黄土丘陵区撂荒对土壤酶活性的影响

为了解侵蚀环境下植被恢复对土壤酶活性的影响,以典型侵蚀环境黄土丘陵区纸坊沟流域生态恢复1至50年撂荒地长期定位试验点为研究对象,选取坡耕地为对照,分析了植被恢复过程中土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶及理化性质的演变特征。结果表明,土壤酶活性前期变化波动较大,后期(20-30a)年变化趋于稳定;尿酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶与其他因子相关性相对较强,可以作为评价土壤质量的生物学指标;尿酶、淀粉酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和纤维素酶活性随恢复年限而增加,多酚氧化酶则减少;土壤酶指数可以作为评价土壤质量的方法。

黄土丘陵区退耕撂荒地土壤微生物量演变过程

土壤微生物量是表征土壤生态系统中物质和能量流动的重要参数,研究黄土丘陵区坡耕地撂荒后微生物量及其活性的变化过程对认识该地区生态恢复过程中土壤质量的演变及其效果评价具有重要意义。【方法】采用时空互代法,以典型侵蚀环境纸坊沟流域生态恢复过程中不同年限的撂荒地为研究对象,选取坡耕地和天然侧柏林为参照,通过室内测试分析,并运用统计和相关分析等方法,研究坡耕地撂荒后土壤微生物量、呼吸强度、代谢商(qCO2)及土壤理化性质的演变特征。【结果】侵蚀环境下的坡耕地土壤微生物量含量偏低,土壤理化性质较差,撂荒后理化性质得到显著改善,微生物量碳(Cmic)在撂荒1a后显著增大,前7a较为剧烈,增幅较大,随后呈波动式上升,50a达到最大值;微生物量氮(Nmic)在撂荒初期增长缓慢,40a时才达到显著水平,微生物量磷(Pmic)在撂荒初期显著降低,5～7a达到最低值,随后逐渐上升,20～25a时和坡耕地没有显著差异,50a时达到最大值。撂荒50a时土壤Cmic、Nmic和Pmic分别较坡耕地增加166%、146%和52%,但仅为侧柏林的43.42%、45.06%和51.47%。呼吸强度在撂荒初期迅速增加,随后趋于稳定,与侧柏...

黄土丘陵区退耕地先锋群落演替过程中细根特征的变化

采用空间序列取代时间序列的方法,对退耕时间分别为2、4、6和8年的退耕地群落细根特征进行了分析,以探讨退耕地植被演替过程中细根特征在土壤剖面上的变化及其在演替过程中的作用.结果表明:(1)群落细根根长密度和根面积密度随植被演替显著增加;比根长、比根面积和地下/地上生物量也有增加趋势;细根平均直径随植被演替波动,但有减少趋势;(2)在土壤剖面上根长密度、根面积密度和根系生物量均随土壤深度的增加而降低.其中超过63%的根长、61%的根面积和72%的生物量分布在0～20cm的表层土壤中;(3)根径级统计表明,多数细根直径在0～0.5和0.5～1.0mm之间,这两级细根长度占细根总长度的80%以上;(4)逐步回归分析表明,植被演替过程中细根特征的变化主要与土壤有效氮(第2年)、有效磷(第2～8年)和土壤水分(第8年)的含量有关,且随着植被演替,2～6年退耕地中细根特征与土壤资源正相关,而第8年中二者呈负相关.这可能与植物生长对资源的需求与土壤提供资源的能力之间的平衡有关.研究表明,退耕地植被演替过程对土壤资源有一定影响,尤其是土壤水分含量显著减少;而土壤水分等土壤资源的变化又对群落产生影响,导致茵陈蒿先锋群落向地带性...

