基于熵权法TOPSIS模型综合评价石漠化区4种苔藓植物的生态修复效益

[目的]探讨典型苔藓植物在石漠化区的生态修复效益,为进一步把苔藓植物运用于石漠化治理中提供数据支撑。[方法]选取石漠化区4类生境中大灰藓(Hypnum plumaeforme)、牛舌藓(Anomodon viticulosus)、小石藓(Weisia controversa)、蕊型真藓(Bryum coronatum)优势苔藓物种,基于熵权法TOPSIS模型从苔藓植物饱和吸水率、蒸腾速率、抗冲刷能力、改善土壤养分这4个方面综合评价4种苔藓植物的生态修复效益。[结果](1) 4种苔藓植物的饱和吸水率和蒸腾速率具有显著差异性;饱和吸水率最高的是蕊型真藓(1384.93%±80.77%),最低的是小石藓(602.74%±34.78%)。蕊型真藓平均蒸腾速率最高值为402.43 g/(m²·h),大灰藓平均蒸腾速率最弱为146.86 g/(m²·h);饱和吸水率与蒸腾速率、干重、假根密度、假根根长呈正相关;蒸腾速率与假根密度、干重、饱和吸水率呈正相关,与假根根长呈负相关。(2)通过人工为期6个月种植苔藓植物后研究发现,与纯土组对比,苔藓植物对土壤中全...     

喀斯特石漠化山区苔藓植物水分吸收特征

[目的]探究贵阳市花溪区石漠化地区5种优势种黑扭口藓(Barbula nigrescens)、美灰藓(Eurohypnum leptothallum)、卷叶湿地藓(Hyophila involuta)、小牛舌藓全缘亚种(Anomondon minor subsp.integerrimus)、北方紫萼藓(Grimmia decipiens)的水分吸收特征,为喀斯特石漠化地区利用苔藓植物开展水土保持工作提供理论支撑。[方法]采集样品120份,运用经典形态分类法进行鉴定;测定其生物量、饱和吸水率、吸水量、最大吸水速率(Vmax)、吸水速率常数(Km)和叶片展开时间。[结果](1)5种苔藓植物间的生物量、吸水量和饱和吸水率差异较大,最大吸水速率差异小;生物量为10.36~114.51g/m2;饱和吸水率为675.43 6%~1 125.41%;吸水量为98.21~766.13g/m2;Vmax为35.59~51.28g/(g·min);Km为69.97~101.99g;叶片展开时间为35.9~86.1s。(2)生物量和吸水量呈正极显著相关;吸水量和盖度、Vmax和Km呈正相关;Km和叶片展开时间呈负相关。[结论]在喀斯特石漠化地区干旱缺水的环境条件下,苔藓以独特的水分吸收和利用方式适应这种恶劣的环境。石生苔藓为适应该地区的先锋植物。     

4种苔藓植物在喀斯特石漠化地区的生态修复意义

为探求苔藓植物在石漠化地区的生态修复意义,筛选出4种石漠化地区常见的苔藓,即美灰藓(Eurohypnum leptothallum)、小青藓(Brachythecium perminusculum)、双色真藓(Bryum dichotomum)和多疣细羽藓(Cyrto-hypnum pygmaeum),测定其生物量、饱和吸水率、根系密度、蒸腾速率和抗冲刷能力,并初次将该4种苔藓应用于石漠化修复的实践中,对其土壤酶活性进行了1年的跟踪监测。结果表明:(1)4种苔藓持水保水能力差异显著,其生物量由大到小依次为美灰藓双色真藓小青藓多疣细羽藓;饱和吸水率最低的是多疣细羽藓(660.78±3.46)%,最高的是美灰藓(1 627.82±4.68)%。(2)双色真藓的蒸发速率最高可达6.63g/(kg·h),其水分更容易丧失;美灰藓蒸发速率为0.93g/(kg·h),水分较其他苔藓不易丧失。(3)4种苔藓的抗冲刷能力与其假根的根长密度、根重密度、生物量存在显著正相关关系,美灰藓在各组冲刷试验中表现出较强的抗冲刷性,可以有效减少土壤流失。(4)4种苔藓均可有效提高被培养土壤的酶活性。苔藓层生物量、抗冲刷强化值、假根根系密度与土壤脱氢酶、脲酶呈正相关关系。4种苔藓均具有较高的水土保持效益,其中美灰藓的表现更为显著,建议利用物种演替规律将苔藓应用于石漠化修复的实践中。     

