花江小流域石漠化过程中的土壤有机碳氮的变化

以花江峡谷区1.2 km2小流域为研究对象,通过设置不同喀斯特石漠化强度的样地,研究不同等级石漠化样地的土壤有机碳、全氮含量在石漠化过程中的变化。结果表明,喀斯特生境中土壤具有高度异质性,人为干扰方式对土壤有机碳、全氮含量变异性的影响很大;樵采石漠化样地小生境土壤有机碳、全氮含量维持在较高水平,开垦石漠化样地小生境土壤有机碳、全氮含量较低;随着石漠化程度的加剧,樵采和开垦系列样地土壤有机碳、全氮含量呈现不断降低的趋势,这在一定程度上体现了石漠化过程的土壤退化本质。小流域内石漠化成因类型的划分对揭示石漠化过程中的土壤退化是必须的。     

不同等级石漠化综合治理的植被恢复过程特征——以贵州省花江峡谷为例

通过对石漠化综合治理过程中植被群落结构特征的连续观测,对影响植被结构变化的主要因素以及植被结构随治理时间变化的规律进行了研究。同一等级石漠化中植被盖度、生物量、生物多样性随综合治理年限增加,其结构得到改善和提高,其中植被盖度、生物量增长幅度为50%~360%。受人为扰动及石漠化等级程度的双重影响,植被结构具有异质性,即人为干扰程度加强,生物多样性降低;随着石漠化等级程度的提高,植被盖度、生物量降低;而生物多样性却随着石漠化等级程度的提高而提高,这种反常现象归根于治理初期生态系统的紊乱。在综合治理过程中,应针对人为扰动方式、程度及石漠化等级程度采取相应措施。     

雾灵山低山区油松林物种多样性初探

文章以河北省兴隆县雾灵山低山地区人工油松林为研究对象,采用植物群落样地调查法,对不同郁闭度的人工油松林样地灌木层和草本层群落的种类组成状况进行了观察和调查,并通过总优势度、Simpson指数、种间相遇概率等指标来探讨不同郁闭度下的油松林植物群落的物种多样性特点,以分析油松林郁闭度对其林下群落结构和物种丰富度的影响。结果表明在油松的郁闭作用下,林下灌木层植物密集,种类丰富,物种多样性高,而草本层植物稀疏,种类贫乏,物种多样性低;随着油松郁闭度的增加,灌木层物种多样性升高,草本层物种多样性有降低的趋势。     

喀斯特高原区5种常见灌木叶片δ~(13)C值的季节变化及其对石漠化程度的响应

测定了贵州高原喀斯特石漠化小流域内5种灌木叶片δ13C值的季节变化,旨在探讨季节及石漠化等级对植物叶片δ13C值的影响。结果表明:不同季节间植物叶片δ13C值呈显著差异,生长初期(4月)叶片的δ13C值显著高于生长中后期(7月、9月及12月);5种灌木种种间差异显著,火棘的叶片δ13C值最负,荚蒾的叶片δ13C值最正,粉枝莓,鼠李和竹叶椒的叶片δ13C值居中;7月不同石漠化等级间植物叶片δ13C值存在显著差异,而在其余月份(即4月、9月及12月)不同石漠化等级间植物叶片δ13C值不存在显著差异,但基本呈现无、轻度石漠化植物叶片小于中度石漠化植物叶片δ13C值的格局;整个生长季中,叶片δ13C值与土壤含水量的相关关系研究表明大多数种在大多数时间随土壤水分的减少其δ13C值增高。     

喀斯特石漠化山区苔藓多样性及水土保持研究

喀斯特石漠化已成为制约我国西南地区可持续发展的重要生态环境问题. 以云南芝云洞山区苔藓植物为研究对象,于2012年1月进行调查和样地设置,共采集样品75份,采用经典形态分类法进行鉴定,分析苔藓多样性及其对水土保持的贡献. 结果表明:苔藓植物有11科25属53种;苔藓植物种数为无石漠化区(34)＞轻度石漠化区(14)＞中度石漠化区(12)＞强度石漠化区(7),丰富度指数也为无石漠化区(2.8748)＞轻度石漠化区(0.1941)＞中度石漠化区(-1.1767)＞强度石漠化区(-1.8923). 石漠化区苔藓植物相似性指数相差较小,其中强度石漠化区与中度石漠化区的相似性指数为0.3750,强度石漠化区与轻度石漠化区为0.3077,中度石漠化区与轻度石漠化区为0.3846;而石漠化区与无石漠化区相似性指数相差较大,其中无石漠化区与强度和轻度石漠化区的相似性指数分别为0.0714和0.0952. 强度、中度和轻度石漠化区与无石漠化区均匀度指数分别为0.5900、0.5133、0.4899和0.6107. 6种优势苔藓植物(长叶纽藓、卷叶湿地藓、东亚小石藓、黑扭口藓、卵叶青藓和狭叶湿地藓)的生物量、成土量和饱和吸水量分别在0.962~9.546、1.294~40.181、8.890~82.571g/m2之间,表明可以将苔藓植物作为该类地区的先锋植物.      

