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。     

废弃卡林型金矿区结皮苔藓植物蓄水作用和成土功能研究

通过野外调查和实验室分析,对贵州省兴义市新路废弃卡林型金矿区苔藓植物进行了研究。结果显示,该矿区共计有苔藓植物4科6属7种,未发现苔类和角苔,种类组成较单调,其中丛藓科(Pottiaceae)和真藓科(Bryaceae)为优势科;生活型有2种类型:矮丛集型(85.71%)和交织型(14.29%),矮丛集型占有绝对优势;并对该矿区结皮优势苔藓植物硬叶扭口藓、卵蒴真藓、毛口藓和小青藓的生物量、成土量、饱和吸水率和饱和吸水量进行了测定分析。结果显示,该矿区生物量为3.00～52.40g/m2;成土量为217.50～3 695.80g/m2;饱和吸水量为35.10～684.30g/m2;饱和吸水率为1 170.00%～3 637.00%。研究表明,在喀斯特石漠化严重的废弃金矿区,对于在缺少土壤,水土流失严重和植被破坏大的环境区域,苔藓植物以其特有的生态功能在石漠化治理,蓄水作用和成土功能,植被恢复及生态治理等方面起到十分重要的作用。     

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。     

快速培育黄土高原苔藓结皮的关键影响因子

为探索快速培育黄土高原苔藓结皮的关键影响因子,利用正交试验设计方法,研究了表层土壤含水量、光照强度和接种量3种因素对黄土高原苔藓结皮生长发育的影响,初步探讨了在黄土高原地区快速培育苔藓结皮的可行性。结果表明:(1)表层土壤含水量、光照强度及接种量均对黄土高原苔藓结皮(土生对齿藓为优势种)盖度、株密度和生物量的变化有极显著影响(P0.01)。(2)对苔藓结皮盖度和株密度而言,3种因素的影响顺序依次为表层土壤含水量光照强度接种量;对生物量而言,其影响顺序依次为表层土壤含水量接种量光照强度。(3)快速培育黄土高原苔藓结皮的最佳因子组合为表层土壤含水量25%~30%+光照强度1 000lx+接种量700g/m2,在人工气候室条件下培育40d,苔藓结皮盖度可以迅速达到95%。     

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。     

贵州喀斯特石漠化地区苔藓结皮对土壤酶活性及碳氮磷含量的影响

【目的】探索在喀斯特石漠化退化生态系统下苔藓结皮及覆被土壤的养分的变化特征，以期为喀斯特石漠化生态环境修复提供新的理论参考。【方法】以我国贵州典型喀斯特石漠化生态系统-花江石漠化综合治理示范区的苔藓结皮覆被土壤、移除结皮（一年后）以及裸土为研究对象，采用双因素分析方法探讨不同石漠化（无、轻、中、重度）生境下有无结皮覆被及不同土层深度（结皮层、0～5 cm、5～10 cm）对土壤酶活性、土壤碳氮磷含量及计量特征的影响。【结果】(1)苔藓结皮层土壤脲酶和β-葡萄糖苷酶活性均随着石漠化的等级的升高而升高，而蔗糖酶和碱性磷酸酶则无显著变化；无石漠化区的土壤有机碳含量和碳/氮、碳/磷、氮/磷比值显著高于轻、中、重度石漠化区。(2)土壤碳氮磷含量及计量特征、酶活性在结皮层与结皮下土层间存在显著差异，结皮层显著高于结皮下0～5 cm和5～10 cm土壤。(3)与苔藓结皮相比，除脲酶活性外，移除结皮一年后的土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶、β-葡萄糖苷酶活性、碳氮磷含量及计量特征均有所减少，而与裸土相比则无明显变化。【结论】苔藓结皮的存在提高了其覆被土壤的酶活性及碳氮磷含量，突出了苔藓结皮在退化喀斯特石漠化生境...     

