为明晰祁连山东缘高寒草甸灌丛化对其植被群落与土壤理化特性的影响,选取甘肃省天祝藏族自治县高寒草甸灌丛化区域,调查其植被,采集土壤测定理化性质,分析植被与土壤的互馈关系.结果表明:高寒草甸植被的均匀度指数、高度、盖度、地上生物量、土壤含水率随灌丛化过程增加(P＜0.05),而多样性指数和容重均降低;全磷含量在各土层以灌丛区最高,但C∶P和N∶P以草甸区最高;土壤N:P＜14表明土壤养分主要受限于氮;土壤脲酶和过氧化氢酶活性在草甸区各土层显著高于灌丛区(P＜0.05);冗余分析显示前两个排序轴的累计解释量为54.88％,土壤过氧化氢酶与植被特征拟合的结果最好(Pr=0.010),表明高寒草甸灌丛化过程中土壤过氧化氢酶受植被特征的制约最大.可见,高寒草甸灌丛化显著影响了植被群落结构与土壤理化特性,在祁连山生态保护和管理中应该予以重视.

水仙花鸢尾(Iris narcissiflora)是中国四川西部的特有物种,现有分布范围严重缩减,被列为国家Ⅱ级野生重点保护植物.当前对水仙花鸢尾种群现状及其生境特征的了解十分匮乏,不利于其濒危机制研究和保护措施制定.该研究对水仙花鸢尾目前的分布范围进行了详细踏查,调查野生种群状况及其生境,特别是所属群落特征.结果表明,水仙花鸢尾分布于四川省甘孜州道孚县和康定市海拔3 779～4 100 m的高山灌丛或川西云杉(Picea likiangensis var.rubescens)林缘,各分布点种群规模小,仅含 28～2100 株;根据当前分布点的区域范围,依据IUCN受威胁物种评估标准B2ab(iii)将其重新评估为濒危(endangered,EN);所属群落物种组成丰富,生活型以多年生草本植物为主,具较多温带成分;群落间物种组成相似性与地理距离呈显著的负相关;群落可划分为 4 种类型:川西云杉林缘和分别以毛蕊杜鹃(Rhododendron websterianum)、灰背杜鹃(R.hippo-phaeoides)、坡柳(Salix myrtillacea)为主要优势种的高山灌丛.水仙花鸢尾生境受修路、放牧影响,自然演替和全球气候变化也是潜在威胁.针对不同分布点的生境状况,提出设立保护小区,采取适当措施减轻川西云杉扩张和人为因素的影响,并建议开展迁地保护技术研究.

牡荆、红背山麻杆和羊蹄甲群落是三种在广西壮族自治区具有较为重要水土保持功能的典型灌丛.通过野外勘察选择了受干扰程度较低的群落作为研究样地.通过测定样方中优势物种的叶功能性状和凋落物的水分涵养特征,揭示了灌丛群落的叶功能型及其与凋落物水分涵养性能的关系,以求更好地发挥灌丛在区域退化生态系统中生态恢复和水土保持的作用.研究结果表明,(1)三种灌丛群落的叶功能性状有着十分明显的差异,群落的叶功能型因此而分化形成了以羊蹄甲为代表的低干物质、低有机质与高比叶面积(低LOMC+LDMC-高SLA)的类型,以及以红背山麻杆群落和牡荆灌丛群落为代表的高干物质、高有机质与低比叶面积(高LDMC+LOMC-低SLA)的类型.后者因叶片磷含量(LPC)的不同,再进一步分化.(2)三种灌丛群落凋落物的水分涵养性能由于群落凋落物的水分涵养特征存在显著差异出现分化.红背山麻杆和牡荆灌丛的凋落物蓄积量(LS)和自然含水率(NWC)显著高于羊蹄甲灌丛,而它们的最大持水率(MWHR)则低于羊蹄甲灌丛.红背山麻杆和牡荆灌丛的最大拦蓄量(MIC)和有效拦蓄量(EIC)因此而显著高于羊蹄甲灌丛.(3)灌丛群落的叶功能性状SLA、LDMC、LOMC、LPC等分别与MIC和EIC等水分涵养性能特性存在显著相关性.叶功能型为低LDMC+LOMC-高SLA的羊蹄甲灌丛群落具有较低的水分涵养性能,而叶功能型为高LDMC+LOMC-低SLA的红背山麻杆和牡荆灌丛群落具有较高的水分涵养性能.为了提高生态系统的水土保持功能,在进行退化生态系统生态恢复时应尽可能选择叶功能型为高LDMC+LOMC-低SLA的群落类型.