短时强降水下黏土表层覆盖苔藓水分入渗特征及其模型模拟

[目的] 探究短时强降水条件下土壤表层覆盖苔藓植物对水分入渗产生影响的机理,为苔藓植物在石漠化区水土流失治理中的运用提供数据支撑。[方法] 室内模拟大灰藓(Hypnum plumaeforme)、牛舌藓(Anomodon viticulosus)、小石藓(Weisia controversa)、蕊形真藓(Bryum coronatum)植物覆盖处理的一维土柱历经短时20 mm强降水后土壤水分入渗过程,运用经典入渗模型和Singh的熵入渗方程模拟水分入渗过程,对比不同苔藓植物覆盖下土壤水分入渗的差异性。[结果] ①苔藓植物覆盖处理组水分入渗特征初始、稳定、平均入渗速率和累计入渗量均大于裸土(p＜0.05),入渗速率最慢的蕊型真藓组4个入渗特征值0.718 cm/min,0.279 cm/min,0.180 cm/min和19.575 cm较裸土分别大7.65%,8.56%,11.90%和3.75%;苔藓植物覆盖处理组促进水分入渗的原因是苔藓植物阻碍土壤表层产生物理结皮促进入渗效应大于苔藓植物层截留阻碍水分入渗效应。②入渗过程中4种苔藓植物产生促进或阻碍水分入渗效应不同使水分入渗特征值存在显著性差异(p＜0.05)。入渗特征与苔藓植物假根密度、假根根长、饱和吸水率呈负相关;与糙率呈正相关,但是相关系数不大。③表层覆盖苔藓植物土壤水分入渗过程模拟用Horton入渗模型更佳,而裸土水分入渗则采用Philip模型效果更好;若精度要求不高且为了简便则可以采用Singh的熵入渗方程E-Kostiakov入渗模型。[结论] 历经短时20 mm强降水后与裸土相比,表层覆盖苔藓植物具有促进水分入渗效应。这主要与苔藓植物的存在阻碍土壤表层产生物理结皮有关。     

贵州老万场金矿石灰岩与红土矿体土壤结皮中苔藓植物种类及群落比较研究

贵州老万场红土型金矿属是一种喀斯特崩塌堆积型金矿,经长期的破坏性开矿活动,使得大量石灰岩出露于地表,并形成了新型的石漠.在这样的干燥地区,苔藓植物已经成为主要的土壤结皮植被类群.为了探索红土型金矿区苔藓植物土壤结皮特征,2007年8月对贵州晴隆老万场红土型金矿石灰岩和红土矿体表面苔藓植物进行了研究.通过野外全面调查和实验室仔细鉴定,发现老万场红土型金矿石灰岩和红土矿体表面共有苔藓植物10科23属35种,没有发现苔类植物;石灰岩上有5科11属16种,红土型金矿上有5科20属26种,这两个区域有6个相同的属,7个相同的种;丛藓科种类是石灰岩和红土矿体表面上主要的土壤结皮藓类植物,石灰岩和红土矿体表面的土壤结皮藓类植物的属种相似性都比较低;石灰岩土壤结皮藓类群落都为纯群落,红土矿体表面多为混生群落.     

