盐渍土区生态水文过程及其盐渍化效应

盐渍土区生态、水文过程及其耦合作用机制是当前盐渍化、次生盐渍化产生的根源。目前的研究主要是从土壤水盐动态、地表水文格局及其生态效应、生态地下水位、生态需水等角度对盐渍土区生态水文过程进行研究和探讨,尚未能揭示清楚盐渍土形成和演化的生态水文学机制。未来需要就生态、水文过程及其耦合作用机制,地表水、地下水以及土壤水之间的相互转化关系及其生态效应,基于生态水文过程的生态需水,以及构建流域尺度盐渍化生态水文模型等进行深入研究,以便为盐渍土区生态环境的维护和恢复、生态与社会经济的和谐提供理论与实践指导。     

东北三江平原地区水位梯度对湿地植被群落生态特征的影响

【目的】探究三江平原湿地水文因子与湿地植被群落类型的关系以及水位梯度与湿地植被生态特征的耦合关系,分析水文情势对湿地植被群落的影响,为湿地生态恢复与生态系统的科学管理提供依据。【方法】以东北三江平原洪河国家级自然保护区湿地为研究区,基于野外调查选取水位梯度明显的9条样线共90个样点数据,建立以物种为横坐标、样点为纵坐标的21×90的矩阵。采用PC-ORD 5对矩阵数据进行双向指示种分析(TWINSPAN),对保护区湿地植被群落进行数量分类并分析群落类型与水位梯度的关系,使用CANOCO 5对矩阵数据进行除趋势对应分析(DCA),探究湿地植被群落分布与水位梯度的关系。最后利用Origin 2018对典型湿地植被的株高及生物量与水位数据进行高斯拟合,探究水文梯度变化对湿地植被生态特征的影响。【结果】TWINSPAN结果显示,洪河自然保护区湿地植被可划分为12个群落类型,群丛类型沿水文梯度的变化体现了植被类型由湿生植被向旱生植被演替的变化趋势,表明水位变化对湿地植被群落的演替与分布具有重要作用。样地DCA分析结果表明,湿地植被群丛的分布呈现一定的规律,植被群落类型及分布主要受水位梯度的影响。物种DCA排序结果显示,湿生植被、湿中生植被、旱生植被在排序图上均有明显的分布范围和界限,影响植被分布的主要环境因子是水位梯度。高斯拟合结果表明,3种典型湿地植被的高度和生物量随水位的变化趋势均为先增加后减少。小叶章(Calamagrostis angustifolia)、毛果苔草(Carex lasiocarpa)、漂筏苔草(Carex pseudocuraica)的最适水位生态幅分别为:[4.46 cm,20.04 cm]、[8.30 cm,28.40 cm]和[40.87 cm,48.71 cm],3种湿地植被的高度及生物量对应最大水位排序均为:小叶章<毛果苔草<漂筏苔草,此结果与分类和排序结果相符合。小叶章的高度及生物量对水位梯度的变化最敏感。【结论】水位梯度为洪河国家级自然保护区湿地植被群落类型与分布的首要环境因子,优势种的分布体现了所属植被群落的分布特征,并且具有指示生境的作用。水位梯度对湿地植被的生态特征有极显著影响,不同湿地植被对淹水水位适应性的差异导致其最适水位生态幅的差异明显。     

Nurse plant theory and its application in ecological restoration in lower subtropics of China

urse plants are those that facilitate the growth and development of other plant species (target species) beneath their canopy because they offer benign microhabitats that are more favorable for seed germination and/or seedling recruitment than their surrounding environment. Nurse plants have been mainly used to restore vegetation in arid and sub-arid zones in recent years. Based on summarizing the definition of nurse plant and target plant, we review the nursing effect mechanisms, ecological factors that influence nursing effect, relationships between nurse plant and ecological restoration. This review also brings forward possible pairs of nurse and target species at lower subtropical areas. Furthermore, we provide the potential tendency in nurse plant research and application.     

Nurse plant theory and its application in ecological restoration in lower subtropics of China

Nurse plants are those that facilitate the growth and development of other plant species （target species） beneath their canopy because they offer benign microhabitats that are more favorable for seed germination and/or seedling recruitment than their surrounding environment. Nurse plants have been mainly used to restore vegetation in arid and sub-arid zones in recent years. Based on summarizing the definition of nurse plant and target plant, we review the nursing effect mechanisms, ecological factors that influence nursing effect, relationships between nurse plant and ecological restoration. This review also brings forward possible pairs of nurse and target species at lower subtropical areas. Furthermore, we provide the potential tendency in nurse plant research and application.     

