黑河流域中下游地区植物物种生存域研究

基于对地境和根群的认识,从系统论的角度首次提出了植物物种地境稳定层及生存域概念,运用多种理化指标的组合状态对黑河中下游多年生植物物种地境稳定层层位进行了确定,深度范围为40～100cm.根据各典型植物物种地境稳定层的水土条件相应地圈划了它们的生存域,并提出了黑河下游地区植被分布与地境关系的一些新认识.

岩溶区典型根系地下生境类型中土壤酶活性研究

选择了岩溶区三种不同的典型根系地下生境类型土壤为研究对象(类型Ⅰ-白云岩低倾产状多层空间类型、类型Ⅱ-白云岩中倾产状多层空间类型及类型Ⅲ-白云岩高倾产状多层空间类型),分析了不同类型和不同层次的土壤酶活性,以及土壤酶与土壤养分的相关性。结果表明:1)不同植物根系地下生境类型和不同空间土壤层次的土壤酶活性差异极显著(p<0.01);2)类型Ⅰ有利于土壤的碳素循环,类型Ⅱ有利于土壤含氮化合物的转化,类型Ⅲ有利于土壤有机物质的氧化;且三种类型的土壤酶活性均呈现出随土壤深度的增加而逐渐降低的趋势;3)土壤酶活性与土壤养分含量关系显著,可以作为评价土壤质量/肥力的指标。可见,不同根系地下生境土壤酶活性差异,对岩溶石漠化区的土壤质量评价、植被恢复技术研究和生态修复治理均有积极的作用。

喀斯特石灰岩产状地下生境的土壤质量

为揭示喀斯特石灰岩地下生境的土壤质量差异,选择基于喀斯特石灰岩的3种不同典型地下生境类型样地(石灰岩低倾产状地下生境、石灰岩中倾产状地下生境、石灰岩高倾产状地下生境)的土壤为研究对象,测定不同类型样地土壤的物理、化学及生物学指标,计算土壤质量综合指数,对其土壤质量进行综合评价。结果表明,不同石灰岩地下生境类型及其不同层次的土壤指标值差异显著,层次性明显,土壤质量均表现为表层>中层>下层;不同类型的土壤质量存在差异,石灰岩低倾产状生境最好,中倾生境次之,高倾生境最差。

岩溶区典型根系地下生境的土壤质量分析

选择岩溶区三种不同的典型根系地下生境类型土壤为研究对象(类型Ⅵ——白云岩水平产状多层空间类型、类型Ⅸ——白云岩倾斜产状多层空间类型及类型Ⅺ——白云岩直立产状多层空间类型),根据不同类型的土壤物理、化学及生物学指标,计算土壤肥力的综合指标值,对其土壤质量进行综合分析评价。结果表明:(1)不同植物根系地下生境类型和不同空间土壤层次的土壤指标值差异极显著;(2)不同类型的土壤质量存在差异,且具有明显的层次性,土壤质量表现为白云岩倾斜产状多层空间类型最好,且三种类型的土壤质量均呈现出随土壤深度的增加而逐渐降低的趋势。该文揭示了根系地下生境的土壤质量差异,这为岩溶石漠化区的植被恢复技术研究和治理均有积极的作用。

植物生境研究的现状分析与探讨

在系统总结和分析国内外大量文献的基础上,基于对地境及根群的认识,运用系统论中有关理论知识,分析和探讨了地境稳定层概念。地境稳定层对物种的生境研究有重要的指导意义,它可以更客观地表征植物物种的生存条件,为生态环境的保护和建设提供了依据。

岩溶区根系地下生境对土壤微生物生物量的影响

选择岩溶区3种不同的典型根系地下生境类型土壤作为研究对象(类型Ⅰ——白云岩水平产状多层空间类型、类型Ⅱ——白云岩倾斜产状多层空间类型及类型Ⅲ——白云岩直立产状多层空间类型),分析不同类型及层次对土壤微生物生物量的影响,以及土壤养分、土壤酶活性的变化。结果表明:(1)根系地下生境类型和层次对土壤微生物生物量的影响极显著(p<0.01);(2)3种类型的土壤微生物生物量差异极显著(p<0.01),均随土壤层次的下降而降低,类型Ⅰ的微生物环境较差,类型Ⅱ较好,类型Ⅲ居中;(3)类型Ⅰ在一定程度上能促进碳循环,类型Ⅱ利于有机碳的循环、氮的供应,类型Ⅲ利于磷的供应及有机物质的氧化。该研究可为探索岩溶地区的根系地下生境及其土壤条件,并为同等条件的土壤肥力评价、植被恢复技术研究提供参考。

