干旱荒漠区退耕地植被演替及土壤水分变化

采用时空互代法,以不同退耕年限退耕地为研究对象,对27个样方植被群落特征和土壤含水量变化特征进行描述性统计分析,使用多元线性回归探究植物演替和土壤水分之间的关系。结果表明：（1）退耕18a间,退耕地植被群落自然演替经历了一年生草本为绝对优势种一年生和多年生草本竞争存在灌木开始出现并逐渐成为优势种的演替过程,物种Margalef指数和Shannon-Wiener指数均出现增大的趋势。（2）土壤水分随着退耕年限的增加也有所增加,且同一退耕年限内,随着土壤深度增加,土壤水分亦逐渐增加。（3）土壤水分对物种Margalef指数、Shannon-Wiener指数具有极显著影响,相比于其他土层,深度为40～50cm的土层对植被生长和演替的贡献最为显著。     

干旱、半干旱区几种典型生境大型土壤动物群落多样性比较研究

对中国北方干旱、半干旱地区3种大型土壤动物群落的组成、多样性和相似性进行了比较研究。调查共得123类大型土壤动物,优势类群为蚁科成虫和鳃金龟科幼虫。其中,有15个广布类群,31个中布类群,而狭布群在沙地生态系统和草原生态系统分布较多,荒漠生态系统分布较少。3 个大型土壤动物群落在类群数、个体数优势类群组成和相似性等方面,沙地生态系统和草原生态系统是较为接近的,且它们的群落类群多样性明显高荒漠生态系统。在对研究区大型土壤动物群落多样性的测度中,含有样方大小的物种丰富度指数(d_GL)、密度群指数(DG)、群落复杂性指数(C_j)能较好地反映实际情况。     

黑河中游绿洲化过程中不同开垦年限农田大型土壤动物群落特征

对不同开垦年限绿洲农田大型土壤动物群落结构特征进行研究,探讨绿洲化过程中农田大型土壤动物群落对土壤环境演变的响应及适应机制。天然荒漠草地开垦为绿洲农田后,新垦绿洲农田大型土壤动物密度和类群丰富度增加为天然荒漠草地的1.95倍和1.54倍,百年绿洲农田土壤动物密度和类群丰富度增加为天然荒漠草地的3.54倍和3.00倍;但群落多样性和均匀度指数变化较小。不同动物类群随着绿洲农田开垦年限增加,其变化规律也存在较大差异,如地蜈蚣科(Geophilidae)、线蚓科(Enchytraeidae)、正蚓科(Lumbricidae)和蝇科幼虫(Muscidae)个体密度逐渐增加,拟步甲科(Tenebrionidae)和象甲科(Curculionidae)个体密度显著降低,而平腹蛛科(Gnaphosidae)、夜蛾科(Noctuidae)幼虫和蚁科(Formicidae)受农田开垦以及开垦年限的影响较小。RDA分析结果表明绿洲化过程中不同开垦年限绿洲农田的土壤温度、pH、土壤粘粉粒、土壤含水量、土壤有机碳和全氮的变化是导致绿洲化过程中绿洲农田大型土壤动物群落演变的主要影响因素,而随着绿洲农田开垦年限增加,土壤含盐量、土壤粗砂粒和细砂粒的变化是导致不同开垦年限绿洲农田大型土壤动物群落演变的主要影响因素。     

大兴安岭北部森林生态系统 大型土壤动物群落特征

对大兴安岭北部7个代表性森林群落进行了系统调查,总共获取大型土壤动物67类、6729只,隶属于4门7纲18目51科。其中,优势类群1类,常见类群10类,稀有类群56类。寒温带森林土壤动物生物量最大的类群为线蚓和蚯蚓,而温带森林土壤动物生物量最大的类群以蚯蚓为主。不同群落土壤动物的种类组成差异很大,通常群落的生境条件越优越,土壤动物的个体数量、种类越多。不同群落间个体数量、种类及生物量三者总的分布规律不完全一致,表现出生物群落组成特征的复杂性。各群落土壤动物多样性指数排序为:Ⅰ＞Ⅳ＞Ⅶ＞Ⅴ＞Ⅱ＞Ⅲ＞Ⅵ。土壤动物的个体数量、种类、生物量及多样性指数具有较明显的季节变化。     

