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Distribution characteristics of plant communities and soil organic matter and main nutrients in the Poyang Lake Nanji Wetland

鄱阳湖南矶湿地优势植物群落及土壤有机质和营养元素分布特征



全 文 :
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 32 卷 第 12 期摇 摇 2012 年 6 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
河口湿地人为干扰度时空动态及景观响应———以大洋河口为例 孙永光,赵冬至,吴摇 涛,等 (3645)…………
鄱阳湖南矶湿地优势植物群落及土壤有机质和营养元素分布特征 张全军,于秀波,钱建鑫,等 (3656)………
青岛市湿地生态网络评价与构建 傅摇 强,宋摇 军,毛摇 锋,等 (3670)……………………………………………
大堤型湖滨带生态系统健康状态驱动因子———以太湖为例 叶摇 春,李春华,王秋光,等 (3681)………………
绿色屋顶径流氮磷浓度分布及赋存形态 王书敏,何摇 强,张峻华,等 (3691)……………………………………
坡度对农田土壤动物群落结构及多样性的影响 何先进,吴鹏飞,崔丽巍,等 (3701)……………………………
枣园桃蛀果蛾寄生蜂种类及其与寄主的关系 姚艳霞,赵文霞,常聚普,等 (3714)………………………………
基于逻辑斯蒂回归模型的鹭科水鸟栖息地适宜性评价 邹丽丽,陈晓翔,何摇 莹,等 (3722)……………………
温度、盐度和 pH对马氏珠母贝稚贝清滤率的联合效应 朱晓闻,王摇 辉,刘摇 进,等 (3729)…………………
鸡桑药共生模式库区土壤养分变化及流失风险 赵丽平,杨贵明,赵同科,等 (3737)……………………………
黑河中游典型土地利用方式下土壤粒径分布及与有机碳的关系 张俊华,李国栋,南忠仁 (3745)……………
DEM栅格分辨率和子流域划分对杏子河流域水文模拟的影响 邱临静,郑粉莉,Yin Runsheng (3754)………
粒度变化对城市热岛空间格局分析的影响 郭冠华,陈颖彪,魏建兵,等 (3764)…………………………………
基于景观连接度的森林景观恢复研究———以巩义市为例 陈摇 杰,梁国付,丁圣彦 (3773)……………………
城市能源利用碳足迹分析———以厦门市为例 林剑艺,孟凡鑫,崔胜辉,等 (3782)………………………………
高寒牧区村域生态足迹———以甘南州合作市为例 王录仓,高摇 静 (3795)………………………………………
太湖湖滨带生态系统健康评价 李春华,叶摇 春,赵晓峰,等 (3806)………………………………………………
秦岭大熊猫栖息地巴山木竹生物量 党坤良,陈俊娴,孙飞翔,等 (3816)…………………………………………
盐胁迫对盐生植物黄花补血草种子萌发和幼苗生长的影响 尤摇 佳,王文瑞,卢摇 金,等 (3825)………………
海南霸王岭山地原始林与伐后林中木质藤本对支持木的选择 刘晋仙,陶建平,何摇 泽,等 (3834)……………
闽楠幼树光合特性及生物量分配对光环境的响应 王振兴,朱锦懋,王摇 健,等 (3841)…………………………
基于形态及分子标记的濒危植物夏蜡梅自然居群的遗传变异研究 金则新,顾婧婧,李钧敏 (3849)…………
不同径级油松径向生长对气候的响应 姜庆彪,赵秀海,高露双,等 (3859)………………………………………
珍稀濒危植物长蕊木兰种群的年龄结构与空间分布 袁春明,孟广涛,方向京,等 (3866)………………………
巨桉与 5 种木本植物幼树的耗水特性及水分利用效率的比较 胡红玲,张摇 健,万雪琴,等 (3873)……………
银木凋落叶腐解过程对小白菜生长和抗性生理的影响 黄溦溦,胡庭兴,张念念,等 (3883)……………………
基于氘示踪剂和热扩散技术的栓皮栎水分运输速率与效率研究 孙守家,孟摇 平,张劲松,等 (3892)…………
石漠化干旱环境中石生藓类水分吸收特征及其结构适应性 张显强,曾建军,谌金吾,等 (3902)………………
含铜有机肥对土壤酶活性和微生物群落代谢的影响 陈摇 琳,谷摇 洁,高摇 华,等 (3912)………………………
钝叶柃不同性别花的花部形态与传粉特征比较 王摇 茜,邓洪平,丁摇 博,等 (3921)……………………………
我国春玉米潜在种植分布区的气候适宜性 何奇瑾,周广胜 (3931)………………………………………………
烯效唑干拌种对小麦氮素积累和运转及籽粒蛋白质品质的影响 樊高琼,杨恩年,郑摇 亭,等 (3940)…………
专论与综述
中国产业共生发展模式的国际比较及对策 石摇 磊,刘果果,郭思平 (3950)……………………………………
研究简报
吉林省镇赉县近 10 年景观格局变化 张国坤,卢京花,宋开山,等 (3958)………………………………………
杨树人工林生态系统通量贡献区分析 金摇 莹,张志强,方显瑞,等 (3966)………………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*330*zh*P* ¥ 70郾 00*1510*35*
室室室室室室室室室室室室室室
2012鄄06
封面图说: 鸳鸯———在分类上属雁形目,鸭科。 英文名为 Mandarin Duck(即“中国官鸭冶)。 鸳指雄鸟,鸯指雌鸟,故鸳鸯属合成
词。 常常栖息于山地河谷、溪流、湖泊、水田等处,雌雄偶居,以植物性食物为主,也食昆虫等小动物。 繁殖期 4—9
月间,雌雄配对后迁至营巢区。 巢往往置于树洞中,用干草和绒羽铺垫,每窝产卵 7—12 枚。 江西省婺源鸳鸯湖是
亚洲最大的野生鸳鸯越冬栖息地。 鸳鸯是一种美丽的禽鸟,中国传统文化又赋予它很多美好的寓意,因此,在许多
文学艺术作品中经常用以表达爱情。
彩图提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 32 卷第 12 期
2012 年 6 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 32,No. 12
Jun. ,2012
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家重点基础研究发展计划(973 计划项目)(2009CB421106);国家自然科学基金项目(41171030)
收稿日期:2011鄄11鄄20; 摇 摇 修订日期:2012鄄04鄄06
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: yuxb@ igsnrr. ac. cn
DOI: 10. 5846 / stxb201111201768
张全军,于秀波,钱建鑫,熊挺.鄱阳湖南矶湿地优势植物群落及土壤有机质和营养元素分布特征.生态学报,2012,32(12):3656鄄3669.
Zhang Q J,Yu X B,Qian J X,Xiong T. Distribution characteristics of plant communities and soil organic matter and main nutrients in the Poyang Lake Nanji
Wetland. Acta Ecologica Sinica,2012,32(12):3656鄄3669.