潜流人工湿地生境因素分布及其除氮效应

详细考察了湿地系统中的生境因素分布,并以此为基础,分析了人工湿地的除氮过程。结果表明:湿地上部主要进行硝化反应,中下部主要进行反硝化反应;湿地下半部对氮的去除贡献有限;影响除氮的关键因素是DO、进水COD和pH值;沿水流方向,COD浓度逐渐下降,DO呈现出中间高、两端低的状况;垂向上,COD和DO下降;pH值在整个湿地系统变化不大;限制系统脱氮的主要因素有碳源、DO的分布与硝化反硝化作用活跃的区域错位;pH值低于微生物硝化最佳pH要求。建议在进水端设置碱性材料以提高pH,采用植物秘疏分布、床体深浅控制、水的间歇与连续流动方式交替优化分布DO,硝化后废水与原水混合再反硝化以分配碳源。

贺兰山露天煤矿生态修复前后植物群落差异及地境结构研究

为探究贺兰山露天煤矿生态修复后植被恢复情况,依据生态地质学的相关理论和方法,通过野外植物群落特征和植物根群结构调查,以及植被地下生境土壤肥分养分取样与测试,对背景区与恢复区植物群落结构和物种多样性差异进行了对比分析,确定了不同植物群落的地下生境范围,并进一步探究了影响植被恢复的土壤因子。结果表明:(1)贺兰山自然保护区主要存在6种植物群落,背景区为针茅群落和白莲蒿群落,修复区在这两种群落之外新增了华北米蒿群落、寸草苔群落、火炬树群落和香蒲群落;(2)相较于背景区,修复区的针茅群落和白莲蒿群落的植物种类更丰富,且优势种的优势度较低,个体分布较为均匀,表明修复区针茅群落和白莲蒿群落存在向背景区演化的趋势;(3)地表以下0~20 cm土壤深度范围内是研究区植物群落主要的植物根系功能区,在此范围内修复区土壤中有机碳含量和全氮含量远高于背景区,而修复区土壤中全磷含量低于背景区,土壤中磷成为制约植被恢复的主要元素,并且在植物根系功能区范围内,部分矿区仍存在土壤酸性污染,影响了植被生长。本研究结果可为我国西北干旱、半干旱地区矿山生态修复的覆土厚度、植物类型、土壤肥分等的选择提供理论依据和技术参数。

岩溶区不同根系生境白栎的细根分解

选取3种典型根系地下生境——白云岩低倾产状生境(类型6)、中倾产状生境(类型9)及高倾产状生境(类型11)中生长的优势树种白栎为对象,研究其细根在不同条件下的分解状况及变化。结果表明:细根质量损失率、残留率、分解速率均表现为低倾产状生境>中倾产状生境>高倾产状生境;细根分解时间的快慢为低倾产状生境>中倾产状生境>高倾产状生境;细根养分含量变化存在差异,但均呈现"降低—升高—降低"的趋势;细根分解50%时,N、P、K的净释放率均表现为中倾产状生境>高倾产状生境>低倾产状生境。该研究可为探索岩溶区根系地下生境及植被恢复技术等提供参考。

植物地境稳定层研究

基于对地境及根群的认识,运用系统论中的有关理论知识,分析和探讨了地境稳定层概念及层位的确定。地境稳定层对物种的生境研究有重要的指导意义,它可以更客观地表征植物物种的生存条件,能为生态环境的保护和建设提供依据。

黑河中下游地区植物物种地境层次特点分析

利用有关系统论的知识,详细分析了黑河流域中下游地区植物物种地境各层次的特点,分析表明,表层0～40 cm适于一年生植物生长,40～100 cm深度适于多年生植物生长,这一结论可作为确定物种生存条件的基础,也可为生态环境的保护和建设提供依据。