广东鹤山退化草坡从草本优势向灌木优势演变过程中的生态特征

研究了地处南亚热带的广东省鹤山草坡在从草本优势群落演变为灌木优势群落过程中的植物多样性、生物量、土壤营养等结构与功能特征的变化,发现其转变过程中的植物多样性有所增加,土壤含水量提高,土壤有机质及全氮含量均增加1倍多,同时会积累更多的生物量.恢复早期草本优势群落,在一定程度上影响着自身生境条件如土壤水分、养分等的改善,这为其后木本植物的生长创造了适宜的生境条件,有利于群落向灌木优势的结构方向发展,同时能促进群落生物量和植物多样性的提高.但以灌木为优势种的群落的植物多样性、土壤含水量等特征仍处于较低水平.南亚热带退化草坡自然恢复这一过程较为缓慢,应采取适当的人为措施,如通过人工造林恢复乔木层植被,进而增加林下植物多样性,以加速退化草坡的植被恢复.     

互花米草入侵东滩盐沼对大型底栖无脊椎动物群落的影响

外来种互花米草 (Spartina alterniflora)已经成功入侵崇明东滩 ,正在大量取代潮间带的优势种海三棱草 (Scirpus mariqueter)。采用圆筒取样比较了大型底栖无脊椎动物 (不包含蟹类 )的密度、多样性和群落结构在这两种植物群落的变化差异。大型底栖无脊椎动物的密度在互花米草群落和海三棱草群落中分别为 3119个 /m2 和 345 9个 /m2 ,两者之间没有显著差异 ,但一些常见种的密度在两种植物群落中存在显著差异。从物种的相对多度看 ,两种植物群落中 ,大型底栖无脊椎动物的优势种都是堇拟沼螺 (Assimineaviolacea)和丝异须虫(Heteromastusfiliforms)。物种多样性分析表明 ,互花米草群落中 ,平均每一个圆筒取样中大型底栖无脊椎动物的物种丰富度、香农 -威纳指数、均匀度都显著低于海三棱草群落中 ,而优势度则相反。互花米草群落中 ,食碎屑者的数量百分比显著大于海三棱草群落中 ,食悬浮物者和食植者的数量百分比显著小于海三棱草群落中。这表明互花米草入侵东滩海三棱草群落 ,竞争取代土著植物后 ,显著降低了大型底栖无脊椎动物的物种多样性 ,同时显著改变了营养类群的结构。互花米草入侵所引起的植物群落高度、密度、盖度、生物量的变化可能是造成大型底栖无脊椎动物群落结构改变的主要原因。     

喀斯特高原不同植被演替阶段土壤动物群落特征

选择贵州喀斯特高原三个典型地貌单元作为研究区,于2009-05对不同植被演替阶段的土壤动物群落进行研究.共获土壤动物3 992只,隶属于5门10纲26目,共31个类群,优势类群为弹尾目(Collembola)、甲螨亚目(Oribatida)、中气门亚目(Mesostigmata);常见类群为前气门亚目(Prostigmata)、膜翅目(Hymenoptera)、鞘翅目(Coleoptera)、半翅目(Hemiptera )、近孔寡毛目(Plesiopora)、双翅目(Diptera)、双尾目(Diplura).研究结果表明,随着喀斯特植被的不断退化,土壤动物数量不断减少,表现为林地＞灌丛＞草地＞石漠化地;类群数亦呈减少趋势.各演替阶段土壤动物表聚性明显,但人为干扰(如翻耕等)可导致土壤动物出现逆分布现象.土壤动物多样性分析表明,中小型土壤动物的多样性指数从林地到石漠化地逐渐减小.     

退化沙质草地土壤种子库和地上植被对封育的响应机理

从植物种和植物功能类群两个水平系统探讨退化沙质草地土壤种子库和地上植被对短期封育管理响应机理的研究尚不多。以内蒙古东部的科尔沁沙地退化沙质草地为研究对象,采取随机样方法对禁牧6 a的封育区及与其相邻的自由放牧草地的土壤种子库和地上植物群落的物种密度进行了比较研究,草本植物群落被区分为一年生禾本科植物、非禾本科一年生植物和多年生植物3个主要功能类群。利用测定数据,分析研究了短期禁牧封育对土壤种子库和地上群落不同植物种和各植物功能类群的生态恢复作用机理。主要研究结果是：①短期封育显著促进了退化沙质草地植被的生态恢复,但发现土壤种子库和地上植被对禁牧的响应模式和机理存在明显差异,短期禁牧使土壤种子库中所有3个植物功能类群的密度均得到显著提高,而仅提高了地上植被一年生禾本科植物和多年生植物两个类群的密度;相反,禁牧显著提高了地上植被所有3个功能类群的物种丰富度和多样性,仅提高了土壤种子库中多年生植物类群的物种多样性。②短期禁牧显著增加了地上植物群落组成中可食和优良牧草的比例,提高了草地的经济利用价值。主要结论是：短期禁牧封育是一种经济有效的提高退化沙质草地植被多样性、生产力及对植物群落物种组成和草地品质进行优化调控和改良的重要草地管理手段。研究建议,今后应重点开展不同禁牧时间下对退化沙质草地土壤种子库和地上植被多样性、生产力及其物种组成变化影响的长期生态学控制实验研究。     