喀斯特石漠化过程中土壤的空间分布

本文对贵州花江1.2km2小流域内樵采和开垦石漠化过程土壤的空间分布进行了调查研究。结果显示:喀斯特土壤分布极不均匀,土被极度破碎,土壤分布面积分别在5.4%～20.1%和11.1%～48.5%,樵采石漠化过程的土壤分布特点与开垦过程既有相似的方面也存在明显的差异,差异表现在樵采作用下土壤分布面积小、每种小生境的面积也小、土壤块数量少;相似性表现在随着喀斯特石漠化进程的演化,潜在石漠化土壤主要分布在石沟、土面、石土面3种小生境类型,轻度石漠化土壤则主要存在于石沟、土面小生境中,发展到中度和重度石漠化类型时,土壤主要分布在石沟、土面、石坑中;土壤厚薄分布不均,厚土主要分布在潜在石漠化区域,石漠化过程中土壤厚度的变化趋势为随着石漠化的进行土层变薄但并不是完全符合这一规律的变化,土壤分布面积与土壤厚度之间没有关联,对喀斯特土壤厚度的作用需要认真对待;尽管喀斯特土壤土层极薄,但潜在石漠化区域能够生长高大乔木林且植被盖度可达70%以上,说明喀斯特土壤厚度的认识存在一定的缺陷。土壤的空间分布特点表现出石土面小生境土层从有变无,土壤存在的小生境演变为石坑,样地土壤总面积缩小,土层变薄,土块小生境数量增加,而土块的面积缩小,显示出土壤侵蚀以渐进形式进行。樵采石漠化进程中土壤的侵蚀主要在樵采时就已经大量发生,石漠化过程中的侵蚀变化较小;开垦石漠化进程中发生剧烈土壤侵蚀,人为开垦种地过程促进了土壤侵蚀的发生。     

基于综合治理和水文模型的广西县域石漠化小流域区划研究

以小流域为单元布置各项石漠化治理工程,是国家开展石漠化综合治理的主体内容。研究基于石漠化综合治理的理念,厘定石漠化小流域概念体系。首先,运用数字高层模型数据,在Arc GIS水文模型的支持下,划分几何小流域;在此基础上,综合考虑石漠化综合治理实践经验,结合岩溶地下流域,生成实体小流域。根据小流域的自然地理背景,对实体小流域进行聚类,得到4种小流域类型,针对每种类型分别推广适宜的石漠化治理模式;最后,根据石漠化综合治理的需要,从实体小流域中选择出少数适宜安排治理工程的治理小流域,并将结果应用于天等县和环江县等石漠化综合治理工程中。     

普定喀斯特生态系统观测研究站的生物样地建设与监测工作

生长和适应于喀斯特地貌环境的生态系统,即喀斯特生态系统,因人类活动干扰和石漠化进程影响,其结构和功能均发生退化,因此,定位、长期监测喀斯特生态系统的组成、结构、过程和功能,以及人类活动的影响和响应,对研究该类特殊生态系统的格局和动态变化具有重要意义。作为中国科学院生态系统观测网络(CERN)仅有的两个喀斯特台站之一,普定喀斯特生态系统观测研究站的生物监测总目标是开展喀斯特高原常绿落叶阔叶混交林的植被生态学(结构、过程、功能)监测与研究,及其退化植被的恢复生态学示范,建立喀斯特植被恢复与重建的优化模式和范式。本文初步介绍了普定站的生物观测网络,以普定县后寨河流域的天龙山常绿落叶阔叶混交林样地作为永久监测样地(主观测场),以陈旗不同干扰方式下的植被恢复样地、赵家田皆伐样地、沙湾主站址退耕样地作为辅助监测样地(辅观测场),以高羊河流域陈家寨坡耕地恢复和滇柏林改造样地作为生态重建示范样地(辅观测场),配合流域内外诸多样地与试验点(站区调查点),可初步定位监测和预测代表性喀斯特森林和灌丛的长期变化与未来发展趋势。     