侵蚀环境人工刺槐林土壤水稳性团聚体演变及其养分效应

采用时空互代法,以典型侵蚀环境纸坊沟流域生态恢复过程中不同年限的人工刺槐林为研究对象,选取坡耕地和天然侧柏林为参照,分析了植被恢复过程中土壤水稳性团聚体变化规律及其与土壤养分状况之间的相互关系。结果表明,侵蚀环境下的坡耕地由于人为耕作干扰,土壤水稳性团聚体含量低下,抗蚀性能较差。营造刺槐林前5 a土壤水稳性团聚体含量较坡耕地显著快速增加,随后增幅变缓,成对数增长,恢复25 a后土壤水稳性团聚体含量已经达到天然侧柏林水平。在植被恢复过程中土壤小粒径的水稳性团聚体逐渐聚集转变形成大粒径的团聚体。相关性分析和回归分析表明,植被恢复过程中>0.25 mm土壤水稳性团聚体与有机碳、全氮、碱解氮、速效钾、容重等相关性达到显著(p<0.05)或极显著水平(p<0.01),与全磷和速效磷相关性较弱。坡耕地退耕营造刺槐林后可以减少人为干扰,增加碳素和氮素供给,提高水稳性团聚体含量,使土壤抗蚀性能提高。

黄土丘陵沟壑区退耕地土壤种子库对植被恢复的影响

为了探讨土壤种子库对植被恢复的影响,该文在野外调查和室内试验的基础上,采用典范变量分析,研究了黄土丘陵沟壑区退耕地土壤种子库密度、土壤水分和养分、地形因子以及退耕年限对植物群落变化的影响,量化了土壤种子库对植被恢复的贡献。结果表明:影响植物群落变化的因子有土壤水分、速效磷、土壤种子库和坡向;仅用土壤种子库只可解释植物群落变化的32.1%;由于退耕地土壤种子库的优势种主要为猪毛蒿,其植被恢复潜力与速度比较小。黄土丘陵沟壑区退耕地植被恢复需要适度的人为干预,有必要适当引进一些演替后期物种,如白羊草、铁杆蒿、长芒草等物种,以缩短演替时间,加速退耕地植被恢复进程,促进黄土丘陵沟壑区水土流失的防治。