黄土丘陵区油松人工林和白桦天然林细根垂直分布及其与土壤养分的关系

在黄土高原子午岭林区,对油松人工林、白桦天然林细根生物量、比根长、根长密度和细根表面积的垂直分布特征,以及这些根系指标与土壤水分、土壤容重、氮素和有机质的关系进行了研究。结果表明,油松人工林细根生物量随土壤深度增加呈单峰曲线,白桦林细根生物量随土壤深度增加呈减少趋势;油松林大部分根系生物量集中分布在040.cm土层中,其中020.cm土层占37%以上,2040.cm集中了41%以上;表层土壤(020.cm)具有较高的比根长、根长密度和细根表面积,而底层(4060.cm)的比根长、根长密度和细根表面积最低。油松林土壤全氮和有机质含量垂直变化趋势相似,随土壤深度的增加而降低;硝态氮(NO3--N)均随土壤深度的增加呈单峰曲线变化趋势,而铵态氮(NH4+-N)随土壤深度增加呈先降低后增加的抛物线趋势。白桦林75%的细根生物量集中在020.cm土层,比根长、根长密度和细根表面积的垂直分布规律与油松林相似,表层土壤白桦林细根表面积是油松人工林的3.91倍,而2040.cm土层白桦林细根表面积比油松人工林降低了33%。白桦林土壤全氮、有机质含量、NO3--N和NH4+-N垂直变化趋势与油松林相似。土壤水分、容重、全氮和有机质对油松和白桦细根分布的影响明显大于NH4+-N和NO3--N。白桦林表层土壤有机质含量与细根生物量的相关性达到显著水平(r=0.99,P0.05),白桦林表层土壤有机质含量与比根长和根长密度的相关性(分别为r=0.91,r=0.8)低于油松林(分别为r=0.95,r=0.94)。油松和白桦林040.cm土层细根表面积与土壤全氮相关性随土壤深度增加而下降,比根长和根长密度与土壤全氮相关性随土壤深度增加而增大。油松和白桦林2060.cm土层细根生物量、细根表面积和根长密度随有机质含量的减少而增加,而比根长呈相反的变化规律。     

不同水分条件下苔藓结皮光合能力对氮素添加量的响应

[目的]探究苔藓结皮失水过程中光合能力对不同梯度氮添加的响应,为进一步研究苔藓结皮对氮沉降的响应过程以及为干旱、半干旱区荒漠生态系统的管理提供理论依据。[方法]选取毛乌素沙地的优势藓种拟双色真藓(Bryum pachytheca)为研究对象,在控制条件下采用氮添加的模拟试验手段。[结果]苔藓结皮净光合速率在低于0.2g/(m2·a)的氮添加量时受到促进,在高于0.2g/(m2·a)的氮素添加量下,低水分含量时被抑制,高水分含量时会受促进;同时,0.2g/(m2·a)是苔藓结皮能承受的最优氮添加量,此时苔藓结皮的光合固碳能力达到最大,年光合固碳量为对照条件的2倍。[结论]氮沉降引起的氮素增加对于干旱、半干旱区苔藓结皮的光合能力以及固碳潜力具有显著的影响。     

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。     

花椒林在喀斯特石漠化治理中的碳汇效益

[目的]评价石漠化地区花椒林的碳汇功能,为石漠化治理工程的碳汇效益提供技术示范与参考。[方法]以贵州省花江喀斯特石漠化治理示范区生态环境综合治理模式下顶坛花椒(Zanthoxylum planispinum)为研究对象,依据当地的石漠化现状,通过测定强度、中度和轻度石漠化和不同龄级的花椒林生物量、土壤深度和持土量,对花椒林碳汇量进行估算。[结果]石漠化程度越高,花椒林碳汇量越低,反之,石漠化程度越低,花椒林碳汇量越大,其中轻度石漠化花椒林碳密度为3.24t/hm2,中度石漠化为3.12t/hm~2,强度石漠化为2.81t/hm~2,轻度中度强度;随着土壤深度和持土量的增加,花椒林碳汇量也呈现增加的趋势。[结论]花椒林的平均碳密度为3.06t/hm~2,花椒林的综合最优碳汇经济效益为1.92×10~4~2.56×10~4元/hm~2。     