黔中地区不同林龄马尾松小气候特征研究

以黔中地区不同林龄马尾松人工林为研究对象,采用时空替代法,选取农田（对照）、林窗、中林龄、近熟林、成熟林和过熟林6个样地,每月选择代表日分时段测量光照强度、光通量密度、气温、相对湿度、蒸气压亏损和风速等小气候指标,同时对样地内不同垂直高度（0.5,1.0和1.5m）观测指标进行比较.结果表明：（1）除风速随测量高度变化（1.5m > 1.0m > 0.5m）差异极显著外（P<0.01）,其余观测指标随测量高度均无显著差异（P>0.05）.（2）观测时段内,不同林龄马尾松林小气候均存在显著性差异（P<0.05）,其中光照强度、光通量密度、气温、蒸气压亏损和风速变化为农田 > 林窗 > 马尾松林;相对湿度变化为马尾松林 > 林窗 > 农田.（3）与农田相比,马尾松林分别降低了光照强度、光通量密度、气温、蒸气压亏损和风速的917.36%、837.35%、5.33%、30.77%、193.58%,增加了6.39%的相对湿度,具有显著的遮阳降温、增湿保湿、维持林冠下小气候稳定的作用.在演替前期,抵挡阳光和风速的效果明显,而在后期,降温增湿以及保湿效果显著.舒适度评价显示,除冬季外,黔中地区马尾松林可发挥良好的森林康养和游憩生态功能.     

西南岩溶地区生态系统完整性分析

生态系统完整性不仅反映了环境干扰下生态系统维持最优化运作和良性发展的能力,也反映了为人类社会提供有价值产品和服务的能力。本文以生态系统完整性的视角,从耗散结构和生态系统结构、过程、服务功能方面分析了岩溶生态系统的特点,表明岩溶生态系统完整性也是潜在脆弱的,随着生态的逐渐退化,生态系统完整性逐渐损失。作为人类作用胁迫下的终态,岩溶土地石漠化的发生和加剧代表着岩溶生态系统完整性的丧失,石漠化治理及生态恢复过程则是生态系统完整性逐渐恢复的过程。     

贵州喀斯特石漠化与生态环境治理

贵州的喀斯特石漠化治理不仅在贵州和中国的喀斯特区,乃至在世界喀斯特区都将具有重要的典型示范作用。根据1999年卫星遥感解译结果分析,全省中度以上石漠化面积13 187 km2占到7.49%,轻度以上石漠化面积35 920 km2,占到全省的20.39%,如再加上具有潜在石漠化的土地,面积可以达到45.20%。贵州对喀斯特石漠化生态环境进行了长期、持久的研究,为石漠化治理提供了坚实的理论基础和有力的技术支撑,形成了具有中国特色的成功治理模式:包括小流域综合治理模式,生态农业模式,退耕还林还草、林草结合的草、畜(禽)生产模式,草地畜牧业模式,坡耕地防治水土流失的坡改梯模式,环境移民与开发式扶贫模式,典型脆弱生态环境综合治理模式等。正由于石漠化治理取得显著的成绩,使治理区生态环境恶化趋势得到了根本的好转,表明喀斯特石漠化生态环境是可以治理改善的,消除贫困及走可持续发展之路是完全可以实现的。     

喀斯特小流域内不同背景区植物解剖结构与植物叶片δ~(13)C的关系研究

本文应用光学显微镜和电子扫描显微镜的方法测量了生长在贵州省清镇市王家寨小流域内不同背景区(喀斯特与非喀斯特)11种植物的叶片解剖结构,比较了不同背景区整体植物以及各样地之间相同植物的叶片解剖结构与其δ13C值的相关关系。研究结果表明,研究区内所有植物从非退化到退化过程中的叶片解剖结构与δ13C值呈现显著的正相关关系,喀斯特背景区的竹叶椒和小叶鼠李,非喀斯特背景区的粉枝莓、油茶和构树的叶片解剖结构与δ13C值也呈现显著的正相关关系,喀斯特背景区与非喀斯特背景区植物具有比较一致的变化趋势,而生长在两背景区的同种植物叶片解剖结构和δ13C值均无显著性差异。这说明了在本研究小流域内,由于光、热、水、气等外部影响因素的一致性,不同背景区从非退化样地到退化样地的发展过程中,植物叶片的解剖形态特征为了适应环境的改变而产生了相同的响应趋势,这些响应变化均与植物叶片的δ13C值具有正相关关系,尤其是石漠化样地上的植物叶片解剖形态特征以及其δ13C值对生境条件的响应是最迅速和最敏感的。     