内蒙古典型草原区芨芨草群落适生生境

芨芨草群落是干旱与半干旱地区重要的植被资源,内蒙古典型草原区常在地形稍低的部位镶嵌有芨芨草群落,且芨芨草群落常与低洼湿草甸群落相连。为了探究芨芨草群落的适生生境,在锡林郭勒盟典型草原区选取了4个代表性调查区,从芨芨草群落及其相邻群落分布的地形特征、调查区的地下水埋深、1 m深土层的土壤电导率、土壤pH值和土壤质地等指标上对芨芨草适生生境进行探究,结果表明,芨芨草群落在内蒙古典型草原区常分布在河漫滩和丘间蝶形洼地地区,呈现出由高程梯度导致的与地带性针茅群落、湿草甸群落带状分布的特点,导致这种成带分布的原因与地下水埋深及地表径流有关,芨芨草群落生境的地下水埋深一般在1—3 m且有地表径流的补充;芨芨草群落耐盐碱性强,其生境也与反映土壤盐分含量的土壤电导率和土壤pH值有关;但芨芨草群落生境的形成不是由土壤机械组成所致。

荒漠区植被斑块格局演化的生态地质学机制

以植物根群为纽带,分析荒漠区地下生境结构与地表植被结构间的关系,据此推断荒漠区植被斑块格局演化的生态地质学机制。研究证明:荒漠区地下生境结构对地表植被具有控制作用;相对完善和稳定的地下生境结构是植被斑块形成和维持的基础;外力作用下地下生境结构的改变与重建则是植被斑块格局演化的深层机制;生态建设中,地下生境的保护与改善应作为工作重点。

喀斯特不同地下生境剖面植物根系拓扑结构特征

喀斯特生境高度异质,根系分布复杂,为揭示喀斯特地下生境植物根系分布特征,明确地下生境剖面植物根系拓扑结构,探索喀斯特地区植物与生境的适应机制,为喀斯特石漠化区植物生长研究、树种选择和植被恢复技术提供依据和指导。以地下生境类型及其根系分布特征为主线,在贵州区域范围内开展野外剖面调查,涉及39个区域共152个剖面样点,创新性地结合AutoCAD软件技术分析不同剖面生境的基本特征、植物根系的分布特点、根系拓扑构型特征等,探讨不同生境特征与根系拓扑特征间的关系,分析不同地下生境类型植物根系拓扑结构特征的异同。结果表明,(1)喀斯特植物根系分布与地下生境特征存在相互影响,岩石破碎度指数、土层深度、裂缝宽度、根系分布宽度、岩石斑块数、根系分布长度是导致生境类型差异性的重要表现因素。(2)通过生境指标及植物根系拓扑参数分类,剖面生境可划分为:表层空间类型、单层空间类型,多层空间类型,且多层空间类型数量最多;结合岩石类型和植被类型细分,将表层空间类型细分为2类,单层空间类型细分为4类,多层空间类型细分为4类。(3)喀斯特地下空间类型影响植物根系分布,并受岩石裂隙控制,多层空间中表现更为明显,乔木树种根系分布更为突出。(4)不同生境类型植物根系分支相对复杂,次级分支相对较多,植物根系的分叉分级受制于生境结构,根系拓扑指数范围为0.54—0.77,叉状型分布占66.78%,鱼尾型分布占33.22%,叉状型分支更占优势,植物主要采取多方向分支扩展的觅食性策略适应特殊生境。

