黄土丘陵区典型植被枯落物坡面分布及混入土壤对土壤性状的影响

黄土丘陵区植被的恢复可能影响枯落物分布特征,进而对土壤性状产生影响。论文选取刺槐（Robinia pseudoacacia）人工林、柠条（Caragana intermedia）人工林、铁杆蒿（Artemisia gmelini）群落和白羊草（Bothriochloa ischaemum）群落4种典型植被样地,研究其枯落物坡面（坡长40~80 m）分布特征及自然条件混入土壤中对土壤理化性状的影响。结果表明：1）4种典型植被样地地表枯落物蓄积量（143.89~833.04 g/m²）、盖度（0.36~0.63）和厚度（0.77~2.03 cm）均表现为刺槐人工林>柠条人工林>铁杆蒿群落>白羊草群落;土壤中枯落物混入量（178.80~657.21 g/m²）和混入深度（1.33~2.29 cm）均表现为刺槐人工林>铁杆蒿群落>柠条人工林>白羊草群落;土壤中枯落物混入量占枯落物总蓄积量的比例（45.91%~74.02%）表现为铁杆蒿群落>柠条人工林>白羊草群落>刺槐人工林。2）4种典型植被样地地表枯落物蓄积量和土壤中枯落物混入量均为坡下高于坡上,受径流冲刷和泥沙分离—输移—沉积过程的影响,枯落物地表蓄积量和土壤混入量在坡中波动较大;随枯落物地表盖度的增加,地表枯落物蓄积量呈指数函数增加（P<0.01）,且随地表枯落物蓄积量的增加,土壤中枯落物混入量呈对数函数增加（P<0.01）。3）土壤容重、粘结力和水稳性团聚体几何平均直径（WAS-GMD）随土壤中枯落物混入量的增大而线性降低（P<0.01）,土壤有机碳和全氮含量在铁杆蒿群落和白羊草群落中均随土壤中枯落物混入量的增大而线性增加（P<0.05）。该研究将为评价黄土高原退耕还林还（草）工程生态成效、修正土壤侵蚀预报模型提供重要依据。     

内蒙古呼伦贝尔南部沙带植被恢复进程中土壤理化特性变化

为了解呼伦贝尔沙漠人工植被恢复进程对土壤理化性状的改善效应,论文选取呼伦贝尔沙地人工和自然状态下植被恢复的2个系列、7种样地类型开展研究。结果显示：1）随植被恢复年份的增加及流动沙丘向固定沙丘的演进,地上植被生物量、盖度显著增加;2）2个系列样地土壤有机C含量均随植被的发展而显著增加,土壤上层显著高于中、下层;3）土壤全N、全P含量表现出与土壤有机C基本一致的同向变化规律,土壤全K含量在各样地间、各土壤层间基本相当;4）土壤速效养分含量一定程度上也出现增加,但总体上表现出较大的波动性。人工植被恢复1~3 a内,土壤养分含量与流动沙丘基本相当,但当恢复到5 a以上后,地上植被的发展对土壤特性的改良呈现出较为显著的正效应,沙漠化逆转程度显著提高。然而,拥有更高植被盖度及生物量的8 a人工植被恢复样地,有机C、全N等含量却显著低于自然状态下的固定沙丘样地,可见,当地人工植被恢复的同时,更应注重自然植被的保护。     

