Allelopathic Effect of Black Pine( Pinus thunbergii) Needles and Litter on Four Cover Plants

Black pine( Pinus thunbergii) is one of the main afforestation species in the sandy coast and the preferred tree species for landscape green in northern China.Allelopathic activity could be one of the reasons of the sparse vegetation under black pine forests.To explore the allelopathic potential of P.thunbergii,the effects of litter and fresh needles were evaluated against the common cover plants seeds and seedlings,i.e.Tateges erecta,Orychophragmus violaceus,Ophiopogon japonicas and Trifolium repens.The results showed that P.thunbergii possessed allelopathic potential to the accompanying plants.Increasing concentrations of aqueous extracts of needles and litter affected target plant development in different levels.Growth and germination inhibition were directly related to the extract concentrations of needles or litters.Fresh needles played a more important role in the inhibition to target plants than litter because of the less germination rate and biomass in the same concentration.In addition,the adaptability of cover plants to the allelopathic effects of P.thunbergii is obviously different.The sensitivities of the four cover plants to the allelopathic effects of P.thunbergii were in order of T.repens > O.japonicas > O.violaceus > T.erecta.Therefore,T.repens is least suitable for concomitant planting with P.thunbergii,and T.erecta is the most suitable,with other two plants in between in landscape configuration.

积雪变化对陆地生态系统植被特征和土壤碳氮过程的影响

在季节性积雪地区,冬季气候变暖导致积雪变薄、积雪不连续、融雪提前及雪盖面积缩小等现象。然而相较于氮沉降、增温、降水变化等全球变化因子,目前尚缺乏积雪因子对陆地生态系统过程和功能影响的系统报道。为加深人们对积雪特征变化生态后果的认知,综述了积雪深度和融雪时间变化对植被物候和群落组成、凋落物分解、土壤碳氮过程、温室气体排放和土壤微食物网(土壤动物和微生物)的影响。由于模拟积雪变化手段不同和复杂的气候、土壤背景,生态系统各要素对积雪特征变化的响应规律存在较大的分异和不确定性。例如,在未来气候变暖导致积雪变薄和融雪提前情景下,植被物候提前,生长季延长,导致生产力增加和凋落物数量增加,禾草比例减少导致凋落物质量增加,早春温度高刺激微生物活性,凋落物分解速率高,促进土壤碳氮周转过程。但积雪减少和融雪提前导致的早春低温和夏季干旱也可能引起植被生产力下降,凋落物数量减少质量降低,土壤微生物活性低,分解速率低,从而减缓碳氮周转过程。此外,积雪特征变化对植被特征和土壤碳氮过程影响相关研究目前还存在以下问题:1)积雪深度和融雪时间对生态系统的影响是否存在交互效应仍缺乏关注,且积雪变化对后续生长季是否存在持续效应也不明确;2)积雪因子对植被、土壤碳氮动态过程和土壤生物的影响,各生态要素研究相对较为独立;3)积雪变化引起对土壤地化循环过程影响的微生物驱动机制缺乏组学数据支撑;4)缺乏遥感手段反演各类影响生态系统功能和过程的积雪参数。应加强植被群落-土壤碳氮过程-土壤微食物网生态关联研究、基于基因组学的土壤微生物群落组成和生态功能研究和遥感相关技术研究,以期为发展积雪生态学提供参考。

黄土高原刺槐林地根系与枯落物对土壤侵蚀的影响

为探讨自然条件下黄土高原地区刺槐林地枯落物和根系对土壤侵蚀的影响。采用5个坡度(8.7%,17.6%,26.8%,36.4%和46.6%)及3种流量(0.5,1.0,2.0 L/s)分别在有枯落物覆盖、去除枯落物的植被和裸坡样地进行试验,探讨刺槐林地枯落物和根系对土壤侵蚀的影响。结果表明,枯落物和根系对土壤侵蚀有显著影响,当枯落物厚度超过3 cm、根系密度>0.5 kg/m 3时,土壤侵蚀量减小程度趋于稳定。与裸坡相比,刺槐林地土壤侵蚀量减少约55%,且根系和枯落物对土壤侵蚀量减少的贡献率分别为66%和34%。此外,枯落物与根系可降低土壤可蚀性,增加土壤剪切力,进而增强土壤的抗蚀能力。与裸坡相比,有枯落物覆盖和去除枯落物覆盖的植被样地土壤可蚀性分别降低80%和66%,土壤剪切力分别提高285%和237%。研究结果为揭示森林植被的土壤侵蚀机制提供新的思路,对改善黄土高原的植被建设具有一定的指导意义。

黄土丘陵区林草地枯落层盖度遥感估算研究

枯落层盖度的定量估算对于植被防蚀功效的评价具有重要作用。在陕北黄土丘陵沟壑区选取典型落叶林和退耕草地作为光谱测试样地,通过室内和野外实验分析枯落层—土壤混合场景的光谱变化规律,研究高光谱指数NDLI(normalized difference lignin index)和CAI(cellulose absorption index)估算枯落层盖度的有效性。结果表明,受颜色及含水量等因素的影响,不同盖度枯落层—土壤混合场景的光谱反射率呈现不同的变化规律。干和湿状态下,随着枯落层盖度的增加混合场景的NDLI、CAI指数值均呈现增大的趋势,CAI与枯落层盖度的相关性高于NDLI,R^2最高为0.98(阔叶林和退耕草地干的混合场景),CAI能够更有效地估算枯落层盖度。野外实测验证了室内实验结果,退耕草地混合场景的CAI值与枯落层盖度相关性最高(R^2=0.90),野外条件下两种高光谱指数估算枯落层盖度的有效性均有一定程度的降低。该研究为枯落层盖度的遥感定量反演提供了基础与依据。

基于MODIS波段的蒙东地区春季植被枯落层盖度研究

春季的植被枯落层盖度是研究沙尘源区的重要指标之一。本研究以内蒙古东部的通辽、赤峰和锡林郭勒盟地区为研究区,利用Field Spec3光谱仪测量不同地类的光谱特征,并计算不同地类的春季枯落层盖度,研究蒙东地区春季不同地类的植被枯落层盖度与基于MODIS波段的常用植被指数和波段组合的相关关系。研究发现:典型草原、荒漠草原、沙地和耕地春季植被枯落层盖度分别与Ref6-Ref7、DVI、Ref1/Ref6,以及Ref5-Ref7相关性最高,而与NDVI、RVI等传统的植被指数相关性不高。分别建立典型草原、荒漠草原、沙地和耕地春季植被枯落层盖度与Ref6-Ref7、DVI、Ref1/Ref6,以及Ref5-Ref7的线性模型,模型精度分别达到70. 07%、79. 97%、88. 15%和83. 4%。该研究为采用MODIS遥感数据识别蒙东沙尘源区提供了重要的支撑。