柏木低效林5种改造措施对土壤动物和土壤理化性质的影响

为了解不同柏木低效林改造措施对土壤生态系统结构与功能的影响,采用随机区组设计方法共设置5种改造措施,即柏木林下种核桃+牧草(草木犀,措施Ⅰ;黑麦草,措施Ⅱ)、核桃+覆盖物(遮阴网,措施Ⅲ;玉米秸秆,措施Ⅳ)、核桃(措施V),研究柏木低效林5种改造措施对土壤动物和土壤理化性质的影响.结果表明:与CK和措施Ⅴ相比,措施Ⅰ-Ⅳ增加(P 0.05)了土壤动物个体密度、类群数,改变了土壤动物群落组成,且措施Ⅳ的土壤动物个体密度、类群数最大;措施Ⅴ对土壤动物个体密度和类群数影响不显著(P 0.05),但改变了土壤动物群落组成;不同改造措施对土壤动物垂直分布的影响略有不同;措施Ⅰ-Ⅱ显著影响了土壤全K含量、容重、田间持水率和总孔隙度,措施Ⅲ显著(P0.05)增加了土壤全K含量,措施Ⅳ显著(P0.05)增加了土壤全N、全K含量和总孔隙度,措施Ⅴ显著(P0.05)降低了土壤有机质含量.可见,柏木林下种核桃+牧草、核桃+覆盖物增加了土壤动物多样性和土壤养分含量,改变了土壤动物群落组成和垂直分布,可能会提高土壤生态系统结构与功能,且柏木林下种核桃+玉米秸秆的效果可能更佳.(图4表5参35)     

不同改造措施对柏木低效林中小型土壤动物群落结构的影响

中小型土壤动物可作为生境质量的重要指示生物。为研究柏木(Cupressus funebris)低效林林窗中种植核桃(Juglans regia)且核桃林下铺设不同覆盖物的生态效应,设置柏木林窗中种植核桃且核桃林下铺设覆盖物〔白膜(HB)、黑膜(HH)、遮阴网(HZ)、凋落物(HD)〕处理、柏木林窗中种植核桃且核桃林下无覆盖(HT)处理和柏木(BM)对照。2013年6月至2014年6月分5次对中小型土壤动物多样性进行调查和比较,中小型土壤动物的分离采用干、湿漏斗法,共获得土壤动物4 893头,隶属2门5纲13类。研究发现,不同改造措施处理中小型土壤动物群落优势、常见、稀有和极稀有类群的组成差异较大,相似性分析发现不同改造措施土壤动物群落结构异质性也较大;柏木林窗中种植核桃且核桃林下铺设覆盖物能显著改善中小型土壤动物群落类群数、个体密度、多样性、均匀度和优势度(P0.05),其中,HD处理的改善效果最佳;同时,柏木林窗中种植核桃且核桃林下铺设覆盖物对柏木低效林中小型土壤动物的空间分布影响较大;柏木林窗中种植核桃且核桃林下铺设覆盖物可改善土壤理化属性,且土壤理化属性间相互作用共同影响土壤动物群落结构;HT处理对土壤全钾、速效钾、有机质含量以及中小型土壤动物空间分布的影响显著(P0.05),但对中小型土壤动物群落类群数、个体密度、多样性、均匀度和优势度的影响不显著(P0.05)。因此,柏木林窗中种植核桃且核桃林下铺设覆盖物可改善柏木低效林中小型土壤动物群落结构,且HD处理对柏木低效林的改善效果最佳。     

低效柏木林窗改造模式下香椿细根分解及其养分释放

细根分解是土壤生态系统养分归还的主要途径,为进一步掌握森林生态系统的物质循环特征,以川中丘陵区林窗改造补植阔叶树种5年生香椿人工林(Toona sinensis)为研究对象,应用埋袋法测定细根在50 m~2(L1)、10 0 m~2(L2)和150 m~2(L3)林窗内1年的分解速率,同时探讨细根分解自身养分释放动态.结果显示,香椿细根在前90 d分解最快,随着时间的推移,细根分解速率减缓,在分解365 d后,L1、L2和L3内香椿细根分解残留率分别为75.4 4%、73.92%和72.07%.香椿细根分解速率L3L2L1.并且在3种不同大小林窗内香椿1-3级、4级和5级细根1年的分解过程中碳、磷和钾浓度整体表现为下降趋势,氮、钙和镁整体表现为增加趋势.综上表明,林窗式改造对香椿细根分解和养分释放产生了一定影响,并且随林窗面积的不同而发生变化,有利于提高森林生态系统的服务功能.     