鄱阳湖南矶湿地优势植物群落及
土壤有机质和营养元素分布特征
张全军1,3,于秀波1,*,钱建鑫2,熊摇 挺2
(1. 中国科学院地理科学与资源研究所 生态系统网络观测与模拟重点实验室,北京摇 100101;
2. 江西鄱阳湖南矶湿地国家级自然保护区管理局,南昌摇 330038; 3. 中国科学院研究生院,北京摇 100049)
摘要:湿地植物和土壤是承担湿地诸多生态功能的主要基质和载体,相互之间有着强烈的影响。 湿地土壤影响植物的种类、数
量、生长发育、形态和分布,湿地植物又影响土壤中元素的分布与变化。 鄱阳湖湿地的植物和土壤的特征及由他们带来的候鸟
栖息地价值都受到他们之间的相互作用以及湖泊水位不同频率和幅度波动的影响。 研究鄱阳湖湿地植物和土壤的特征及其形
成原因和相互关系。 为此,从 2010 年 10 月到 2011 年 10 月,对鄱阳湖湿地不同水位梯度下分布的芦苇、南荻、苔草、虉草和刚
毛荸荠 5 个优势植物群落中 57 个定点样方展开了月度植被调查并且对 5 个不同植物群落下的 135 个土壤样品进行了实验室
分析,研究了鄱阳湖优势植物群落及湿地土壤中有机质、全氮、全磷、全钾含量的分布特征及其相互关系。 研究结果表明,鄱阳
湖湿地优势植物群落分布特征受湿地土壤元素分布特征、湖面水位波动及植物生长特性和土壤沉积及土壤养分的综合影响,呈
现了沿水位和海拔梯度明显的条带状或弧状分布、从湖岸到湖心依次分布为:狗牙根群落、芦苇群落、南荻群落、苔草群落、虉草
群落、刚毛荸荠群落,最后是水生植物。 同时植物群落的组成和分布特征也随季节性水位涨落的变化而变化;土壤有机质及其
他各元素含量特征受植物群落分布、水位波动规律及湿地土壤特性等各种因素的影响,呈现出相对一致的分布规律,在 0—
20cm土壤层含量较高,20cm层后随土壤深度的增加含量逐渐减小,减小的速度先快后慢直至 40cm层后趋于稳定;不同植物群
落对土壤有机质、全氮、全磷、全钾的含量及变化具有很大的影响,不同植物群落下同种元素含量差异显著,并且各自随土壤深
度和植物群落的变化呈现出层状、带状或弧状富集特征。 不同植物群落对土壤养分元素含量影响程度不同,苔草群落对各元素
吸收和滞留能力最强、影响最大,刚毛荸荠群落对土壤营养元素影响最弱。 湿地植物群落和土壤之间彼此有着强烈的影响,其
中植株的重量和土壤的 SOC、TN及 TP 含量有非常显著的负相关关系,与土壤 TK含量则有较强的正相关关系,同时,植株的重
量和高度与土壤地下水埋深也有微弱的负相关关系。
关键词:鄱阳湖; 植物群落; 湿地土壤;有机碳;全氮; 全磷; 全钾;空间分布
Distribution characteristics of plant communities and soil organic matter and
main nutrients in the Poyang Lake Nanji Wetland
ZHANG Quanjun1,3,YU Xiubo1,*,QIAN Jianxin2,XIONG Ting2
1 Key Lab of Ecosystem Network Observation and Modeling, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences,
Beijing 100101,China
2 Naji Wetland National Nature Reserve Agency, Nanchang 330038, China
3 Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
Abstract: Wetland plants and soils are essential for ecological functions of wetlands and have strong interactions, e. g.
wetland soils affect the distribution and abundance of plants species, especially the quantity, growth, development and
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morphology, as well as the distribution of plant communities. On the other hand, wetland vegetation also affects the
distribution,dynamics and variation of chemical elements within the soil. The diversity of wetland plant communities and
wetland soil in the Poyang Lake wetland and the resultant habitat for migratory birds are dependent on plant鄄soil interactions
and Lake water鄄level fluctuations of varying frequency and amplitude. Much qualitative research had described the response
of vegetation to alternating high and low lake levels in Poyang lake wetland, but few quantitative studies have documented
the changes that occur. In response to recent concerns over the relationship among the lake water level, wetland vegetation
and the habitat for migratory birds, we collected a quantitative data set from Poyang lake wetland and do some analyzes.
Aimed to (1) study the characteristics of plant communities and (2)study the characteristics of wetland soil organic matter,
total nitrogen, total phosphorus and total potassium, and (3) infer some hypotheses about the relationships between all of
these variables in Poyang Lake wetland, we did monthly continued vegetation survey from October 2010 to October 2011 in
57 fixed quadrats in the Phragmites australis (Cav. ) Trin. ex Steub. ),Triarrhera lutarioriparia L. Liu,C. cinerascens
K俟kenth. ,Phalaris arundinacea Linn and E. vallecuIosa Ohwi communities along different water level gradients,and did
laboratory analysis of 135 soil samples under the 5 dominant plant communities in Poyang Lake wetland. The results showed
that, the distribution of plant communities present cluster distribution in population, present banded or arc鄄shaped
distribution along the water level and elevation gradient in communities, and some species present mosaic distributions;
plant community composition and characteristics also changed with the seasons and hydrological fluctuations. These
characteristics may be due to the combined effects of the distribution of soil elements, Lake Water Level Fluctuations and
the plant growth characteristics. There were relatively similar distribution patterns of organic matter and total nitrogen,the
concentrations of soil organic matter and total nitrogen in the 0—20cm layer were significantly higher than those in the 30—
90cm layers, and the content of nutrients in the soil decreased slowly with the soil depth and kept stable below 30 cm.
Obviously, there are strong correlations between plant communities and soil characteristics,e. g. the content and change of
soil organic matter, total nitrogen, total phosphorus and total potassium, for there are large significant differences with the
chemical elements content and diversification between different plant communities. There was a significant negative
correlation between Plant weight and soil SOC, TN and TP content, however, a strong positive correlation with TK content.
