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。     

科尔沁沙地植被恢复及其对土壤的改良效应

探讨了对科尔沁沙地乌兰敖都地区流动沙丘采取生物和工程措施建立起人工固沙植被的相关配套技术,并就植被恢复程度对土壤改良效应进行了对比研究.结果表明:在流动沙丘进行人工固沙时采用1.0 m×1.0 m草方格内播种小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)种子的措施具有较好的固沙效果,一般经过2年可使沙丘表面得到固定.在围栏封育条件下实施适宜的植被恢复措施,一般可在23年获得明显的固沙效果.小叶锦鸡儿人工固沙群落内土壤养分随着群落的生长发育而发生变化,在030 cm土层中,有机质、速效钾、全氮、水解性氮、全磷、有效磷含量都表现为:11年生群落＞6年生群落＞流动沙丘;小叶锦鸡儿人工群落的建立可大幅度提高土壤微生物生物量,并随着年龄的增加,微生物生物量C、N、P的含量均呈现增加趋势.     

围封和放牧对科尔沁沙质草地植被和土壤的影响

选择科尔沁沙地自由放牧和围封10年的沙质草地为研究对象,通过野外调查与室内分析相结合,分析了围封和放牧对沙质草地群落土壤和植被的影响,旨在为退化沙地恢复与重建提供科学依据。结果表明,(1)围封和放牧草地盖度、密度、地上生物量、高度存在显著差异(P0.01),围封使群落盖度、密度、地上生物量和高度分别增加了67%、79%、71%和44%。(2)放牧草地物种数为15种,围封草地为21种,放牧草地物种数增加了40%,大果虫实、狗尾草、差巴嘎蒿是放牧草地群落的优势物种,其重要值占71%;达乌里胡枝子、狗尾草、画眉草、猪毛菜和虎尾草是围封草地群落的优势物种,其重要值占60%。放牧草地处于一年生杂类草+差巴嘎蒿的沙地退化演替阶段,围封草地处于达乌里胡枝子+一年生禾草+一年生杂类草的沙地恢复演替阶段。(3)围封草地的Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Margalef指数、Pielow均匀度指数均大于放牧草地,说明围封提高了群落的物种多样性。(4)围封和放牧草地群落0~20 cm和20~40 cm的土壤水分、土壤机械存在极显著差异(P0.01),围封使沙质草地群落土壤水分、土壤黏粉粒和细砂粒增加。除速效氮外,围封和放牧草地群落土壤的化学性质差异显著(P0.001)。围封与放牧草地相比,总磷、总氮、速效磷和有机质均呈上升趋势,增幅分别为72%、152%、15%和272%。(5)0~20 cm的土壤理化因子:土壤水分、粗砂粒、细砂粒、粉黏粒、有机质、全氮与植被特征因子显著相关(P0.01),表明群落植被与土壤之间相互影响较强。     

金沙江干热河谷山地草地封育过程中土壤种子库时空特征

2006年和2007年,分别选择放牧、封育1年、封育2年和封育3年的退化山地草地,采用土壤种子库萌发法对土壤种子库的时间、空间分布进行测定,旨在揭示金沙江干热河谷退化山地草地在封育过程中,土壤种子库的时间、空间以及时间序列上的空间变化特征.结果表明,(1)随封育年限的推移土壤种子库密度显著增加(F=73.107;P=<0.001).植物种群土壤种子库密度随封育年限的推移,多年生植物种群土壤种子库密度显著增加(P=<0.001),一年生植物种群土壤种子库密度显著现降低(P=<0.01).(2)土壤种子库的空间分布特征为0～5 cm土壤层(含凋落物层)>5～10 cm土壤层>10～15cm土壤层,种子密度呈自上而下减少的趋势.(3)土壤种子库时间序列上的空间分布特征为,0～5 cm土壤层中种子库密度随封育时间的推移呈显著下降趋势(F=43.758;P<0.01),5～10 cm土壤层中种子库密度随封育时间的推移呈显著增加趋势(F=6.435;P<0.05),10～15 cm土壤层中种子库密度随封育时间的推移呈显著增加趋势(F=6.620;P<0.05).     