城市中自发生长的植物在生物多样性保护和支持中扮演着重要角色.这些自生植物广泛分布于绿地中并在不同生境下形成差异化的群落特征.研究自生植物群落的功能性状组成有助于理解特定生境中自生植物多样性的形成和维持过程.研究调查了北京城市绿地中常绿落叶林地、常绿林地、落叶林地、灌丛、草地、水边、行道树种植带、硬质铺装区域 8 类生境下自生植物的多样性特征与功能性状组成.研究结果表明,林地和水边自生植物群落具有较高的物种丰富度与功能丰富度.不同生境类型之间自生植物的功能性状组成存在显著差异(P＜0.05),林地中分布有更丰富的自生乔、灌木植物与外来植物,草地中则以依靠自体扩散或动物扩散的自生一、二年生草本植物为主.生境中相对稀有的功能性状占比与群落水平的自生植物多样性之间存在显著相关性(P＜0.05),灌丛、草地和水边自生植物群落的功能多样性均随着C4光合途径型植物的增加而提高.研究结果有助于更好地理解不同生境类型中自生植物多样性的形成和维持机制,为基于生物多样性保护与提升的城市绿地植物景观营建提供重要的参考依据.

原生动物是土壤微生物群落的重要组成部分,在生态系统中扮演着分解者和还原者的双重角色,担负着维持生态系统平衡、健康以及能量流动枢纽等重要功能.研究不同植被类型下土壤原生动物群落特征及其构建过程,对认识各类生态系统中原生动物群落多样性维持机制及加强生物多样性保护有重要意义.本研究以芦芽山森林、灌丛、草地土壤为研究对象,采用高通量测序技术,探究不同植被类型下原生动物群落组成、多样性及构建机制.结果表明:芦芽山不同植被类型土壤原生动物群落分属于9界、23门、58纲、117目、215科、335属和1,979个可操作性分类单元.芦芽山土壤原生动物群落的α多样性在森林与草地、灌丛间没有显著差异.不同植被类型的原生动物群落结构具有差异.冗余分析结果发现,土壤总磷和含水量是决定不同植被类型原生动物群落结构的重要环境因子.零模型结果表明,芦芽山3种植被类型土壤原生动物群落构建过程均以随机性过程占主导.分子生态网络分析显示,土壤原生动物群落的复杂性从高到低依次为草地、灌丛和森林.研究结果揭示了影响芦芽山森林、草地和灌丛土壤原生动物群落在物种组成和多样性的关键生态因子,初步探明不同植被类型土壤原生动物群落的复杂性及其构建机制,为深入了解土壤各营养级生物类群落的相互关系及其构建机制提供理论依据和数据支持.

草地灌丛化现象在草地生态系统上广泛发生.放牧是人类利用草原的重要方式,通过分析不同载畜率下荒漠草原灌木种群及其邻近土壤养分含量的变化,可研究放牧干扰下不同灌木种群的耐牧特性,对深入了解荒漠草原植物群落演替机制具有重要意义.以荒漠草原灌木小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)、半灌木驼绒藜(Ceratoides latens)及小半灌木冷蒿(Artemisia frigida)和木地肤(Kochia prostrata)(下称为"灌木")为研究对象,探究不同载畜率下各个灌木种群的密度、高度、盖度及地上生物量(下称为"数量特征值")及其邻近土壤养分含量.结果表明:冷蒿的数量特征值均随着载畜率的增加而降低,其他植物种群的数量特征值均在CK或LG区出现最大值,且不同灌木邻近土壤养分含量随着土壤深度的增加而下降(P＜0.05).不同灌木邻近土壤全氮含量随着载畜率增加而下降;冷蒿邻近有机碳含量在CK区最高,小叶锦鸡儿邻近速效磷含量在HG区最高,其余灌木邻近有机碳、速效磷含量在LG区最高.灌木种群数量特征与土壤养分的关系为:土壤有机碳与冷蒿和驼绒藜的高度、盖度、地上生物量呈正相关,土壤速效磷与木地肤高度、地上生物量呈显著负相关.因此,载畜率均会对灌木植物种群的数量特征值及其邻近土壤养分含量产生影响.

揭示次生演替过程中土壤细菌群落对植被类型变化的响应格局,有助于深化对生态系统地上地下相互作用机制的理解.该研究以上海大金山岛处于演替前、中和后期的落叶灌丛、落叶阔叶林和常绿阔叶林为对象,通过测定土壤碳、氮、磷含量以及土壤细菌群落特征,分析土壤细菌多样性、类群关系网络结构和标志性类群如何随植被演替而更替.结果发现:土壤养分含量在常绿阔叶林显著高于落叶阔叶林,但土壤细菌多样性在落叶阔叶林显著高于常绿阔叶林,土壤养分含量和细菌多样性在落叶灌丛处于中等水平.土壤细菌的相关性网络节点、密度和复杂性在落叶阔叶林最高,在落叶灌丛中等,在常绿阔叶林最低.落叶灌丛和落叶阔叶林的优势土壤细菌分别为根瘤菌目(Rhizobiales)和伯克氏菌目(Burkholderiales)等具有潜在固氮功能的类群,常绿阔叶林的优势土壤细菌为黄单胞菌目(Xanthomonadales)和嗜热芽菌目(Thermogemmatisporales)等具有潜在致病和抗病性功能的类群以及酸杆菌目(Acidobacteriales)等与纤维素降解相关的类群.该结果表明:海岛植被演替过程中,植物种类组成和土壤养分供给性的改变会极大地重塑土壤细菌多样性、群落组成、互作网络结构和标志类群.海岛常绿阔叶林显著更低的土壤细菌多样性、趋于松散简化的细菌网络结构以及具有潜在致病和抗病功能的标志类群的出现,说明了顶极群落地下部分对地上部分退化趋势的响应.

