衡阳紫色土丘陵坡地不同植被恢复阶段植物群落特征及其与土壤理化性质的耦合关系

采用空间代替时间序列的方法,在野外样方调查和室内实验分析的基础上,分析衡阳紫色土丘陵坡地不同恢复阶段群落物种多样性、土壤理化特征以及二者的耦合关系。结果表明:(1)在整个植被恢复阶段,物种多样性指数存在明显差异,Patrick丰富度指数(R)和Shannon-Wiener多样性指数(H)沿演替中后期(Ⅲ)→演替后期(Ⅳ)→演替中前期(Ⅱ)→演替初期(Ⅰ)的顺序显著减小(P<0.05),Simpson优势度指数(D)沿Ⅰ→Ⅱ→Ⅳ→Ⅲ的顺序显著减小(P<0.05),Pielou均匀度指数(E)沿Ⅳ→Ⅲ→Ⅱ→Ⅰ显著减小(P<0.05);(2)在植被恢复过程中,0—20cm土层土壤有机碳(Soil Organic C,SOC)、全氮(Total N,TN)和碱解氮(Available N,AN)显著增加(P<0.05),土壤容重(Soil Bulk Density,SBD)显著减小(P<0.05),土壤含水量(Soil Water Content,SWC)变化虽有波动,但总体上升,在20—40cm土层,土壤理化性质的变化虽在整体上呈现出与0—20cm土层相同的变化趋势,但改善程度要低于0—20cm土层,在40—60cm土层,土壤理化性质的变化并不呈现一定的规律,表明其与植被恢复没有必然的联系;(3)物种多样性指数与土壤理化因子存在一定的相关性,其中0—20cm土层SOC和TN与物种多样性指数呈显著正相关(P<0.05),随土层的加深,物种多样性对土壤理化性质的影响表现出减弱的趋势。

衡阳紫色土丘陵坡地不同恢复阶段土壤理化特征

以衡阳紫色土丘陵坡地不同恢复阶段的典型植被为研究对象,采用空间代替时间序列方法,选用立地条件基本一致、植被恢复阶段迥异的裸荒地、草地、灌木林和森林,通过调查取样和实验分析,探讨了衡阳紫色土丘陵坡地不同恢复阶段及同一恢复阶段不同土层土壤理化特征的时空变化;分析了不同植被恢复阶段的植被类型和土壤理化特性变化的内在联系及其互作效应。结果表明:随着植被恢复演替的进行,土壤黏粒含量总体增加,其中表层增加较多,亚表层、下层增加不明显;土壤容重逐渐减小,表层土壤容重小于亚表层与下层;土壤有机质逐渐增加,但随土层深度的增加而递减,表现出明显的表聚性;土壤全氮、速效磷和速效钾含量均呈上升趋势,由于植物根系及枯落物数量的差异,各营养成分的垂直分布各异。这将丰富该地区植物生态学与恢复生态学的内容,为衡阳紫色土丘陵坡地生态系统的恢复与重建提供了重要依据。

衡阳紫色土丘陵坡地植被不同恢复阶段土壤水文特征

以衡阳紫色土丘陵坡地植被不同恢复阶段为研究对象,采用空间代替时间序列方法,选用立地条件基本相似的草坡恢复阶段(Ⅰ)、灌草恢复阶段(Ⅱ)、灌丛恢复阶段(Ⅲ)与乔灌恢复阶段(Ⅳ),通过调查取样和试验分析,对不同演替阶段的土壤特性、土壤蓄水性能、土壤渗透性能等进行了研究。结果表明,不同演替阶段土壤容重与土壤孔隙度(0～60cm)差异明显,且土壤容重随土壤深度的增加而增加(p>0.05),土壤总孔隙度与毛管孔隙度随土壤深度的增加而减小(p<0.05),土壤容重均值大小顺序为:草坡恢复阶段(Ⅰ)>灌草恢复阶段(Ⅱ)>灌丛恢复阶段(Ⅲ)>乔灌恢复阶段(Ⅳ)(p<0.05),土层的总孔隙度的变动均值的大小顺序为:乔灌恢复阶段(Ⅳ)>灌丛恢复阶段(Ⅲ)>灌草恢复阶段(Ⅱ)>草坡恢复阶段(Ⅰ)(p>0.05);各演替阶段土壤平均初渗速率的大小顺序为:乔灌恢复阶段(Ⅳ)>灌丛恢复阶段(Ⅲ)>灌草恢复阶段(Ⅱ)>草坡恢复阶段(Ⅰ),范围为1.90～81.57mm/min,土壤平均稳渗速率由大至小的顺序为:乔灌恢复阶段(Ⅳ)(51.53mm/min)>灌丛恢复阶段(Ⅲ)(1.17mm/min)>草坡恢复阶段(Ⅰ)(1.00mm/min)>灌草恢复阶段(Ⅱ)(0.90mm/min);各演替阶段土壤非毛管持水量由大至小的顺序为:乔灌恢复阶段(Ⅳ)>灌丛恢复阶段(Ⅲ)>灌草恢复阶段(Ⅱ)>草坡恢复阶段(Ⅰ),土壤涵蓄降水量的大小顺序为:乔灌恢复阶段(Ⅳ)(150.5mm)>草坡恢复阶段(Ⅰ)(143.61mm)>灌草恢复阶段(Ⅱ)(137.38mm)>灌丛恢复阶段(Ⅲ)(124.24mm)。

