为揭示海桑次生木质部导管解剖特征随土壤理化因子年内动态变动而变化的适应机制,该研究利用海桑具有生长轮的特点,通过显微技术界定了海桑采样枝条一年内10个不同连续时间段形成的新“生长层”(新形成的次生木质部),观测了10个不同连续时间段新“生长层”的导管解剖特征,并对10个新“生长层”形成阶段所对应的土壤理化因子数量特征进行了测定,用逐步回归法分析了10个不同连续时间段海桑新“生长层”管孔数量解剖特征与对应土壤理化因子数量特征之间的关系.结果显示:(1)10个不同连续时间段海桑形成新“生长层”管孔数量特征指标,除相邻管孔间接触壁长占比无显著差异外,其他8项指标包括管孔径向直径、管孔弦向直径、导管壁厚、导管长度、管孔密度、单孔率、导管聚合度和相邻管孔间接触壁长等均具有显著差异(P＜0.05);多重比较显示,10个不同连续时间段海桑形成新“生长层”管孔数量特征8项指标具不同程度的变动.(2)海桑新“生长层”形成阶段(10个不同连续时间段)土壤理化因子,包括土壤有机质含量、土壤全氮含量、土壤全磷含量、土壤pH值和土壤全盐量等5项指标均具有显著差异(P＜0.05);多重比较显示,海桑新“生长层”形成阶段(10个不同连续时间段)土壤理化因子指标均具有不同程度变动.(3)10个不同连续时间段海桑形成新“生长层”的管孔数量解剖特征,与所对应新“生长层”形成阶段土壤理化因子数量特征的逐步回归分析表明,随着土壤全盐含量的升高,海桑导管弦向直径和导管聚合度同时呈显著增大趋势(P＜0.05).研究表明,海桑在一年内不同连续时间段,随土壤全盐量增加,土壤渗透势将增大,水分在次生木质部导管中输导的安全性将下降,而海桑导管分子随一年内不同连续时间段土壤全盐量的增加呈增大趋势,根据木材生态解剖学的观点,水分输导的安全性将进一步降低,但导管聚合度随一年内不同连续时间段土壤全盐量的增加而增大,具有增进水分输导安全性的作用,这可能是海桑对土壤盐含量变化的生态适应策略.

为了更好地开发利用黄河三角洲湿地土壤资源和生态环境建设,运用单因素方差分析(One-way ANOVA)和典范对应分析方法(CCA),对黄河口湿地0-10 cm土壤全盐量(TS)、盐分离子组成、pH、钠吸附比(SAR)、电导率(EC)的季节性变化特征及数量关系进行了分析.结果 表明:该区土壤属于盐土类型,春季(5月)、夏季(8月)、秋季(10月)全盐含量均高于17.9 g/kg,且春季、秋季的含盐量高于夏季,造成春、秋季积盐,夏季脱盐.盐分阳离子以Na+为主,阴离子以C1-为主,除Mg2+在夏季、秋季和C1-在秋季表现出强烈的变异性外,其余离子在不同季节均表现出中等强度的变异性.春季,C1-与Na+、Mg2+,SO42-与K+;夏季,Cl-与HCO3-,SO42-与Mg2+、Ca2+,Ca2+与Mg2+;秋季,C1-与SO42-,SO42-与Mg2+,Ca2+与Mg2+,均有很好的关联性.pH值均介于7.7-8.1之间,各个季节受盐分离子的影响较小,分布较为均匀.SAR介于3.08-5.29之间,春季受控于HCO3-;夏季受控于K+;秋季受各离子的影响均较小,分布较为均匀.EC介于7.16-13.04 mS/cm,春季受各离子的影响均较小,其空间分布较为均匀;夏季受控于SO42-、Ca2+、Mg2+;秋季受控于Na+.TS与C1-、Na+、Mg2+在季节变化上的差异性一致,且各个季节均受控于Cl-.故通过合理的措施控制或减少Cl-来源是一条减轻黄河口湿地土壤盐渍化的合适途径.

2017年, 抚顺市望花区五老村部分水稻田, 利用盐度和有机污染物指标不佳的杨柏河水灌溉后水稻秧苗出现不同程度的萎蔫问题.针对这一现象, 本研究开展原位和模拟试验, 以期揭示水土盐度和有机物对水稻幼苗生长的交互影响.原位测定显示, 当地灌溉水 (杨柏河水) 和耕作 (萎蔫田块) 土壤的盐分超标, 部分地块重金属汞和多环芳烃含量也超出相关农业标准.耕作土壤和灌溉水为变量的交叉模拟试验结果表明:利用萎蔫田块土壤插秧, 灌溉自来水、模拟盐水、杨柏河水时水稻萎蔫率分别为0.67％、79.3％、89.7％;而利用周边未污染水稻田土壤插秧, 相应的水稻萎蔫率分别为0、34.7％、42.3％.模拟盐水与杨柏河水的区别在于有机类污染物的含量;多环芳烃含量是两种试验土壤除全盐量外的主要差异.由此推断:长期低浓度含盐污水灌溉促使受灾田块耕作土壤盐分累积, 在此条件下高盐度 (0.35％) 水灌溉, 迅速提高土壤盐度至盐渍化水平 (0.25％0.58％), 是水稻幼苗萎蔫的主要原因;而灌溉水中有机类污染物在表土中的累积与盐分对水稻幼苗产生共同胁迫, 进一步加剧水稻萎蔫.