旅游相关活动对九寨沟核心景区植物多样性与结构的影响

日益增强的旅游活动干扰正成为九寨沟世界自然遗产的有效保护与持续管理不可回避的挑战，已成为当前区域生态保护与经济发展的焦点问题之一。阐明相关旅游的干扰活动对核心景区植物物种组成、多样性与结构的影响是九寨沟有效保护与持续管理的必要前提和基础，然而至今少有研究。选择九寨沟与旅游活动相关的九个景点、公路建设地段以及退耕地还林地，详细调查了林下植被结构、物种组成与多样性，比较了相关旅游活动干扰与基本未受干扰地段的差异。目的是阐明九寨沟核心景区旅游干扰条件下植物多样性与群落结构及其特点，揭示旅游干扰与植被结构和生物多样的相互关系，评估九寨沟旅游管理的有效性，探索减免旅游干扰影响的对策与措施。初步结论如下。 1.旅游活动引起九寨沟核心景区植物组成和群落结构特征改变显著。栈道及公路附近许多耐荫喜湿的敏感种局部消失，而早熟禾、车前草、委陵菜等耐干旱、耐践踏、繁殖能力强的植物种群扩大；外来物种频繁出现并已少量侵入干扰相对较轻的林分深处；林下群落以草本植物为优势，灌木与苔藓植物的频度、盖度、高度以及灌木密度均有所下降。可见，大量的游人活动和景区公路建设已对九寨沟丰富的乡土植物构成极大威胁，导致其生物多样性降低。而九寨沟农耕地退耕有利于九寨沟生态环境和生物多样性保护，正逐步向稳定群落演替。 2．干扰强度的差异导致九寨沟植物所受影响的程度不同。栈道附近植物受影响的程度与游人活动频率有关，活动频率高的地段干扰强度大，对植物的影响程度重，反之植物所受的影响较轻。强度干扰地段，耐荫喜湿的物种少见，伴生植物优势地位突出，生物多样性明显降低，植物群落结构特征改变也极为显著；干扰较轻的地段，伴生物种少量出现，植物群落结构变化不明显，生物多样性略为降低，部分地区结构参数值和多样性指数有所升高。公路修建是一种强度干扰，它导致附近植物种类极为单一，草本优势种异常突出，多数植物生活力低下、生长更新能力差。 3.不同植物类群受干扰影响的程度不同。草本及苔藓植物的种类组成和多样性指数受干扰影响较大，灌木和苔藓植物的结构受干扰影响较大，苔藓植物对干扰影响最为敏感。 综合分析表明，九寨沟核心景区的管理虽然比较规范，但目前核心区热点景点段的管理仍然不够，旅游活动驱动了林下植被退化明显、物种组成显著变化、生物多样性衰退、非乡土喜光耐旱种群扩大。导致九寨沟核心区旅游活动与生物多样性保护目标尖锐冲突，进一步约束旅游活动带来的干扰，强化管理，开展林下植被恢复与非乡土喜光耐旱种群调控是九寨沟自然遗产地保护一项紧迫任务。 The increasing tourism disturbance is an unavoidable challenge to effective conservation and sustained tourist management of Jiuzhaigou Nature Reserve. It has become one of the focal problems of regional ecological protect and economic development. It is important to clarify effects of tourism disturbance on plant species composition, diversity and community structure in kernel spot for effective conservation and sustained tourist management in Jiuzhaigou, China. However, there were little studies about this yet. The study investigated the vegetation structure, species composition and diversity at nine sight spot, road area and four abandoned farmlands connecting with tourism, and compared the differences between disturbed area and undisturbed area. The purpose of the this study is clarifying the plant diversity and community structure and characteristics of the disturbed area in kernel spot of Jiuzhaigou, discovering the relation between vegetation structure and biodiversity, evaluating the effect of tourist management and exploring the measure decreasing tourist disturbance. Our results are following: 1. Tourism disturbance caused a significant change in species composition and structure of plant communities in kernel Spot of Jiuzhaigou. In the vicinity of plank and road, some native shade-tolerant or hygrophilous plants had disappeared, accompanying with the population expansion of some xerophilous and disturbance-resisting species such as Poa sp. Plantago depressa, Potentiila multicaulis and some exotic and synanthropic species. Herbs were domaint species, while frequency coverage and height of shrubs and bryophytes, and shrub density decreased. In indicated that tourist activities and build of road had adversely affected on native plant species, and led to decline in biodiversity of Jiuzhaigou Nature Reserve. Abandoned farmlands maybe conduced to entironment and biodiversity conservation. 2. Nearby the plank, influency variable of tourism disturbance on plant was alosely and positively correlated with disturbance intensity. There was companion plant species and lacked shape-loving species in heavy disturbed areas, which caused decrease in biodiversity and significant change in community structure in these places. On the contrary, in the slightly disturbed areas, some companion speices displayed and biodiversity decreased slightly, but no significant change in community structure in these areas. The biuld of road is a heavy disturbance form, which led to increase of herb species and to decrease in vitality and regeneration capacity. 3. The intensity of tourism disturbance on plant depended on plant groups. Tourism interference significantly influenced species composition and diversity index of herb and bryophyte; it also significantly influenced community structure; the bryophyte was more sensitive to tourism disturbance. Our result indicated that the management in kernel spot of Jiuzhaigou is relatively reasonable, but not adequate. Tourism speed the degradation of the vegetation under woodland, the change of the species composition, the decreaing of the biodiversity and the expanding of the exotic sunloving plant populations. The contradiction between tourism and conserving biodiversity is increasing, so enforcing management, regenerating the vegetation under woodland and adjusting the exotic sunloving arid-tolerent plant populations is a pressing work to protect the Jiuzhaigou natural legacy.

黄土丘陵区典型群落特征及其与环境因子的关系

研究了安塞县黄土丘陵区4种典型群落分布、物种多样性、生物量变化与环境因子的关系。结果表明,所选群落的盖度和地上、地下生物量随退耕年限增加而明显增加,土壤水分、粘粒含量也有增加趋势;典范对应、多元回归和通径分析表明,群落的分布及变化受环境因子综合影响,土壤有机质、恢复年限、粘粒含量、坡向、海拔、硝态氮含量等是影响退耕地典型群落特征及分布的主要因子;土壤全磷含量对生态优势度,有机质、全氮含量分别对地上、地下生物量有最大正效应。本研究为黄土丘陵半干旱区退耕地植被恢复重建提供了理论依据。