秦岭中段不同恢复阶段弃耕农田植物多样性变化及其驱动因素

植被恢复过程往往伴随着显著的地上植物多样性的变化,探讨枯落物养分-土壤养分-酶活性化学计量对地上植被变化的驱动机制,对于维持区域生物多样性保护和生态稳定至关重要.以秦岭不同恢复年限（1、8、16、31和50 a）的典型弃耕农田为研究对象,通过野外调查分析了植被恢复过程中植物群落多样性的变化特征,测定了枯落物养分、土壤养分、β-1,4-葡萄糖苷酶（BG）、纤维二糖水解酶（CBH）、β-1,4-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶（NAG）、亮氨酸氨基肽酶（LAP）和酸性磷酸酶（AP）这5种胞外酶活性等指标,探讨了植被恢复过程中枯落物养分、土壤养分和酶活性化学计量比的变化特征及其对植物多样性变化的驱动机制.结果表明：植物群落多样性指数随植被恢复年限增加均呈先减小后增大的趋势,在恢复16 a时最小;主成分分析结果表明,植被恢复不同年限植物群落多样性指数及枯落物-土壤-酶化学计量特征之间有显著区别,植物群落多样性指数与枯落物碳磷比及枯落物氮磷比具有强烈的正相关关系,而与土壤酶碳磷比（EEA C∶P）具有明显的负相关关系;冗余分析结果表明EEA C∶P对植被恢复过程中植物多样性变化的解释率最高,为25.93%,其次为土壤全磷（TP）,解释率为5.94%,是调控植物多样性变化的关键因子.综上所述,秦岭中段弃耕农田植被恢复后期植物种类和数量明显增多,土壤环境的变化影响了微生物的代谢活动从而改变了酶活性,枯落物-土壤-土壤胞外酶通过反馈与调节对群落环境和植物多样性产生影响,EEA C∶P和TP是植被恢复过程中地上植物多样性变化的主要驱动因素.     

黄河三角洲土壤古菌群落结构对盐生植被演替的响应

采用高通量测序技术,探究黄河三角洲光板地和4种典型盐生植被类型（翅碱蓬、獐茅、白茅和罗布麻）下土壤古菌群落组成和数量分布特征,揭示其对盐生植被演替的响应.结果表明,植被覆盖有利于降低土壤盐化程度、增加土壤营养物质含量,土壤速效磷随盐生植被在光板地-重盐土壤（翅碱蓬、獐茅）-轻盐土壤（白茅、罗布麻）中的正向演替有不断升高的趋势.5种覆被类型下土壤古菌在种群组成上差异明显,无植被覆盖的光板地具有最高的古菌群落多样性和丰富度,广古菌门为优势菌群.土壤古菌群落结构与盐生植被演替顺序不具有严格的一致性：当植被处于相同演替阶段时,土壤古菌群落结构不具明显的相似性;在不同演替阶段时,土壤古菌群落结构也未均表现出更大的差异性.随着盐生植被正向演替,土壤温度、电导率（含盐量）对土壤古菌群落结构多样性起促进作用,土壤全氮、碱解氮、有机质起抑制作用.     

基于光谱分析的生物结皮提取研究——以毛乌素沙地为例

利用典型地物高光谱数据和TM遥感影像,对毛乌素沙地处于旺盛生长期(7-9 月)的由苔藓结皮主导的生物结皮进行了提取研究.结果表明:① 苔藓结皮在生长期具有与绿色植物相似的光谱曲线变化趋势;红边参数显示,二者除红边位置非常接近外,红边振幅、红边宽度和红边面积差异均较大;在近红外区域,苔藓结皮比绿色植物的反射率低很多;苔藓结皮无明显的553 nm反射峰;低盖度苔藓结皮(33%)、藻类结皮和植被枯落物在整个波段光谱曲线比较接近,与裸沙相比,三者反射率均较低.② 基于TM影像,用生物结皮指数(BSCI)、归一化植被指数(NDVI)、监督分类和坡度分级相结合的方法提取生物结皮,发现苔藓结皮的像元面积为0.72×10⁴ km²,占研究区总面积的6.43%.     

黄河源区斑块化退化高寒草甸土壤细菌群落多样性变化

为研究海拔变化和退化过程中高寒草甸土壤细菌群落多样性的变化规律,利用MiSeq高通量测序技术,分析不同海拔活动斑块、非活动斑块、恢复斑块和高寒草甸土壤细菌群落多样性,利用冗余分析对细菌多样性和环境因子进行分析.结果发现,3种类型斑块中主要的土壤细菌门均是变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteriota）和酸杆菌门（Acidobacteriota）.细菌优势属为RB 41 、鞘脂单胞菌属（Sphingomonas）和慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）.RB 41 和慢生根瘤菌属相对丰度随海拔升高而下降,随斑块演替而增加,但3种类型退化斑块相对丰度均显著低于高寒草甸（P<0.05）.退化斑块土壤碳固定功能的细菌丰度,大于健康高寒草甸.不同斑块的细菌Chao1指数和物种数显著高于高寒草甸（P<0.05）.冗余分析发现,生物结皮盖度和全氮是海拔4013 m处细菌优势门的主要影响因子;生物量、全氮和pH对高海拔4224 m细菌优势门影响较大.生物量和全钾显著影响海拔4013 m的细菌属分布,海拔4224 m地区莎草科盖度和速效氮为细菌优势属的主要影响因子.生物结皮和pH对细菌多样性影响较大.不同海拔地区细菌的影响因子发生着较大变化,在研究细菌多样性变化的过程中,不仅要关注高寒草地退化的影响,还应考虑海拔高度的作用.     