基于种子库激活的沙化草地生态修复技术应用

种子库在草原退化植被恢复重建中发挥着重要作用,针对科尔沁草原生态功能区草地沙化问题,研发出沙化草地种子库激活技术。该技术通过围封样地,在样地上施加由有机肥与保水剂混合配制的锁水保肥剂,实现沙化草地的快速锁水保肥。结果表明,通过激活沙化草地种子库,修复样地植被盖度较对照样地提高66.43%,Shannon-Wiener多样性指数提高8.90%,0~30 cm沙地土壤有机质、全氮、全钾和全磷总量分别增加23.47%、14.82%、2.90%和403.56%。因此,该技术有利于土壤肥力增强,短期内有助于提高群落的物种多样性,促进沙地植被的修复,起到防沙和固沙作用。     

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。     

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。     

天津市“城-郊-乡”样带土壤种子库特征分析

为了解天津市不同地理位置土壤种子库物种组成和群落结构的变化,沿天津市设置＂城区—城郊—远郊＂的生态样带,在6个典型样地选取20个样方进行土壤种子库的采样工作并进行萌发试验。结果表明：土壤种子库的密度、物种组成及群落结构差异性明显,除趋势对应分析后分异出典型的城市土壤种子库、城郊土壤种子库、远郊土壤种子库3种类型。从远郊到城区,土壤种子库的密度递增,相似性指数也递增,而物种丰富度却递减。相比远郊地区,城区、城郊区土壤种子库物种丰富度损失率分别为66.67%、45.23%。城区因城市化水平较高及频繁的人为干扰致使土壤种子库物种呈现匀质化特点,物种多为一年生的耐踩踏草本。城郊区的多样性指数、生态优势度指数、均匀度指数最低,但是种子库密度较大,物种丰富,萌发种子中木本植物可观,适合用于进行植被恢复的试验研究。     

不同年龄小叶锦鸡儿固沙群落土壤酶活性及微生物生物量的变化

小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)是科尔沁沙地广为采用的豆科固沙植物。为探讨采用小叶锦鸡儿固定流沙后,土壤生物活性的变化特点和发展趋势,选取5、10、22年生小叶锦鸡儿人工固沙群落为对象,以半流动沙丘和天然群落为对照,研究了人工固沙群落发育过程中土壤磷酸单酯酶、蔗糖酶、蛋白酶、脲酶、脱氢酶的活性和微生物生物量C、N、P质量分数的变化特征。土壤按5层取样:0~10,10~20,20~30,30~40,40~50cm。结果表明,随着小叶锦鸡儿固沙群落发育时间的增长,群落内土壤生物活性逐渐改善,沙土中5种酶的活性和土壤微生物生物量C、N和P质量分数均大幅度提高,其中0~10cm土层增幅最大。土壤酶中蔗糖酶的活性增加最为迅速,5、10和22年生群落0~10cm土层中蔗糖酶的活性分别是半流动沙丘的76.80,167.27和261.63倍。22年生群落的土壤生物活性已接近于天然群落,处于相对稳定的状态。小叶锦鸡儿群落中土壤酶和微生物生物量之间存在极显著的正相关关系。以上表明,小叶锦鸡儿不仅具有较好的防风固沙性能,而且表现出强大的改善土壤生物活性的能力,可作为优良的固沙植物材料在本地区大面积推广应用。     

火烧和植造桉林对南亚热带退化草坡土壤种子库的影响

对南亚热带典型火烧草坡迹地和人工造桉林后的退化草坡土壤种子库进行了取样调查,采用种子萌发试验研究了这些不同处理的土壤种子库特征,结果表明:(1)火烧处理对土壤种子库有显著影响,具体表现为种子库储量减小、物种种类减少、优势种组成单一、物种多样性指数和地上植被相似性系数低、土壤种子库物种组成与地上植被物种组成差异显著;(2)种植桉树对土壤种子库储量、物种生活型分布、土壤种子库物种组成与地上植被物种组成差异均没有影响,但能增加草本物种种类;(3)火烧并种植桉树对土壤种子库的影响与火烧处理结果一致,能使土壤种子库中优势物种种子密度增加,但不能增加草本种类在种子库中的密度.该研究表明采用火烧处理有利于南亚热带退化草坡植被恢复;采用种桉树的方法短期内植被恢复的效果不明显;退化草坡的植被恢复需要适度的人为干预与调控.