刺槐林地土壤水分与林下植物群落生物量的关系

通过样地调查,对比研究了不同林龄刺槐林地和撂荒地土壤水分年际变化特征及样地生物量特征。结果表明,刺槐林地土壤水分含量及储水量随林龄增长降低,过熟林的剖面含水率接近凋萎湿度;0—140 cm土层生长季土壤水分变异系数遵循过熟林>成熟林>幼龄林>撂荒地的规律,而140—500 cm土层则基本与上述规律相反。成过熟刺槐林下植物群落地上部生物量略高于撂荒地,土壤水分与地上部生物量仅存在微弱的负相关关系。说明刺槐生长虽然消耗了大量土壤储水,但未显著降低林下植物群落的生产力。研究表明,将刺槐作为先锋树种用于黄土高原森林草原区的植被恢复有助于迅速形成植被覆盖,发挥刺槐林的水土保持功能。同时,林下植物群落的健康发育可以保证刺槐衰退后的生态系统持续稳定地发挥其生态功能。

陕北丘陵沟壑区撂荒地自然恢复植被的组成结构与数量分类

采用样带调查与TWINSPAN分类等方法,对陕北丘陵沟壑区延安、安塞和吴旗174个撂荒地样方的物种组成、出现频率与盖度、及群落类型进行了统计与分类。植被组成结构的统计结果表明:该区自然恢复的植被几乎一半是由禾本科、菊科、豆科和蔷薇科的物种组成,北温带、旧世界温带、世界与泛热带分布成分占到总物种数近75%,且以中旱生、中生和旱生的草本类植物为主,具有典型的温带地面芽植物气候特征。植被的数量分类表明:调查样方基本包括了该区自然恢复的主要植被类型,延安、安塞和吴旗的植被在1年生草本群落到多年生蒿禾类草本群落阶段,依次均以猪毛蒿(Artemisia scoparia)、赖草(Leymussecalinus)、长芒草(Stipa bungeana)、达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)、铁杆蒿(Artemisia gmelinii)、茭蒿(Artemisia giraldii)、白羊草(Bothriochloa ischaemun)等为主要优势物种构成的不同组合的植物群落,且这些物种具有较高的盖度和频度;但在植被演替后期,不同植被带及阴阳坡的演替方向却发生了明显的变化。以延安为代表的森林带,阴坡可形成黄...

子午岭林区典型植被下土壤结构及稳定性指标分析

运用分形理论,研究了子午岭林区5种天然次生植被(以6 a天然恢复弃耕地为对照)下土壤结构特征,分析了土壤水稳性团聚体分维、孔隙分维、平均重量直径等3个指标在描述土壤结构稳定性方面的差异。研究表明,相对于弃耕地,各个植被群落均能明显改善土壤结构,降低土壤水稳性团聚体分形维数,提高孔隙分形维数,增强土壤结构的稳定性。土壤水稳性团聚体分维、孔隙分维与>0.25 mm水稳性团聚体含量、土壤有机碳、容重的相关系数均达到了极显著水平,均能作为评价土壤结构稳定性的指标;而团聚体平均重量直径与土壤有机碳含量、容重相关性不显著,只与>5 mm团聚体含量和>0.25 mm团聚体含量有极显著正相关关系,因此,仅可作为大团聚体含量的评价指标。

黄土丘陵沟壑区退耕地自然恢复植被主要物种生态位特征

为了探究加速黄土丘陵沟壑区退耕地植被恢复过程的人工物种干扰措施如物种选择与搭配的科学依据,利用TWINSPAN分类方法对33个自然恢复的退耕地样方进行分类,得出退耕地在40 a内主要经历了5个群落演替阶段,分别为猪毛蒿群落、赖草群落、达乌里胡枝子+长芒草群落、铁杆蒿群落和白羊草群落。以各个群落的综合资源环境梯度为依据,对各群落主要物种生态位特征进行了分析。通过物种的生态位宽度和生态位重叠特征分析,提出了不同演替阶段的合理物种组合。

黄土丘陵沟壑区退耕地土壤种子库与地上植被的关系

土壤种子库与地上植被的耦合研究对于探索有效的植被恢复方法具有重要意义。通过野外调查和室内试验研究了黄土丘陵沟壑区退耕地土壤种子库与地上植被的关系。结果表明,地上植被的物种数(54种)多于土壤种子库中的物种数(28种),菊科、禾本科和豆科都是它们物种组成的主要植物;土壤种子库和地上植被的丰富度指数、多样性指数、生态优势度与退耕年限的相关性未达到显著水平,只有均匀度指数和退耕年限呈显著正相关关系;土壤种子库和地上植被的相似性比较小,相似性系数(CC)变化范围为0.143~0.414,平均为0.261。黄土丘陵沟壑区退耕地土壤种子库的物种数、丰富度指数和多样性指数均小于地上植被,这从一定程度上说明了该研究区土壤种子库在植被恢复中的潜力还比较小,植被恢复还需要适度的人为干预与调控。

