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。     

浑善达克沙地飞播区植被动态

采用空间代替时间的方法,连续4年对浑善达克沙地飞播区（1999-2015年）植被进行调查,分析飞播植被演替进程中群落物种组成、多样性以及飞播植物种群盖度的动态变化,以期揭示飞播措施下的植被恢复规律,为飞播区植被稳定性维持提供依据。结果表明：（1）对照与演替初期生活型以一、二年生草本植物为主,随着演替时间的增加,多年生植物种类增加,逐渐取代一、二年生草本植物优势地位;演替9 a时原生植物入侵明显。（2）演替4 a时Pielou均匀度指数最高,演替9 a时Partrick丰富度指数最高,演替10 a时Shannon-Wiener多样性指数最高,在演替进程中,3个指数变化不一致。（3）羊柴种群在演替8 a时达到峰值（68.33%）,种群能维持较长时间;白沙蒿种群在演替3 a时达到峰值（10.17%）,在演替11 a时退出;沙打旺种群在演替4 a时达到峰值（12.67%）,在演替9 a时退出;沙地榆种群盖度呈缓慢增加的线性趋势。飞播措施下浑善达克沙地植被能快速恢复,有利于植被自然演替。在浑善达克沙地生态建设中,应先考虑沙地的恢复力再决定是否飞播。     

黄土高原退耕地恢复对土壤无脊椎动物多样性的影响

黄土高原退耕地在恢复过程中,植被从沙蓬(Agriophyllum arenarium)单优群落向以达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)为优势种的群落演替,土壤无脊椎群落随着退耕年限的增加由简单向复杂化演变。退耕地土壤无脊椎动物优势类群主要为线虫、螨类、拟步甲科、象甲、土蝽科和金龟甲科等组成,土壤无脊椎动物从退耕1年的14类逐步增加到7年的28类,土壤无脊椎动物的多样性指数与退耕年限呈正相关关系。土壤无脊椎动物类群的增加前期快后期慢,土壤无脊椎动物的多样性增加主要由植被和土壤的改善决定。     

高寒山区退耕地不同植被恢复方式下群落稳定性

稳定的群落结构是退耕地生态系统恢复的主要标志之一.以祁连山东段旱泉沟流域退耕区为例,采用野外调查和室内分析相结合的方法,研究了建植6 a的人工草地群落稳定性,结果表明:人工草地在短期内形成了不同于撂荒地的植被格局,草地群落盖度、高度和地上生物量特性明显优于撂荒地和天然草地,部分人工草地物种丰富度和多样性高于撂荒地,功能群结构仍以多年生禾草占优势,无芒雀麦+紫花苜蓿混播草地多样性指数低,处于高产和稳定阶段;各草地根系主要分布在0～10 cm土层,不同草地类型0～20 cm土壤含水量变化最大,4种人工草地对土壤水分的影响表现为提高30～50 cm土层的水分含量,在水分涵蓄方面优于撂荒地.但与天然草地相比未形成密丛型禾草,群落稳定性差,草地群落的演替方向具有不确定性.     

不同演替阶段油蒿群落土壤水分特征分析

油蒿群落是毛乌素沙地最主要的群落类型之一,在维持当地生态系统稳定中起着重要作用。土壤水分是影响油蒿群落演替的重要环境因子,为深入分析不同油蒿演替阶段土壤水分特征,使用EC-5土壤水分传感器连续监测整个生长季内先锋物种阶段(流动沙地)、稀疏阶段(半固定沙地)和建成阶段(固定沙地)油蒿群落土壤水分动态。结果表明,3种样地土壤水分均存在时间和空间上差异,流动沙地各层土壤含水量均显著高于半固定沙地和固定沙地;土壤含水量受降水影响较大, 降水量是影响土壤水分补给深度的重要因素,小于10 mm的降水主要被表层土壤吸收,10～20 mm的降水对土壤水分的补给深度超过30 cm、不及60 cm, 30～40 mm的降水补给深度大于60 cm、不及100 cm;30 cm及其上层土壤水分波动剧烈,60 cm处土壤水分主要受大于30 mm降水事件影响,波动较小,100 cm和160 cm处土壤水分几乎不受降水的影响,土壤含水量较稳定;降水补给深度及植被根系需水的层次差异是导致3种样地土壤水分时间和空间上异质性的重要因素;土壤温度主要受大气温度影响,与土壤水分相关性不显著,且随土壤深度的增加而降低。     