林窗对马尾松人工林植物多样性的影响

为了解人工抚育调控林窗对马尾松人工林植物多样性的影响,以长江上游低山丘陵区39年生的马尾松人工林为研究对象,人为砍伐形成不同大小(100-1 600 m2)的林窗共计21个,研究了林窗、林窗边缘、林下的植物多样性.结果表明:马尾松人工林林窗内外的丰富度指数R0(物种数)、Simpson生态优势度指数(SP)、Shannon-Wiener物种多样性指数(SW)差异显著(P0.05),其丰富度指数的大小顺序是林窗林窗边缘林下.不同大小林窗之间的丰富度指数也有显著差异(P0.05),但Simpson生态优势度指数、Shannon-Wiener物种多样性指数和Pielou均匀度指数(Jsw)差异均不显著.不同大小林窗边缘的丰富度指数、优势度指数、多样性指数和均匀度指数均没有显著差异(P0.05).综合来看,林窗的形成显著提高了马尾松人工林林下植物的丰富度,林窗大小对林下植物的物种组成和丰富度也有显著影响.     

川中丘陵柏木低效林开窗补阔初期土壤养分和酶活性变化

以川中丘陵区德阳市旌阳区37年生柏木人工低效林为研究对象,采用不同开窗补阔面积(50、100、150、200m~2)的改造方式,研究该林地土壤养分和酶活性初期变化规律.结果表明:与对照林分相比,开窗补阔之后0-5 cm土层p H值、全磷和速效磷含量均有升高,开窗补阔面积150 m~2时土壤多酚氧化酶和脲酶活性较对照林有显著提高(P0.05),但同土层全碳含量和碳氮比随开窗补阔面积增大而减少,全氮含量和碱性磷酸酶活性则呈先减少后升高的折线趋势;开窗补阔面积为100 m~2时在5-20 cm土壤中各全量养分在各处理间处于较高水平,β-葡萄糖苷酶/全碳、碱性磷酸酶/全碳、脲酶/全碳和土壤酶/全氮在开窗补阔面积为50 m~2样地的5-20 cm土壤较对照林均有显著升高(P0.05);土壤全碳、全氮与土壤酶关系密切;各种养分和酶活性的盈缺关系揭示了开窗补阔改造的重要性.综合来看,开窗补阔面积为100 m~2对土壤养分和土壤酶活性影响效果最佳.     

马尾松人工林林窗内土壤动物对凋落物微生物生物量的影响

选择长江上游人工采伐形成的7种不同大小的马尾松人工林林窗(G1:100 m~2;G2:225 m~2;G3:400 m~2;G4:625 m~2;G5:900 m~2;G6:1 225 m~2;G7:1 600 m~2),探讨不同林窗大小、位置和凋落物分解时间下土壤动物对凋落物微生物生物量的影响.结果显示:中等林窗(G4和G5)内,土壤动物显著影响了凋落物的微生物生物量氮(MBN)(P0.05),MBN分别增加了28.16%和26.18%.同时,林窗边缘的土壤动物使凋落物的MBN增加了29.06%(P0.05).此外,分解30 d,土壤动物使凋落物的MBN增加了26.52%(P0.05);分解90 d,土壤动物使凋落物中微生物生物量碳(MBC)显著增加了49.10%(P0.05);但在180 d时,土壤动物显著降低了MBC(P0.05).这些结果说明,在马尾松人工林林窗内马尾松凋落物分解初期,土壤动物对微生物生物量的增加有一定的促进作用,但其作用大小受到林窗大小、林窗位置和凋落物分解时间的影响而表现出一定的差异.     

