节冻土区冻融期盐碱水田SOC变化规律,评估全年候SOC储量有重要意义。     

Vertical infiltration of fuel oil hydrocarbons in an agricultural soil

The influence of rainfall, air temperature and soil moisture on the vertical mobility in the soil of fuel oil hydrocarbons (HC) was investigated in a field experiment. A controlled spreading of fuel oil (nC10‐nC25) was performed at a rate of 5 L HCm^‐2 on an agricultural soil in summer and in winter. Concentration, chemical composition of HC and soil moisture were regularly determined at different soil depths between 0 and 140 cm, 1 h, 3, 8and 15 days (d) after the spreading of oil. Sorption of hydrocarbons onto the organo‐mineral matrix of the soil was studied in laboratory experiments. The results showed that in summer, with an air temperature of 24°C and without water leaching in the soil profile, 65% of the initial HC remained trapped in the 0–140 cm soil layer, about 20% of the HC volatilized and around 15% migrated deeper. A vertical selective migration of the lightest (nC10‐nC15) HC (naphthas) was shown lSd after the spreading of fuel oil. Naphthas progressively reached the 120–140 cm soil layers whereas the heavy fractions of oil (nC17‐nC25) migrated and concentrated in the 0–60 cm soil layers. In winter, when soil was regularly watered by rainfalls and at low air temperatures, only 47% of the initial HC remained in the 0–140 cm profile after 15 d. A fast vertical infiltration of naphthas occurred within the first 3 d. After 15 d, all HC were detected in the same relative amounts as in the initial oil in the whole profile. Volatilization was negligible in winter and an increase in the migration of total oil at depth in the soil profile was shown. As inferred from the laboratory experiments, the high soil moisture led to the decrease in HC sorption on the organo‐mineral matter of the soil.     

紫色土丘陵区农用地土壤水分动态变化规律研究

依据定位观测数据，对紫色土丘陵区农用地土壤水分的动态变化规律进行了初步研究。结果表明，该区农用地土壤水分的季节变化主要受降水、蒸发和土地利用状况的影响，呈现出明显的三峰三谷型；垂直梯度变化由于受降雨入渗分布与土壤水分向上蒸发的综合作用，基本表现为增长型。并利用标准差和变异系数对土壤水分的垂直梯度变化进行了具体描述和层次划分。最后，通过分析该地区典型农作物及其不同栽培方式对农用地土壤水分的影响，认为优化农作物栽培方式是提高紫色土丘陵区农用地土壤水分利用效率和减少水土流失的有效途径。     

松嫩平原盐碱土水分扩散率研究

对盐碱地土壤水盐运动的定量描述是控制区域土壤次生盐碱化的基础，其中的土壤水分扩散率是研究土壤水盐运动的重要参数之一。文章通过非稳定流水平土柱法对实验区扰动的盐碱地土壤水分扩散率进行了测定，并将实验结果拟合为经验公式，然后将测定的土壤水分扩散率应用于水平入渗方程，用数值计算软件Mathcad6.0对土柱水分水平入渗进行了数值模拟，将实测结果和方程模拟的土壤水分分布状况进行了对比。结果表明本研究得出的土壤水分扩散率的经验方程误差较小。最后讨论了影响土壤水分扩散的土壤质地因素及土壤水分扩散率和含水率之间的单值函数关系。     

土壤温度和湿度对鲁东南杨树人工林土壤呼吸的协同影响

利用GXH．3051红外C02气体分析仪结合自制密闭箱对鲁东南中龄杨树人工林（MAP）和成熟杨树人工林（MP）土壤呼吸、自养呼吸和异氧呼吸进行了为期2a的定位研究,分析土壤温度和湿度与土壤呼吸的关系及动态变化,探讨土壤温度和湿度对土壤呼吸的协同影响。结果表明,（1）MAP和MP土壤呼吸具明显的季节特征,均呈单峰变化,7月达到高峰,分别为4．43和3．55μm01·m-2．s-1,1月处于低谷,分别为0．72和0．54tmaol·m-2．S-1。（2）土壤温度与土壤呼吸的关系可用指数模型R=ae加’进行拟合,土壤湿度与土壤呼吸的关系可用线性模型R=aW＋b进行拟合。（3）土壤温度和湿度与土壤呼吸的综合关系可用非线性模型R=aebrWc较好地拟合,共同解释了MAP和MP不同年份土壤呼吸、自养呼吸和异氧呼吸的83．3％－85．1％、71％－79．2％、58．6％－76．5％和82．4％－88．3％、68．9％－78．2％、50．2％－78．2％,双因素模型明显优于仅考虑土壤温度或土壤湿度的单因素模型,表明鲁东南杨树人工林土壤呼吸主要受土壤温度和土壤湿度的协同影响。     

北京灵山草地土壤CO2源汇和排放通量与温度湿度昼夜变化的关系

大气中温室气体含量不断升高是造成目前全球变暖的主要原因,而土壤CO2是大气CO2的重要来源之一。研究表明温度、湿度是土壤CO2最主要的气候影响因素,通过对植物夏季雨后次日对土壤CO2排放过程中的源(不同深度土壤CO2体积分数)、汇(大气CO2体积分数)和中间CO2气体交换通量(土壤CO2排放通量)、气温、土温以及表土湿度进行同步连续的昼夜观察,研究日和小时变化尺度上温度和土壤湿度对CO2地气交换的影响。结果表明土壤CO2排放通量、大气CO2和土壤CO2体积分数的昼夜变化特征不一致,只有土壤CO2排放通量与气温变化存在明显的正相关关系,在日变化尺度上随表土湿度增加而增加;表土湿度在日变化尺度和小时变化尺度上与草丛空气CO2体积分数正相关;土壤CO2体积分数则在日变化尺度上当表土湿度较小时与表土湿度正相关。气温主要影响土壤CO2向大气的扩散和对流过程,而不是昼夜尺度上影响土壤CO2体积分数变化的主要环境因素。     

Benthic recruitment and manganese crust formation on seamounts

Hydrogenous ferromanganese crusts are a common feature of oceanic seamounts, forming slowly (predominantly at 1 to 5 mm/m.yr through precipitation from seawater, by a process that is poorly understood yet producing crusts of thicknesses up to 240 mm. It remains unexplained why crusts are not overwhelmed by more rapid biological processes occurring simultaneously. The present study of recruitment by sessile invertebrates to ferromanganese crusts and basalt on Cross Seamount (18°40N; 158°17W), North Pacific Ocean, from July 1988 to February 1990 supports the view that hydrogenesis alone may not adequately account for crust formation. Here, mediation of crust growth by benthic Foraminifera and inhibition of ferromanganese oxide precipitation by high abundances of sessile macrofauna are suggested as two interactive biological processes relevant to crust accretion. Larval supply is an important factor in the distribution of sessile macrofauna on oceanic seamounts.