Meanwhile, the plant忆s weight and height have a weak negative correlation with depth of groundwater. This study provided
quantitative evidence that lake鄄level fluctuations drive vegetative change and soils忆 changes in Poyang Lake wetlands and it
may assist in making decisions regarding Poyang lake management for government.
Key Words: Poyang Lake; wetland plant communities; organic carbon; total nitrogen; total phosphorus; total
potassium; distributions
湿地是具有独特水文、土壤、植被与生物特征的生态系统,是多种运动形态物质体系的交汇场所,承担着
碳、氮、磷的源、汇或转化器等多项重要生态功能[1鄄2]。 承载这些生态功能的主要基质和载体是湿地植物和土
壤,它们之间进行着频繁的物质和能量交换,彼此有着强烈的影响[3鄄4]。 湿地土壤为植物的生存繁殖提供必
需的物质环境基础,影响植物的种类、数量、生长发育、形态和分布,不同类型湿地植物对土壤营养元素的选择
性吸收和归还又会影响土壤中元素的分布与变化[5鄄6]。 已有研究表明,湿地土壤养分的分布和变化受湿地生
态系统的植物群落类型、土壤理化性质、水文过程等多种因素的影响[7鄄8]。 不同的水文条件过程会影响湿地
土壤中营养元素迁移转化过程和湿地植物群落的生长、分布和演替,会使湿地土壤有机质及营养元素呈现层
状或带状富集特征,地表的湿地植物群落也会相应的呈现带状、弧状或环带状的分布特征[9]。
湿地土壤有机质是湿地植物的最主要营养源,其含量直接影响着湿地生态系统的生产能力[10],同时它也
是气候变化的敏感指示物,能够指示湿地对气候变化的响应[11]。 湿地土壤氮、磷、钾是天然湿地土壤中主要
的限制性养分,也是植物生长发育所必需的大量元素,其含量直接影响植物的生长状况,从而影响生态系统的
7563摇 12 期 摇 摇 摇 张全军摇 等:鄱阳湖南矶湿地优势植物群落及土壤有机质和营养元素分布特征 摇
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稳定性和物质循环的平衡[12鄄13]。 此外氮、磷等是引发湖泊湿地富营养化的重要因素,也是湿地营养水平的重
要指示物[14]。 因此,研究湿地植物群落及土壤有机质和营养元素分布特征具有重要的理论价值和实际意义。
鄱阳湖是过水性、吞吐型的浅水湖泊,受长江顶托和五河(赣江、抚河、信江、饶河和修水五大水系)来水
的影响,呈现丰水期(5—9月)和枯水期(12—2月)周期性交替的独特水文节律,年内周期性干湿交替的洲滩
面积约占全湖正常水位面积的 82%左右[15]。 每年 9—10 月湖水水位逐渐下降,广阔洲滩依次露出水面,丰富
的湿地植物和茂密的草丛开始生长,其多样性极其丰富。 受湖泊水位变化、洲滩高程及其出露时间的影响,各
种不同的湿地植物群落沿水位梯度呈环状、弧状或斑块状分布[16鄄17]。 近年来鄱阳湖区水文出现异常,冬季枯
水期时间提前,持续时间延长,水位连续下降[18],湿地植物群落变化特征也可能会受到这些影响。 目前针对
像鄱阳湖这种季节性干湿交替、类型结构复杂、植物多样性丰富的湿地已有较多的研究报道[2,9,15鄄19],但是对
于鄱阳湖南矶湿地植物群落与土壤之间相互作用的研究尚少。 本文研究了鄱阳湖南矶湿地不同水位梯度下
优势植物群落及土壤有机质和营养元素分布变化特征,探讨了他们之间的相互关系,以期为鄱阳湖湿地生态
系统的管理、保护及可持续开发与利用提供一定的数据支撑。
1摇 材料和方法
图 1摇 样区子湖在鄱阳湖湿地中的位置
Fig. 1摇 The Position of Sampling Area in Poyang Lake Wetland
1. 1摇 研究区域概况
本文研究区域选在江西南矶山自然保护区内。 保
护区及采样区在鄱阳湖中的位置见图 1。 该保护区位于
鄱阳湖主湖区南部,总面积为 33300hm2,地处赣江北
支、中支和南支汇入鄱阳湖开放水域冲积形成的三角洲
前缘,地理范围在北纬 28毅52忆21义—29毅06忆46义和东经
116毅10忆24义—116毅23忆50义之间,海拔在 12—16m(吴淞)
之间[20]。 受鄱阳湖季节性周期性水文变化的影响,整
个保护区在丰水季节(4—9 月)除总面积不足 4km2的
南山岛和矶山岛以外,其他湖泊和草洲全被洪水淹没。
进入 10 月份,湖水逐渐消退归入河道和一些碟形洼地,
保护区内不同高程洲滩相继出露,整个三角洲地区成为
河、湖、洲交错状态。 这种特殊的状态使得保护区内出
现了大量土壤肥沃、水热条件充裕的洲滩和浅滩,发育
了丰富的湿生植物和水生植物,其区系成分十分复杂、
多样性极其丰富,为多种珍禽和水鸟提供了良好的栖息
地和食物来源,成为亚洲最重要的珍禽越冬场所。 本区
域内湿地植物群落沿河道,湖滩、碟形洼地和三角洲前
缘沿水分和高程梯度呈现出明显环带状或弧状分布。
本研究的调查样方即分布在几个蝶形湖泊的洲滩之上。
1. 2摇 植物群落调查
植物群落数据使用固定样方定期调查法获得。 植物群落调查时间为 2010 年 10 月—2011 年 10 月,调查
频率为每月 1 次。 调查样方分布在蝶形湖泊凤尾湖、白沙湖和三泥湾 3 个湖盆内。 由湖岸到湖心选取 3 条
3m宽的样带,样带与湖岸基本垂直,样带之间至少相距 100m。 同时再根据湖岸到湖心的距离和样带上植物
群落分布状况在每条样带上布设 5 到 8 个 1m伊1m的固定样方,一共布设 57 个样方,其中凤尾湖 24 个、白沙
湖 18 个和三泥湾 15 个,3 个子湖在鄱阳湖中的大概位置见图 1 中的采样区位置。 每次调查的内容包括,植
物群落的高度、样方内的积水深度或地下水深度、样方出露时间、样方内植物的种类和数量、各种植物的生育
期(如发芽、成熟、开花、结果和枯死等状态)及高度。 图 2 为三泥湾样方布设示意图。
8563 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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图 2摇 鄱阳湖南矶湿地植物调查样方分布示意图
摇 Fig. 2 摇 Distribution map of plant survey quadrats in Poyang
Lake Nanji Wetland
1. 3摇 土壤样品采集与分析
土壤样品取样时间为 2011 年 5 月 30—31 日。 在全
面考察江西南矶湿地的基础上,于 2011 年 5 月末在研究
区域内沿水位和高程梯度在蝶形湖泊(凤尾湖和白沙湖)
洲滩上选取 5个优势植物群落带,由湖岸到湖心依次为:
芦苇群落 (Ass. Phragmites australis ( Cav. v) Trin. ex
Steub. )带、南荻群落 (Ass. Triarrhera lutarioriparia L.
Liu)带、灰化苔草群落(Ass. C. cinerascens K俟kenth. )带、
虉草群落(Ass. Phalaris arundinacea Linn)带和刚毛荸荠
群落(Ass. E. vallecuIosa Ohwi)带。 在每个植物群落带
中选取 3 个取样点,共计 15 个,取样点基本信息见表
1。 同群落带内 3 个重复取样点间隔均大于 20m。 调查
记录每个取样点方圆 1m内植物优势种和伴生种后,再
用土钻在取样点以 10 cm 为间隔分层取土,取样深度为
90cm,取 9 层土壤,共采集 135 个土壤样品,分别装入有
编号的样品袋中。 带回实验室后将鲜土样弄碎摊成薄
层(厚约 2cm)平铺于干净的纸上,再盖上一层用蒸馏
水清洗过的纱布,放在室内阴凉通风处自行干燥。 土样
风干后,手工挑选去除石砾、虫体以及草根、枝叶等植物碎屑后用球磨仪器将样品碾成粒径为 0. 06滋m 的粉
末,然后分别密封于有编号的聚乙烯样品袋中保存待测。
表 1摇 土壤取样点基本信息[19]
Table 1摇 General information of soil sampling sites
群落名称
Community Name
取样点分布范围
Sampling sites Range
样方内优势种
Dominant species
伴生种
Companion species
年均出露天数 / d
Days of out of
the water
芦苇群落
Ass. Phragmites australis
(Cav. ) Trin. ex Steu
N 28毅53忆52. 7义—53. 0义
S 116毅19忆31. 9义—32. 3义
芦苇(Phragmites australis
(Cav. ) Trin. e x Steub. )
苔草(Carex. )、蒌蒿
(A. selengensis)、艾蒿
(A. argyi Levl. et Van)等
305
南荻群落
Ass. Triarrhera
lutarioriparia L. Liu
N 28毅53忆53. 7义—53. 8义
S 116毅19忆32. 0义—32. 5义
南荻(Triarrhera
lutarioriparia L. Liu)
苔草(Carex. )、下江委陵
菜 ( P. imprichtii J.
Krause)、丛枝蓼(P.
posumbu Buch. 鄄 Ham. ex
D. Don)等
255
苔草群落
Ass. C. cinerascens
K俟kenth
N 28毅53忆57. 9义—58. 3义
S 116毅19忆30. 8义—31. 7义
灰化苔草(Carex.
cinerascens K俟kenth. )
水蓼 ( P. hydropiper L)、
下江萎陵菜(P. imprichtii
J. Krause)等
153
虉草群落
Ass. Phalaris
arundinacea Linn
N 28毅53忆07. 9义—08. 6义
S 116毅19忆19. 2义—20. 9义
虉草(Phalaris
arundinacea Linn)
水田碎米荠 ( C. lyrata
Bunge)、灰化苔草(C.
cinerascens K俟kenth. )等
138
刚毛荸荠群落
Ass. E. vallecuIosa
Ohwi
N 28毅53忆0. 1义—0. 9义
S 116毅19忆30. 0义—31. 0义
刚毛荸荠(Eleocharis.
vallecuIosa Ohwi)
水田碎米荠 ( C. lyrata
Bunge)、眼子菜(P.