高寒半湿润沙化地土壤养分对植被恢复的响应研究

土壤养分是沙化地生态恢复的重要基础和衡量指标,但高寒沙化地相关研究缺乏。为探究土壤养分随高寒半湿润沙化地恢复的变化过程,本研究利用老芒麦（Elymus sibiricus L.）进行植被恢复来治理沙化地,在不同的恢复年限和季节来研究土壤碳、氮、磷对植被持续恢复的响应过程。结果表明：高寒沙化地中土壤碳、氮、磷积极响应植被恢复过程,植被恢复促进了土壤中有机碳、溶解性有机碳、全氮、硝态氮、铵态氮、全磷和有效磷的增加,恢复3年后土壤有机碳增加至6.6 g/kg(0～15 cm),土壤全氮增加至0.4 g/kg(0～15 cm),土壤全磷增加至0.6 g/kg(0～15 cm);植被恢复改变了土壤有机碳季节性变化趋势,但没有改变氮和磷季节性变化趋势。植被重建促进高寒沙化地土壤养分增加,植被恢复是高寒地区沙化治理的有效手段。     

黄土丘陵区不同恢复植被类型的固碳特征

为分析黄土高原水土流失严重区不同恢复植被类型的固碳特征,比较恢复年限和坡向因素对植被碳汇效应的影响,在陕北黄土丘陵区选取了6种典型植被类型（农地、草地、沙棘、柠条、刺槐和山杨）,研究了不同类型的生态系统碳密度及其构成特征.结果表明：①半干旱黄土区植被恢复具有明显的碳汇功能,不同植被组分（地上生物、地下根系和枯落物）碳密度均表现出乔木>灌丛>草地>农地的变化特征.农地0~40 cm土层土壤有机碳密度最低（1355.5 g ·m^-2）,草地、沙棘、柠条、刺槐和山杨较农地分别增加了91.4%、125.2%、144.0%、124.5%和232.6%.②草地、沙棘、柠条和山杨的不同植被组分碳密度和不同土层（0~5、5~20和20~40 cm）土壤有机碳密度随恢复时间的推移总体上表现出增加趋势.③坡向对农地和草地植被碳密度无明显影响,沙棘、柠条、刺槐和山杨不同坡向间的植被碳密度差异明显.土壤有机碳密度存在明显的阴阳坡差异,农地、草地、沙棘、柠条、刺槐和山杨阳坡土壤有机碳密度分别比阴坡减少了22.9%、34.3%、75.8%、49.1%、22.4%和69.4%.④不同类型的生态系统碳密度差异明显,其中农地最低（2022.1 g ·m^-2）,草地、沙棘、柠条、刺槐和山杨较农地分别增加了48.7%、152.8%、125.1%、166.3%和530.7%.生态系统各组分碳密度总体表现为：土壤层>地上生物层>根系层>枯落物层.土壤有机碳构成了农地、草地、沙棘、柠条和刺槐碳密度的主体,分别占生态系统碳密度的67.0%、86.3%、59.7%、72.7%和56.5%.研究结果可为黄土高原地区科学管理生态系统碳库和推进生态环境治理提供重要依据.     