桤-柏带状改造对川中丘陵区柏木林土壤碳氮磷化学计量特征的影响

川中丘陵区高密度柏木防护林存在林分结构单一、土壤地力退化、生物多样性低等问题.为揭示桤木-柏木带状改造对土壤碳、氮、磷分配格局和土壤物理性质的影响,采用典型样地法分析桤-柏带状混交林和柏木纯林0-20 cm(M1)和20-40 cm(M2)土壤物理性质、有机碳(OC)、全氮(TN)和全磷(TP)含量及化学计量比.结果表明:经桤-柏带状改造后,M1和M2土层OC分别增加46.80%和77.01%,TP分别降低67.98%和60.20%,TN无显著变化,土壤C:N、C:P和N:P比值以及土壤总孔隙度、毛管孔隙度、土壤自然含水量和最大持水量均显著增加;随着土层加深,桤-柏混交林的土壤OC、TN、C:P、N:P和最大持水量显著降低,C:N和容重显著升高,TP无显著性变化,柏木纯林的土壤OC、TN和TP显著降低,C:N:P化学计量比、容重、总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、自然含水量和最大持水量无显著变化;同时,桤-柏带状改造还减弱了土壤容重、孔隙度和最大持水量对碳氮磷含量和化学计量比的影响,加剧了表层土壤磷的限制.因此,桤-柏带状改造能够有效改善柏木纯林土壤的理化性质,增强柏木林土壤涵养水源的功能;在后期的经营过程中,建议在桤木—柏木混交林中补施磷肥以缓解土壤磷元素缺乏现象.(图4表3参50)     

土地利用方式对土壤动物多样性的影响

为了解不同利用方式下土壤动物多样性状况及其演变,对广州市东部郊区的水稻田、蔬菜地、果园旱地和林地4种土地利用类型0～5、5～10、10～15、15～20cm土层进行了土壤动物取样调查,共获得土壤动物24683只,分别隶属于4门10纲23类。统计分析结果表明,土壤动物多样性受土地利用方式的影响明显。果园旱地和林地的个体数显著高于蔬菜地和水稻田,但果园旱地与林地、蔬菜地与水稻田之间无显著差异;果园旱地和林地的土壤动物类群数显著高于水稻田,但果园旱地与林地、林地与蔬菜地、蔬菜地与水稻田之间的差异不显著;林地和果园旱地的复杂性指数显著高于蔬菜地,但林地与果园旱地和水稻田、水稻田与蔬菜地之间的差异不显著（P〈O．05）。土壤动物的个体数和类群数量随着土壤深度的增加而明显减少,但不同土地利用方式下各层土壤动物的丰富度及其随土层加深而递减的程度则有明显不同,其中,林地和果园旱地的土壤动物在不同土层中较丰富,垂直变化比较和缓,水稻田和蔬菜地的类群数和个体数则随土层的加深而急剧减少。     

林窗对川西亚高山云杉人工林土壤呼吸的影响

为了解林窗对川西亚高山粗枝云杉(Picea asperata)人工林土壤呼吸的影响,采用CO2通量全自动监测系统对川西亚高山粗枝云杉人工林林窗和林内土壤呼吸及土壤温度、水分进行为期两年的连续观测,比较分析林窗和林内环境因子和土壤呼吸速率的变化.结果表明:川西亚高山粗枝云杉人工林林窗和林内的土壤温度、土壤水分和土壤呼吸速率均具有显著的季节动态.在生长季节(4-10月),林窗效应使土壤温度、土壤水分和土壤呼吸速率较林内分别增加了48.8%、19.3%和18.6%;而冬季(11月-翌年3月)两种环境之间并无显著差异.林窗和林内土壤呼吸速率和土壤温度均呈显著指数相关(P0.01),与土壤水分呈显著线性相关(P0.05).林窗和林内的土壤呼吸温度敏感性(Q_(10))分别为2.46和3.01.综上所述,林窗效应对川西亚高山森林土壤呼吸具有显著刺激作用,且有明显的季节动态特征.(图3表1参33)     