喀斯特城市石漠苔藓植物多样性及水土保持

喀斯特城市石漠现象已成为中国西南喀斯特地区不可忽视的突出环境问题之一,以贵阳市为例探究喀斯特城市不同石漠地区苔藓物种多样性及其成土保水能力。结果显示,该城市石漠环境记录藓类植物有11科23属45种,未见苔类和角苔类。苔藓小生境和生活型多样性较单一,物种多样性较低,与人为干扰频度、石漠化程度及生存环境有着密切关系。苔藓水土保持功能在不同生活型和同种生活型下均无显著性差异,三种优势藓类成土量和最大持水量分别为北地对齿藓（387.35 g/m²,1 899.53 g/m²） > 穗枝赤齿藓（164.35 g/m²,1 398.3 g/m²） > 土生真藓（111.45 g/m²,684.42 g/m²）,对植被恢复具有潜在意义,可作为喀斯特石漠化地区植被恢复及防治水土流失的优势物种。     

土壤厚度对天然草地植被盖度和生物量的影响

土壤厚度是土壤肥力存在和植物生长的重要物质基础.本文调查了内蒙古东部地区多伦、锡林浩特和巴林左旗3个长期保护天然草地的土壤厚度和植被盖度等植物生长状况.结果表明,天然草地植被盖度、地上生物量和高度随土壤厚度的增加而增大.当土壤厚度小于20 cm时,植被盖度和地上生物量随土壤厚度的降低急剧减小,当土壤厚度小于10 cm时,植被类型为非地带性植被,盖度小于30%,地上生物量小于150 g/m2;当土壤厚度大于20 cm后,植被盖度一般大于80%,地上生物量接近或大于200 g/m2,而且土壤厚度大于20 cm后植被盖度和地上生物量随土壤厚度的继续增大变化平缓.研究区地带性天然草地植被正常生长的最低土壤厚度为20 cm左右.     

贺兰山东坡青海云杉林苔藓群落及环境之间的关系

苔藓植物作为一种环境指示植物广泛应用于生态各领域。以贺兰山东坡青海云杉(Picea crassifolia)林下苔藓群落为研究对象,沿着东坡山体设置了15个样地,运用冗余分析(RDA)对苔藓物种重要值与环境因子进行了排序,以期揭示贺兰山苔藓植物群落结构与环境因子之间的关系。结果表明:15个样地485份标本都是地面生苔藓,共有14科19属36种,主要是丛藓科(Pottiaceae)、灰藓科(Hypnaceae)、青藓科(Brachytheciaceae)、牛毛藓科(Ditrichaceae)和提灯藓科(Mniaceae),占苔藓植物总数的69.44%;15个样地苔藓物种重要值大小排序显示:优势种分别为灰藓(Hypnum cupressiforme)、山羽藓(Abietinella abietina)、树形疣灯藓(Trachycystis ussuriensis)、美姿藓(Timmia megapolitana)、青藓(Brachythecium pulchellum)、对叶藓(Distichium capillaceum)、无齿紫萼藓(Grimmia anodon)、厚角绢藓(Entodon concinnus)、细牛毛藓(Ditrichum flexicaule)和中华赤藓(Syntrichia sinensis),其中灰藓的重要值为0.417 6,是贺兰山东坡青海云杉林下苔藓植物主要的建群种,说明贺兰山东麓云杉林下较为干燥。RDA结果表明:海拔(F=5.124,p=0.010)、坡向(F=3.114,p=0.034)、年均降雨量(F=2.598,p=0.050)和年均温度(F=3.357,p=0.030)是影响苔藓群落分布的主要因素,第一和第二主轴共计可以解释苔藓群落方差63.20%。研究结果可以为贺兰山苔藓植物保护和合理利用提供理论依据。     