退耕还湖后菜子湖湿地土壤有机质含量变化

以安庆菜子湖区退耕还湖湿地土壤为研究对象,分析退耕还湖后退耕年限、植被恢复状况及人类活动对土壤有机质含量变化的影响。结果表明:植被恢复良好的湿地土壤有机质含量明显高于地表裸露;随着退耕年限的增加,湿地土壤有机质含量呈现上升趋势,退耕20年后湿地表层土壤有机质含量基本达到原始湿地水平,而亚层土壤有机质含量仍显著低于原始湿地;圩内水产养殖湿地土壤有机质含量显著低于圩外水产养殖湿地和原始湿地。结果分析表明退耕后植被恢复状况及水产养殖等人类活动影响退耕后湿地土壤有机质含量变化,减少人类活动干扰有利于退耕后湿地生态自然恢复。     

塔里木河下游人工胡杨林生态恢复过程的初步研究

在以植物群落调查样地为基础,对塔里木河下游不同林龄人工胡杨林的物种丰富度、物种多样性指数、群落均匀度、生态优势度等进行了分析,同时对土壤理化性质在21a间的变化情况也作了详细分析。通过分析,表明人工胡杨群落随着发育年限的增加,群落物种丰富度,物种多样性指数和均匀度指数不断增长,而群落生态优势度逐渐降低,同时土壤理化性质不断改善。在此基础上,对塔里木河植被的演变趋势作一初步的探讨和估计,从而对塔里木河下游植被的生态恢复也具有重要意义。     

黑河中游山前平原区退耕地土壤有机碳库特征

采用野外调查测定、野外定位研究和室内分析相结合的方法,在黑河中游山前平原区选择邻近相同海拔和土壤类型的退耕(退耕1 a、5 a、10 a)造林地为研究对象,研究了山前平原区退耕地不同退耕年限的土壤碳动态,结果表明:退耕1 a、退耕5 a、退耕10 a和退耕造林地的土壤有机碳含量变化分别为16.89 gC/kg,8.24 gC/kg,8.56gC/kg和9.98 gC/kg,平均土壤有机碳密度分别为8.05 kg/m2,4.78 kg/m2,5.02 kg/m2和6.52 kg/m2。平均土壤有机碳周转时间分别为23 a,25 a,26 a和33 a;不同植被类型土壤CO2通量依次为退耕1 a土壤530.8 gC/(m2.a);退耕5 a土壤316.9 gC/(m2.a);退耕10 a土壤266.1 gC/(m2.a);退耕地造林(杨树林)286.9 gC/(m2.a)。同一类型退耕地中,土壤有机碳含量和土壤碳密度随土壤深度增加而降低,而土壤有机碳周转时间则随深度增加而增大。     

河北坝上农田、退耕地和天然草地土壤的可风蚀性

对河北坝上农田、退耕地和天然草地土壤干团聚体稳定性（DASt）、土壤可蚀度（EF）和理化性质进行分析,讨论了这3种土地利用类型土壤风蚀可蚀性的差异及其与土壤理化性质的关系。结果表明：农田和天然草地EF与DASt值差异性显著（P<0.05）,天然草地和退耕地、退耕地和农田差异性不显著,对于EF和DASt,天然草地 > 退耕地> 农田;对于平均粒径,农田≈退耕地>天然草地;对于土壤机械组成黏粒与粉粒含量,天然草地 > 退耕地 > 农田;对于砾石含量,农田 > 退耕地 > 天然草地;对于土壤有机质和全氮含量,天然草地 > 退耕地 > 农田。农田、退耕地、天然草地的DASt、EF系数与砾石含量、平均粒径有着显著相关性,有机质、全氮含量和DASt在天然草地上极显著负相关;EF与有机质、全氮含量在3种地类显著负相关。坝上地区草地和退耕地土壤肥力较高,但表层土壤具有很高的风蚀潜力,因此要限制开垦草地,在必要的地区继续退耕还林还草,提高地表植被的覆盖度,防风固沙,提高土壤肥力,减少土壤风蚀。     