distinctus A. Benn. )等
89
土壤有机质含量使用重铬酸钾鄄外加热容重法测定;土壤全氮( TN)使用元素分析仪(Vario Max CN
Analyzer,Elementar Analysensysteme GmbH,Germany)测定;土壤全磷(TP)和全钾(TK)使用电感耦合等离子体
发射光谱仪 ( Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometer ( ICP鄄OES),Optima 5300DV, Perkin鄄
9563摇 12 期 摇 摇 摇 张全军摇 等:鄱阳湖南矶湿地优势植物群落及土壤有机质和营养元素分布特征 摇
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Elmer,America)测定。 元素测定工作分别在中国科学院地理科学与资源研究所理化分析中心和中国科学院
生态网络观测与模拟重点实验室理化分析室完成。 数据使用 Excel2007 统计,origin7. 5 制图,SPSS17. 0 软件
方差分析(ANOVA)模块在 琢=0. 05 的水平上进行差异显著性和相关显著性检验。
1. 4摇 地下水位埋深监测
地下水位测量时间为 2011 年 10 月和 11 月,除下雨天以外每天测量 1 次。 测量方法为:取内径为 3. 5cm
的 PVC管 250cm,绕管壁等距打 4 个内径约为 3. 5mm的小孔,两个相邻小孔夹角度约 90毅,管壁上每隔 10cm
打孔一圈,再堵死 PVC管一端。 管壁打小孔是保证地下水与管内水面的连通性,堵死下端是防止埋入地下时
淤泥涌进管内造成堵塞。 然后视地下水的情况将 PVC 管埋入地下 120—200cm,堵死的一段向下,用铅垂线
保证管壁与水平面垂直,PVC管的出露端用开口向下的弯头盖住,防止雨水或固体杂物等掉入管内。 待 PVC
管内水位稳后,用皮尺测量 PVC管中水面与地表间的距离[21]。 每个优势植物群落中个埋设 3 条 PVC 管,一
共在五个群落中埋设 15 条,同群落中数据每次取 3 条 PVC管测量的平均值。
2摇 结果与分析
2. 1摇 鄱阳湖南矶湿地植物群落分布特征
通过在 3 个蝶形湖泊 57 个定点样方内一年时间的观测调查表明,总体上,鄱阳湖南矶湿地植物群落不同
种群沿高程和水位梯度呈条带状或弧状分布,相同种群则呈现聚集分布特征,也有部分植物出现镶嵌分布特
征;同时,植物群落组成特征也随季节的变化而变化。
洲滩植物群落空间分布表现为:湖岸区域淹水时间最短的地带多分布狗牙根群落(Ass. Cynodon),伴以牛
鞭草(Hemarthria altissima (Poir. ) Stapf et C. E. Hubb. )、天胡荽(Hydrocotyle sibthorpioides Lam)、鼠曲草
(Gnaphalium affine D. Don)、野胡萝卜(Daucus carota L. )等;海拔较高的台状突起地或圩堤水淹时间较短,多
分布为芦苇群落和南荻群落,伴以蒌蒿(Artemisia selengensis Turcz. ex Bess. )、红足蒿 ( Artemisia. rubripes
Nakai)、丛枝蓼(Polygonum. posumbu Buch. 鄄 Ham. ex D. Don)和苔草(Carex tristachya)等。 中等海拔滩地淹
水时间稍长,淹没与出露交替频率较高,土壤肥沃、光热充裕,湿生草本植物繁茂,其上多以苔草群落为主,伴
以水蓼(P. hydropiper L)、下江萎陵菜(P. imprichtii J. Krause)、水田碎米荠(C. lyrata Bunge)等;海拔稍低的
湖滩露出水面时间更短,多为泥滩和沼泽,偶尔分布有较少的苔草群落、虉草群落和刚毛荸荠群落。 淹水区域
多分布沉水植物或浮叶浮根植物及挺水植物,多为眼子菜(P. distinctus A. Benn. )、苦草(V. natans (Lour. )
Hara)、黑藻(Hydrilla verticillata (L. f. ) Royle)、茨藻(N. marina L. )、水蓼、菱(Trapa bispinosa Roxb. )、莲
(Nelumbo nucifera Gaertn. )、菰(Zizania latifolia (Griseb. ) Turcz. ex Stapf)等。 图 3 为枯水期植物群落随水分
和高程梯度的空间分布变化示意图。
图 3摇 鄱阳湖南矶湿地植物群落空间分布断面示意图
Fig. 3摇 Structure Profile of vegetation spatial distribution in the Poyang Lake Nanji Wetland
GYG:Ass. Cynodon;LW:芦苇群落(Ass. Phragmites australis (Cav. ) Trin. ex Steub. );ND:南荻群落(Ass. Triarrhera lutarioriparia L. Liu);TC:
苔草群落(Ass. C. cinerascens K俟kenth);YC:虉草群落(Ass. Phalaris arundinacea Linn);GM:刚毛荸荠群落(Ass. E. vallecuIosa Ohwi)
洲滩植物群落季节性变化表现为:丰水期被淹没, 湿生草本植物进入休眠期,以沉水植物和部分挺水植
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物,如马来眼子菜、苦草及黑藻、菰等为优势种的水生植物群落为主;枯水期,洲滩逐渐显露,大部分水生植物
枯死,洲滩多以苔草群落为优势种群的湿生草本植物茂盛,芦苇、南荻、虉草、鼠曲草和看麦娘(Alopecurus
aequalis Sobol. )等也在退水后一个月左右开始生长。 其中值得一提的是,研究区域的苔草群落,它主要分布
在中间高程的洲滩上,株高在 40—90cm,覆盖度一般在 60%—90% ,最高达 100% 。 苔草是根状茎多年生草
本植物,根系非常强大,再生能力很强,对水位波动有较大的适应能力,能够经受丰水期较长时间洪水淹没,是
鄱阳湖草洲植被的优势种类。 每年秋季水退后,苔草萌生,称为“秋草冶,在冬季(次年 1—2 月) 地上枯黄,立
春后至汛前再次萌生,称为“春草冶。 表 2 是在凤尾湖、白沙湖和三泥湾 3 个断面 57 个固定样方上连续一年的
观测结果。
表 2摇 鄱阳湖南矶山碟形湖泊洲滩植物群落季节动态
Table 2摇 Seasonal dynamics of Vegetations on the Shallow Lake in the Poyang Lake Nanji Wetland
季节
Seasons
湖岸偶尔淹水带
Lakeshore regions
圩堤或突起带
Dykes regions
中等海拔洲滩带
Med鄄altitude regions
低海拔洲滩带
Low鄄altitude regions
湖心常年淹水带
Lake center regions
春季 Spring
(2011鄄03—2011鄄05)
狗牙根、艾蒿、蒌蒿、
鼠曲草、野胡萝卜等
芦苇、南荻、蒌蒿、野
胡萝卜、红足蒿、丛
枝蓼等
苔草、下江萎陵菜、
水田碎米荠等
虉草、刚毛荸荠、苔
草等 苦草、眼子菜等
夏季 Summer
(2011鄄06—2011鄄08)
狗牙根、艾蒿、蒌
蒿等
芦苇、南荻、蒌蒿、苔
草等
黑藻、茨藻、水蓼、
菱等
眼子菜、苦草、菰、
菱等
苦 草、 眼 子 菜、
菱等
秋季 Autumn
(2011鄄09—2011鄄11)
狗牙根、艾蒿、蒌
蒿等
芦苇、南荻、苔草
草等 苔草等 虉草、刚毛荸荠等 —
冬季 Winter
(2010鄄12—2011鄄02) 狗牙根等 芦苇、南荻等 苔草等 水田碎米荠、水蓼等 —
图 4摇 鄱阳湖南矶湿地植物群落植株高度和植株重量变化图
Fig. 4摇 Curves of plants height and weight in the Poyang Lake Nanji Wetland
从图 4 的曲线图可以明显看出,不同湿地植物群落生长状况随时间的变化趋势。 从不同的植物群落来
看,芦苇株高和株重一直最大,生长速度也最快,其次是南荻,其次是虉草,株高和株重最小的,且生长速度最
慢的是苔草。 从时间变化来看,各种湿地植物从 2 月中下旬开始萌发生长,4 月初到 5 月下旬生长速率最大。
南荻群落、苔草群落和虉草群落在 5 月下旬涨势达到顶峰,株高和株重都达到最大值。 6—9月份洪水淹没休
眠,9 月初洪水退去,虉草群落已经基本死亡,芦苇群落涨势达到顶峰,南荻群落和苔草又开生长一段时间,不
过其生长速率和涨势都不会超过 6 月份,并且渐衰退,直至 12 月下旬各植株地上部分全部死亡。 从表 3 的相
关性分析结果来看,5 月植物群落土壤中的 SOC、TN、TP 与植株重量呈显著的负相关关系,TK 则与植株重量
呈较强的正相关关系。
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表 3摇 植物与其群落土壤各元素之间的相关性
Table 3摇 Correlation matrix of soil elements and plants measured in 15 sampling sites
植株高度
Plant height
植株重量
Plant weight
土壤 SOC
Soil SOC
土壤 TN
Soil TN
土壤 TP
Soil TP
土壤 TK
Soil TK
地下水深
Groundwater depth
植株高度 Plant height 1. 000
植株重量 Plant weight 0. 400 1. 000
土壤 SOC Soil SOC -0. 314 -0. 984* 1. 000
土壤 TN Soil TN -0. 282 -0. 974* 0. 940* 1. 000