广西不同石漠化等级下SPAC水势梯度及其环境效应

以野外观测为基础,对广西不同石漠化等级(无石漠化、轻度石漠化、中度石漠化和重度石漠化)下土壤-植被-大气连续体(Soil-Plant-Atmosphere Continuum,简称SPAC)系统中的水势日变化、气象因子日变化过程进行了研究。结果表明:随着石漠化程度的增加,大气水势降低,大气水势对不同石漠化程度的反应敏感。岩溶区石漠化等级下植物和土壤水势较低,不同石漠化条件下的植物叶水势在-7.79±0.43~-2.68±0.11 Mpa之间,土壤水势在-4.00±0~-0.08±0.04 Mpa之间,重度石漠化等级下植物处于萎蔫状态。植物在正午受到的水分亏缺程度为:重度石漠化中度石漠化无石漠化轻度石漠化。无石漠化下植物叶片水势与大气温度呈正相关关系,与大气相对湿度呈负相关关系,轻度石漠化、中度石漠化和重度石漠化下植物叶片水势与大气温度呈负相关关系,与大气相对湿度呈正相关关系。水分在SPAC系统中运移,其能量消耗主要集中在叶片-大气的过程。叶-气水势差差值大小为:中度石漠化重度石漠化轻度石漠化无石漠化。随着石漠化程度的增加,SPAC水势梯度提高,各介质层水势差的增大,提高了水分循环和能量交换的强度。     

喀斯特石漠化区小生境特征研究——以贵州清镇王家寨小流域为例

本研究以贵州高原喀斯特石漠化小流域为对象,着重研究了该区小生境的类型、特征和组合,小生境小气候特征及植物对小生境资源的利用。结果表明:研究区小生境类型主要为石面、石沟、石缝及土面。小生境组合类型主要为石面型,石面土面型及石面石沟型,其中石面型占相当大的比例。不同小生境的严酷度从高到低依次为石面土面石沟石缝。各小生境的恶劣程度均随着石漠化的进行而增加。研究区植物主要生长在石面石沟中,若以各生境中单位面积的平均株数而言,植物对小生境资源利用率从高到低依次为石缝石沟土面石面。随着石漠化的进行,各小生境株密度基本上呈现出先增加后下降的格局。     

基于神经网络的喀斯特石漠化预警分析模型研究——以广西都安为例

阐述了人工神经网络的基本工作原理,分析BP算法在神经网络中的应用,并具体介绍了BP算法过程。在此基础上,以都安石漠化预警分析为例,提出了基于神经网络的石漠化预警模型的结构。人工神经网络模型实现了石漠化预警分析,确定石漠化危险性指数,并把分析的结果以专题图的形式来表现,从而验证石漠化预警分析模型的可靠性和可行性。     

雅江河谷防沙治沙工程近地表特性——林下植被特性、生物结皮及土壤养分变化特征

采用对比分析和时空互代法,从植被配置模式（杨树+砂生槐、砂生槐、花棒、藏沙蒿）、工程年限（6,10,30a）2个方面,研究了雅鲁藏布江（简称雅江）河谷防沙治沙生态工程实施过程中林下植被特性、地表生物结皮及土壤养分等变化特征.结果表明,工程年限为10a的乔灌（杨树+砂生槐）、灌木（砂生槐、花棒）型样地较草本（藏沙蒿）更有利于提高林下植物多样性,且杨树+砂生槐样地的林下植被地上生物量、枯落物量、地下生物量、土壤有机质、全氮与全磷含量均显著高于其他3种样地.藏沙蒿样地的生物结皮最为发育,花棒样地次之,杨树+砂生槐样地无结皮.随年限延长,杨树+砂生槐样地林下植物多样性、枯落物量、地下生物量、土壤有机质、全氮及全磷含量呈增加趋势,生物结皮仅在6a样地中有发育;砂生槐样地地上生物量、地下生物量、生物结皮逐渐增加,但植物多样性、全氮含量呈下降趋势,枯落物量、有机碳及全氮含量呈先增加后减小规律.不同配置模式中,杨树+砂生槐乔灌型样地各项指标综合表现最佳,并随工程年限延长,对促进河谷沙地植被演替、提高植被生产力、提升沙地肥力等作用愈强.建议该区防沙治沙工程中应推广杨树+砂生槐乔灌型模式为主.     

