西南喀斯特典型树种光合特性的季节变化及主要影响因子

为了解喀斯特典型植物光合作用季节变化特征,应用LI-6400便携式光合作用测定系统,对滇南安息香(Styrax benzoinoides Craib)、女贞(Ligustrum lucidum)和岩樟(Cinnamomum saxatile)3种喀斯特典型植物在自然生境中的光合季节动态及主要影响因子进行研究。结果表明:女贞和岩樟的光合速率季节变化表现为4月、7月较高而1月、10月低,滇南安息香的光合速率季节变化则不明显;3种植物都出现了光合"午休"现象,但不同树种的变化曲线不同;不同季节影响3种植物的净光合速率(Pn)的因子不同:1月和10月,3种植物共同的主要影响因子为光强(PAR)和蒸腾速率(Tr),4月3种植物的主要影响因子各不相同,胞间CO2含量(Ci)和光强(PAR)是影响女贞的主要影响因子,光强(PAR)和蒸腾速率(Tr)是影响岩樟的主要影响因子,而各因子对滇南安息香的影响不显著。7月影响3种植物净光合速率的因子主要是气孔导度(Gs)和胞间CO2含量(Ci)。光强是不同季节影响3种植物净光合速率最为主要的因子。通过对3种植物光合作用季节变化特征分析,女贞和岩樟能较好的与西南喀斯特环境相适应,而滇南安息香对西南喀斯特环境适应性较差。     

基于探地雷达技术估算喀斯特峰丛洼地不同坡位土壤有机碳密度的方法

在典型喀斯特峰丛洼地区按上、中、下坡位和洼地分别选取四个样方,利用探地雷达技术探测土壤深度,获得各层次土壤体积分数,结合土壤剖面采样获得的土壤有机碳含量、石砾含量和容重等数据,计算土壤有机碳密度。结果表明:该峰丛洼地区上、中、下坡位的土壤主要集中在0~30 cm深度范围内,体积分数范围为72%±16%~78%±6%,洼地的土壤则主要集中在0~70 cm,体积分数为64%±17%;土壤剖面0~30 cm内有机碳含量逐层显着下降(P<0.05),在深度30 cm以下下降趋势变缓,表层土壤有机碳含量从上坡至洼地逐渐降低,符合喀斯特地区特有的“养分倒置”现象;基于探地雷达法测得的0~20 cm土壤有机碳密度由上坡至洼地逐渐减小,上坡与洼地差异显着(P<0.05),而0~100 cm土壤有机碳密度则洼地显着大于坡地(P<0.05);探地雷达法与“平均深度法”相比,后者对前者的相对误差为0.3%~14.5%,未达到显着差异。通过研究建立了基于探地雷达准确获取土壤深度的土壤有机碳密度的估算方法,适用于喀斯特非连续性土壤,为进一步准确估算喀斯特地区土壤有机碳储量提供了更可靠的方法。     

抛荒土地不同处理及利用方式对喀斯特地区土壤微生物的影响

土壤微生物特性是土壤养分的储存库,土壤养分也影响土壤微生物活性,了解两者的相互作用机制对土地利用与管理提供理论依据,而喀斯特地区不同土地利用方式相关研究较少。基于喀斯特峰丛洼地火烧、刈割、刈割除根、封育、种植玉米、种植桂牧1号杂交象草6种坡面典型的土地利用方式的动态监测样地建设与调查,该文分析了不同土地利用方式下土壤微生物特性,揭示其与土壤养分相互作用机制。结果表明,不同土地利用方式对土壤养分的影响不同,土壤有机质（soil organic matter,SOM）、全氮（total nitrogen,TN）、全磷（total phosphorus,TP）、碱解氮（available nitrogen,AN）等沿封育、火烧、刈割、刈割除根、种植桂牧1号、种植玉米等土地利用方式的转变而减少;不同土地利用方式土壤微生物生物量各不同,土壤微生物量碳（microbial biomass carbon, MBC）：244.98～1 246.89 mg/kg、土壤微生物量氮（microbial biomass nitrogen,MBN）：35.44～274.69 mg/kg、土壤微生物量磷（microbial biomass phosphorus,MBP）：30.88～64.72 mg/kg,其中,种植玉米土壤微生物生物量均最低,其土壤质量退化现象严重;不同土地利用方式土壤微生物种群数量及组成影响不同,种植玉米和桂牧1号杂交象草细菌占绝对优势,而火烧、刈割、刈割除根及封育均以放线菌占绝对优势,真菌的比例很少;不同土地利用方式土壤微生物特性与土壤养分之间相互作用关系不同：火烧的土壤TP和MBP、全钾（total potassium,TK）与MBC、TN与放线菌作用最强且均呈正相关,刈割的土壤TN与MBC呈正相关,刈割除根的速效磷（available phosphorus,AP）与MBN正相关,封育的pH值与MBC、真菌负相关,种植玉米的TN、TK与MBP负相关,种植桂牧1号杂交象草的pH值与真菌负相关、与放线菌正相关;聚类分析可以将喀斯特峰丛洼地6种土地利用方式划分为4类,其中封育和火烧最好。     