土壤 TP Soil TP -0. 423 -0. 999** 0. 935* 0. 931* 1. 000
土壤 TK Soil TK 0. 379 0. 763 -0. 639 -0. 852 -0. 732 1. 000
地下水深
Groundwater depth
-0. 611 -0. 467 0. 106 0. 349 0. 407 -0. 707 1. 000
摇 摇 *表示双尾检验 P<0. 05,**表示双尾检验 P<0. 01
图 5摇 鄱阳湖南矶湿地土壤有机质含量分布图
摇 Fig. 5 摇 Distribution of SOC in Soil of the Poyang Lake
Nanji Wetland
2. 2摇 鄱阳湖南矶湿地有机质和营养元素分布特征
2. 2. 1摇 湿地土壤有机质分布特征
由图 5 可以看出鄱阳湖湿地不同深度及不同湿地
植物群落下的土壤有机质含量分布特征。 5 个优势植
物群落下土壤有机质的垂直分布特征基本一致,其含量
最大值出现在土壤表层,然后由表层向下逐渐减少,最
小值出现在最下层,上高下低的分布格局较为显著(F =
24. 178,P<0. 05)。 另外,在 0—10、10—20 以及 20—
30cm层垂直变化尤为显著(F=21. 275,P<0. 05),30cm
以下土壤有机质含量则基本趋于稳定(F = 0. 271,P>
0郾 05)。 以芦苇群落土壤为例,有机质含量最大值出现
在 0—10cm层,为 24. 89g / kg,然后随着土壤深度增加
而减少,直至 80—90cm层才出现最小值,为 5. 07 g / kg,
表面 3 层变化非常明显,从 24. 89 g / kg减少到 11. 29 g /
kg,而中下层含量较低且变化则相对较小。
5 个不同的优势植物群落下相同深度的土壤有机质含量存在比较明显的差异,中下层土壤的差异尤其显
著(F=13. 825,P<0. 05)。 例如,在 0—10cm层(草根层)土壤有机质含量表现为:虉草群落(21. 90 g / kg) <南
荻群落(22. 20 g / kg)<芦苇群落(24. 89 g / kg)<苔草群落(25. 83 g / kg) <刚毛荸荠群落(29. 21 g / kg),最大值
和最小值相差 1. 333 倍。 在 30—40 cm层则表现为:南荻群落(4. 90 g / kg)<虉草群落(6. 02 g / kg)<刚毛荸荠
群落(6. 62 g / kg)<苔草群落(8. 53 g / kg)<芦苇群落(9. 995 g / kg),最大值和最小值相差 2. 04 倍。 其他各层
也有比较相似的分布规律。 从 9 层土壤有机质含量的平均值来看,也表现出较为显著的差异(F = 5. 423, P<
0. 05),由图 6 可以看出其具体表现为:南荻群落((7. 07依5. 85) g / kg)<虉草群落((9. 13依4. 92) g / kg)<刚毛
荸荠群落((9. 20依7. 62) g / kg)<苔草群落((10. 79依5. 95) g / kg) <芦苇群落((11. 77 依7. 24) g / kg)。 相关性
分析结果显示,SOC含量与植株重量呈非常显著的负相关关系,相关系数达负的 0. 984(双尾检验 P<0. 05)。
由图 4 可以看出不同群落之间植株重量差异也很显著,很显然,不同植物群落下土壤有机质含量存在显著差
异。 相关性分析结果还显示,土壤 SOC 含量与土壤地下水埋深相关性并不显著。 土壤 SOC 含量与 TP 有较
强的正相关关系,相关系数为正的 0. 935,双尾检验 P<0. 05,相关性很显著。
2. 2. 2摇 湿地土壤 TN的分布特征
由图 7 可以看出,鄱阳湖湿地土壤 TN 空间分布规律与有机质分布基本一致,总体呈现显著的上高下低
分布格局(F = 29. 698,P<0. 05),最大值出现在表层,最小值出现在底层。 表面 3 层变化非常显著(F =
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图 6摇 鄱阳湖南矶湿地不同植物群落下土壤 SOC 、TN、TP 和 TK含量分布
Fig. 6摇 Distribution of SOC、TN 、TP and TK in the Soil with different plants cover of the Poyang Lake Nanji Wetland
40郾 628,P<0. 05),30cm以下各层土壤 TN含量变化不太显著(F=0. 113,P>0. 05)且趋于稳定。
同样,地表植物群落分布状况不同,相同层次土壤的 TN含量存在显著的差异,这种差异在土壤中下层表
现尤为显著(F=88. 139,P<0. 05)。 全氮的最大值为 2. 98 g / kg,出现在刚毛荸荠群落土壤的表层,最小值为
0. 47 g / kg,出现在南荻群落土壤的底层,二者相差 63. 4 倍。 从五个优势群落的 9 层土壤 TN 平均含量来看,
也有比较明显的差异(F=3. 932, P<0. 05),由图 6 可以看出其具体表现为:南荻群落((0. 66依0. 39) g / kg) <
芦苇群落((0. 93依0. 75)g / kg)<刚毛荸荠群落((0. 96依0. 76) g / kg)<苔草群落((1. 08依0. 56) g / kg)<虉草群
落带((1. 12依0. 53) g / kg),顺序和土壤 SOC含量相比稍有不同。 相关性分析结果显示,土壤 TN 含量也与植
株重量呈现明显的负相关关系,相关系数为负的 0. 974(双尾检验 P<0. 05)。 同有机质一样,5 个不同植物群
落下土壤氮素含量也存在着显著差异。 另外,土壤 TN含量与土壤地下水埋深相关系数为 0. 349,比土壤 SOC
稍微显著。 土壤 TN与土壤 SOC有很强的正相关关系、相关系数为正的 0. 940,TP 和 TN 也有较强的正相关
关系,相关系数为 0. 931,双尾检验 P<0. 05,相关性非常强显著。
2. 2. 3摇 湿地土壤 TP、TK的空间分布特征
由图 8 可以看出,鄱阳湖湿地土壤全磷和全钾含量分布规律与有机质含量分布明显不同。 除表面两层
外,TP、TK含量随土壤深度变而变化的趋势非常不明显(F=1. 388,P>0. 05;F = 0. 851,P>0. 05),也未呈现上
高下低的分布规律。 但是,从图 6 可以看出,不同植物群落下土壤 TP、TK 平均含量还是有一定的差异,尤其
是 TK差异较为显著(F=4. 258,P<0. 05)。 TP 平均含量表现为:南荻群落<芦苇群落<虉草群落<刚毛荸荠群
落<苔草群落;TK平均含量表现为:虉草群落<苔草群落<刚毛荸荠群落<芦苇群落<南荻群落。 说明植物群落
分布对湿地土壤 TP、TK含量也具有十分明显的影响。 相关性分析结果显示,土壤 TP 含量也与植株重量呈现
十分显著的负相关关系,相关系数为负的 0. 999(双尾检验 P<0. 01),与土壤地下水埋深呈现弱正相关关系,
相关系数为正的 0. 407;而土壤 TK含量则与植株重量呈正相关关系,相关系数为正的 0. 763,土壤 TK含量与
地下水埋深呈较显著的负相关关系,相关系数为负的 0. 707,比较显著。 同时还发现植株高度于地下水位埋
深也成负相关关系,即地下水位埋深越浅植株高度越大,此相关显著性不是很强。
3摇 讨论
3. 1摇 鄱阳湖南矶湿地植物群落分布特征探讨
摇 摇 湿地植物群落的时空分布特征是其对生长环境长期适应的结果,也是多种因素长时间共同影响的结果,
这些因素主要包括气候、土壤、水分、地形及植物本身的生物学特性等[16]。 对于鄱阳湖湿地来说,湿地植物群
落的分布特征受湖面水位波动、洲滩地形及湿地植物特性影响较大。如上文所述,本研究发现鄱阳湖湿地植
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图 7摇 鄱阳湖南矶湿地土壤全氮含量分布图
Fig. 7 摇 Distribution of TN in Soil of the Poyang Lake Nanji
Wetland
图 8摇 鄱阳湖南矶湿地土壤 TP含量分布图
Fig. 8 摇 Distribution of TP in Soil of the Poyang Lake Nanji
Wetland
物不同种群沿水位梯度呈条带状或弧状分布,相同种群聚集分布或镶嵌分布;植物群落组成特征随季节的变
化而改变。 与其他研究结果相比较[9,16鄄17,19],南矶湿地植物群落分布格局具有两个突出的特点:(1) 湿地优势
植物种类较少(表 2),大范围的以苔草群落为主,芦苇和南荻群落分布范围较小,虉草和刚毛荸荠群落只在靠
近水边的地方有少量分布; (2) 植物群落条带状或弧状分布特征十分明显(图 3),从湖岸到湖心依次分布
为:狗牙根群落、芦苇群落、南荻群落、苔草群落、虉草群落、刚毛荸荠群落,一直到水生植物。 分析形成这种分
布和特点的主要原因如下:
(1) 水文规律的影响摇 鄱阳湖在丰水季节所有的湖盆和草洲全被淹没;在枯水季节湖水消退,不同地形
的洲滩相继出露,地形不同,洲滩淹水时间和出露的迟早就不同,从高海拔到低海拔形成一定的梯度。 洲滩年
均出露天数和不同植物群落地下水深梯度见表 1 和表 4。 南矶湿地的植物群落分布当然也受此规律的影响。
对水分和水淹时间需求不同的植物会分布在相应的梯度空间内,因而形成了不同的植物种群沿水位和海拔梯
度成条带状或弧状分布群落分布的特征。 比如对水分需求量最少狗牙根群落就分布在海拔较高出露时间较
长的湖岸一带附近,而对水分需求量较大的虉草群落和刚毛荸荠群落则分布在海拔较低出露时间较短的湖心
一带;
(2) 植物生物学特性的影响摇 湿地植物出现聚集分布主要与其繁殖特性有关,南矶湿地以多年生湿地植
物为主,它们的地下根状茎或根往往很发达,多以分蘖等方式繁殖,常常形成聚集分布的特点,以芦苇、南荻、