千岛湖风化基岩消落带植被的垂直分布特征

【目的】研究自然植被在湖滨消落带的分布规律,为消落带植被修复与重建提供参考。【方法】在千岛湖区风化基岩消落带上采用固定样地调查方法,结合千岛湖水位涨落动态观察,通过物种重要值、聚类分析及其多样性,研究自然植被在海拔98.0～108.9 m的垂直分布特征。【结果】千岛湖水位基本上呈现1—3月为98～100 m的低水位、4—6月逐渐升高至104 m、7—9月为105～106 m的高水位、10—12月再逐渐回落至100 m低水位的年变化动态规律。风化基岩消落带植被的垂直分布与水位的季节性涨落或淹没时间有关,106.0～108.9 m区间为乔灌草植被带,乔木种类主要有木荷(Schima superba)、香樟(Cinnamomum camphora)等; 104.0～105.9 m区间为灌草植被带,主要种类有苦竹(Pleioblastus amarus)、山莓(Rubus corchorifolius)等灌木和大狼杷草(Bidens frondosa)、鼠曲草(Pseudognaphalium affine)等草本; 102.0～103.9 m区间为草本植被带,主要种类为上位灌草植被带出现的毛茛(Ranunculus japonicus)、酸模(Rumex acetosa)、泥胡菜(Hemisteptia lyrata)、狗牙根(Cynodon dactylon)、类芦(Neyraudia reynaudiana)、粉披苔草(Carex pruinosa)等草本,但盖度只有20%左右; 98.0～101.9 m区间为无植被带。植物的多样性自上而下基本呈现上多下少的现象。【结论】千岛湖106.0～108.9 m乔灌草植被带、104.0～105.9 m灌草植被带自然植被的垂直分布和结构特征为消落带植被人工修复与重建提供了物种选择及其结构配置的重要依据; 102.0～103.9 m草本植被带和98.0～101.9 m无植被带是千岛湖风化基岩消落带生态系统极度脆弱的区间带,也是植被修复与重建最难、最重要的区间带。     

"植物-土壤"相互反馈的关键生态学问题:格局、过程与机制

植物与土壤之间相互反馈的格局、过程与机制,不但是决定生态系统结构、功能及过程的关键科学问题,而且是陆地生态系统响应全球变化的重要组成部分。基于目前国内外研究现状,从养分循环角度剖析“植物-土壤”间的反馈效应,探明相互反馈在空间尺度(根面、根际、种类、生态系统以及区域等)与时间尺度(秒至千年)上的级联效应及其变化格局;阐明根际、植物种类、生态系统及区域地理等水平上“植物-土壤”的相互反馈机制,重点揭示根系分泌、共生、生长及代谢的根际界面过程对植物水分/养分吸收与土壤物理学修饰的调控机制,剖析“植物种类-凋落物化学-土壤生物-土壤有机质”相互作用对地上-地下养分循环过程的驱动机制,运用“上行-下行控制理论及腐屑食物网模型”揭示地上-地下生物群落交互作用的过程与机制,以及土壤地质演变(岩石风化模式、土壤形成模式及土壤养分格局的变化)与区域植被演替(优势种更替及植被分布模式、地上-地下凋落物输入格局等的变化)相互反馈的过程与机制;从“植物-土壤”相互反馈的理论视角,分析生态退化与恢复、外来物种生态入侵、大气氮沉降、二氧化碳浓度升高以及植物多样性减少等全球生态问题的特征、形成机制以及可能的应对策略,揭示生态系统“地上-地下”相互反馈的生态学过程,以及陆地生态系统对全球生态环境变化的响应特征与机理。     