基于MODIS NDVI的广西喀斯特石漠化演变特征

为了研究广西喀斯特石漠化演变特征,选择2000,2004,2008,2012年MODIS NDVI数据,结合研究区的土地利用数据和土壤数据,采用基于归一化植被指数(NDVI)的像元二分模型估算了研究区的植被覆盖度,根据石漠化与植被覆盖度的对应关系,反演了研究区不同时相的石漠化信息,分析了石漠化总体演变特征、演变轨迹,并探讨了石漠化演变与环境背景因素、气候因素、社会经济因素、石漠化治理政策因素的关系。结果表明:1)2000—2012年研究区石漠化面积总体呈先迅速减少后又略有回升的趋势,石漠化改善与恶化并存,石漠化演变动态度最快的为轻度石漠化,动态度为3.73%;2)13a间,石漠化演变轨迹为改善型的面积占喀斯特总面积的11.60%,反复型的占9.54%,恶化型的占3.69%,4个研究时段均为石漠化的面积仅占1.59%,改善面积大于恶化面积;3)石漠化演变过程受环境背景因素、气候因素、社会经济因素、石漠化治理政策因素的共同影响。     

海南省文昌市废弃钛矿区物种多样性特征与环境因子的关系

[目的]研究钛矿开采对周边植被物种多样性和分布格局的影响,为废弃钛矿区生物多样性保护和植被恢复提供基础数据。[方法]以海南省文昌市废弃钛矿区为例,利用方差分析、冗余分析(RDA)研究钛矿区土壤因子与乔木、灌木和草本物种多样性差异及分布格局影响。[结果]文昌市废弃钛矿区辐射区域仅有植物28科37属45种,其中乔木类13种,灌木11种,草本21种。钛矿开采不仅对矿区植被产生破坏,同时对辐射区域200 m范围内的植被群落结构也有明显影响;废弃钛矿区物种α多样性指数除Pielou均匀度指数外都以草本最高,显著高于乔木和灌木。随着辐射区域距离的增加,物种多样性指数逐渐递减;通过土壤环境因子与物种多样性RDA排序得出,土壤pH值、土壤含水率、有效磷、有机质和铵态氮是影响物种多样性差异的主要环境因子,它们分别解释了废弃钛矿辐射区物种多样性42.6%,12.4%,8.5%,8.2%和7.9%的差异。[结论]钛矿周边植物物种多样性和分布格局受土壤pH值、土壤含水率等多个环境因子共同影响。矿区周边物种多样性是否受土壤重金属的影响,尚待进一步研究。     

Spring bryophytes in forested landscapes: Land use effects on bryophyte species richness, community structure and persistence

Many freshwater ecosystems face severe threats from anthropogenic disturbances, yet little is known about the degree to which their biotic communities have been degraded by human activities. We analysed temporal changes and persistence of bryophyte communities in 40 springs in eastern Finland by comparing field surveys conducted in 1986 and 2000. During that period, some springs had remained in a near-pristine state, while others had undergone varying degrees of disturbance from forest management, drainage, and water abstraction. Several spring bryophytes (e.g., Philonotis fontana) declined between the study years, whereas Sphagnum mosses (e.g., Sphagnum warnstorfii) increased in abundance. Species richness of spring bryophytes declined significantly from 1986 to 2000, irrespective of bryophyte group (spring vs. other bryophytes) and spring condition (severely disturbed vs. unaltered springs). Bryophyte cover also decreased dramatically from 1986 to 2000, but this effect was related to both spring condition and bryophyte type. Spring bryophytes lost much of their cover in severely altered springs, while in unaltered springs they remained relatively stable through time. No such trend was observed for other, habitat generalist bryophytes. Persistence and stability of bryophyte communities showed significant, albeit rather weak, relationships with spring condition, with communities in unaltered springs being more persistent than those in altered springs. Given the importance of springs to boreal forest and aquatic biodiversity, restoration of degraded springs is a major challenge to maintaining and conserving biodiversity of boreal landscapes.     