苔草等代表。 也有少数湿地植物靠种子传播繁殖,如稗子草、野胡萝卜等,常形成镶嵌分布;鄱阳湖湿地植物
群落随湖面水位的季节性波动而变化,是因为不同的植物对水淹和水分条件具有不同的适应性;
(3) 水热条件的影响摇 水热条件组合不同植物群落的组成就不一样,比如枯水季节洲滩外露,以苔草等
湿生植物为主,水生植物死亡,丰水季节全湖淹没,则以挺水植物、浮叶植物和浮根植物等水生植物为主,湿生
植物则暂时休眠;
(4) 鄱阳湖湿地植物群落特征也会受湿地土壤沉积和土壤养分等因素的影响摇 由于南矶湿地是赣江通
往鄱阳湖的入口,而赣江河道分汊多,泥沙淤积量大,是典型的扇形河口三角洲,湖底平原草洲是以河道为中
心发育而成的淤积平原或洲滩[20],泥沙的逐年梯度性淤积,使得很多湿地植物埋在淤泥之下,翌年很难萌发,
只有生命力较强的 5 种才能存活。 这种淤积也在不断的改变土壤的营养含量,进而影响植物群落的分布
格局。
3. 2摇 鄱阳湖南矶湿地土壤有机质及营养元素分布特征探讨
自然条件下,湿地土壤碳、氮等营养元素含量不仅受成土母质、气候及水文条件等影响,而且也受地表植
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物群落的影响[19]。 较大区域尺度内土壤碳、氮等营养元素含量的变异受气候、成土母质和水文条件等影响较
大,而在较小区域范围内则主要受地表植物群落类型的影响[22]。 本研究区域处在鄱阳湖南端,气候条件和母
质条件基本相同,湿地土壤有机质及氮磷等营养元素含量特征主要受水文条件和植物群落分布的影响。
3. 2. 1摇 鄱阳湖南矶湿地土壤有机质分布特征探讨
前文所述,鄱阳湖湿地土壤有机质含量分布特征:同一土壤深度 5 种不同植物群落下土壤有机质含量差
异十分显著;垂直分布呈现上高下低的特征,30cm以上变化剧烈,30cm以下含量变化不大。 这种分布规律受
鄱阳湖湿地特殊的水文过程和植物群落分布的双重影响。
鄱阳湖水位周期性波动使湿地水文条件形成了特定的规律[20],湖区内丰枯期水位差异很大,洲滩干湿交
替面积大且频率很高。 研究区域内由湖岸边缘到湖心,海拔由高到低,湿地淹水时间逐渐变长,频次逐渐增
多,处于低温水泽条件下的时间逐渐加长,通气条件也逐渐减弱,土壤由氧化环境逐渐过度到还原环境。 土壤
水分长期处于饱和状态,在厌氧还原环境下有机质不易被分解,土壤有机质易于累积,就会形成一个高峰(由
表 1 和表 4 可见南矶湿地不同植物群落被湖水淹没的程度)。 本研究中有机质的最大值出现在淹水时间最长
的刚毛荸荠群落带,南荻群落带出露时间较长,土壤通透性较好,所以有机质含量较低(图 6)。
同时,鄱阳湖南矶湿地植物群落分布对湿地土壤有机质的分布特征也有强烈的影响。 因为鄱阳湖湿地有
机质输入量主要受有机残体归还量及腐殖化难易程度的影响,输出量则主要受各种生物(如地表植物群落
等)和非生物条件(如水文条件、土壤环境等)的影响。
表 4摇 鄱阳湖南矶湿地不同植物群落下地下水埋藏深度
Table 4摇 Buried depth of groundwater under different plant communities in the Poyang Lake Nanji Wetland
群落名称
Community Name
芦苇群落
LW
南荻群落
ND
苔草群落
TC
虉草群落
YC
刚毛荸荠
GM
地下水深(9 月) -172. 5cm -146. 5cm -36cm +16. 5cm +22. 5cm
地下水深(10 月) -164. 9cm -138. 1cm -29. 8cm +17. 6cm +23. 8cm
摇 摇 -摇 表示地下水面离地面距离,+摇 表示观测点积水深度;数据为 2011 年 9 月到 2011 年 10 月观测平均值. LW等含义见图 2
鄱阳湖湿地植物群落沿水位梯度的环带状或弧状分布的特征明显影响了土壤有机质的分布和变化,使之
沿着不同的植物群落呈现带状或弧状富集特征。 例如本研究中由于苔草群落密度大有利于养分保留,涨势旺
盛有利于有机质积累,所以土壤有机质含量较高。 虉草群落密度较小,生物量较少,根系也不如苔草发达,又
处在水鸟和鱼类取食频繁地带,所以土壤有机质含量偏低(图 6)。 邵学新等[23]研究杭州湾湿地表明,植物地
上茎叶和地下根系有机碳含量分布特征明显影响到群落下土壤有机质含量特征。 毛志刚等[24]对盐城滨海湿
地、赵同谦等[25]对黄河湿地、葛刚等[19]对鄱阳湖湿地的研究也都发现不同植物群落带下土壤有机质的分布
具有统一的规律,即为:自土壤表层向下含量逐渐降低,中下层基本保持稳定,不同植物群落之间有机质含量
差异很大。
3. 2. 2摇 鄱阳南矶湖湿地土壤有全氮分布特征探讨
与有机质相似,湿地土壤全氮含量特征受不同植物群落分布的影响显著;垂直分布上高下低,一定深度之
后就趋于稳定。 鄱阳湖湿地土壤中,氮素的输入量主要依赖于动物植物残体的归还量和生物固氮量,同时也
受水体氮素沉积量和大气氮沉降量地轻微影响。 输出量则主要取决于土壤微生物及地表植物对有效态氮的
吸收利用量、随水输移流失量以及氮素重返回大气中量[26]。 很显然,鄱阳湖湿地总氮的输入量和输出量变化
特征主要受其特殊的水文过程和植物群落分布的影响。
鄱阳湖水位涨落频繁,湿地土壤干湿交替过程明显。 湿地土壤周期性干湿交替有利于脱氮过程的进行,
交替频率越高、周期越短脱氮作用就越强,土壤的氮素含量就相应越低。 所以本研究中全氮最小值出现在南
荻群落带,这也与南荻本生对氮素需求量少,滞留氮素能力较弱有关。 白军红等[22]在研究内蒙古乌兰泡湿地
时也发现,干湿交替频繁地带的表层土壤全氮含量比其他地带低。 这也可能是由于氮素随水输移而流失造
5663摇 12 期 摇 摇 摇 张全军摇 等:鄱阳湖南矶湿地优势植物群落及土壤有机质和营养元素分布特征 摇
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成的。
同时,湿地地表植物群落种类、群落生物量大小、对氮素的滞留能力、植物从土壤中吸收氮素的量以及植
物能向土壤返还氮素的量等都直接影响到湿地土壤中全氮的含量与变化[22鄄23]。 本研究中刚毛荸荠带的常年
积水频率高,土壤湿度大,微生物活动较弱,有机质分解程度低,且刚毛荸荠对氮素的吸收和滞留能力较差,所
以土壤表层全氮含量较其他群落高。 苔草群落具有强大的根系,对氮有强大的滞留能力和吸收能力,所以土
壤 TN含量处于较高水平(图 6)。 通过本研究的结果还可以看出,受土壤本身特性以及植物群落的影响,土
壤中全氮含量具有明显的垂直分异现象,当地表植物群落不同时,这种垂直分异现象有具有不同的特点。 但
是共同点是氮素都主要集中分布在生物活动范围区内,在植物根系分布密集区形成一个的富集层[22,27鄄28]。 本
研究的芦苇群落和南荻群落根系分布较深,所以在较深的土层中他们二者的养分含量明显高于其他群落。
3. 2. 3摇 鄱阳湖南矶湿地土壤有全磷全钾分布特征探讨
本研究结果显示,鄱阳湖湿地土壤 TP、TK含量分布并不像有机质和全氮含量分布那么规律。 除表面两
层外,TP、TK含量没有随着土壤深度的增加而呈现规律性的变化,更未出现上高下低的分布趋势。 但是不同
植物群落下土壤 TP、TK平均含量及垂直分布还是较大的差异, TK差异尤为明显。
天然湿地生态系统中,土壤中磷的主要来源是成土母质及动植物残体归还,其含量主要受成土母质、土壤
类型和气候条件的影响,受植物群落结构变化影响不大[29],因而其活动性较小,在土壤含量较为稳定。 孙万
龙等[29]在研究黄河口滨岸潮滩不同类型湿地土壤磷、硫的分布特征时,也发现不同植物群落下土壤全磷含量
差异不显著,变异系数较小,垂直分布方面的差异程度不大,认为土壤中磷含量主要取决于成土母质。 丁秋祎
等[27]对黄河三角洲湿地的研究也表明植物群落分布对磷含量变化影响不是很大,变异系数很小,认为土壤类
型和气候条件对其影响较大。 这说明湿地土壤全磷的含量变化基本不受地表植物群落影响。
土壤中钾元素的分布主要受土壤粘粒和水文条件的影响,因为土壤中的钾大部分都是以离子状态存在,
活性很强,很容易向下层淋溶,在向下迁移的过程中,又会受到植物密集根系的吸收作用。 鄱阳湖水位涨落频
繁,土壤干湿交替较快,所以钾元素淋溶转移速度较快,随土壤深度变化而变化的趋势不明显,其变化规律难
以把握。 另外,植物对钾的吸收主要靠根系,归还主要靠残体分解腐烂,不同植物群落根系分布格局不同,对
钾的吸收量不同,植物残体量及分解难易程度也不同。 这些不同可能就是鄱阳湖不同植物群落下土壤 TK平
均含量及垂直分布差异明显的原因。 由图 6 可以看出,不同植物群落下 TK含量差异十分显著。
3. 3摇 鄱阳湖南矶湿地植物群落与土壤有机质和营养元素的关系探讨
据上文所述,鄱阳湖湿地植物群落和有机质等都受其特殊的水文波动规律等因素的综合影响,植物群落
沿水位梯度呈条带状或弧状分布,土壤有机质等也各自随土壤深度和植物群落的变化呈现出层状、带状或弧
状富集特征,二者之间有着明显的对应关系。 所以,笔者认为湿地植物和土壤彼此之间有着强烈的影响。
首先,湿地土壤中的水分状况和养分的含量特征影响植物群落种类、生长发育和空间分布特征[3]。 从本
文的研究结果中明显可以看到,土壤含水量(地下水位)不同,植物群落的类型分布就不同,地下埋深最大的
地方分布这芦苇及南荻群落,有积水的土壤则分布刚毛荸荠群落。 同时,土壤养分含量也会影响到植物群落
特征,比如养分含量高的地方植物群落密度就大,生长也比较旺盛。 本研究中南荻和苔草群落下土壤有机质
含量较高,所以这两个群落植物生长特别茂密。
其次,湿地植物群落对土壤营养元素的选择性吸收、归还和滞留会强烈影响土壤中元素的分布与变
化[13,23]。 白军红等[30]研究在芦苇沼泽湿地时认为,不同种类的湿地植物对元素的选择性吸收以及滞留作用
会使土壤元素含量形成较大差异。 植物群落的生物量、残体腐殖质化难易程度等都会影响有土壤元素的含
量。 这些影响也表现在垂直方向上,与植物的根系的分布格局及深度密切相关。 一般植物根系都分布在土壤