川西周公山柳杉人工林林窗大小对土壤理化性质和物种多样性的影响

以川西周公山柳杉人工林林中5种不同大小(50~100、100~150、200~250、400~450、600~650 m2)的林窗为研究对象,通过对林窗内土壤pH值、有机质含量等指标和物种多样性的研究,探讨天然林窗的形成对土壤各理化指标以及物种多样性的影响。结果表明:(1)随着林窗面积的增大,群落各层次的物种数呈现出先升高后降低的趋势,灌木层、草本层的Shannon-Wiener多样性指数(H)、Simpson优势度指数(H')和Pielou均匀度指数(Jsw)均表现为林窗林下;(2)0~20 cm土壤速效钾含量表现为林窗林下;(3)各物种多样性指数变化与土壤理化指标存在一定相关性,草本层物种丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数及Simpson优势度指数与土壤pH值呈显著相关关系(P0.05),物种丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数与速效钾含量呈显著相关关系(P0.05)。     

柏木低效人工林开窗初期草本层植物多样性及生态位

草本层对环境变化较为敏感,能更快反映改造带来的影响.为改善柏木人工林生态服务功能,精准提升其森林质量,以川中丘陵区柏木低效人工林为研究对象,采用3种不同开窗尺度(50 m2、100 m2和200 m2)的改造方式,分析开窗1年后不同面积林窗的草本层植物多样性和生态位变化规律.结果 显示:与对照林分相比,开窗后林地草本植...     

柏木人工林目标树经营初期对林下植物多样性及土壤理化性质的影响

为改善川中丘陵区柏木人工林林下植物多样性与土壤现状,以当地柏木人工林为研究对象,分析目标树经营1年后,3种不同目标树密度(100、150、200株/hm~2)林下植物多样性和土壤理化性质的变化情况.结果表明:与对照林分相比,目标树经营初期,3种不同目标树密度下灌木层植物多样性各指数显著增加(P0.05),喜光植物增多,林地内出现多种生活型,草本层多样性指数、生态优势度指数和均匀度指数均显著降低(P 0.05);土壤pH与速效钾含量显著降低(P 0.05),非毛管孔隙度、全氮、水解氮、全磷、有效磷和有机质显著增高(P 0.05);氮和磷是植物的主要限制因子,植物各多样性指数与全氮、全磷、有效磷密切相关,非毛管孔隙度、毛管孔隙度和速效钾含量与草本层各多样性指数最为密切.本研究表明,目标树经营初期能够增加灌木层植物多样性、提高草本层物种丰富度与改善土壤理化性质,土壤因子与林下植物多样性的变化密切相关.(图3表6参37)     

南泥湾湿地退化与管理对土壤动物多样性的影响

为查明南泥湾湿地生态系统退化对土壤动物群落的影响,于2016年3、6、9和11月分别对南泥湾不同退化阶段湿地的土壤动物群落进行调查。共捕获土壤动物3 285头,隶属4门10纲26目。优势类群为蜱螨目(Acarina)、小杆目(Rhabditida)和弹尾纲(Collembola)。随着退化程度加重,土壤动物群落密度和类群数下降,重度退化和已垦湿地土壤动物密度和多样性指数均极显著低于其他退化阶段(P0. 01)。各样地相似性系数差异分析表明,退化、开垦和退耕均对南泥湾湿地土壤动物群落组成类群和优势类群个体数有较大影响。土壤动物群落密度和多样性的季节动态在不同退化阶段间存在差异,退化会影响土壤动物群落季节变化稳定性。土壤动物优势类群时空分布受退化程度的影响,且不同优势类群受影响程度存在差异。相关分析结果表明土壤动物密度与土壤有机质和全氮含量呈正相关,与pH呈负相关。研究结果表明南泥湾湿地退化会影响土壤动物群落组成和多样性的空间分布和季节动态,而人为开垦活动会降低土壤动物密度和多样性,退耕还湿措施可以使湿地土壤动物密度表现出明显季节变化规律。     