黄土高原子午岭植被自然恢复下的固碳特征

为分析黄土高原生态脆弱区植被自然恢复的碳汇效应和植被群落特征变化对生态系统碳密度的影响,采用时空互代的方法,研究了子午岭地区150 a恢复年限内8个演替阶段{坡耕地、撂荒10 a草地、20 a草地、白刺花[Sophora davidii(Franch.) Skeels.]、白桦(Betula platyphylla Suk.)、油松(Pinus tabulaeformis Carr.)、辽东栎(Quercus wutaishanic Mary)+油松(Pinus tabulaeformis Carr.)混交林和辽东栎}下植被-土壤系统的固碳特征,探讨了群落特征变化对植被-土壤系统碳密度的影响.结果表明,调查植被群落盖度从坡耕地阶段的85%波动增加到乔木阶段的100%.物种数量、Margalef指数、Shannon-Wiener指数、Pielou指数和Simpson指数总体呈现出先快速增加后缓慢降低直至趋向稳定的变化特征,演替中期(白桦)达到峰值.植被各组分(地上生物、地下根系、枯落物)的生物量和碳密度在演替过程中呈指数函数关系增加,即白桦以前增加缓慢,白桦和油松阶段显著增加(P<...     

天然气开采压裂返排液污泥用于荒漠区植被修复的可行性

为解决中石化大牛地气田天然气开采压裂返排液污泥（采气污泥）难处理的困境,在测定采气污泥成分和运用地累积指数法（I_geo）评估其环境风险的基础上,利用三种荒漠区常见植物[沙蒿（Artemisia desertorum）、黑麦草（Lolium perenne L.）和苜蓿（Medicago falcata L.）],通过设计采气污泥与荒漠区土壤配比,开展天然气开采压裂返排液污泥用于荒漠区植被修复的可行性试验研究.结果表明:① 采气污泥中各污染物组分含量相对较低,w（Cr）、w（Cd）、w（Pb）分别为35.187、0.181、5.502 mg/kg,PAHs（多环芳烃类）未检出;w（OM）、w（TN）也较低,分别为1.46%、0.32%,盐分含量为1.2%.② 重金属风险评估结果显示,Cr、Cd、Pb的I_geo值分别为-0.76、-8.69和-2.20,污染风险等级为清洁;Se和Ba的I_geo值分别为0.02和0.91,有轻度环境污染风险.③ 5%采气污泥处理能使土壤最大持水量、土壤保水能力和孔隙度分别提高了74.41%、14.29%和4.35%.④ 低浓度（2.5%）采气污泥处理能使沙蒿、黑麦草和苜蓿种子发芽率分别提高7.38%、3.61%和8.20%,高浓度（>2.5%）采气污泥对种子萌发则表现为抑制作用.⑤ 根据采气污泥对沙蒿、黑麦草和苜蓿株高、根长和生物量的影响,确定采气污泥适宜施用量分别为≤ 5%、≤ 2.5%、≤ 2.5%.研究显示,采气污泥用于荒漠区植物修复是可行的,但适宜施用量较低,可采取去污染物和筛选耐性植物等技术来提高其用量.      

稀土矿废弃地植被恢复过程中土壤微生物演变

以福建长汀典型离子型稀土矿堆浸冶炼废弃地作为研究对象，采取"空间代时间"的方法，对堆浸废弃地不同植物恢复年限样地土壤理化性质及微生物进行调查测定，分析植物恢复对稀土矿堆浸废弃地土壤理化特性及微生物的影响.结果表明：在植被恢复第3a和4a土壤理化性质显著高于未治理废弃地，但仍显著低于矿区周边未开采对照（P<0.05）.植被恢复年4a以后，长汀稀土矿废弃地土壤理化性质则呈下降趋势，但仍显著高于未治理废弃地（P<0.05）.长汀稀土矿堆浸废弃地不同植被恢复年限土壤细菌丰度及多样存在一定差异.随植被恢复年限的增加，土壤细菌多样性及丰度降低，但一些特殊细菌群如γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）、a-变形杆菌纲（Alphaproteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、蓝藻菌门（Cyanobacteria）等在不同植被恢复年限样地中其相对丰度明显增加.具有固氮作用的蓝藻菌门（Cyanobacteria）随着植被恢复年限的增加，其相对丰度降低.广古菌门（Euryarchaeota）仅存在于未开采对照样地；土壤寡营养细菌酸杆菌门（Acidobacteria）随植被恢复年限的增加，相对丰度呈增大趋势.土壤中优势菌群广古菌门（Euryarchaeota）、厚壁菌门（Firmicutes）、β-变形菌门（Proteobacteria）、Methanobacterium属、罗尔斯通菌属（Ralstonia）与土壤pH、全磷、全钾、速效磷等呈正相关.土壤pH值、全磷、全钾等是影响广古菌门（Euryarchaeota）、厚壁菌门（Firmicutes）等细菌菌群多样性及相对丰度变化的重要因素.以上结果表明，离子型稀土矿堆浸废弃地植被恢复治理到3~4a时，应采取防治措施对其进行人工抚育管理，否则可能会出现前期恢复后期退化的问题.     