表层,所以表层土壤有机质含量较高且变化较快,中下层植物根系分布逐渐减少,因而有机质含量逐渐缓慢降
低[31]且趋于稳定。 本研究中芦苇群落生物量较大且根系较粗分布纵向较深,故其下土壤养分含量明显高于
其他植物群落带,并且分布聚集在土壤中上层而不是表层,垂直变化幅度也很大。 另外,不同的植物改变其周
6663 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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围的环境(如土壤水分、pH值以及土壤机械组成等)的能力不同,也会造成不同群落下土壤养分含量的差异。
本研究中南荻群落根系较粗且横向分布,深度不大,改善了土壤得通透性,使得土壤为微生物活动强烈,有机
质快速被分解吸收或流失,所以南荻群落带土壤养分含量较低。
从表 3 的相关性系数矩阵可以看出,鄱阳湖南矶湿地植株的重量和土壤的 SOC、TN及 TP 含量有非常显
著的负相关关系,与土壤 TK含量有较强的正相关关系,同时,植株的重量和和高度与土壤地下水埋深也有微
弱的负相关关系。 这个主要是因为五月下旬南矶湿地各种植物生长到了旺盛的顶峰时期,土壤中的营养元素
都被地表植物吸收利用程度较强。 从相关性分析结果来看,植株的涨势严重的影响了土壤养分含量。 反之,
土壤养分含量也限制了植物的生长状况和分布格局。 同时此研究也表明,土壤水分状况也严重的影响了植物
的分布格局及其对土壤养分的吸收利用。
4摇 结论
通过对鄱阳湖南矶湿地植物群落定点定期调查和土壤样品分析研究,得出如下结论:
(1) 鄱阳湖南矶湿地植物群落分布特征受鄱阳湖特殊水位涨落节律、洲滩海拔地形、植物植物生物学特
性及土壤沉积特性和土壤养分等影响,表现出一定的空间分布特征和季节分布特征。 空间上由湖岸到湖心呈
明显的条带状或弧状分布特征,相同种群出现聚集分布或镶嵌分布。 季节特征表现为一年四季丰枯水时期洲
滩植物群落组成和生长状态的变化。
(2) 受鄱阳湖受水文条件和植物群落分布的双重影响,湿地土壤有机质及氮磷等分布特征表现为:土壤
表层有机质含量在 21. 90—29. 21 g / kg之间,全氮含量在 1. 69— 2. 98 g / kg 之间。 土壤 SOC 和 TN含量都呈
现表层高下层低的分布格局,变化速率呈现上快下慢后稳定的趋势。 全磷、全钾含量不随土壤深度变化而变
化,也未为出现上高下低的趋势。 不同的植物群落下土壤各元素含量具有显著的差异,苔草群落对各元素吸
收和滞留能力最强、影响最大,刚毛荸荠群落对土壤营养元素影响最弱。
(3) 鄱阳湖南矶湿地植物群落与土壤有机质和营养元素之间进行着频繁的物质和能量交换,彼此有着强
烈的影响,植株的重量和土壤的 SOC、TN及 TP 含量有非常显著的负相关关系,与土壤 TK含量有较强的正相
关关系,同时,植株的重量和和高度与土壤地下水埋深也有微弱的负相关关系。 所以土壤中的水分状况和养
分含量影响植物群落种类、生长发育和空间分布,植物群落对土壤营养元素的选择性吸收、归还和滞留影响土
壤中元素的分布与变化。
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ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 32,No. 12 June,2012(Semimonthly)
CONTENTS
Temporal and spatial dynamic changes and landscape pattern response of Hemeroby in Dayang estuary of Liaoning Province,
China SUN Yongguang, ZHAO Dongzhi, WU Tao,et al (3645)…………………………………………………………………
Distribution characteristics of plant communities and soil organic matter and main nutrients in the Poyang Lake Nanji Wetland
ZHANG Quanjun,YU Xiubo,QIAN Jianxin,et al (3656)
………
……………………………………………………………………………
Evaluation and construction of wetland ecological network in Qingdao City FU Qiang, SONG Jun, MAO Feng,et al (3670)…………
Driving forces analysis for ecosystem health status of littoral zone with dikes: a case study of Lake Taihu
YE Chun, LI Chunhua, WANG Qiuguang, et al (3681)
……………………………
……………………………………………………………………………
The concentrations distribution and composition of nitrogen and phosphor in stormwater runoff from green roofs
WANG Shumin, HE Qiang, ZHANG Junhua,et al (3691)
………………………
…………………………………………………………………………
Effects of slope gradient on the community structures and diversities of soil fauna
HE Xianjin, WU Pengfei, CUI Liwei,et al (3701)
………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
Investigation of populations of parasitic wasps parasitizing Carposina sasakii Matsumura (Lepidoptera: Carposinidae) in jujube
orchards in China, with respect to the wasp鄄host relationship YAO Yanxia, ZHAO Wenxia, CHANG Jupu,et al (3714)………
Assessment of ardeidae waterfowl habitat suitability based on a binary logistic regression model
ZOU Lili, CHEN Xiaoxiang,HE Ying,et al (3722)
………………………………………
…………………………………………………………………………………
Combined effects of temperature, salinity and pH on the clearance rate of juveniles of Pinctada martensii (Dunker)
ZHU Xiaowen, WANG Hui, LIU Jin, et al (3729)
…………………
…………………………………………………………………………………
Soil nutrient dynamics and loss risks in a chicken鄄forage mulberry鄄medicinal plant intercropping system
ZHAO Liping, YANG Guiming, ZHAO Tongke,et al (3737)
………………………………
………………………………………………………………………
Soil particle size distribution and its relationship with soil organic carbons under different land uses in the middle of Heihe river
ZHANG Junhua, LI Guodong, NAN Zhongren (3745)
……
………………………………………………………………………………
Effects of DEM resolution and watershed subdivision on hydrological simulation in the Xingzihe watershed
QIU Linjing, ZHENG Fenli, YIN Runsheng (3754)
……………………………
………………………………………………………………………………
Impacts of grid sizes on urban heat island pattern analysis GUO Guanhua,CHEN Yingbiao,WEI Jianbing,et al (3764)………………
Landscape connectivity analysis for the forest landscape restoration: a case study of Gongyi City
CHEN Jie, LIANG Guofu, DING Shengyan (3773)
………………………………………
…………………………………………………………………………………
Carbon footprint analysis on urban energy use: a case study of Xiamen, China
LIN Jianyi, MENG Fanxin, CUI Shenghui, et al (3782)