砍伐干扰对华北落叶松林下土壤有效氮含量空间异质性的影响

为揭示砍伐干扰对森林土壤有效氮(NO3--N和NH4+-N)含量空间异质性的影响,并为进一步认识森林生态系统N素循环及森林系统结构和功能提供基础依据.选取华北落叶松砍伐干扰林分(样地A)和未砍伐干扰林分(样地B),采用基于地统计学中区域化变量理论的格局分析方法.对样地林下土壤(0～30cm)有效氮含量的空间异质性特征进...     

关帝山森林土壤真菌群落结构与遗传多样性特征

土壤微生物群落驱动土壤碳、氮、磷、硫生物地球化学循环,在维持土壤碳汇和生态系统功能等方面发挥重要的作用.分析环境与空间因素在寒温性针叶林土壤微生物群落构建中的作用,可以为区域森林生态系统管理措施的制定提供理论依据.本文利用Illumina高通量测序技术分析了关帝山庞泉沟自然保护区华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)林、青杄(Picea wilsonii)林、油松(Pinus tabulaeformis)林以及桦树(Betula spp.)林这4种林型的5个土壤真菌群落(Lp MC1、Lp MC2、Pw MC、Pt MC和BMC)的结构.同时测定林下土壤环境因子及林下植被多样性,分析真菌群落的结构与植被和土壤环境因子的相关性.结果表明:(1)5个样地中共有7个真菌门和33个优势真菌属;(2)冗余分析结果表明:土壤pH、温度、含水率、全氮含量、NH+4含量、全碳含量、蔗糖酶活性、脲酶活性、林下植被优势度和均匀度与土壤真菌群落结构显著相关;(3)聚类分析和PCA分析结果表明,森林植被类型、土壤环境因子和林下植被对土壤真菌群落结构影响显著.(4)空间变量(PCNM)分析结果表明,在局域尺度(local scale)上扩散限制对研究区域真菌群落构建的影响不显著.本研究区森林土壤真菌群落结构主要受到环境选择(土壤pH、温度、含水率、全氮含量、NH+4含量、全碳含量、蔗糖酶活性、脲酶活性、林下植被优势度和均匀度、森林类型)的显著影响.     

鄱阳湖不同区域沉积物细菌群落结构、功能变化及其与环境因子的关系

为了解鄱阳湖湖区内具有不同形态、功能的沉积物微生物群落的空间差异,采用T-RFLP（末端限制性片段长度多态性）和Biolog-Eco微平板法,对松门山（主湖区）、饶河（入湖口）、南矶山（碟形湖）和白沙洲（湖汊）样地表层沉积物进行细菌遗传多样性和微生物代谢功能多样性进行分析.结果表明:鄱阳湖具有不同形态、功能的样地间细菌群落结构及微生物功能多样性存在协同的空间异质性,显示饶河样地与其他样地之间差异显著（P < 0.05）.基于T-RFLP结果,饶河样地与其他样地细菌群落结构的差异主要来源于中等相对丰度（0.20%~2.00%）的TRFs片段.此外,饶河样地微生物代谢活性显著低于其他样地（P < 0.05）,主要是因为饶河样地微生物对多聚物类和碳水化合物类碳源的利用能力显著降低.基于微生物群落与环境因子的冗余分析（RDA）结果显示,营养物质（有机质、TOC、TN）和重金属（Zn）是影响细菌群落结构的主要因子,而水深、pH、速效氮[w（NH₄+-N）、w（NO₃--N）]、重金属[w（Zn）、w（Cu）、w（Cd）]是影响微生物代谢多样性的显著因子.研究显示,重金属（Zn）对鄱阳湖沉积物细菌群落结构及微生物功能多样性具有显著影响.研究结果可为探索大型淡水湖泊底栖微生物群落结构和功能的空间异质性以及探讨微生物群落结构与功能对环境因素的响应提供理论依据.      

锡林河流域生长季节不同草地类型根系呼吸特征研究

采用根系生物量外推法于2005年生长季对内蒙古锡林河流域温带半干旱草原中的羊草自由放牧草原、大针茅自由放牧草原和羊草退化草原根系呼吸占土壤总呼吸的比例进行了野外测定,研究了不同草地类型土壤总呼吸、根系呼吸和根系呼吸占土壤总呼吸比例的季节变化规律,同时就根系生物量和水热因子等环境要素对上述过程的影响进行了具体分析.结果表明,3个样地根系呼吸和土壤总呼吸的季节变化规律基本一致,均表现为单峰曲线,峰值出现在7月下旬,但羊草退化草原受过度放牧的影响,根系呼吸和土壤总呼吸速率均明显高于其它2个样地;根系呼吸占土壤总呼吸的比例在生长季节内波动明显,且3个样地差异较大,但大多介于40%～50%之间,平均值为40.3%.