林窗大小对川西马尾松人工林林下物种多样性和生物量的影响

林窗是植被演替和森林循环的重要驱动力,研究林窗大小对物种多样性和生物量的影响有利于揭示林窗干扰在生态系统恢复中的作用.以川西莲花山马尾松人工林为研究对象,划分出5种不同面积(81-625 m~2)的林窗共计15个和3个非林窗(林下)作对照(CK),对其群落物种组成、物种多样性水平(丰富度指数D、Simpson优势度指数H’、Shannon-Wiener指数H、Pielou均匀度指数J_(sw))和林下生物量(灌木层生物量、草本层生物量)进行调查研究.结果表明:(1)在总面积为5 493 m~2的样地中,共记录到维管植物99种,隶属56科84属;草本层和灌木层物种数随林窗面积增加均呈单峰格局,前者的物种数变化较后者明显.(2)总的来看,林窗下的D、H、J_(sw)值较林下大,H’值较林下小,且400-450 m~2面积的林窗下灌木、草本各物种多样性指数值达到一个较高水平.(3)林窗内的生物量显著大于林下生物量,200-250 m~2林窗下的生物量最大.(4)群落各层次物种多样性指数与对应层次地上、地下、全株生物量的相关性均不显著.因此认为,大面积林窗(400-450 m~2)有利于增加马尾松人工林林下群落物种丰富度,提升林下群落物种多样性水平;而中等面积林窗(200-250 m~2)则有利于增加林下生物量.     

林窗对凋落物分解过程中细菌群落结构和多样性的影响

基于细菌16S r DNA的PCR-DGGE方法,以林下(US)为对照,研究了长江上游低山丘陵区人为采伐形成的马尾松(Pinus massoniana)人工林7种不同大小林窗(G1:100 m2、G2:225 m2、G3:400 m2、G4:625 m2、G5:900 m2、G6:1 225 m2、G7:1 600 m2)在冬夏两季对凋落物分解过程中细菌群落结构和多样性的影响。结果表明,凋落物中的细菌群落结构和多样性受到林窗大小的显著影响,这种差异性受到季节的影响。有些菌纲只出现在特定大小的林窗,例如,绿弯菌纲(Chloroflexi)和放线菌纲(Actinobacteria)都只出现在US和G1林窗,芽孢杆菌纲(Bacilli)只出现在大中型(G4~G7)林窗,黄杆菌纲(Flavobacteria)只出现在中型(G4和G5)林窗,浮霉菌纲(Planctomycetacia)只存在于G5、G7和US。冬夏两季细菌群落结构差异较大,冬季的细菌类群高于夏季。在冬季,细菌群落的多样性与林窗大小、凋落物含水率、日平均温度、凋落物的全碳、可溶性有机碳和全氮含量显著相关;在夏季,细菌群落的多样性仅与日平均温度和全碳含量显著相关。总体来看,变形菌门是凋落物分解过程中的优势类群,有利于凋落物分解过程中的碳氮循环。林窗的形成改变了凋落物中的细菌群落结构和组成,减小了凋落物分解过程中细菌群落的丰富度指数、多样性指数和均匀度指数,但增大了优势度指数。冬季的细菌群落的丰富度、多样性和均匀度高于夏季,优势度则低于夏季。     