………………………………………………………
……………………………………………………………………………
The ecological footprint of alpine pastures at the village鄄level: a case study of Hezuo in Gannan Autonomous Prefecture, China
WANG Lucang, GAO Jing (3795)
……
…………………………………………………………………………………………………
The ecosystem health assessment of the littoral zone of Lake Taihu LI Chunhua, YE Chun, ZHAO Xiaofeng,et al (3806)…………
The biomass of Bashania fargesii in giant pandas habitat in Qinling Mountains
DANG Kunliang, CHEN Junxian, SUN Feixiang, et al (3816)
…………………………………………………………
……………………………………………………………………
Effects of salinity on seed germination and seedling growth in halophyte Limonium aureum (L. ) Hill
YOU Jia, WANG Wenrui, LU Jin, et al (3825)
…………………………………
……………………………………………………………………………………
Liana鄄host tree associations in the tropical montane primary forest and post鄄harvest forest of Bawangling, Hainan Island, China
LIU Jinxian,TAO Jianping,HE Zeet al (3834)
……
………………………………………………………………………………………
The response of photosynthetic characters and biomass allocation of P. bournei young trees to different light regimes
WANG Zhenxing, ZHU Jinmao, WANG Jian,et al (3841)
…………………
…………………………………………………………………………
Genetic variation among populations of the endangered Sinocalycanthus chinensis based on morphological traits and ISSR profiles
JIN Zexin, GU Jingjing, LI Junmin (3849)
……
…………………………………………………………………………………………
Growth response to climate in Chinese pine as a function of tree diameter
JIANG Qingbiao, ZHAO Xiuhai, GAO Lushuang,et al (3859)
………………………………………………………………
……………………………………………………………………
Age structure and spatial distribution of the rare and endangered plant Alcimandra cathcartii
YUAN Chunming, MENG Guangtao, FANG Xiangjing, et al (3866)
…………………………………………
………………………………………………………………
The water consumption and water use efficiency of the seedlings of Eucalyptus grandis and other five tree species in Sichuan
Province HU Hongling,ZHANG Jian,WAN Xueqin,et al (3873)…………………………………………………………………
Effects of leaf litter of Cinnamomum septentrionale on growth and resistance physiology of Brassica rapa in the decomposition
process of litter HUANG Weiwei, HU Tingxing, ZHANG Niannian, et al (3883)………………………………………………
Water transport velocity and efficiency in Quercus variabilis detected with deuterium tracer and thermal dissipation technique
SUN Shoujia, MENG Ping, ZHANG Jinsong, et al (3892)
………
…………………………………………………………………………
The saxicolous moss忆s features of absorbing water and its structural adaptability in the heterogeneous environment with rock
desertification ZHANG Xianqiang, ZENG Jianjun,CHEN Jinwu, et al (3902)……………………………………………………
Effects of organic materials containing copper on soil enzyme activity and microbial community
CHEN Lin, GU Jie,GAO Hua,et al (3912)
………………………………………
…………………………………………………………………………………………
Comparison of floral morphology and pollination characteristics between the sexes in Eurya obtusifolia
WANG Qian, DENG Hongping, DING Bo,et al (3921)
…………………………………
……………………………………………………………………………
Climatic suitability of potential spring maize cultivation distribution in China HE Qijin, ZHOU Guangsheng (3931)…………………
Effects of uniconazole dry seed dressing on nitrogen accumulation and translocation and kernel protein quality in wheat
FAN Gaoqiong,YANG Ennian, ZHENG Ting,et al (3940)
………………
…………………………………………………………………………
Review and Monograph
International comparison and policy recommendation on the development model of industrial symbiosis in China
SHI Lei, LIU Guoguo, GUO Siping (3950)
………………………
…………………………………………………………………………………………
Scientific Note
The Change of landscape pattern in Zhenlai Xian, Jilin Province in recent ten years
ZHANG Guokun, LU Jinghua, SONG Kaishan,et al (3958)
…………………………………………………
………………………………………………………………………
Footprint analysis of turbulent flux over a poplar plantation in Northern China
JIN Ying, ZHANG Zhiqiang, FANG Xianrui, et al (3966)
…………………………………………………………
…………………………………………………………………………
《生态学报》2012 年征订启事
《生态学报》是中国生态学学会主办的自然科学高级学术期刊,创刊于 1981 年。 主要报道生态学研究原
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法、新技术介绍;新书评介和学术、科研动态及开放实验室介绍等。
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第 32 卷摇 第 12 期摇 (2012 年 6 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA

(Semimonthly,Started in 1981)

Vol郾 32摇 No郾 12 (June, 2012)
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