喀斯特地区洼地剖面土壤含水率的动态变化规律

本文基于连续2年土壤水分的定位监测数据,分析探讨了喀斯特地区不同地质背景(纯灰岩与白云质灰岩)洼地剖面(0～90 cm)土壤含水率的动态变化规律。结果表明:洼地剖面土壤含水率总体较高,且从表层到深层表现为增长型;2009年和2010年土壤含水率的变化均具有明显的分层现象,从上到下依次为活跃层、次活跃层、相对稳定层,但均无速变层,不同地质背景的具体分层略有差异;活跃层和次活跃层集中分布在浅层土壤层,相对稳定层较厚,对应着较差的水文调蓄功能,洼地土壤的水分调蓄功能可能会因其相对较深厚(80～100 cm)的土层而被高估。受降雨、蒸发及植物蒸腾等因素的影响,土壤储水量具有明显的动态变化特征,一年中可分为相对稳定期、消耗期和补给期3个阶段,而土壤水分亏缺的补偿和恢复,主要依靠强度适中、历时较长且雨量较大的降雨,微雨和暴雨的作用较小。     

化肥对黑土不同粒级碳水化合物的影响

本文采集公主岭市长期定位监测基地不施肥和施用不同化肥的黑土,通过超声波分散-离心分离得到细黏粒(<0.2μm)、粗黏粒(0.2～2μm)、粉粒(2～53μm)、细砂粒(53～250μm)、粗砂粒(250～2000μm)5个颗粒级别,分析全土及不同粒级中土壤碳水化合物并进行含量与分布的比较。结果表明,黑土中不同粒级碳水化合物库的性质差异显著,碳水化合物多集中在粉+黏粒中;长期施用化肥后,黑土全土及各粒级碳水化合物库大小和浓度基本上没有变化;粗砂粒级(Gal+Man)(:Ara+Xyl)下降,表明该粒级中植物来源碳水化合物所占比重有所增加,暗示出粗砂粒级对施肥措施更为敏感。     

洞庭湖湿地植物资源现状及保护与可持续利用对策

洞庭湖湿地共有湿地植物66科182属265种,其中被子植物有59科174属256种,分别占洞庭湖湿地植被科、属、种的89%、96%和97%;蕨类植物次之,共有7科8属9种,国家重点保护野生植物3种,湖南省地方保护植物3种。湿地植物中已知具经济用途的种类有64科175属215种,药用植物有145种,工业用植物46种,食用植物35种,农业用植物(绿肥、饲料等)143种。目前由于人类的盲目开垦、大面积种植杨树、芦苇等人为干扰,以及对湿地植物资源保护管理的缺乏,导致湿地原有植物群落分布格局被打破,物种生物多样性下降。针对存在的问题,对植物资源的保护和可持续利用提出了对策。     

喀斯特峰丛洼地人工林土壤矿质成分的空间变异特征

基于动态监测样地(200m×40 m)的网格取样分析,采用经典统计学和地统计学方法研究喀斯特峰丛洼地人工林地表层土壤(0～20 cm)主要矿质成分(SiO2、Fe2O3、CaO、MgO、Al2O3、MnO)的空间变异特征.结果表明:喀斯特峰丛洼地人工林地表层土壤6种主要矿质成分含量从大到小依次为SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO、MnO,变异系数为6.90%～28.89%;Fe2O3、CaO、MgO的半变异函数最佳拟合模型为球状模型,SiO2和MnO的为高斯模型,Al2O3的为指数模型;MgO和CaO呈中等空间自相关,其他成分空间自相关强烈;SiO2与MnO及MgO与CaO Kriging的等值线图相似,Al2O3和Fe2O3的均呈零星斑块分布.     