沙石质建筑垃圾不同覆盖方式防风固沙效益

为了解沙石质建筑垃圾不同覆盖方式防风固沙效益,在野外对不同覆盖方式的风蚀风积量、风沙流特征、土壤水分、植被生长状况进行了观测研究。结果表明：（1）不同覆盖方式年风蚀量较流沙减少了91%以上,其中平铺覆盖方式固沙效果好于带状和方格覆盖方式。平铺覆盖方式和流沙风沙流结构呈幂、指数函数分布,带状、方格覆盖方式呈多项式函数分布;（2）不同覆盖方式较流沙显著提高了土壤容积含水率（P<0.05）,平铺方式保水效果好于方格和带状覆盖方式。覆盖度30%平铺、1.5 m×1.5 m方格和宽1.5 m带状土壤各层平均容积含水率比流沙分别提高了3.1%、2.8%和1.5%;（3）不同的覆盖方式较流沙显著增加了植被盖度（P<0.05）,其中平铺方式群落多样性指数最高。覆盖度30%平铺植被盖度较流沙提高了5%。1.5 m×1.5 m方格覆盖方式植被群落多样性指数最低,植被盖度最高,较流沙提高了14%。     

新疆准噶尔盆地典型荒漠区不同景观植被对土壤养分的影响

在群落演替的不同阶段,土壤与植被之间存在不同的互动关系。在新疆准噶尔盆地南缘,选择荒漠-绿洲交错区、沙漠边缘、沙漠腹地典型景观类型取样,监测不同景观条件下土壤水分、土壤有机质、全氮、全磷和植被盖度。结果表明,不同景观植被盖度、土壤水分、土壤养分含量存在显著的差异性(P0.5)。土壤水分含量、植被盖度、土壤养分含量表现为荒漠-绿洲交错区沙漠边缘沙漠腹地的变化趋势;土壤含水量由荒漠-绿洲交错带10.4%递减到沙漠边缘5.8%、沙漠腹地3.5%;植被盖度、土壤养分含量随土壤类型由荒漠灰钙土向风沙土过渡,呈现显著的下降趋势。在相同土壤属性情况下,植被盖度与土壤有机质、土壤全氮之间存在显著的线性正相关关系,表明不同区域内植被在一定程度上影响土壤养分的积累。     

石羊河上游干旱草原星毛委陵菜群落土壤种子库

星毛委陵菜(Potentilla aclaulis)被认为是阻止草原进一步退化的一道"绿色屏障",其群落土壤种子库的退化机制能够为草地生态恢复提供依据.通过大面积调查,研究了石羊河上游干旱草原退化演替过程中星毛委陵菜群落的土壤种子库,结果表明,土壤种子库共有19个物种,分属14个科;随着星毛委陵菜种群分盖度的增加,种子库种类及密度呈递减趋势,禾本科的密度减少,不食草种类减少,但是密度增大;在垂直方向上,种子库的种类逐层减少,密度出现0～5 cm>10～15 cm>5～10 cm的变化趋势;星毛委陵菜种子库很小,只占2.93%,其再生途径倾向于无性繁殖;种子库和地上植被的相似性指数平均为0.392,土壤种子库中没有发现原生地带性植被优势种群的种子,反映了草地群落退化的不可逆转性.     

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。     

黄土高原弃耕地自然恢复过程中微生物碳的大小和活性的动态

耕地弃耕后植被次生演替过程中土壤微生物碳的大小和活性的研究结果表明,与耕地相比,各种演替阶段的弃耕地均有较高的有机碳和微生物碳含量,在26 a限弃耕地中,有机碳和微生物碳的含量达到天然植被的64.56%和48.69%,而且有机碳和微生物碳与演替的时间表现为显著正相关（P<0.01）,而微生物碳和有机碳的比值却随着演替没有显示明显的变化趋势。有机碳和微生物碳的大小顺序为：自然植被>各种演替阶段的弃耕地>小麦地。代谢熵（qCO2）随着演替的进程没有明显的变化趋势。与各种弃耕地和耕地相比,自然植被有较低的qCO2。这说明耕地弃耕后植被的自然演替有利于提高土壤微生物碳,改善土壤肥力。     