天然次生林改造成香榧林对土壤活性有机碳的影响

为探讨天然次生林改造成人工林后对土壤碳库的影响,为人工林的可持续经营与土壤固碳能力的提高提供参考依据。在浙江省诸暨市香榧国家森林公园内采集天然次生林和由天然次生林改造而来并长期进行经营管理的香榧(Torreya grandis)人工林土壤,测定分析了0-20、20-40、40-60 cm土层土壤的总有机碳(TOC)、易氧化碳(ROC)、轻组有机质(LFOM)及土壤养分含量。结果表明:(1)天然次生林改造成香榧林后,各层土壤TOC均显著下降,减少了27.2%-50.5%,0-20 cm土层土壤ROC呈增加趋势,但20-40 cm和40-60 cm土层呈减小趋势,各层土壤LFOM分别增加31.5%、155.5%和184.8%,在20-40 cm和40-60 cm土层差异显著(P0.05)。(2)天然次生林改造成香榧林后,0-20 cm土层ROC碳素有效率和碳库活度分别显著增加了123.2%和169.2%。(3)TOC、ROC、LFOM与全氮和水解性氮之间的相关性均达到极显著水平,ROC、LFOM与速效钾、有效磷、交换性钙和交换性镁之间的相关性均达到显著或极显著水平。因此,天然次生林改造成香榧林后,不利于土壤有机碳的积累,且降低了土壤碳库的稳定性。     

植物多样性对土壤微生物的影响

生物多样性强烈地影响生态系统的过程.生态系统过程的变化可导致生物多样性衰减并因此导致生态系统功能衰退.植物种丰度和植物功能多样性对土壤细菌群落的代谢活性和代谢多样性有成正比的影响.土壤细菌的代谢活性和代谢多样性随植物种数量的对数和植物功能组的数量而直线上升.其原因可能是由植被流入土壤的物质和能量的多样性和数量的增加,也可能是由土壤动物区系起作用的土壤微生境的多样性的增加造成的.由于植物多样性的丧失所引起的植物生物量的减少对分解者群落有强烈的影响微生物生物量将可能减少,因为在大多数陆地生态系统中,有机碳源限制着土壤微生物的活性.     

低效低质人工林优化改造后林下植被多样性研究

采用样地调查法,对经过人工优化改造的陕西吴起县城周边的低效低质林,选取了其中的11种改造模式（即人工林林分）及1块天然次生林,进行了林下植被多样性的研究。结果表明：12个样地共调查到55种植物,各样地林下植物种有11-23种;阿尔泰狗娃花（altaicus（Willd．）Novopokr．）、达呼里胡枝子（davuriea（Laxm．JSehi月d1．）、赖草（JPc口li”淞（GeorgOTzveL）、针茅（capillataLinn．）、毛连蒿（vestitaWall．exBess．）和委陵菜（chinensisSer．）是最常见的种。而赖草、毛连蒿、达呼里胡枝子、华北米蒿（giraldiiPamp．）、茵陈蒿（capillarisThunb．）、艾蒿（1avandulaefolia DC．）是改造后人工林林下重要值最大的优势种,植物偶见种也较多;不同样地林下植物多样性指数差异显著;物种多样性指数Gleason指数和种间相遇机率（PIE）指数变化趋势基本一致,Simpsom指数、Pielou均匀度指数变化趋势与前两者相反,Shannon—Wiener指数变化趋势不明显。分析表明：人工林林下植被多样性较之天然林要差,其多样性受人工林林分密度、林龄及林分组成等影响。     

环境污染对动物遗传多样性的影响研究进展

工业革命以来,诸多国家都走以牺牲环境换取经济发展的道路.由于人类的肆意破坏,环境污染以不可逆转的态势加速发展.近年来物种急剧丧失,保护动物遗传多样性作为维持生态系统平衡的重要内容,已成为全球社会关注的焦点.目前对于动物遗传多样性的研究较少,因此通过研读已发表的文献,归纳了近年来大气、水体、土壤、噪音及人造光等环境污染对...     

用马尔柯夫模型预测马尾松低效林改造恢复过程

运用马尔柯夫模型对四川盆地马尾松低效林改造恢复过程中林分各层次盖度、多样性指数和灌木层物种组成的变化趋势进行了预测．结果表明：马尔柯夫模型可适用于退化森林生态系统人工恢复重建过程的研究；四川盆地马尾松低效林可以自然恢复，但采用封育补植措施则能加快恢复进程．对马尔柯夫模型及预测结果进行了讨论．