基于Geodetector的广西喀斯特植被覆盖变化及其影响因素分析

广西喀斯特地区生态环境脆弱,植被退化严重,石漠化问题突出。随着一系列生态保护与建设措施的实施,广西植被已逐渐恢复,石漠化面积扩张趋势已得到控制。深入了解广西植被覆盖演变特征及其主导因素可为新一轮石漠化治理工程实施提供科学依据。本研究基于1982—2015年GIMMS NDVI3g生长季NDVI (the growing season GSN)数据和1982—2016年AVHRR VCF数据,分析广西植被时空变化特征,同时结合气候、土壤以及人类活动等因素,运用地理探测器模型,探究自然和人文因素对区域尺度植被覆盖变化影响的空间差异。结果表明,1982—2015年广西植被,尤其是林地面积比例呈增加趋势,裸地面积比例呈减少趋势;广西北部、西北部的植被覆盖显著高于广西中部和东南部经济活动较强的区域;影响植被变化的综合因素主要包括交通通达度、气候条件、社会经济条件和土壤养分等,其中,社会经济条件对植被和裸地空间分异的解释率分别为20.49%和21.27%,其次为交通通达度、气候条件和土壤养分;植被与裸地在空间上呈显著负相关（R=-0.65,p＜0.01）,社会经济发展水平是影响植被和裸地空间分布的主导因素。     

耕作干扰下喀斯特土壤有机碳损失主要途径及其影响因素

西南喀斯特生态系统原生土壤有机碳(SOC)含量较高,但在开垦后急剧损失,然而目前对SOC损失过程、途径和机制仍缺乏充分认知。本研究基于不同频率翻耕处理(分别隔6、4、2、1个月翻耕一次,以免耕为对照)的原位控制试验,以土壤团聚体为切入点,通过对土壤CO_2排放和可溶性有机碳(DOC)淋失通量进行为期一年的连续监测,探讨了SOC损失的主要途径及其影响因素。结果发现:翻耕导致表层(0～10 cm)土壤SOC和5～8 mm粒级团聚体显著降低;一年后,各翻耕处理平均损失15.4%～27.6%的SOC,土壤DOC淋失量仅占SOC损失量的0.05%～0.10%,而土壤以CO_2形式释放的碳占SOC损失总量的22.7%～35.5%,是土壤碳损失的重要途径之一;SOC损失量与Ca~(2+)、Mg~(2+)淋失总量均呈显著正相关,说明在岩溶作用下以HCO_3-形式淋失是SOC损失的另一重要途径;土壤CO_2排放速率与5～8 mm粒级团聚体含量呈显著负相关,说明翻耕干扰导致5～8 mm团聚体崩解、受团聚体保护的闭蓄态SOC释放后迅速矿化是喀斯特SOC损失的主要机制。     

季节与小生境对喀斯特灌丛土壤丛枝菌根真菌群落的影响

揭示喀斯特灌丛生态系统土壤丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)群落及其对异质性生境与季节变化的响应规律,对合理利用土壤AMF促进喀斯特退化生境的恢复具有重要的意义。以桂西北喀斯特峰丛洼地1 hm2典型灌丛生态系统为研究对象,采用Illumina测序技术分析喀斯特灌丛两种主要小生境(石土面和土面)土壤AMF群落的季节变化特征及其影响因子。研究共发现AM真菌7科8属,球囊霉属/种为该地区优势属/种;土壤AMF群落组成结构季节差异显著(P0.05),冬季土壤AMF的Shannon多样性和丰富度均高于夏季,但小生境类型及季节与生境类型的交互作用对多样性均无显著影响;冗余分析(Redundancy ananlysis,RDA)表明,速效磷、速效钾和植物丰富度极显著影响喀斯特灌丛土壤AMF群落组成结构(P0.01)。研究结果为喀斯特地区合理利用植物与土壤AMF共生促进退化生境植被恢复提供了理论依据与实践指导。