半干旱典型草原区退耕地土壤结构特征及其对入渗的影响

坡地土壤降雨入渗、径流和侵蚀过程与土壤结构密切相关。试验样地为宁夏固原云雾山自然保护区的坡耕地、退耕6a、退耕11a(前8a放牧,后3a禁牧)和退耕16a坡地,室内测定土壤结构指标,野外采用基于径流-入流-产流方法的新型降雨仪器在17、43和56mm/h雨强下观测坡地土壤的入渗性能,分析土壤结构特征对入渗的影响。对土壤结构的稳定性指标、孔隙性指标和分形维数指标进行分析,结果表明,随着退耕年限的延长,土壤团聚体稳定性增强,土壤结构孔隙状况得到明显改善。模拟降雨结果显示,随着雨强的增大,退耕地的土壤入渗率增加,但坡耕地反而降低。退耕11a样地受放牧牲畜践踏影响,入渗性能最差。通过逐步回归分析可知,在17mm/h和56mm/h雨强下,影响土壤稳定入渗率的土壤结构因子主要是容重和有机碳含量,而在43mm/h雨强下主要是毛管孔隙度和非毛管孔隙度。土壤有机碳含量和孔隙状况的差异致使土壤结构特征不同,从而对入渗性能和过程产生明显的影响。

燕沟流域退耕地土壤有机碳、全氮和酶活性对植被恢复过程的响应

本文以黄土高原丘陵区陕北延安燕沟流域为例,研究了退耕地土壤有机碳、全氮和酶活性对植被恢复过程的响应。结果表明,随植被恢复年限的增加,植被盖度、多度和物种数均呈现先增加后减少然后又增加的趋势。同当年对照农地相比,随着植被恢复年限的增加,表层(0~20 cm)土壤有机碳、全氮、蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性均明显增加,过氧化氢酶活性随植被恢复年限的增加变化不明显。同对照农地相比,表层土壤有机碳、全氮、蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性分别增加了35%~184.6%、5.7%~157.4%、89.6%~566%、32.9%~331.2%和0.18%~184.8%。表层土壤有机碳和脲酶活性对植被恢复的响应是在植被恢复初期(0~8年),随植被恢复年限的增加而增加,植被恢复8~29年期间,随植被恢复年限的增加而减少,而植被恢复29 a以后,又随植被恢复年限的增加而增加。而表层土壤全氮、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性对植被恢复的响应是在植被恢复初期(0~16年),随植被恢复年限的增加而增加,植被恢复16~29年期间,随植被恢复年限的增加而减少,植被恢复29 a以后,又随植被恢复年限的增加而增加。表层土壤蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性与有机碳...

黄土丘陵沟壑区退耕地植被自然恢复过程——以吴起县双树沟流域为例

采用TWINSPAN分类法对黄土丘陵沟壑区吴起县双树沟流域30个自然恢复草地植被进行分类,并对分类后各植被群落特征和地上生物量进行统计分析。结果表明:在自然恢复条件下,随着退耕年限的不断增加,退耕地植被自然恢复依次经历了猪毛蒿群落—赖草+长芒草群落—赖草+铁杆蒿群落—铁杆蒿群落—铁杆蒿+茭蒿群落5个发展阶段,地带性植被类型铁杆蒿+茭蒿群落在研究区内开始出现,并且已经占有一定优势;随着退耕地植被自然恢复的不断进行,Margalef等丰富度指数以及Shannon-wiener等多样性指数、Pielou等物种均匀度指数和地上生物量都呈现出先减小后增大的发展趋势;在植被自然恢复的稳定阶段,虽然物种丰富度指数和物种多样性指数有一定的增加,但是相对恢复初期来讲还是有所下降,并且有达到与初期相当水平的趋势;物种丰富度指数均在第1恢复阶段最大,而均匀度指数Jsw以及Shannon-wiener指数在第5恢复阶段最高。随着退耕地植被自然恢复的不断进行,植被群落总盖度随着退耕年限的延长而不断增大。