中亚热带5种类型森林土壤微生物群落特征

采用PLFA(phospholipid fatty acids,磷脂脂肪酸)分析法研究江西省九连山国家级自然保护区杉木纯林、马尾松纯林、杉木阔叶混交林、马尾松阔叶混交林与天然常绿阔叶林的土壤微生物群落结构特征,探讨植被特征和土壤理化特征对土壤微生物群落的影响. 结果表明:①杉木阔叶混交林土壤细菌、放线菌和总微生物生物量最高,分别为7.77、1.74和18.21 nmol/g,而马尾松纯林均最低. ②针阔混交显著提高了土壤微生物生物量及其丰富度. 土壤微生物生物量及其丰富度均与土壤含水率、w(AN)(AN为有效氮)、w(TC)、w(TN)呈显著正相关(R为0.426~0.701),而与C/N〔w(TC)/w(TN)〕呈显著负相关(R分别为-0.447、-0.518). ③w(AN)对土壤微生物群落结构的解释率达55.8%. 尽管林下灌木、草本层生物量对土壤微生物生物量影响不大,但对微生物群落结构有一定影响,解释率分别为5.5%和6.3%. 灌草层丰富度与土壤微生物生物量及其丰富度呈显著正相关(R为0.369~0.452). 可见,阔叶树种和林下灌草层能够显著影响土壤微生物群落组成.      

古尔班通古特沙漠1970-2000年代生物结皮覆盖变化研究

生物结皮是古尔班通古特沙漠主要的地表覆盖类型,也是维持其地表稳定的重要生物因子。论文利用20世纪70年代中期、80年代末期及21世纪初的遥感影像,通过生物结皮指数提取了古尔班通古特沙漠在相应时期内的生物结皮空间分布。在此基础上,分析了研究区近30年来生物结皮空间分布的变化特征;利用景观分析软件Fragstats计算了各个时期内结皮覆盖的景观指数熏并对其变化特征进行了分析。结果表明:由于新疆气候增湿、增暖明显,近30年来结皮发育良好。但由于油田开采、水利工程建设、牲畜放牧等人类活动的加强,结皮发育受到较为严重的干扰,区域内结皮斑块破碎化程度加大。     

向家坝工程扰动区植被恢复土壤质量评价

以向家坝工程扰动区6种植被恢复模式下的土壤为研究对象,综合考虑表征土壤物理、化学和生物特性的25个土壤指标,利用敏感性分析和最小数据集方法进行土壤质量综合评价.结果表明：基于敏感性分析和最小数据集的土壤质量综合评价模型均能有差别的反映不同植被恢复模式对土壤质量和功能的影响;加权算法下基于最小数据集所计算土壤质量综合评价指数（SQI-MWA）能更敏感的反映出植被恢复措施对土壤质量的影响;有机质、全磷和多酚氧化酶能更好反映土壤质量受不同植被恢复方式的影响差异,推荐作为反映向家坝工程扰动区土壤质量的最优指标组合;土壤质量表现为：植被混凝土样地>厚层基材样地>天然林样地>客土喷播样地>框格梁样地>弃渣地.     

Effects of vegetation type on soil microbial community structure and catabolic diversity assessed by polyphasic methods in North China

Soil microbes play a major role in ecological processes and are closely associated with the aboveground plant community.In order to understand the effects of vegetation type on the characteristics of soil microbial communities,the soil microbial communities were assessed by plate counts,phospholipid fatty acid (PLFA) and Biolog microplate techniques in five plant communities,i.e.,soybean field (SF),artificial turf (AT),artificial shrub (AS),natural shrub (NS),and maize field (MF) in Jinan,Shandong Province,North China.The results showed that plant diversity had little discernible effect on microbial biomass but a positive impact on the evenness of utilized substrates in Biolog microplate.Legumes could significantly enhance the number of cultural microorganisms,microbial biomass,and community catabolic diversity.Except for SF dominated by legumes,the biomass of fungi and the catabolic diversity of microbial community were higher in less disturbed soil beneath NS than in frequently disturbed soils beneath the other vegetation types.These results confirmed that high number of plant species,legumes,and natural vegetation types tend to support soil microbial communities with higher function.The present study also found a significant correlation between the number of cultured bacteria and catabolic diversity of the bacterial community.Different research methods led to varied results in this study.The combination of several approaches is recommended for accurately describing the characteristics of microbial communities in many respects.     