衡阳紫色土丘陵坡地植物群落根系与土壤理化特征

为了对衡阳紫色土丘陵坡地自然恢复演替进程中主要植物群落植被根系与土壤理化特征的变化进行研究。先用"空间代替时间"的方法,选择3类典型样地,分别代表群落演替进程中3个不同的阶段。再用野外样地调查和室内分析法研究了衡阳紫色土丘陵坡地自然恢复演替进程中,主要植物群落不同演替阶段的植被根系空间变化格局和土壤环境因子间的关系。结果表明:(1)随着植物群落演替进行,不同阶段植物群落的生态特征,土壤的理化性质等产生相应的变化,演替初期、演替中期与演替后期0～15cm土层的根系量与土量的比例分别为0.18、0.15、0.12;(2)随着植物群落演替进行,植物根系的空间分布格局会发生相应的变化,不同的演替阶段土壤根系的基质量的大小顺序为:演替初期<演替中期<演替后期,0～15cm土层的根土比的变化规律为:演替初期>演替中期>演替后期;(3)随着植物群落演替进行,植物根系(0～60cm)的空间分布格局、根土比、土壤容重与土壤含水量会发生相应的变化,且它们与土壤中氮的含量存在一定的相关性。

衡阳紫色土丘陵坡地恢复过程中土壤性质的变化及其关系

[目的]为了探讨衡阳紫色土丘陵坡地恢复过程中土壤性质的变化规律。[方法]采用时空互代法，研究衡阳紫色土丘陵坡地不同恢复阶段O～40cm土层的土壤性质变化及其关系。《结果]土壤性质存在明显差别，从裸地阶段（I）、草本群落阶段（Ⅱ）、灌木群落阶段（HI）至乔木群落阶段（1g）土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、碱解氮（AN）和阳离子交换量（CEC）显著增加（P〈0．05），容重（BD）与pH显著减小（P〈0．05）。微生物总数显著增加（P〈0．05），其中细菌数量显著增加（P〈0．05），真菌数量与放线茵数量显著减小（P〈0．05）；相关分析表明，土壤细菌数量与SOC、TN与AN呈极显著正相关（P〈0．01），与CEC呈显著正相关（P〈0．05）；真菌数量与SOC与TN呈显著正相关（P〈0．05），与BD呈显著负相关（P〈0．05）；放线菌数量与BD呈显著负相关（P〈0．05）。URE、INV、APE酶活性显著增强（P〈0．05），CAT活性显著减弱（P〈0．05）；相关分析表明，URE、INV、APE活性与SOC、TN、AN、CEC显著或极显著正相关（P〈0．05或P〈0．01），与BD与呈显著负相关（P〈0．05）；CAT与BD呈显著正相关（P〈0．05），与SOC呈显著负相关（P〈0．05）。[结论]研究结果可以丰富该区域恢复生态学的内容，为衡阳紫色土丘陵坡地生态系统的植被恢复与重建提供一定的理论依据。

紫色土丘陵坡地土壤微生物群落的季节变化

采用稀释平板法和Biolog-ECO微平板技术,以剌槐(Robinia pseudoacacia)天然次生林为研究对象,研究湖南省衡阳市紫色土丘陵坡地表层(0~10 cm)土壤微生物群落的季节变化特征。结果表明:1)夏季,土壤微生物总数,细菌数量、真菌数量和放线菌数量最高,分别为16.34×106、16.09×106、10.43×104和14.64×104 cfu·g-1干土,春季次之:11.61×106、11.45×106、5.00×104和10.65×104 cfu·g-1干土,秋季最低:5.87×106、5.78×106、4.67×104和4.08×104 cfu·g-1干土,春、夏和秋3季的差异达显著水平(P<0.05);2)在培养168 h时,土壤微生物C源平均颜色变化率(Average well color development,AWCD)以夏季最高(1.20),春季次之(0.88),秋季最低(0.83);3)土壤微生物功能多样性表现为夏季明显高于春、秋2季(P<0.05),夏季的Patrick丰富度指数(R)(28)、Shannon-Wiener指数(H)(3.22)、Simpson指数(D)(0.96)和Mc Intosh指数(U)(8.20)显著高于春、秋2季(P<0.05),而春、秋2季的R(23,24)、H(3.06,3.08)、D(0.95,0.95)和U(5.90,5.91)无显著差异(P>0.05);4)氨基酸类、聚合物类和羧酸C源类是衡阳紫色土丘陵坡地土壤微生物偏好且利用率较高的C源类型;5)主成分分析表明,土壤微生物群落的C源利用可分为2类,一类在夏季,另一类在春、秋2季,其得分系数的分布范围分别为(2.59~6.00,2.43~5.09)和(-7.65^-1.90,-6.38^-3.43)。研究结果为科学评价湖南省衡阳市紫色土丘陵坡地土壤生境质量退化和恢复过程中微生物特征的变化提供了本底值参考。

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