为了探究喀斯特地区植物根系分泌物酶活性对根际土酶活性和养分的影响,我们测定了灌草丛、灌木林、灌乔林和乔木林4个植被恢复阶段群落水平根系分泌物和根际土的β-1,4-葡萄糖苷酶(βG)、β-N-乙酰葡萄糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)和酸性磷酸酶(ACP)的活性与土壤碳氮磷的含量,并分析了它们之间的关系.结果表明:(1)根际土以及根系分泌物的4种酶活性在植被恢复后期显著高于植被恢复前期;乔木林的根系分泌物酶活性C∶P和N∶P比值显著高于其他植被恢复阶段,而根际土酶活性这2个比值则正好相反.(2)相关分析显示,根系分泌物酶活性与对应的土壤酶活性呈显著正相关;相对于根系分泌物酶活性,土壤酶活性与相关养分的相关系数值更高.另外,根际土以及根系分泌物βG、NAG和LAP酶活性与根际土有机碳(SOC)和全氮(TN)呈显著正相关,根际土以及根系分泌物ACP酶活性与根际土速效磷(AP)呈显著正相关.上述结果表明,植被恢复对根系分泌物酶和土壤酶活性的提高具有正向的作用,根系分泌物酶是土壤酶的有利补充,在碳氮磷养分循环过程中起到积极的促进作用.综上所述,调控根系分泌物分泌及其酶活性可能为喀斯特生态系统的植被恢复提供新的视角.

堡状峰是类似城堡外貌而凸出于周围环境之上的特殊山峰,位于中国闽南乌山风景区堡状峰地貌上的乌冈栎(壳斗科)种群的表型发生了变异,其与原类型的显著不同在于叶背具宿存性黄褐色星状毛.为解释这一现象,该研究对堡状峰顶部的乌冈栎种群分布进行调查,包括其中的变异型、原始型、过渡型,以及堡状峰山脚、另一异域的典型原始型种群被研究,基于叶表皮解剖,利用方差分析统计显微性状的差异,结合生态因子,探究变异的原因及演化的可能途径.结果表明:(1)变异型在山顶西侧形成以其为优势种的常绿阔叶灌丛群落,东侧的小片灌丛以原始型为主,后者内部还有少量过渡型.(2)各种群单细胞毛状体基(STB)与复合毛状体基(CTB)在叶上表皮的密度很小甚至小于每平方毫米1个,宏观的表现为无毛.原始型、过渡型、变异型的STB密度均值在叶下表皮递增.变异型种群与原始种群相比,叶下表皮CTB或典型星状毛(Tst)的密度由每平方毫米0.481～1.122个变异至每平方毫米57.2个,宏观表现为形成密毛.气孔长宽比在原始型(1.187～1.205)至变异型(1.258)间递增.(3)方差分析结果显示,变异型叶下表皮STB与CTB密度及气孔长宽比较原始型显著增加(大)(P＜0.01),但气孔密度与尺寸在种群间未表现出规律与差异性(P＞0.05).乌山堡状峰顶的土壤贫瘠、水热条件差.综合生境与统计的结果表明,变异型乌冈栎叶背毛状体及气孔长宽比的变异具抵抗干旱或极端气温的功能.由于花粉流未曾间断,因此相比于地理隔离,特殊生境促使乌冈栎发生适应性演化应是该变异产生的主要原因.该研究为亚热带特殊花岗岩地貌促进种群分化和物种形成提供了直接的证据.

土壤微生物是陆地生态系统的重要组成部分,影响着土壤形成和肥力、植物生长和胁迫耐受性、养分周转和碳储存等过程.本研究于山西亚高山鬼箭锦鸡儿灌丛采集了腐殖质层、0～10、10～20、20～40、40～80 cm 土壤样品,探究不同深度土壤细菌群落组成、多样性以及土壤剖面细菌群落的构建机制.结果表明:芦芽山鬼箭锦鸡儿灌丛优势细菌门为放线菌门(19％～28％)、绿湾菌门(10％～36％)、酸杆菌门(15％～24％)和变形菌门(9％～25％).芦芽山鬼箭锦鸡儿灌丛土壤细菌群落α-多样性沿土壤深度的增加而显著降低,并且不同深度土壤细菌群落的β-多样性存在显著差异.土壤pH、含水量和酶活性是影响细菌群落分布格局的主要生态因子.腐殖质层和0～10cm 土层土壤细菌群落具有更复杂的相互作用关系,但整体上鬼箭锦鸡儿灌丛土壤细菌群落以共存作用为主.土壤细菌群落的构建主要以随机过程为主.