不同恢复模式下红壤区森林植被盖度变化的阈值效应分析

植被恢复过程中乔木层与灌草层变化的阈值效应往往决定着生态恢复工程的成败,若忽视这一效应可能会引发其他生态问题。为了进一步促进我国森林生态系统植被恢复建设,填补相关研究空白,研究了典型红壤区自然和人工恢复模式下乔木层和灌草层盖度的动态变化特征,基于前沿的生态阈值评估框架,利用线性模型和三种阈值模型（包括分段回归模型、阶跃函数模型以及通用模型）评估了不同恢复模式下两种盖度指标之间的阈值效应。模型评估结果的后验分布形式表明：在人工恢复乔木层与灌草层盖度之间存在阈值效应,而在自然恢复模式下则不存在;通过比较各个模型评估结果的精度可知,分段回归模型结果更加准确;进一步利用分段回归模型得出,当前人工恢复样地中乔木层盖度的阈值为42.85%（95%的置信区间为41.57%~44.13%）,此时灌草盖度为58.75%,若超过乔木层盖度阈值会使得灌草层盖度开始降低。研究结果对促进我国红壤区人工林生态系统的结构改善具有较高的参考价值。     

黄土丘陵区小流域植被建设的土壤水文效应

以纸坊沟流域为研究对象,研究了植被恢复后不同植被对土壤水分的影响情况,得出如下结论:①草地土壤水分含量大于灌木林地,灌木林地土壤水分含量大于乔木林地;②选用乡土树种油松造林对土壤的干化程度较轻,选用刺槐造林时要考虑立地条件和造林密度,林草隔带种植可以减轻土壤干化程度;③灌木林下阴坡土壤干层并不比阳坡干层程度轻。土壤干化程度和植被种类直接相关。此外,受种植密度及人为干扰影响;④和以前人们的认识不同,天然草本植被也会形成土壤干层,其中白羊草和长芒草形成有利于自身群落稳定的干层,但茭蒿形成的干层则对自身稳定不利,在植被建设上应引起足够重视。     

植被恢复背景下黄河中游及6个典型流域蒸散发及其组分变化格局

植被变化可通过改变下垫面条件的方式,调节植被蒸腾与土壤蒸发的分配比例,进而影响区域乃至全球水循环过程。自20世纪90年代以来,我国开展了大规模的植被恢复工程,全国植被覆盖度得到了极大提高,其中尤以黄河中游最为显著。以黄河中游6个典型植被恢复流域为研究对象,利用PML_V2模型和水文气象数据,验证了该模型模拟植被快速变化环境下的蒸散性能,并分析了2003—2018年间植被恢复工程背景下,黄河中游蒸散发（ET）及其组分（植被蒸腾Ec,截留蒸发Ei,土壤蒸发Es）的时空变化格局。结果表明：（1）对比流域水量平衡ET与PML模型结果,发现该模型在黄河中游具有较好的适用性（NSE >0.6）。（2）Ec对ET的分布格局起着主导作用,蒸散发及其组分的空间格局由夏季风作用下的植被空间分布所控制。Ec与ET的空间分布格局较为相似,Es与其相反。ET、Ec、Ei均呈显著增加趋势,Es则呈显著减小趋势,尤以流域中下游最为明显。（3）植被恢复背景下,黄河中游典型流域的蒸散发及其组分发生了明显的变化。相较于所在流域,流域中植被恢复区ET、Ec、Es、Ei分别偏高2.20%、5.86%、0.86%、7.44%,速率分别偏高-0.51 mm/a、0.55 mm/a、-1.11 mm/a、0.05 mm/a。