黑河下游荒漠河岸林植物水分传输观测试验研究

荒漠河岸林是长期适应干旱区内陆河流域环境的产物,具有独特的水分利用和生存策略.对黑河下游胡杨、柽柳等主要荒漠河岸林植物液流、水势、木质部导水率、根系水分再分配以及植物水分来源等的测试分析表明,在降水稀少、蒸发强烈的黑河下游,胡杨、柽柳主要利用的是深层土壤水和地下水,其中成熟胡杨主要吸收地下175~325cm处土壤水和地下水供其蒸腾和生存所需;胡杨根系水力提升过程主要发生在10~70cm土层,蒸散导致的土壤耗水量中有10%来自根系提升的水量;植物根和枝条木质部的初始导水率(K_(s0))和最大导水率(K_(s,max))相对较高,其中柽柳木质部的潜在导水能力比胡杨强;胡杨、柽柳液流速度呈单峰型,在午后达到峰值,黎明前水势无显著变化,反映未受到严重水分胁迫;黑河下游河道附近的地下水埋深大多在4m以内,基本可以满足荒漠河岸林植物的生长发育,黑河下游荒漠河岸林生态系统处于稳定和发展状态.     

干旱地区节水型公路植物景观设计规划研究-以克拉玛依市为例

干旱地区的公路由于自身环境恶劣,为使公路植物景观产生更大生态效益和社会效益,早日实现公路植物景观设计中的功能化、生态化与可持续化,已经成为当前干旱地区公路建设中急需解决的一个现实问题。目前在干旱地区的公路上进行植物景观设计时植物的成活率不高,难以得到理想的景观效果。基于种植植物存活率提出干旱地区节水型公路植物景观设计规划方案。以新疆维吾尔族自治区克拉玛依市作为实验地点,以植物种类、种植深度、种植间距及回填深度作为研究指标,探讨该地区公路节水型植物景观的最佳设计方案。实验结果表明:耐旱型乔木类植物、种植间距为5m、种植深度80cm、回填深度30cm为最佳种植条件,为克拉玛依干旱地区公路的节水型植物景观设计提供了可靠依据。最后提出了该地区节水型公路植物景观设计规划方案,具有较高的实际应用价值。     

热带亚热带喀斯特森林树种的水分生理研究进展

热带亚热带喀斯特地区具有丰富且独特的自然资源,是我国重要的生态功能区,但也面临严重的石漠化问题。水分是影响该地区天然林结构功能和石漠化植被修复的关键环境因素。基于树木水分生理的研究有助于深入地了解喀斯特树种干旱适应策略,可为气候变化背景下喀斯特地区森林(天然林和人工林)的可持续发展提供理论依据。本文从水分来源、木质部水力结构以及蒸腾耗水等方面总结了近年来该区域喀斯特天然林树种在水分适应策略方面的研究进展,发现典型喀斯特树种能够稳定地利用岩溶水,其蒸腾耗水量的季节动态较小,且其茎木质部的抗栓塞能力强,在极端干旱时期可通过脆弱性分割维持水力安全。另外,基于树木水分生理的研究还能够为石漠化生态恢复适宜树种的筛选和人工林的经营管理提供科学依据。部分抗性强、耗水少的珍贵用材树种兼顾生态和经济效益,可用于石漠化地区的植被修复。建议今后的研究结合控制实验平台,长期监测树种生长和水分动态变化,基于多重机制系统阐明喀斯特森林树种的生态适应策略。     

塔克拉玛干沙漠西北边缘植被特征与生态保护策略

塔克拉玛千沙漠西北地区属于暖温带干旱荒漠气候，植物区系包括中亚成分、古地中海成分等，分布着荒漠生态系统、自然绿洲生态系统和自然水域生态系统，在过境河流两岸分布着草垫带—森林带—固定沙包带—流沙带，植被类型有草甸植被、森林植被、灌木植被、沙生植被和盐生植被。水分状况是导致区域植被变化的主要因素，人类活动也在影响植物群落演替变迁。本通过实地调查．分析了区域生态系统、植被群落类型及其结构特征和植被动态演替，分析了各种植被类型的生态与生产功能。并对合理利用水资源、保护绿洲、荒漠过渡带值被、优化荒漠边缘带生态系统、促进绿洲可持续发展提出对策建议。     

依赖地下水生态系统的生态水文研究评述

变化环境下的地下水水文情势变化直接影响到地表生态的格局与过程，是引起生态系统结构与功能演变的关键因素. 针对依赖地下水生态系统，评述了其生态水文研究的主要进展:依赖地下水生态系统的生态水文识别，变化环境条件下依赖地下水生态系统的水文响应，依赖地下水生态系统的生态需水规律，以及依赖地下水生态系统的生态水文模拟4个方面. 总体而言，随着依赖地下水生态系统研究的深入，目前研究已经从单一关注地下水与生态系统交互作用，过渡到多要素耦合驱动、多时空过程相互影响的研究阶段，将地表水与地下水以及二者与地表生态的交互作用纳入到统一的研究框架中. 未来重点研究领域与方向包括:依赖地下水生态系统的识别与演变机制研究；依赖地下水生态系统的分类及其空间绘图；依赖地下水生态系统的生态需水规律；依赖地下水生态系统的生态水文要素与过程综合模拟.上述研究的开展将为生态系统的保护与恢复提供切实的理论与实践支撑.      