Bryophytes in a changing landscape: The hierarchical effects of habitat fragmentation on ecological and evolutionary processes

Testing the myriad predictions associated with the community, demographic and genetic impacts of habitat fragmentation remains a high conservation priority. Many bryophyte taxa are ideal model systems for experimentally testing such metapopulation-based and population genetic predictions due to their relatively fast colonisation-extinction rates, high substrate specificity, dominant haploid condition, and diminutive size. Herein, we review the community, demographic and population genetic impacts of habitat fragmentation on bryophytes, highlight the present knowledge gaps, and offer ideas on how experimental studies utilizing bryophytes may be used to address the broader conservation implications associated with fragmented ecosystems. Previous research suggests that dispersal limitation best explains observed patterns of abundance and distribution of bryophytes in some fragmented habitats. However, edge effects influence bryophyte community structure of border habitats especially where abrupt differences in micro-climatic conditions between the matrix and the forest remnant exist, or where the species pool contains members with inherently restricted ecological amplitudes. Existing studies do not agree on the relationship between basic attributes of bryophyte community structure (i.e., species richness and local density), and habitat area and degree of spatial-isolation. Demographic studies are a critical step in structuring conservation strategies, however surprisingly little empirical information exists as to the impacts of habitat fragmentation on plant population dynamics. We propose that bryophytes offer great potential for testing predictions with respect to plant population persistence in spatially-structured landscapes.     

贵州省施秉喀斯特地区苔藓植物的微气候效应

以贵州省施秉喀斯特世界自然遗产地为研究区,对区内苔藓生境类型及微气候效应进行了研究。结果表明,苔藓植物群落可以影响其周围局地微气候,具有降低气温,增加湿度的作用。苔藓微气候效应影响范围大致在四周及上方10 cm空间内,在空旷地上微气候效应最为明显。该区苔藓生境类型以岩生、土生为主,土生苔藓植物群落的微气候效应强于岩生环境。对各监测层的温湿度分别进行配对样本t检验,结果发现,苔藓群落表面(A层)与周围10 cm处(D层)相对湿度差异极显著(p<0.01),温度差异达显著水平(p<0.05);苔藓群落表面(A层)与上方10 cm处(B层)温、湿度差异均达显著水平(p<0.05)。苔藓微气候效应的强弱程度取决于苔藓储存水分的能力。     

Urban domestic gardens (XIII): Composition of the bryophyte and lichen floras, and determinants of species richness

Private, residential gardens form a substantial proportion of the undeveloped land in urban areas. Evaluating their role in supporting biodiversity is crucial to (i) predicting which plant and animal species can persist in towns and cities, (ii) understanding the regional impacts of urbanisation, and (iii) guiding sympathetic garden management by owners. To obtain baseline information on a poorly-studied component of garden biodiversity, we measured the size and composition of the cryptogam assemblages in 61 domestic gardens in the city of Sheffield, UK. A total of 67 bryophyte and 77 lichen taxa were recorded. Bryophytes ranged from 3 to 24 species per garden, with a mean richness of 11.3 species; lichens ranged from 2 to 30, with a mean of 14.9 species. Stone substrates supported the highest lichen richness, although minor substrates contributed unique species. Just over one fifth of bryophyte species were recorded in grass lawns, and these were more widespread than those of other habitats. Most cryptogams were scarce, with around one quarter of both bryophytes and lichens occurring in single gardens, and only 10% were found in more than half of the gardens. Garden area - correlated with substrate richness - and garden altitude were the only two factors explaining variation in cryptogam richness (bryophytes 39.1%, lichens 32.4%). Positive correlations existed among bryophyte, lichen and vascular plant richness, and these were only partially mediated by the effect of garden area. Therefore the opportunity remains for garden owners to support cryptogam richness, the most effective action being to enhance substrate diversity.     