不同地貌形态下植物地境结构特征研究——以河南省南太行地区为例

【目的】通过调查南太行丘陵与山地区域植物地境中不同层片植物根群结构、土壤肥力,探究不同地貌形态下植物地境结构特征的差异,为南太行地区的生态修复提供理论依据。【方法】采用植物样方调查及植物地境调查,记录不同地貌形态下植物的各项指标,统计地境剖面植物根群分布,测试地境剖面各土层有机质、水解性氮、有效磷、速效钾、含水量等土壤肥分指示性因子的含量。【结果】丘陵区域地下0~30 cm为草本植物根群圈,30~60 cm为灌木植物根群圈,60~100 cm为乔木植物根群圈;山地区域地下0~20 cm为草本植物根群圈,20~40 cm为灌木植物根群圈,40~70 cm为乔木植物根群圈。植物根系数量和土壤肥力随土壤深度增加呈下降趋势,山地区域土壤肥力空间异质性属于中等变异,丘陵区域不同土层土壤肥力空间异质性不同,属于中等变异或强变异,植物根系空间异质性均属于中等变异。丘陵区域地下30、60 cm左右植物根系的空间异质性出现拐点,山地区域地下20、40 cm左右植物根系的空间异质性出现拐点。【结论】乔灌草植物根系占据不同的地境空间,植物根群圈与土壤肥力对应层片具有较好的相关性。在地境剖面垂向上,植物根系空间异质性出现拐点的位置与植物根群圈位置具有相关性。不同地貌形态的土壤资源异质性对一年生草本植物根系影响显著。土壤中有效磷含量极度缺乏,生态修复时应注意补充土壤磷肥的含量,根据优势种与亚优势种合理选择植物,本研究可对南太行地区生态修复提供理论依据。

植物群落物种多样性与地境异质性的关系分析

地境特征决定植物长势和群落特征,地境构建是生态修复的关键环节之一.采用经典统计学法,以多年生植物为研究目标,从地境层片在不同野外调查点与各调查点样坑的垂向剖面上各个理化指标含量分布的差异入手研究地境异质性,并将研究指标含量与物种多样性指数分级统计,探讨植物群落物种多样性与地境异质性之间的关系.研究表明:①有效磷、水解性氮、有机质是影响植物群落物种多样性的主要指标,而植物对各个指标利用能力的差异也可能促使地境层片内各指标表现出不同程度的异质性;②多年生植物地境层片中某单个指标满足水解性氮30~60mg/kg、速效钾100~200mg/kg、有效磷1~3mg/kg、有机质1%~3%、全盐量0.5~1.0g/kg、含水率20%~30%.研究结果有助于植物群落物种多样性表现出最高水平,从而为研究区生态修复提供科学依据.

地下芽植物芽库密度响应环境干扰的Meta分析

地下芽库是地下芽植物地下储存器官产生的无性繁殖体的集合,是地下芽植物繁殖的主要方式。地下芽库密度反映了地下芽植物群落的潜在更新能力。然而,不同的扰动和生境类型对地下芽库密度的影响尚缺乏全面的了解;此外,不同类型地下芽库对不同扰动类型的响应是否存在差异也不明确。本研究通过Meta分析系统收集了环境扰动对地下芽库密度影响的相关文献,计算了不同扰动和生境类型对各地下芽库类型密度影响的累计效应值。结果发现,由于地下芽库对扰动的响应存在相反或波动的特征,整体上环境扰动对地下芽库密度的影响较小,而干旱对芽库密度具有负效应。总体而言,环境扰动降低了根状茎芽的密度,但增加了分蘖芽的密度。环境扰动降低了湿地中的地下芽库密度,但在其它生境类型中并未发现显著影响。因此,地下芽植物的芽库对扰动有着很强的抗性和弹性,地下芽库的密度变化取决于扰动的类型、分布的生境和受扰动的芽库类型。

岩溶区不同根系地下生境类型白栎叶片δ^(13)C值的变化

选取岩溶区白云岩低倾产状多层空间类型、中倾产状多层空间类型及高倾产状多层空间类型3种根系地下生境类型中生长的优势树种白栎为对象,研究白栎叶片的δ13C值及其与各类型生境中土壤条件的关系,以及白栎水分利用效率.结果表明:3种类型中的白栎叶片δ13C值存在显著差异,表现为低倾产状多层空间类型(-26.35‰)>高倾产状多层空间类型(-26.66‰)>中倾产状多层空间类型(-27.07‰),白栎水分利用效率依次降低;白栎叶片的δ13C值与根系地下生境类型中土壤水分含量显著相关,但与土壤元素含量相关性不显著;δ13C值随土壤水分含量和肥力水平的减少而增加.