黄土高原西部弃耕地植被恢复与土壤水分调控研究

选择黄土高原半干旱偏旱区2 a、3 a、4 a、5 a、7 a、9 a、12 a、20 a的弃耕台地和天然台地,调查各弃耕地和天然台地的植物种类、数量、盖度、频度和地上生物量,定期采样分析各样地0~100 cm土层土壤水分。结果表明：农田弃耕后植被沿天然植被方向演替,在演替过程中,植物种类数量逐渐增加,但在弃耕9 a后开始减少,20 a后接近于天然台地;更耐旱的多年生草本和小灌木种增加;除7~9 a波状变化外,植被盖度和地上生物量呈逐渐减少趋势,弃耕初期的植被盖度和地上生物量显著大于弃耕12 a后和天然台地;12 a和20 a弃耕地0~100 cm土层含水量高于其他弃耕地和天然台地,弃耕初期表层土壤含水量较高,天然台地含水量居中,但其植被对水分利用的时间延长,范围扩大,表明天然台地植被的水分利用率提高,植被群落更加稳定。     

多年生人工草地对沙质土壤呼吸作用的影响

 在鄂尔多斯沙地改良试验站的撂荒地和退耕地,测定和分析了多年生人工草地对土壤呼吸速率的影响。结果表明,撂荒地上建植人工草地后土壤呼吸速率明显增高,人工建植草地土壤呼吸速率与撂荒地的土壤呼吸速率差异达到极显著水平(P<0.01);建植于退耕地上的无芒雀麦草地的土壤呼吸速率略高于玉米地土壤呼吸速率。撂荒地和退耕地上建植的无芒雀麦草地土壤呼吸速率高于冰草草地土壤呼吸速率。而施有机肥会提高人工草地的土壤呼吸。     

祁连山自然保护区煤矿修复区地表节肢动物分布特征及其影响因素

恢复人工植被是祁连山自然保护区矿区废弃地修复的主要手段,经过近5年的修复,矿区废弃地修复区地上植被盖度明显提高,但关于作为评价土壤修复效果重要指标的土壤动物群落变化的认识还很有限。以祁连山自然保护区典型煤矿废弃地为研究对象,采用野外调查的方法对比研究了煤矿修复区和毗邻区（原始地貌）大型土壤动物分布特征及其影响因素。结果表明：（1）修复区植物丰富度、生物量、盖度及土壤粗砂、有机质、全氮含量均显著低于毗邻区（P<0.05）,而土壤水分、细砂、黏粉粒、全钾和全磷含量差异不显著（P>0.05）。（2）修复区土壤动物活动密度和多样性均显著高于毗邻区,修复区和毗邻区土壤动物均以蝗科（12.7%和55.7%）和蚁科（14.4%和49.6%）为主;进房沟、水磨沟和柳树沟煤矿修复区及毗邻区土壤动物群落相似性分别为39.9%、52.9%和43.4%。（3）土壤有机质含量是影响煤矿修复区和对照区捕食性土壤动物群落变化的主要因子,而草本物种数和土壤粗砂含量是影响植食性土壤动物群落变化的主要因子。总之,人工修复后煤矿废弃地修复区土壤动物个体数均高于对照区,部分矿区修复生境类群丰富度及多样性已经超过了毗邻区,这表明蚂蚁、步甲和蝗虫等地表节肢动物对煤矿矿区覆土恢复植被和封禁等措施驱动的植被和土壤环境变化响应敏感。因此,还需要优化植被及土壤修复模式,提高土壤动物多样性及多功能性,使矿区废弃地生态环境能够得到快速修复。     