祁连山林区苔藓垂直分布特征与水文功能分析

苔藓是祁连山林区地被层植物的主要建群种，具有保持林区环境湿润、调节地表径流和涵养水源的功能。通过野外调查，结合苔藓植物的分布情况和环境特征，将研究区苔藓植物垂直分布划分为低山苔藓植物带、乔木林苔藓分布带、亚高山灌丛林苔藓分布带，对各带的主要苔藓种类和分布情况做了较详细的描述。由于各带苔藓厚度有明显的不同，导致含水量有明显的差异。当苔藓最大厚度达到7．4cm时，苔藓的最大持水率为519．44％，随厚度降低持水率变小。林区苔藓在5月含水量最大，7月最小，从5月到9月含水量呈递减趋势；并对林内无苔藓覆盖和林内有苔藓覆盖的土壤水分蒸发做了比较分析，得到这两者蒸发大小的顺序是：林内无苔藓覆盖〉林内有苔藓覆盖。     

川西亚高山针阔混交林与针叶纯林苔藓凋落物层持水性能研究

采用野外实地观测和室内浸水法对川西亚高山地区针阔混交林与针叶纯林林下苔藓凋落物的持水能力进行了对比研究.结果表明:(1)混交林林下苔藓凋落物层储量为10.02 t/hm~2,最大平均持水量为54.96 t/hm~2,最大平均持水率为839.70%;苔藓储量为2.43 t/hm~2,最大平均持水量为11.47 t/hm~2,最犬平均持水率为472.23%,吸水速率经过24 h从7 683.2 g/(kg·h)下降为256.5 g/(kg·h);凋落物储量为7.59 t/hm~2,最大平均持水量为24.07t/hm~2.最大平均持水率为317.22%.吸水速率经过24 h从8 530.1 g/(kg·h)下降为321.4 g/(kg·h).(2)针叶纯林林下苔藓凋落物层储量为9.37t/hm~2,最大平均持水量为45.70 t/hm~2,最大平均持水率为766.05%;苔藓储量为2.13 t/hm~2,最大平均持水量为9.68 t/hm~2,最大平均持水率为454.85%.吸水速率经过24 h从6 444.4 g/(kg·h)下降为231.4 g/(kg·h);凋落物储量为7.24 t/hm~2,最大平均持水量为21.20 t/hm~2,最大平均持水率为292.68%,吸水速率经过24 h从7 004.9 g/(kg·h)下降为251.4 g/(kg·h).因此,无论是持水量、持水率,还是吸水速率,混交林都强于针叶纯林.两种林分下,苔藓、凋落物持水率随浸泡时间的增加而增加,持水率与浸泡时间呈对数关系;苔藓、凋落物的吸水速率随浸泡时间的增加而降低,吸水速率与浸泡时间呈幂函数关系.     

滴灌苜蓿田间土壤水盐及苜蓿细根的空间分布

为了明确滴灌苜蓿土壤水、盐运移,细根分布及细根生物量动态,该文对苜蓿进行滴灌和漫灌试验,结果表明,漫灌水分集中在15 cm浅层土壤内且分布均匀,含水率在19.5%~20.5%之间。滴灌水分高值区集中在水平方向距滴头15 cm,深度为40 cm的土层中,含水率达到18.0%~20.0%。漫灌对0~25 cm深度土层盐分淋洗作用明显,土水比1:5土壤水提液的电导率由灌前的0.4~0.5 m S/cm下降到0.3 m S/cm以下;滴灌可使根区盐分下降至0.2 m S/cm,显著低于灌溉初始的盐分含量(P0.05)。与漫灌比较,滴灌苜蓿细根集中分布在水平方向距滴头0~30 cm,垂直深度0~50 cm范围内。生长季各时间节点滴灌细根总量高于漫灌,其平均值分别为211.6和198.3 g/m2。滴灌和漫灌各时间节点细根量表现出明显的波动,其范围分别在193.2~243.6和182.7~219.1 g/m2之间。在整个生长期内,滴灌活根量高于漫灌,且生长前期滴灌死根量变化较漫灌平稳。活细根和死细根之间的周转使得两者呈现出此消彼涨的状态,表明细根具有生长-凋亡-再生长的周期性。该研究可为滴灌技术在苜蓿栽培上的应用提供参考。