水岸带研究综述

水岸生态系统是介于陆地与河流、湖泊、溪流或水塘之间的过渡地带,是非常重要的典型的生态交错区。水岸带具有重要的生态、社会、经济和旅游价值。水岸带研究以生态学、水文学和地貌学为基础涉及多种学科和技术。我国城市水岸多使用混凝土等人工建筑材料,结果导致水岸植物群落丧失,破坏了水岸连接水生生态系统和陆地生态系统的纽带作用,其生态作用越来越小。由于自然和人为因素的影响,退化水岸带的生态恢复与重建较为复杂,我国水岸带及其退化生态系统重建理论与实践研究均较为薄弱。为此,笔者总结目前国内外有关水岸生态系统的研究现状及未来发展方向,对我国水岸生态系统的研究提供参考。     

Groundwater circulation relative to water quality and vegetation in an arid transitional zone linking oasis, desert and river

In groundwater-dependent ecosystems, groundwater circulation controls the overall water quality and ecosystem dynamics. Groundwater and vegetation across a 30-km groundwater transect linking oasis, desert and river in an extremely arid area were investigated with a series of soil profiles drilled into the unsaturated zone to understand groundwater circulation and its control on groundwater quality and surface vegetation in the extremely arid Lower Tarim River, NW China. Measurements have included water-table depth, water chemistry and water isotopes (2H, 18O, 3H) for 15 water samples, soil moisture and chloride content for 11 soil profiles, and vegetation investigation. Results show that the groundwater in desert zone is characterized by slow recharge rate (pre-modern water), great water-table depth (6.17-9.43 m) and high salinity (15.32-26.50 g/L), while that in oasis (uncultivated land) and riparian zone is characterized by relatively fast recharge rate (modern water), small groundwater-table depth (3.56-8.36 m) and low salinity (1.25-1.95 g/L). Stable isotopes show that secondary evaporation takes place during irrigation in oasis. The vegetation characteristics (coverage, richness, evenness and number of plants) are closely related to soil moisture and water-table depth. Groundwater recharge from irrigation in oasis and from river in riparian zone sustains a better ecosystem than that in the desert area, where lateral and vertical groundwater recharge is limited. The more evapotranspirative enrichment may occur in the vegetated and water-rich riparian zone as compared to desert. This study also demonstrates the effectiveness of environmental tracers in studying ecohydrological processes in arid regions.     

Vegetation Restoration Technique System and Its Ecological Functions of the Degraded Ecosystem in the Arid-Hot Valleys —— Taking the Example of Typical Mode in Small Watershed of Yuanmou

This paper concluded the vegetation restoration technique system in the arid-hot valleys and studied the anti-erosion function, environmental function and biological diversity effects of vegetation restoration on the ecosystem in the arid-hot valleys. The results showed that the soil erodibility decreased significantly after the vegetation restoration. The climate environment of the small watershed had a great improvement after the vegetation restoration, of which the temperature decreased, the humidity increased, the harsh environment of dry and hot in this region changed. The studies of the ecosystem biodiversity were mainly on the analysis of the relations between biodiversity and ecological function of the artificial ecological forest pattern and the natural enclosed treatment mode on the severely of degraded land. It could conclude that the natural enclosed treatment mode is helpful to the biodiversity of the ecosystem and the improvement and stability of the ecosystem, and Leucaena artificial forest restoration pattern reduced the species diversity but optimized the ecological function. Therefore, as to the severely and extremely severely degraded ecosystem in the arid-hot valleys, Leucaena pattern of gully control and natural enclosed treatment mode are the relatively optimal choices.     