Community succession along a chronosequence of vegetation restoration on sand dunes in Horqin Sandy Land

Species diversity influences plant community structure and function. This paper examines the patterns and dynamics of species diversity along a chronosequence of vegetation recovery on sand dunes in a semi-arid region to assess the probability of vegetation recovery via succession, and provides some implications for revegetation practices in this region. Species richness and diversity indices gradually increased with succession, except for a decline in the community of 18 years, which is attributed to the strong dominance of Artemisia halodendron. In each stage of the restoration process, there was a dominant species with particular life history traits which contribute to the dominance of this species. Species replacement and habitat changes were the main drivers of succession, while plant species and community succession drove the process of vegetation recovery. Results showed that restoration via succession holds promise for vegetation recovery and desertification control within protected, fenced enclosures.     

Soil water deficit and vegetation restoration in the refuse dumps of the Heidaigou open-pit coal mine, Inner Mongolia, China

The sustainability of ecosystem restoration of refuse dumps in open-pit coal mines depends on plant species selection, their configuration, and the optimal usage of water resources. This study is based on field experiments in the northern refuse dump of the Heidaigou open-pit coal mine in Inner Mongolia of China established in 1995. Eight plant configurations, including trees, shrubs, grasses, and their combinations, as well as the adjacent community of natural vegetation, were selected. The succession of the revegetated plants, soil water storage, the spatiotemporal distribution of plant water deficits degree and its compensation degree were also studied. Results indicated that the vegetation cover (shrubs and herbaceous cover), richness, abundance, soil nutrients (soil organic matter, N and P), and biological soil crust coverage on the soil surface are significantly influenced by the vegetation configurations. The average soil water storage values in the shrub+grass and grass communities throughout the growing season are 208.69 mm and 206.55 mm, which are the closest to that of in the natural vegetation community (215.87 mm). Plant water deficits degree in the grass and shrub+grass communities were the lowest, but the degrees of water deficit compensation in these configuration were larger than those of the other vegetation configurations. Differences in plant water deficit degree and water compensation among the different configurations were significant (P<0.05). Plant water deficit degrees were predominantly minimal on the surface, increased with increasing soil depth, and remained stable at 80 cm soil depth. The soil moisture compensation in the natural vegetation, shrub+grass, and grass communities changed at 10%, while that in other vegetation communities changed between 20% and 40%. Overall, we conclude that the shrub+grass and grass configuration modes are the optimal vegetation restoration models in terms of ecohydrology for future ecological engineering projects.     

黄土丘陵区坡面尺度上不同植被格局下植物群落和土壤性质研究

通过对黄土丘陵沟壑区陕西延安羊圈沟小流域坡面上退耕还林还草后形成的林地(单一种植刺槐人工林)、草地(单一的撂荒草地)、草地-林地-草地(上坡位和下坡位撂荒草地,中坡位种植刺槐人工林)及林地-草地-林地(上坡位和下坡位种植刺槐人工林,中坡位为撂荒草地)四种不同的植被格局下植物物种多样性及土壤理化性质变化的研究,旨在揭示植被恢复过程中,坡面上植被不同的空间配置模式对植物物种的组成及土壤环境变化的影响.研究发现,4种植被格局下植物物种的多样性以单一的撂荒草地坡面最高,人工林的种植一定程度上影响了林下植物物种多样性的恢复,但整个灌木和草本的群落结构4种植被格局之间均未达到极不相似水平.土壤有机碳及总氮含量均以坡面上草地-林地-草地的空间配置格局最高且有机碳存在显著差异,而撂荒草地则在土壤水分的保持及改善土壤pH值上优于其他3种植被格局.     