应用薄层层析法和柱淋洗法研究了速灭威在3种枸杞产区土壤——灌淤土、灰钙土和潮土中的迁移及淋溶特性,并探讨了土壤类型、pH值、淋溶量等因素对其淋溶的影响.结果表明:速灭威在三种枸杞产区土壤中的移动性由大到小依次为:灰钙土>潮土>灌淤土,比移值Rf分别为0.47、0.37和0.35,移动速率m/(cm·h–1/2)分别为3.52、2.58和2.35.速灭威在三种土壤中的比移值Rf在0.35—0.64之间,属于中等移动农药.速灭威在三种土壤中的淋出率由大到小依次为:潮土>灰钙土>灌淤土,淋出率分别为63.1％、50.0％和28.3％.随着水量的增加,速灭威在三种土壤中的淋溶率也越来越大.当淋溶水量大于350 mL时,除潮土外,灌淤土和灰钙土中几乎无速灭威流出,进一步证明了速灭威可能在潮土中的吸附力较低,而在灌淤土和灰钙土中的吸附力较高.淋溶液pH值不同,淋溶率也有较大差异,在灌淤土和灰钙土中弱酸性条件利于速灭威淋出,在潮土中性条件易于淋出,这可能与土壤的pH及全盐量含量不同有关,在弱酸性条件下,潮土的全盐量含量高,增大了对速灭威的吸附力,导致速灭威的淋溶率降低.速灭威在土壤中属于中等移动农药,对地下水存在一定的危险.

植被覆盖度是反映群落外貌特征和影响植被生态系统稳定性的重要因子,其时空异质性演化规律研究有助于认识湿地群落的结构功能及其环境响应机制.采用湿地群落学调查和遥感技术相结合的方法,分析了苏干湖内陆盐沼湿地近30年植被覆盖度的时空变化及其影响因素.结果 表明:像元二分模型在内陆盐沼湿地植被覆盖度研究方面具有较高的模拟精度;苏干湖湿地的植被覆盖度在1987-2017年间总体呈上升趋势,年际增幅为0.162％/5a,与气温和降水呈正相关关系;在空间上植被覆盖度与地下水位埋深呈正相关,与土壤全盐量呈负相关,但不同等级植被覆盖度与地下水位埋深、土壤全盐量间的相关性各有差异.苏干湖湿地植被覆盖度受地下水位埋深、土壤全盐量空间异质性的影响,呈现出斑块状镶嵌分布.

动物对草地的采食和践踏直接影响着土壤的理化特性.以大丰麋鹿保护区半散养麋鹿为研究对象,分析了不同麋鹿干扰强度下土壤含水率、容重、全盐量、有机质、全氮、全磷和全钾的差异,探讨麋鹿放养对土壤理化性质的影响.结果 表明:(1)随着麋鹿干扰强度的增加,土壤含水量和有机质呈现下降的趋势;土壤盐分、容重和氮、磷、钾全量呈现上升的趋势.(2)麋鹿放养对土壤理化指标的影响显著,重度干扰样地与对照样地之间差异性达到极显著水平(P＜0.01).(3)土壤氮、磷、钾全量,在重度干扰区域达到最大值,分别为1.56 g/kg、0.95 g/kg和13.43 g/kg,全氮量的增长幅度最大.(4)在麋鹿活动最为频繁的重度干扰区域,土壤盐分含量达到9.26 g/kg,土壤盐碱化,这是导致栖息地退化的主要原因.麋鹿干扰强度增加最终导致土壤盐渍化加重,栖息地生境明显退化,严重区域向光裸地的演化.