撂荒耕地的提取与分析——以山东省庆云县和无棣县为例

由于城镇化的快速发展和农村劳动力不断流失,中国部分地区出现大面积的撂荒现象。利用遥感技术可以间接提取撂荒耕地的规模和数量,对耕地的保护和粮食安全有重要意义。以山东省庆云县和无棣县为研究区,基于Landsat数据和HJ1A数据,采用CART决策树分类方法,制作了1990-2017年的土地利用图,制定了撂荒地的识别规则,在此基础之上提取了研究区的撂荒地空间分布、持续撂荒时间分布和撂荒地复垦区域。结果显示：1990-2017年基准期影像的CART决策树分类精度高于85%;1992-2017年间,研究区撂荒地面积最大值为5503.86 hm²,最大撂荒率为5.37%,其中1996-1998年撂荒率最高,2006-2017年撂荒地面积的整体趋势逐年降低;1992-2017年间最大持续撂荒时间为15年,大部分耕地持续撂荒时间在4年之内,少数耕地持续撂荒时间超过10年;1993-2017年撂荒耕地复垦面积最大为2022.3 hm²,最小复垦面积约为20 hm²,复垦率最大值为67.44%,年均复垦率为31.83%。研究结果不仅能够为研究区撂荒驱动因素分析提供数据支撑,而且也可以为其他地区的撂荒耕地识别提供参考。     

水盐动态与土地利用变化相互作用的分析

利用1987年和1998年两期土地利用现状图,1988~1998年水文资料和2000年、2001年地下水和土壤水、盐含量的监测资料,分析三工河流域水盐的时空动态变化对流域土地利用的影响。1988~1998年三条河流年出山口总径流量10年间无显著变化,但上游老绿洲耕地面积逐步扩大,引水量逐年增加,可以占到出山口径流总量的90%以上。1998年相对于1988年,上游绿洲地下水位有所下降,而所有下游观测点的地下水位均有所升高,盐渍化问题加剧。通过2000年和2001年三工河流域下游的新垦绿洲地下水、土壤的连续观测表明,从绿洲、过渡带到沙漠中,土壤盐分含量的变化梯度不大,差异不显著,而水分则有显著的下降趋势。但是在过渡带由于受绿洲灌溉过程的影响,地下水位较浅,土壤含水量较高,植被较为稳定,因此绿洲边界始终没有变化。因此水分的减少是绿洲过渡带动态稳定的关键限制因子。绿洲内的撂荒地和靠近绿洲的荒漠草地受绿洲内部灌溉过程的影响,地下水位升高,超过了地下水的临界深度,同时又因为缺少灌溉的反复淋洗,在强烈的蒸发作用下,盐分的表聚现象十分明显,而且整个剖面内盐分的含量都较高,土壤的盐渍化现象非常严重。     

洞庭湖集成垸退田还湖前后景观格局变化和生态安全格局

以集成垸为研究对象,分析双退垸退田还湖前后景观格局变化,并设计了双退垸的生态安全格局。结果表明,集成垸双退以后,其本底由农作物变为杨树,旱地面积大量减少,建筑面积减少,但幼林面积大量增加,芦苇面积增加。由于退田还湖的实施,芦苇类和旱地景观空间结构变得更复杂,而成林、幼林和建筑景观空间结构变得更简单。退田还湖后,集成垸逐渐从小斑块、多种景观要素类型共同控制的景观格局向以大斑块、类型较单一的景观格局演变。借助已有研究成果,按照垸内土地的高程分布设计各类人工植被的经营目标和分布地段,形成既能蓄洪又有一定经济效益和生态效益的双退垸最佳生态安全格局。     

耕地撂荒研究进展与展望

20世纪后半叶以来许多发达国家发生明显的耕地撂荒现象,并逐渐演变为全球性土地利用现象,深刻地改变了广大农村地区土地景观.本文以"土地利用变化--驱动机制--环境效应--政策响应"的框架系统梳理耕地撂荒主要研究进展.研究表明:① 全球耕地撂荒仍主要发生在欧美发达国家,但发展程度的区域差异很大;② 社会经济要素变化是耕地撂荒最主要驱动力,务农机会成本上升等原因引起的耕地边际化是撂荒发生的根本原因,而劳动力析出是造成耕地撂荒的直接原因;③ 耕地撂荒与否,撂荒程度以及撂荒地空间分布受村镇,农户,地块三个尺度的自然条件,劳动力特征,农业生产条件和区域社会经济条件等多方面因素的综合影响;④ 生态环境效应是当前撂荒效应研究的焦点,但该效应是以积极还是消极为主仍存争议;⑤ 增加农业补贴是当前减缓耕地撂荒的主要措施,但并非唯一和最合理的措施.未来,快速城镇化进程将促使中国耕地撂荒现象愈演愈烈,所以当前研究有待加强,本文认为应加强大范围耕地撂荒信息提取和监测,撂荒趋势预测和风险评估,社会经济效应评估及政策设计等方面研究.