我国沙漠化过程中的植被演替研究概述

通过回顾植被演替研究的历史,简要论述了植被演替的理论与发展。综述了我国沙漠化过程中植被演替的研究现状。指出植物群落的逆行、进展演替实质上对应着沙漠化的正、逆过程。植被演替问题的研究与农、林、牧生产和经济活动紧密相连,是合理经营和利用自然资源的理论基础。因此,在沙漠化过程中,从植被演替与生物多样性、种群、环境的关系着手深入研究,有利于提出植被恢复的合理途径,改善生态环境,实现沙漠化土地的整治和可持续发展。     

新疆准噶尔盆地边缘部分地段生态环境特征

新疆准噶尔盆地边缘部分地段降水少，蒸发量大，干旱多风，土壤肥力低和盐碱化较强，自然条件比较恶劣。但不同地貌单元自然条件又不尽相同，特别是土壤质地、盐分和养分的差异，导致植物群落发生相应变化。在水资源严重匮乏的情况下，植被整体呈现出群落组成简单、优势度高、多样性和覆盖度较低等特征。它们所构成的生态环境非常脆弱，敏感性很高，在水土开发和重大工程建设时必须充分注意这些特点。     

土地覆被变化与管理对土壤动物群落演变的耦合效应

以黑河中游人工绿洲边缘天然草地及其转变的人工梭梭灌木林（21 a）、人工杨树林（28 a）、人工樟子松林（33 a）和农田（开垦27 a和100 a）为研究对象,基于6种研究样地中小型土壤动物群落的调查数据,采用多变量排序和通径分析等方法,研究了土地利用/覆被变化与管理措施对中小型土壤动物群落及其主要类群演变的耦合效应。主要结果是:①将天然草地转变为未实施管理措施的人工梭梭灌木林后并未引起土壤动物群落组成、数量和物种多样性的显著变化,而转变为实施管理措施的杨树和樟子松人工林及农田后,导致了土壤动物群落组成、数量和物种多样性的变异,证实了土地覆被变化对中小型土壤动物群落的作用及其效应受管理措施的强烈调控。②土壤动物群落的演变过程受土地覆被变化与灌溉和施肥管理的共同影响,其中灌溉的贡献率最大,是关键驱动因子。③不同土壤动物类群对土地覆被变化和管理耦合作用的响应不同。灌溉对跳虫、甲螨和革螨的个体数量和物种丰富度的直接影响和总效应最大;施肥对辐螨的个体数量和物种丰富度的直接影响和总效应最大;灌溉和施肥对稀有类群的个体数量和物种丰富度的直接影响和总效应均较大,具同等重要的作用。结论是,土地覆被变化与管理耦合作用通过改变土壤水文和生态环境条件驱动了中小型土壤动物群落的演变过程。     

我国北方沙区退化植被的恢复机理

通过讨论我国北方沙区退化植被的恢复机理,认为气候驱动机制、植被自我修复机制、土壤环境变化和景观格局的驱动机制是我国北方沙区退化植被自然恢复的四个主要机制。其中,气候机制决定着植被恢复演替的方向和终点,是植被恢复的外在驱动机制;植被的自我修复机制决定着植物恢复的起始速度和演替速度,是植被恢复的内在驱动机制;而景观驱动作用只发生于斑块较小且呈镶嵌分布的退化植被区,对于面积很大且连片分布的流沙裸地其作用微弱;土壤条件的改善既是植被对土壤作用的结果,又反馈于植被的演替,它决定着群落演替的阶段性和群落类型,自始自终伴随着植被的演替过程。     

固沙植被区生物土壤结皮中蓝藻群落的多样性

采用非培养法对腾格里沙漠沙坡头固沙植被区的蓝藻多样性进行了研究,通过蓝藻通用引物PCR扩增其16S rDNA序列并构建16S rDNA文库,对阳性克隆进行测序、比对分析和构建系统发育树,同时通过Shannon-Weaver多样性指数、Chao和ACE丰富度指数及Simpson优势度指数对蓝藻多样性进行比较分析。结果表明:腾格里沙漠沙坡头地区蓝藻可分为5大类:颤藻目(Oscillatoriales,64.55%),色球藻目(Chroococcales,1.82%),念珠藻目(Nostocales,16.36%),宽球藻目(Pleurocapsales,6.82%)和未分类蓝藻(10.45%)。人工固沙植被区经过57年的恢复,蓝藻群落Chao和ACE丰富度指数均明显小于天然植被区(恢复逾100年),而且其群落结构与天然植被区仍然存在着统计学显著差异的区别,说明荒漠区生态系统微生物多样性的恢复是一个长期的过程。