植物群落的空间分布格局是异质生境条件下物种种间相互作用的结果,其分异规律及其与环境因子的关系研究有助于认识植物的生态适应性.本文基于祁连山北坡28个样地的调查数据,采用双向指示种分析法(TWINSPAN)和典范对应分析(CCA)法探讨了灌木群落的空间分布与环境因子间相互关系.结果 表明:(1) TWINSPAN分类将祁连山北坡灌木植被划分为盐爪爪+珍珠猪毛菜(Ass.Kalidium foliatum+Lyonia ovalifolia)、灌木亚菊+合头草(Ass.Ajania fruticulosa+ Sympegma regelii)、合头草+茵陈蒿(Ass.Sympegma regelii+Artemisia capillaries)、珍珠猪毛菜+多根葱(Ass.Lyonia ovalifolia+Allium polyrhizum)、甘蒙锦鸡儿+针茅(Ass.Caragana opulens+ Stipa capillata)、鬼箭锦鸡儿+高山柳(Ass.Caragana ju-bata+Salix cupularis)和金露梅+珠芽蓼(Ass.Dosiphora fruticosa+ Polygonum viviparum)等7个群丛类型;(2)CCA排序结果表明,海拔和土壤全盐量是影响祁连山北坡灌木群落分布的主要环境因子,有机质、土壤含水量、土壤容重和pH值是次要因子,速效磷和速效钾对植物群落的影响较弱.

土壤盐分的空间异质性是影响湿地植被格局形成和演变的主要因素之一,对于认识内陆盐沼湿地盐分的空间分布及其对环境的响应机制具有重要意义.利用经典统计学、地统计学和Kriging插值等方法研究了苏干湖盐沼湿地浅层剖面0-50 cm土层全盐含量的空间异质性与地下水位埋深、植被覆盖度间的相互作用关系.结果 表明:(1)苏干湖湿地0-10 cm、10-30 cm和30-50 cm土层的全盐含量均值分别为204.41、18.62、15.89 g/kg;(2)土壤全盐含量随着土层深度的增加变异性由强变弱,随机空间变异和总异质性程度由高变低,受结构性因素的影响具有强烈的空间相关性,且变程值介于5.2-8.49 km,0-10 cm、10-30 cm全盐含量具有各向异性特征,而30-50 cm的各向异性比接近于1,表现为各向同性;(3)各层土壤全盐含量具有较强的空间异质性,高、低值中心呈斑状镶嵌分布,土壤全盐含量与地下水埋深间呈正相关,与植被覆盖度间呈极显著负相关(P＜0.01).苏干湖内陆盐沼湿地土壤全盐含量空间异质性主要受植被覆盖度的影响,而地下水埋深的变化增加了其空间变异的复杂性,体现了内陆盐沼湿地土壤理化空间系统的复杂性和非均质性.

地上生物量是反映湿地植物群落数量特征和生产能力的重要因子,内陆盐沼湿地植被地上生物量空间分布格局及其水盐响应机制,对湿地生态水文学研究具有重要的理论意义.采用湿地群落学调查和支持向量回归模型(SVR)相结合的方法,将苏干湖湿地划分为山洪区、泉水区等5个分区,研究了植被地上生物量的空间异质及其影响因素.结果 表明:支持向量回归模型在内陆盐沼湿地植被地上生物量反演方面具有较高的拟合精度;苏干湖不同区域湿地植物群落地上生物量空间格局呈现出复杂的空间分异规律,对地下水埋深和土壤全盐量的响应也存在明显差异:河洪区的植被地上生物量随地下水埋深、土壤全盐量的增加呈先增大后减小的趋势,湖水区的植被地上生物量与地下水埋深呈显著正相关关系,而土壤全盐量则相反,山洪区的植被地上生物量随地下水埋深的增加呈先增大后减小的趋势,泉水区的植被地上生物量随地下水埋深的增加逐渐减小,台地区的植被地上生物量与地下水埋深和土壤全盐量均无显著相关性.苏干湖湿地不同等级植被地上生物量在空间上呈现出多斑块组成的镶嵌体结构形态,体现了湿地植物应对土壤水盐等环境因子变化的生态适应机制.

原生生物在土壤微生物组中起到枢纽作用,在时间、空间维度上对原生生物分布格局及其对根系微生态影响的研究具有重要意义.本研究按照空间换时间法,选择同一桑园不同树龄(10龄、80龄,200龄左右)桑(Morus alba L.)根际土壤作为样本,利用Illumina高通量测序技术测定土壤原生生物种类多样性、群落组成差异并分析了其驱动因素,为探讨桑根际原生生物的生态学稳定性机制奠定基础.结果表明,不同树龄桑树原生生物群落优势门基本一致,主要为金藻门Chrysophyta、Kinetoplastida、硅藻门Bacillariophyta、轮虫门Rotaliida、卵菌门Oomycetes和Petalomonadida,但相对丰度存在差异,在10a vs 80a、10a vs 200a和80a vs 200a中相对丰度差异显著的属分别为Paracercomonas、Petalomonas和变形虫Acanthamoeba、吻滴虫属Rhynchomonas,表明土壤原生生物群落在属水平上组成和相对丰度具有明显树龄变异.原生生物多样性受到土壤理化性质的影响,群落多样性、丰富度和均匀度与氯离子含量极显著负相关,Simpson指数与全盐量显著负相关,群落覆盖度与速效钾和碱解氮含量显著正相关.桑根际原生生物与真菌、细菌之间存在共同的环境偏好或潜在的生物相互作用.