喀斯特石漠化过程对土壤活性有机碳的影响

以贵州省花江峡谷区典型喀斯特石漠化小流域为研究区域,对潜在、轻度、中度、强度石漠化等级样地代表性土壤活性有机碳进行了测试分析.分析结果表明,随着石漠化程度的增加,土壤微生物生物量碳(sMBc)、轻组有机碳(LFOC)、可矿化碳(MC)、微生物商(qSMBC)呈下降趋势,微生物呼吸商(qCO2)呈上升趋势,与石漠化过程有一致性,能较好体现石漠化过程中土壤退化的本质.开垦序列土壤活性有机碳库的周转速率和土壤微生物碳库的下降速率大于樵采序列,使得开垦序列土壤即使在高的生物归还量下,形成土壤有机碳的比例相对较小.土壤SMBC,LFOC,MC,易氧化有机碳(LOC),qSMBC,qCO2等生物学性质除了与人为干扰方式有关外,还与植被生物量有关,可以体现土壤质量发展的方向,是石漠化过程土壤退化及恢复评价的敏感指标.     

典型石漠化植被恢复区土壤理化特征及多指标聚类研究

为揭示造林20年后不同石漠化恢复模式对土壤结构和理化性质的影响,以滇中地区7种恢复模式下样地土壤为研究对象,研究不同石漠化恢复模式下土壤理化性质分布特征并进行多指标聚类分析。结果表明：除油杉林外,其他样地土壤养分等级均为中高级;土壤颗粒组成较为合理,分形程度较好,抵抗侵蚀的能力较强;不同恢复类型对石漠化土壤的改良存在明显不同,混交林明显优于纯林;由于受土壤母质、地形以及水文等因素的影响,相同恢复类型间存在差异,华山松林和油杉林总体较差;研究区土壤可蚀性因子K值与粉粒含量呈正向变化特征;对土壤理化性质进行Q型聚类可以将受试样地土壤分为4类,油杉林和华山松林被单独分出。研究结果可为地方政府制定科学合理的喀斯特石漠化地区生态防治措施提供理论基础和技术支撑。     

云南省砚山县石漠化区域植被修复的物种配置研究

[目的]对石漠化区域人工植被恢复的物种配置方案进行研究,为恢复石漠化地区的生态服务功能,遏制水土流失提供技术支撑。[方法]通过对砚山县不同等级石漠化区域的植被进行实地调查,选取并查明无明显石漠化、潜在石漠化和轻度石漠化3类小区域植物群落结构特征及各物种在群落中的地位。[结果]清香木、栓皮栎是乔木层优势种,火棘、野花椒是灌木层优势种,茅草为草本层优势种,葛藤为藤本植物优势种,它们均具有极为重要的生态价值和经济价值。[结论]结合当地实际情况,提出采用各层乡土优势种并结合引进物种山葡萄等进行石漠化山地乔灌草藤搭配为适合人工植被修复的物种配置方案。     

典型岩溶石漠化区根系生境及其类型研究

在贵州岩溶石漠化区,根据碳酸盐岩分布、地貌类型及岩石类型分布情况,共计调查152个根系生境剖面,利用岩性、产状、根系分布范围内的岩石斑块数、土层深度、裂缝宽度、垂直剖面土壤分布范围、植物根系分布的长宽幅度等指标,采用RDA排序方法,分析根系生长空间类型及其特征;采用定性和定量分析相结合的方法进行快速聚类,划分植物根系生境类型,并进行生境类型命名及类型特征描述.结果表明:1)石漠化区植物根系生长空间分为表层空间、单层空间、多层空间3种类型,植物根系对多层空间类型利用最多;2)贵州岩溶石漠化区根系生境分为18个类型,各类型特征不同.研究成果加深了对岩溶石漠化区植物根系生境的认识,对植物生态修复与石漠化治理均具有重要的意义.     

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。