干旱区退化河岸植被恢复研究进展

干旱区河岸植被对保护种质资源、稳定河岸、调节微气候和美化环境、提供人类活动场所均有重要的潜在和现实价值。研究认为河道断流,自然环境的脆弱,人类活动对植被的直接和间接破坏导致干旱区河岸植被退化。进行植被重建、应急输水、自然恢复过程中减少人类干扰是恢复退化植被的主要方法。本文以生态学和水文学为基本理论框架,利用3S技术和评价模型,研究纵向、横向、垂直与时间4维的大尺度河岸植被稳定与河岸生态系统稳定及关系,提出退化植被恢复技术。     

伏牛山低山丘陵区林-草复合生态修复模式研究

结合国内外生态修复研究趋势和热点,针对豫西伏牛山生态环境和植被分布现状,指出导致生态退化的主要问题,提出以豆科牧草紫花苜蓿和乡土树种立体配置的林-草复合生态修复模式,并对其生态效应进行了分析,为伏牛山低山丘陵区植被恢复与重建提供理论和现实依据.     

山地植物群落数量分类和排序研究进展

在区域至全球尺度上,水热条件是决定植物种、生活型或植被类型分布的主导因素,而在景观及更小的尺度上,区域环境因子则主导着植被的分布格局。数量分类和排序是研究群落生态关系的重要数量方法,它为客观、准确地揭示植被、植物群落及植被与环境之间的生态关系提供了合理、有效的途径。笔者从群落分布格局和物种多样性格局的角度出发,综述了我国山地植物群落数量分类和排序的相关研究,阐述了采用数量分类和排序方法研究山地植被与环境因子关系的必要性,并探讨了我国山地植物群落数量分类和排序研究的发展趋势以及亟待解决的一些问题。     

胶东沿海砂生植被基本特征及主要建群种空间分布格局的研究

沿海砂生植被是由一些砂生植物和耐水和抗干旱的植物组成，主要特点是种类组成简单、群落类型较少，植物的生活型为地下芽植物和一年生植物占优势，主要群落可划分10个群落。构成生态系统初级生产者的植物群落的关键种的分布格局，反应了群落的时空分布格局与群落对砂生栖息地的适应，并在一定程度揭示了生物群落在时间尺度上的演替过程。砂生植物群落是构成沿海特殊景观的主要组成部分，对沙和海岸的可持续发展发挥着独特的作用，合理利用和保护对于该类植被和植物资源具有重要的意义。     

植物根部水分再分配研究的区域特征及生态意义

在一些干旱、半干旱或季节性干旱地区,当植物的一部分根系处于较湿润的土壤层中,且土壤水势梯度合适的条件下,植物便会利用水分再分配来合理调配水分以缓解植物的干旱状况.植物根部水分再分配研究主要在有干湿季节交替或出现一段时间干旱的地区进行,这些地区包括萨瓦纳地区、具有热带或温带季风气候的地区以及具有地中海气候的地区.除此之外,在一些温带大陆性气候区也有部分研究.水分再分配现象使各土壤层中水分合理分配,上下运送的水分能够使植物根系保持湿润,从而延长和增强根系的活动性.再分配水分可提供植物白天蒸腾作用需要的部分水源,通过土壤-根系-大气系统促进水分运动,且释放到上层土壤中的水分还可以为周围邻近植物提供水分.由于养分一般储存在土壤的上层,水分的上下运动可以促进土壤中养分的循环以增强养分吸收、微生物过程,并提高养分的利用率.目前,水分再分配的研究区域越来越广泛,研究方法也趋于多样化和成熟.     

基于不同生态目标的玉符河湿地生态需水量研究

为保护北方地区湿地生态环境健康、恢复物种多样性,首要任务是确定湿地的生态需水量,以确定所需补水量。本文针对北方地区的河道型湿地,以济南市玉符河湿地为例,考虑丰、平、枯水年不同降水频率下的水面净蒸发,结合植被、土壤、野生生物栖息地、地下水补给需水量,利用水量平衡法汇总得到针对不同生态目标的理想、适宜和最小生态需水量。计算结果表明：消耗型最低生态目标的理想、适宜、最小生态需水量分别为5.976~7.018×106 m3、3.954~4.857×106 m3、1.937~2.837×106 m3;保护型合理生态目标的理想、适宜、最小生态需水量分别为9.839~11.181×106 m3、5.817~6.922×106 m3、2.762~3.770×106 m3。本文计算成果为下一步玉符河湿地生态环境健康的保护和物种多样性的恢复提供了理论支撑。